术语和定义

参考

对于相关的文件和软件，请访问：

https://www.dialog-seminile.com/configurable-mixed-signal.。

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2. AN-CM-247伺服过载保护.GP，GreenPAK设计文件，Dialog半导体yabo国际娱乐
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4. GreenPak应用笔记，GreenPAK应用笔记网页，Dialog半导体yabo国际娱乐
5. SLG46140V，数据表，对话半导体yabo国际娱乐
6. AN-1057伺服电机控制，应用笔记，对话半导体yabo国际娱乐
7. Attiny85，Datasheet，Microchip

介绍

本应用笔记提供了一种用于保护未编程伺服从机械问题或其他故障引起的过载风险保护的设计。如果忽略过载，则伺服可能会燃烧，变得损坏或故障。因此，有必要在伺服损坏之前检测过载指示器并执行预防动作。在此文档中，此操作称为故障安全模式。

对话框格林帕克是该系统内用作脉冲宽度调制（PWM）调节剂以确保伺服正常工作，而且它通过伺服电机的接地连接测量电流实现这一目的。默认情况下，系统只是通过从输入到输出的PWM信号。当几秒钟检测来自伺服不当电流流动系统进入故障安全模式，于是PWM输出被改变。

在此应用程序中，注意在FailSafe模式下生成PWM信号输出有两个选项：

1. 减少或增加PWM输入的宽度，延迟上升或下降。当PWM信号试图将伺服推动超出其实际旋转范围时，这会停止伺服发生故障，就像当自动门没有大修一样就可以到伺服电机一样。
2. 通过使用内部的PWM发生器生成预定的PWM格林帕克时钟。此选项将伺服电机移动到假定为安全的预定义位置，例如伺服运动范围的中点。

系统从简单的低通滤波器读取反馈电压，该反馈电压放置在伺服接地和系统地之间。如果发生过载，则电压应显着增加。通过使用简单的分压器添加电压参考输入来配置过载检测灵敏度。

使用a的关键优势格林帕克是它们体积小，成本低，操作简单，可定制。另一种典型的解决方案是使用微控制器，当需要只有一小，功耗低，配置的解决方案这将是矫枉过正了这个系统。耗电的装置就伺服电机的尺寸附近的任何地方是不切实际的，而不是工业可行的。此外，由于该品种在市场上可用的伺服系统的解决方案必须具备某些能力进行调整以适应大多数使用情况，防止他人有利的专用IC解决方案。

设计解决方案

设计的解决方案可以作为框图显示，参见图1。有四种状态来描述该系统如何运作：

在状态下，伺服系统正常运行。在此状态下，PWM输出匹配PWM输入。当从反馈引脚的输入（I = 1）检测过电流时，系统转换到状态B并切换以过载模式。

在状态B中，PWM输出仍然与PWM输入相同。这种状态开始增量柜台。如果在计数器完成态转换之前返回状态a，则否则状态转换为C.

在状态C中，系统进入故障安全模式并打开故障安全信号。故障安全信号在将其作为输出发送之前操纵输入PWM，或者使用内部时钟和PWM块生成预先设计的PWM信号。如果在仍处于故障安全模式的同时，反馈输入仍然读取过载情况，系统输出中断信号并触发状态D.

状态d，也被称为临界模式，用于将中断信号发送给切断伺服功率，无论是通过切换继电器或查验主伺服控制器以请求关断点。这种状态是必要的，其中伺服从移动阻挡在两个方向上的情况下，诸如机械故障期间或当伺服臂通过手，虎钳或类似物体锁定就位。

反馈输入

该系统的反馈输入来自模拟比较器输出（ACMP）。ACMP有两个来源;过载参考电压和反馈电压。

而不是使用一个格林帕克“内部电压参考”，该设计通过使用简单的分压器电路使用用于过载参考电压的可调电压。不同类型的Servos可能具有不同的过载水平。因此，该方法允许根据需要设置过载的灵敏度水平，而无需对每种类型的伺服器编程不同的IC。

反馈电压是从插入系统的GND和伺服GND之间插入的小电流检测电阻。但是，该信号不能直接使用，因为伺服电流可能表现出一些纹波。首先，信号通过使用低通滤波器将信号转换为恒定的模拟电压，参见图3.。

可以根据信号频率来确定所述电阻器和电容器的值。对于本实施方式中，反馈信号被设定在约50赫兹（几乎像PWM输入频率），R8 = 1千欧姆和C1 = 100μF。

这种LPF设计将具有约1.5 Hz的频率截止值。

反馈电压信号：1英石信道在点B和2滤波的信号n来自插入的小电阻器，插入IC和伺服GND。

为了产生ACMP过载基准电压进行比较反馈电压的反馈逻辑。如果反馈电压大于过载基准电压越ACMP设置反馈输入到HIGH（I = 1）。然后系统进入过载模式。仿真设置为200mV的恒定电压上销4。

PWM-OUT for FailSafe模式

有迹象表明，可以实现设置故障安全模式下的PWM两种设计。

对于设计A，当在故障安全模式下，PWM输出将来自内部PWM发生器。可以通过模拟电压参考调节信号宽度。

设计A使用模拟到AN-1057 [参考PWM模块6.]。当系统处于故障安全模式时，使用来自该模块的PWM输出。可以通过更改源自引脚6的电压参考来配置PWM。但是，在使用此设计之前，请确保PWM-OUT是伺服操作的安全值。对于此模拟，254 mV的基准用于产生约1500μs的脉冲宽度（典型伺服的中点）。可以通过在CNT中更改计数器数据来配置此输出的频率1。此示例使用典型的50 Hz频率，这是大多数伺服电机的标准时段。

对于设计B，当在故障安全模式，PWM输出来自PWM-中，通过定义的延迟改变。延迟块可以被用于增加或降低的PWM-在宽度。因此，PWM输出将是​​相对于PWM-英寸通过设置落下在延迟块中选择边缘选择，它会增加PWM-IN的宽度。否则，通过设置升起在延迟块中选择边缘选择，它会降低PWM-IN的宽度。这种设计比设计A更简单。

延迟块仅用于通过设定量增加或减小脉冲。通过在DLY中设置边缘选择可以增加PWM宽度1到落下并且计数器数据作为所需的额外时间添加到脉冲。或者，通过设定边缘选择可以减小PWM宽度升起。遗憾的是，在这种设计中，Servos仅通过故障安全模式，顺时针或逆时针具有一个方向。因此，在编程本设计之前，有必要确定应用程序所需的边缘选择。

GreenPak设计成分

如图所示图6.那图7.， 和图8.这格林帕克设计非常相似。有一些组件，例如数字多路复用器，等待时间的计数器，PWM-OUT延迟（仅限设计B），模拟比较器，PWM发生器（仅设计A）和一些逻辑块。

该数字多路复用器用作模式切换器。当系统处于正常模式（状态A和B），它选择PWM-在作为PWM输出。当不正常工作，它选择故障安全PWM作为PWM输出。

CNT0是检测到过流后的故障安全模式的延迟计数器。它可以根据使用伺服所需的设置设置。故障安全点应该是过电流被确认为一致的问题，但尚未足以引起燃烧的程度。此示例使用4.8秒。

如图用于PWM时的延迟可被配置图10.。可以根据需要设置计数器数据。对于此示例，以将PWM值增加500μs（左）并减小PWM值500μs（右）。

结果

对于仿真目的，使用RC振荡器来产生1100μs的PWM信号。根据设计B，设置引脚4和引脚6作为信号发生器，通过恒定电压格林帕克设计师仿真器工具软件。反馈通过低通滤波器电路到引脚10.可以看到LPF的结果图4.。过载参考电压设置为200 mV。使用此配置，选择PWM以在故障安全模式下增加。

在正常模式下，没有过载，因此PWM输出是1100μs的测试输入。当反馈电压大于过载参考电压时，它切换以过载模式。输出与故障安全模式期间的PWM输入不匹配，而是在1.5毫秒的PWM“安全点”中设置。

系统在过载模式下保持过大约4.8秒后，系统会自动切换到故障安全模式。图11.在此模式下，PWM-IN和PWM-OUT之间的脉冲宽度差异为500μs。如果过载仍然发生在故障保护模式中，系统会进入临界模式并通过引脚13发出中断信号。在此模拟开发板上的LED被激活。

在正常和过载模式下设计A和设计B之间没有区别。但是，在故障安全模式下，系统通过使用内部时钟和PWM发生器生成PWM。对于此模拟，将故障安全PWM设置为1500μs，因此PWM的电压参考需要设定为254.7 mV。

基于所示的结果数字12.，对话框的设计可以保护伺服电机免于过载。

结论

使用对话框伺服过载保护格林帕克SLG46140是为了防止伺服超载的有效和紧凑的方式。这格林帕克设计根据反馈电压修改用于控制伺服的PWM。如果发生过载，系统可以将伺服设置为安全位置。如果发现伺服不能移动到安全位置，则发送中断以禁用伺服并防止损坏。可以使用此应用程序作为起始点创建其他更复杂和特定于应用程序的方案。除了功能之外，与竞争解决方案相比，使用此对话框产品具有多种优点，如其体积小，功耗降低，简单性和更低的价格。