安森美半导体汽车自适应前照灯系统步进电机驱动方案

汽车前照灯是安全驾驶的重要环节。传统前照灯在汽车转弯时存在照明盲区，影响驾驶人对弯道障碍物的判断，还存在其它安全隐患问题。为了提升安全性，如今自适应前照灯系统(Adaptive Front-Light System，AFS) 在智能汽车电子产品中的使用越来越广泛。AFS采用步进电机来实时调节光束，消除照明盲区，优化弯道可见度，有效增加驾驶安全性。安森美半导体针对AFS系统的步进电机开发了一系列驱动芯片，为客户的设计带来了简化和便捷。本文着重介绍AFS特性、步进电机驱动IC及设计要点，更特别剖析堵转检测这一步进电机驱动难点，帮助设计人员快速、准确地开发出有效的AFS方案。

AFS的应用效果及组成结构

汽车AFS采用步进电机可以对照明光束进行左右及水平高度调节，相较于传统前照灯提供更加安全的照明效果。如果采用传统前照灯，则其灯光跟车身的方向始终一致，在汽车转弯时无法有效照明弯道内侧的盲区。相反，采用AFS的汽车在转弯时，能够根据方向盘的角度转动，将有效的光束投射到驾驶者需要看清的前方路面上，更有利于消除照明盲区。图1右侧列出了无AFS和有AFS进行左右调节的实际照明效果，显然后者对安全驾驶更加有效。

图1：无AFS和有AFS左右调节光束的照明区域对比

图2是AFS功能的水平高度调节效果。上图是灯光在水平高度良好时的效果图，中图是汽车启动或上坡时的路面颠簸灯光上扬的情况，下图是汽车在刹车或下坡时路面颠簸灯光下沉的情况。AFS可根据车身倾斜情况实时调整中图和下图的灯光高度，达到上图的效果。

图2：AFS功能的水平高度调整效果

在图3的AFS控制大灯结构图中可以看到用于水平高度调节的调高马达和控制灯光旋转调整的旋转马达。AFS控制大灯的工作原理是，AFS通过方向盘旋转角度和车身速度计算出光道角度，方向盘旋转角度系数为弯道的向心力，车身舒为弯道的切线，两者之间的关系为弯道的角度的探定值，计算弯道角度即可驱动旋转马达转到所需的弯道角度。同样，通过车身前后轴传感器能够得到车身倾斜度的计算值，通过马达修正车身倾斜度对灯光进行水平高度调整，以适应不同道路坡度的照明需求。