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nba直播车身控制模块与车窗升降电路分析

  随着人们对汽车的操控性及舒适性需求不断升高,汽车车身中的电子设备越来越多,如电动后视镜、中控门锁、玻璃升降器、车灯乃至其它更多的高级功能等。

  典型车身控制模块(BCM)设计重要的一步是确定电源要求,以及选择合适的电源方案。一般而言,BCM要求的输入电压在-0.5V至32V之间,输出电压为5V或3.3V。值得一提的是,汽车内的用电设备越来越多,如果电池直接供电的设备静态电流不够低,而汽车连续停泊较长时间,车内蓄电池可能因为过度放电而使汽车无法重新启动,故BCM设计需要考虑静态电流。此外,汽车应用中可能会常常面对高温环境,所以要求电源提供过温保护。

  适合于BCM的电源包括线性电源(或称线性稳压器)和开关电源(或称开关稳压器)。这两种电源各有优势,究竟选择何种电源,还要看具体应用。在车身控制模块的供电电源方面,nba直播中国市场上所售汽车中,轿车一般采用12V电源,而卡车和客车一般采用24V电源。在12V电源BCM中,推荐采用安森美半导体的线A是一款带复位和延迟功能的5V、3.3V/450mA低压降(LDO)线性稳压器,这款器件支持可编程微控制器复位,并提供多种特性,如过流保护、过温保护、短路保护等。此外,在下图中位置1处串联一个二极管(MRA4005),这线性电源能有效防止高达-42V的反向电压;在位置2处并联一个瞬态电压抑制器(TVS)管,可以有效阻止高达+45V的瞬态电源负载突降(loaddump)高压脉冲及不稳定的电源杂波,符合12V汽车电源系统的ISO16750-2-20034.6过压测试规范。实际上,在汽车发动机启动瞬间就可能出现负载突降,从而导致电池电压升高至超过40V。这些特性让NCV4275A非常适合汽车车身控制模块应用。

  实际上,NCV4275A仅是安森美半导体针对汽车应用的宽范围线性稳压器中的一款,其它线A等。超低静态功耗的产品,静态电流低至30A以下,驱动电流范围在100mA至450mA之间。

  24V电源的BCM应用中,需要将24V电压转换至5V或3.3V,如果采用线性稳压器,电源芯片本身就会有很高的功率消耗,产生大量热量导致温度过高而烧坏芯片,所以我们需要采用开关稳压器,我们推荐采用安森美半导体系列用于汽车的开关稳压器,如NCV51411、NCV8842、NCV8843、 NCV33063、NCV33163、NCV3063、NCV3163、LM2576、LM2575及NCV2574等。这些开关稳压器具有较高的效率,避免产生大量的放热,保护芯片,提升系统可靠性。这些汽车应用的开关稳压器驱动电流多数在0.5A至1.5A之间,有的达到 2.5A(NCV33163),开关频率在50kHz至300kHz之间。以NCV51441为例,这款器件使用V2控制架构,提供无可比拟的瞬态响应、极佳总体稳压精度及最简单的环路补偿。这款器件上的“BOOST”引脚支持“充当启动电路(Bootstrapped)”工作,将能效提升至最高;集成的同步电路支持并行电源工作或将噪声降至最低。

  图2a)及b)分别显示了基于安森美半导体CAN收发器AMIS-42665及LIN收发器NCV7321的典型电路。值得一提的是,AMIS- 42665提供小于的10 A的极低静态电流。支持总线 V,可以承受额定+/-8 kV的静电放电(ESD)脉冲。NCV7321则支持-45 V至+45 V的电压范围,承受额定5 kV的ESD脉冲。这些器件均提供强大的保护功能。

  图2:基于安森美半导体收发器的典型CAN电路(图a)及LIN电路(图b)。

  在车身控制网络应用中,需要尽可能地配合降低成本及空间要求,同时提升系统的稳定性和长期可靠性,故需要提升元器件的集成度。得益于近年来出现的混合信号工艺,如安森美半导体的Smart Power高压BCD工艺,高压模拟电路如今能够与低压电路集成起来,使更高集成度的系统芯片得以开发和应用。

  飞思卡尔S12 MagniV S12VR混合信号微控制器(MCU)产品组合提供智能的、优化的集成型高精度模拟组件以及经验证的S12 MCU,因而可以简化汽车工程设计。S12VR系列是该组合中第一套基于LL18UHV处理技术的系统级封装器件,针对汽车和工业防夹车窗升降系统、电动天窗模块、LIN控制的继电器驱动、智能执行器、基于继电器的直流电机和其他空间受限的继电器直流电机控制应用。

  飞思卡尔StarterTRAK TRK-S12VR-WLFT低成本参考设计展示了S12 MagniV S12VR 16位MCU用于车窗升降和基于继电器的电机控制的主要优势。该StarterTRAK采用简洁的设计,具有较少的外部组件,能承受较高电压,并且占用空间较小。该解决方案可驱动一个基于继电器的直流电机,并通过霍尔效应编码器实现了防夹和车窗卡死检测。继电器通过HVI唤醒引脚诊断。包含LIN通信功能,用于管理状态和诊断报告。目标应用包括电动车窗系统、天窗系统、分区系统和基于继电器的直流电机控制。

  图3 S12 MagniV车窗升降和基于继电器的直流电机控制参考设计电路图

  该参考平台提供的软件,可以通过防夹检测作为车窗升降器继电器直流电机的一个起点。它拥有HAL和MCU初始化、自动反转程序、防夹检测、速度和方向处理、自校准和该应用所需的其他基本功能。

  编辑点评:本文简单介绍了汽车车身控制模块和车窗设计电路分析,基于安森美半导体CAN收发器AMIS-42665及LIN收发器NCV7321的典型电路,飞思卡尔S12 MagniV S12VR 16位MCU用于车窗升降和基于继电器的电机控制。

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