基于XC164CS和BTS7741G的中央门锁控制设计

2010-07-24 11:16:33来源: 互联网

 

  如今已有越来越多的汽车采用电子车门控制系统,中央门锁是车门控制系统的重要组成部分。本文结合车门控制模块设计的项目实践,重点介绍了中央门锁部分的硬件和软件设计,对智能功率芯片BTS7741G的工作特性及故障检测特性进行了分析,并给出了实验结果。

车门控制模块的整体设计

  汽车车门控制系统随着半导体技术的发展而发展,由于传统的继电器、熔断器控制方式存在种种弊端,所以迫切需要引入新的控制方式来改善车门控制的现状,本设计是基于16位嵌入式系统的车辆门控系统解决方案。

图1 系统结构框图

  如图1所示,车门控制模块主要由以下几部分组成:电源电路、电动车窗驱动电路、后视镜驱动电路、加热器驱动电路、中央门锁驱动电路、车灯驱动电路、CAN总线接口电路、RS232接口电路及按键接口电路等。微控制器XC164CS用于控制所有功率器件的开关动作,同时对系统状态进行定时监控,提供合适的反馈信号以及周期性地显示诊断信息,并通过车载网络(如CAN)实现信息交换。由于选用的功率器件已经提供了完善的保护功能,本设计避免了采用过多的功率元件,减小了模块体积,并提高了模块的电磁兼容性。

中央门锁控制硬件设计

  1智能功率芯片的选择

  现有的中央门锁多采用继电器驱动方式。但是,继电器驱动有诸多缺点:功率继电器励磁线圈驱动电流较大,需消耗较大功率且接口电路复杂;继电器的使用使控制器体积增大,重量增加;继电器开关频率相对较低,触点易抖动,很难满足车辆在带电情况下行驶对机械震动的要求。此外,触点抖动会影响继电器的寿命,且EMI严重,难以有效实现对车灯的过热、过压、短路等故障的诊断及保护,需配合熔断器使用,以防止过流。但熔断器一旦动作(即熔断),电路将彻底切断,需手动更换熔断器。

  智能功率芯片BTS7741G适合于汽车电子苛刻的应用环境。它的两个高边开关和两个低边开关具有欠压保护、对地短路保护、对电源短路保护、热关断冷却后重启等多种智能保护功能,同时两个高边开关还包含故障诊断电路,通过故障反馈引脚ST可以诊断出开路故障、短路故障等故障状态,适合用于中央门锁的控制。

  BTS7741G内含四个MOS管,两个高边开关和两个低边开关,可以灵活配置输出方式,用作H桥或者用作单独的开关均可。高边开关导通电阻为110mΩ,低边开关导通电阻为100mΩ,工作电压可达40V。

  2 中央门锁控制驱动电路设计

  BTS7741G与微控制器连接电路如图2所示。BTS7741G用作H桥,驱动中央门锁正转或反转。驱动过程靠时间来控制,电机运行一定时间(本设计取值为0.25s)产生一定的位移,实现锁定或开锁。电机运行时间在程序中可变。无主动制动过程,通过上管续流实现电机制动。两次中央门锁开关动作之间至少要有  0.5s时间间隔,保证MOS管可靠关断。

图2 BTS7741G与微控制器连接电路

  上电后门锁的状态是未知的,因此微控制器首先关闭门锁。中央门锁的电机驱动不采用PWM调压方式。SH2外接  1kΩ上拉电阻,由+12V电源供电,可实现在关断状态下的开路故障检测。

BTS7741G对地短路实验

  虽然BTS7741G的两个高边开关和两个低边开关都具有完备的短路保护功能,但是故障反馈引脚ST却只能反馈两个高边开关的短路故障状态。所以,本设计针对BTS7741G的高边开关做了对地短路实验。实验分为先短路后上电和先上电后短路两种情况。

  BTS7741G的对地短路实验条件为+12.45V电池电压,+5V电源供电,  1.5m短路导线(R=0.12Ω)。如图3所示,其中VST为ST引脚对地的电压、VIN是IH1引脚对地的电压、VOUT是OUT引脚对地电压,IL为发生对地短路故障时,流过BTS7741G的短路电流。

  1 先短路后上电条件下的对地短路实验

图3 BTS7741G先短路后上电短路实验波形图前半段

图4 BTS7741G先短路后上电短路实验波形图后半段

图5 BTS7741G先上电后短路短路实验波形图前半段

图6 BTS7741G先上电后短路短路实验波形图后半段

  

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关键字:电子车门控制  中控锁  智能功率芯片  故障检测

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2010/0724/article_2333.html
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