汽車車門控制模塊電路設(shè)計(jì)—電路圖天天讀（287）

　　車窗防夾功能是車門控制系統(tǒng)的難點(diǎn)之一。門控系統(tǒng)具有多種故障診斷能力，能夠及時(shí)識(shí)別出短路、斷路、過熱、過載等故障。

　　1、車門控制模塊的整體設(shè)計(jì)

　　圖1是門控模塊的原理框圖，其中微控制器XC164CS用于控制所有功率器件的開關(guān)動(dòng)作，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行定時(shí)監(jiān)控，接收合適的故障反饋信號(hào)，并通過車載網(wǎng)絡(luò)（如CAN總線）實(shí)現(xiàn)與中央車身控制器及其他車門控制器的故障信息和按鍵控制信息的交換，從而及時(shí)在用戶界面上顯示故障內(nèi)容并對(duì)車門進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，確保了行車安全。

　　圖1 門控模塊整體原理框圖

　　16位微控制器XC164CS基于增強(qiáng) C166S V2結(jié)構(gòu)，結(jié)合了RISC和CISC處理器的優(yōu)點(diǎn)，并且通過MAC單元的DSP功能實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)大的計(jì)算和控制能力。XC164CS把功能強(qiáng)勁的CPU內(nèi)核和一整套強(qiáng)大的外設(shè)單元集成于一塊芯片上，使得連接變得非常有效和方便。

　　電動(dòng)車窗采用兩個(gè)半橋智能功率驅(qū)動(dòng)芯片BTS7960B組合成一個(gè)H橋驅(qū)動(dòng)，中央門鎖、后視鏡和加熱器的驅(qū)動(dòng)芯片分別采用TLE6208-3G、 BTS7741G和BSP752R，車燈的驅(qū)動(dòng)芯片采用BTS724。這些器件已提供了完善的故障檢測(cè)及保護(hù)功能，因而避免了采用過多的分立元件，大大減小了模塊體積，并提高了模塊的EMC（電磁兼容）特性。

　　車門控制模塊的電路主要由以下幾部分組成：電源電路、電動(dòng)車窗驅(qū)動(dòng)電路、后視鏡驅(qū)動(dòng)電路、加熱器驅(qū)動(dòng)電路、中央門鎖驅(qū)動(dòng)電路、車燈驅(qū)動(dòng)電路、CAN總線接口電路及按鍵接口電路等。

　　電動(dòng)車窗的硬件設(shè)計(jì)

　　電動(dòng)車窗驅(qū)動(dòng)電路及啟動(dòng)特性

　　本車窗控制系統(tǒng)通過智能功率芯片BTS7960驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，BTS7960的接口電路如圖2所示。圖中的引腳7960INH1、 7960IN1、7960IS1、7960INH2、7960IN2和7960IS2分別連接到XC164CS的I/0口P9.4、P1L.4、 P5.6、P9.5、P1L.5和P5.7。

　　圖2 BTS7960接口連線圖

　　BTS7960是應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的大電流半橋高集成芯片，它帶有一個(gè)P溝道的高邊 MOSFET、一個(gè)N溝道的低邊MOSFET和一個(gè)驅(qū)動(dòng)IC。P溝道高邊開關(guān)省去了電荷泵的需求，因而減小了EMI。集成的驅(qū)動(dòng)IC具有邏輯電平輸入、電流診斷、斜率調(diào)節(jié)、死區(qū)時(shí)間產(chǎn)生和過溫、過壓、欠壓、過流及短路保護(hù)的功能。BTS7960通態(tài)電阻典型值為16mΩ，驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)43A。因此即使在北方寒冷的冬天，仍能保證車窗的安全啟動(dòng)。

　　如圖3所示，兩片BTS7960構(gòu)成全橋驅(qū)動(dòng)車窗上升或下降。T1和T4導(dǎo)通時(shí)，車窗上升；T2和T3導(dǎo)通時(shí)，車窗下降。系統(tǒng)沒有主動(dòng)制動(dòng)過程，車窗移好之后，上管觸發(fā)信號(hào)停，通過該橋臂下管反并聯(lián)二極管續(xù)流，直到電流為0A。續(xù)流過程持續(xù)250ms，足以滿足車窗電機(jī)大功率的需求。為了避免車窗電機(jī)啟動(dòng)瞬間出現(xiàn)電流尖峰，通過對(duì)下橋臂開關(guān)管進(jìn)行頻率為20kHz的PWM信號(hào)控制，實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)功能。

　　2 BTS7960故障檢測(cè)特性

　　如圖3所示，BTS7960的芯片內(nèi)部為一個(gè)半橋。INH引腳為高電平，使能BTS7960。IN引腳用于確定哪個(gè)MOSFET導(dǎo)通。IN=1且 INH=1時(shí)，高邊MOSFET導(dǎo)通，OUT引腳輸出高電平；IN=0且INH=1時(shí)，低邊MOSFET導(dǎo)通，OUT引腳輸出低電平。SR引腳外接電阻的大小，可以調(diào)節(jié)MOS管導(dǎo)通和關(guān)斷的時(shí)間，具有防電磁干擾的功能。IS引腳是電流檢測(cè)輸出引腳。

　　圖3 全橋驅(qū)動(dòng)電路示意圖

　　BTS7960的引腳IS具有電流檢測(cè)功能。正常模式下，從IS引腳流出的電流與流經(jīng)高邊MOS管的電流成正比，若RIS=1kΩ，則V IS=I load/8.5；在故障條件下，從IS引腳流出的電流等于I IS（lim）（約4.5mA），最后的效果是IS為高電平。如圖4所示，圖（a）為正常模式下IS引腳電流輸出，圖（b）為故障條件下IS引腳上的電流輸出。

　　BTS7960短路故障實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)條件如下：+12.45V電池電壓，+5V電源供電，2.0m短路導(dǎo)線（R=0.2Ω），橫截面積為0.75 mm，連接1kΩ電阻和一個(gè)發(fā)光二極管。V S與電池正極間導(dǎo)線長(zhǎng)1.5m（R=0.15Ω）。如圖5所示，其中V IS是IS引腳對(duì)地的電壓、V L是OUT引腳對(duì)地電壓，I L為發(fā)生對(duì)地短路故障時(shí)，流過BTS7960的短路電流。