AFS系统步进电机控制和关键诊断

诊断

诊断在汽车电子中必不可少，这是汽车安全性的必然要求。TL4729G支持过热、开路和短路诊断。客户在使用TLE4729G时碰到的大多数问题也集中在开路诊断上。TLE4729G的诊断表如表4所示。在全步模式下和半步模式下，由于换相的差异，导致了开路诊断信号有差异。在某些半步换相表下，甚至出现不能诊断的情况。

从表4可以看出，短路到地和开路错误同时发生时，诊断结果和短路到地是一样的，因此可以认为短路到地的优先级比开路错误高。

开路诊断的原理是利用感性负载续流的原理。如图10所示，一般来说，每次换相的时候，内部SR触发器置位，置位信号由换相信号决定，如图10左上所示，置位信号使得ERROR1为低电平。SR触发器的输出经过一个滤波环节(典型滤波时间为15μs)连接到ERROR1，如果感性负载是良好连接，即未开路的，在负载电流方向改变时，由于续流的作用，全桥两个输出中的一个电压为VS+VFU(VFU为续流二极管导通压降)，比如图10中T14由导通到关断，T12尚未导通时，此时电流经过与T12并联的二极管续流，这时候Qx2的电压值为VS+VFU。全桥的两个输出分别送入到两个电压比较器的同相输入端，而这两个电压比较器的反相输入端则与电源VS相连，两个比较器的输出连接至一个或门的两个输入，与门的输出则连接到RS触发器的R管脚。所以换相过程由于有续流电压的存在使得或门的输出为1，使得RS触发器复位，一般而言换相过程持续时间远小于15μs，所以在正常模式下由于复位信号的作用使得ERROR1保持为高。当出现开路的时候，VS+VFU这个条件被破坏，RS触发器置位，15μs后ERROR1信号为低。

全步模式开路诊断

本例中采用XC800作为处理器，使用P3口作为TLE4729G的电流设置和换相口。定义如表5。

在全步模式下，电流设定和换相是分离的，所以可以用两个不同的函数来实现，分为为电流设定函数和换相函数，当然也可以统一到一个函数中，换相的时候对应电流管脚不发生变化即可。

全步模式下的开路诊断容易实现，ERROR1指示开路情况，当未出现开路时，ERROR1为高电平，当出现开路时ERROR1为低电平，如图11所示。

半步模式开路诊断

半步开路诊断是TLE4729G中比较复杂的应用之一。有很多用户反映无法进行半步开路诊断。其实不然，如果深入分析半步换相表，便可得出可以稳定诊断开路诊断的真值表

半步诊断的复杂性是由于TLE4729G的Inhibit模式导致的，开路可诊断的一个条件是电流设置管脚至少有一个为高电平，当某相两个电流设置管脚均为低时，该项为Inhibit模式，ERROR1在第一个续流周期复位。当有开路情况存在时，ERROR1的复位导致诊断信息丢失。由于半步的8个状态中多次出现Inhibit模式，所以导致了某些情况下开路诊断会有异常。从真值表角度分析，当某相有Inhibit模式出现，即该相两个电流管脚均为0时，对应的相位管脚可设置为1或者0，这样便可以得出多组半步换相表，不同的换相表在开路诊断时，结果也不一样。如表6中粗线所示，有四个状态S2，S4，S6，S8中的某相位设置信号是可变设置的，可为0或者1，从排列的角度上看有16种不同的真值表，这里取出6种典型表(A-F)举例说明开路诊断特点。

管脚设置仍如全步模式，在实际程序中，使用数据建立换相表，如下所示。

//code motor_halfsteps[8]={0x3a, 0x28, 0x2a, 0x02,0x0a,0x18,0x1a,0x32}; //A 0,0,1,1

//code motor_halfsteps[8]={0x3a, 0x38, 0x2a, 0x22,0x0a,0x08,0x1a,0x12}; //B 1,1,0,0

//code motor_halfsteps[8]={0x3a, 0x28, 0x2a, 0x02,0x0a,0x08,0x1a,0x12}; //C All 0

//code motor_halfsteps[8]={0x3a, 0x38, 0x2a, 0x22,0x0a,0x18,0x1a,0x32}; //D All 1

code motor_halfsteps[8]={0x3a, 0x28, 0x2a, 0x22,0x0a,0x18,0x1a,0x32}; //E 0,1,1,1

//code motor_halfsteps[8]={0x3a, 0x28, 0x2a, 0x02,0x0a,0x08,0x1a,0x32}; //F 0 0 0 1

短路到负载和电源

短路到负载和电源在数据手册和应用笔记已经有完备的叙述，此处不再赘述。

EMC问题

EMC问题是客户实际使用TLE4729非常关注的问题。EMC设计需要考虑的是系统的开关频率和输出电容的问题，另外还有PCB布线也需要考究。

开关频率

TLE4729G的振荡频率是可以调整，在EMC测试的时候可以根据需要调整振荡频率。频率变化范围为18kHz~30kHz。调整的方法为改变外部振荡电容C，电容计算的方法是A = f * C，该公式未在数据手册中给出，但是在芯片设计时振荡频率是按此设计。其中A是常数，也就是说频率和电容成反比，A为55kHz.nF。根据数据手册，典型振荡频率25kHz时对应的电容为2.2nF，满足该公式。

TLE4729G另外一种调整方法是使用外部时钟同步的方法，TLE4729G内部有一个推挽式电流源，输出能力为120μA，这个电流源可以驱动振荡器产生锯齿波振荡信号。当使用外部时钟同步时，内部电流源失效，振荡器由外部振荡器驱动，驱动信号要求低电平介于0V~0.8V，高电平要求在3V~5V之间。

输出电容

除了在逻辑电源和功率电源处添加去耦电容保证供电电源的品质之外，为了降低功率输出的开关噪声和电磁辐射，可在四个功率输出管脚处对地接电容，可以有效降低电路EMI问题。