電機故障或阻塞的癥狀之一是電機電流增加。電機電流消耗的增加會產生更多的熱量，這可能會損壞電機或對人員和財產造成危險。為了檢測這一點，可以使用AVR? DB系列MCU上的內部運算放大器來監控通過電機的電流，并在出現電流尖峰時將其關閉。

瀏覽原理圖

應用筆記AN3860創建了一個具有過流檢測和自動校準功能的簡單電機控制器。演示原理圖如圖1所示。對于電機控制，定時計數器D（TCD）用于產生PWM波形，該波形驅動晶體管Q1的柵極。電機電流通過Q1和R1流向地，感應出與電流成比例的小電壓。電阻R2作為限流電阻實現 - 在發生高壓尖峰時，該電阻器可顯著限制進入微控制器的輸入電流。電阻R5用于在切換晶體管時限制進入Q1柵極的電流，電阻R6用作下拉，以在微控制器初始化時保持晶體管關閉。最后，電阻R3用作OP1增益網絡的一部分。

為了進行測試，使用了小型直流風扇電機（M1）。二極管D1作為續流二極管連接在電機上，以抑制電機關閉產生的高壓負尖峰。 電容器 C2 提供低阻抗電荷源以幫助啟動電機。最后，電容C1是MCU的去耦電容。該電容器預安裝在 AVR DB 好奇號納米評估套件 （EV35L43A） 上。

原理圖上未顯示的是好奇號納米上的按鈕和指示燈 LED。按鈕用于觸發電機重啟 – 在其他應用中，可以實現更復雜的自動重啟或其他啟動過程。好奇號納米上的LED指示燈用于指示校準過程的狀態。

設置運算放大器

該應用利用2個內部運算放大器作為級聯同相放大器。像這樣將OPAMP級聯在一起可產生更高的增益，并在設計中提供更大的增益靈活性。

程序的初始化和校準

在初始化期間，微控制器運行電機，并通過將模擬比較器的數模轉換器基準電壓源（DACREF）遞增50mV步長來確定適當的過流限值，直到電機在100ms窗口內不觸發模擬比較器（AC）閾值。

找到正確的電平后，交流電連接到S-R觸發器的S輸入（見圖1）。如果比較器跳閘，則將設置觸發器并關閉TCD。該觸發器的R輸入連接到軟件事件A（SWEVENTA），用于重新啟動電機。

示例的操作

上電時，微控制器啟動電機并開始校準。校準完成后，為電機提供過流保護。如果電機超過電流限制，則TCD將停止輸出PWM信號。按下好奇號上的按鈕將觸發重新啟動和重新校準（電機電流）。

仿真此電路

MPLAB? Mindi?模擬模擬器，免費提供，用于模擬此應用程序。通過仿真應用，開發人員和工程師可以減少實現設計所需的原型迭代次數，從而節省時間。AVR DB 的 OPAMP 模型是根據此 OPAMP 上收集的數據創建的，并包含在 Mindi 的 8.4 版本中。

結論

AVR DB 系列中的內部運算放大器為 8 位微控制器創造了新的用例。在本例中，其中 2 個內部 OPAMP 用于檢測風扇電機中的過流情況。這可用于提高產品的長期可靠性。