方向盤轉(zhuǎn)角傳感器接口

1、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器接口文章來源 畢業(yè)論文網(wǎng) 汽車對產(chǎn)品而言是非?？量痰模喝魏芜B接到12v電源上的電路都必須工作在9v至16v的標(biāo)稱電壓范圍內(nèi)，其它需要迫切應(yīng)對的問題包括負(fù)載突降、冷車發(fā)動、電池反向、雙電池助推、尖峰信號、噪聲和極寬的溫度范圍。在負(fù)載突降時，交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓迅速升高到60v或更高的電壓；冷車發(fā)動指的是在低溫時起動汽車，這會引起電池電壓下降至6v或更低；電池反向是在激活一個沒電的電池時，由于粗心地將電纜極性接反造成的。很多牽引車都配備兩個串聯(lián)起來的12v電池，以在寒冷的天氣中幫助起動一個電池沒電的汽車。這將使電氣系統(tǒng)的電壓范圍提高到了28v，直到汽車起動且牽引車司機(jī)斷開跨接電纜為

2、止。 考慮到汽車電氣系統(tǒng)由大電流電動機(jī)、繼電器、螺線管、車燈和不斷顫動的開關(guān)觸點(diǎn)組成，因此出現(xiàn)尖峰信號和噪聲就一點(diǎn)也不奇怪了。另外，交流發(fā)電機(jī)是采用斬波勵磁調(diào)整的三相電機(jī)，有時會以非常大的電流對電池充電。因此，對于工作在汽車環(huán)境中的電路設(shè)計(jì)來說，尤其是需要適應(yīng)在負(fù)載突降和雙電池助推情況下產(chǎn)生的高輸入電壓電路。 無源保護(hù)電路 用于汽車電子產(chǎn)品的無源保護(hù)網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。與此相同或類似的電路廣泛用于保護(hù)與汽車 12v 總線連接的各種系統(tǒng)。這種網(wǎng)絡(luò)防止高壓尖峰、持續(xù)過壓、電池反向和電流過度消耗造成損害。圖1的電流保護(hù)作用很明顯，如果負(fù)載電流超過1a的時間很長，絲f1就會熔化。d1與f1結(jié)合防止電池反向

3、連接造成損害，大電流流經(jīng)正向偏置的d1并燒斷保險(xiǎn)絲。電解電容器大約在額定電壓的150%時有一個有趣的特性：隨著終端電壓的提高，這種電容消耗的電流也越來越大，就c1而言，它在輸入持續(xù)升高時起箝位作用(最終燒斷保險(xiǎn)絲)。雙電池助推時的電壓為28v左右，這不會燒斷保險(xiǎn)絲，因?yàn)閏1 25v的額定值足夠高，額外消耗的電流很少。電感器增加了很小的電阻，以限制峰值故障電流以及輸入瞬態(tài)的轉(zhuǎn)換率，從而在存在尖峰時幫助c1實(shí)現(xiàn)箝位。 圖 1：以簡單性為特點(diǎn)的無源保護(hù)網(wǎng)絡(luò)無源網(wǎng)絡(luò)的主要缺點(diǎn)是它依靠燒斷保險(xiǎn)絲來防止過流、過壓和電池反向造成損害。另一個缺點(diǎn)是，它依靠電解電容實(shí)現(xiàn)箝位。這種電容器老化以后，電解質(zhì)會變干，等

4、效串聯(lián)電阻(esr)提高的特性也就消失了，這會損害箝位效果。有時d1采用大的齊納二極管以幫助這個電容器發(fā)揮作用。人們已經(jīng)設(shè)計(jì)出了有源電路來克服這些缺點(diǎn)。 有源電路 圖2顯示了一個有源解決方案，該方案用于屏蔽敏感電路，使其免受變化不定的12v汽車系統(tǒng)的影響。采用lt1641來驅(qū)動輸入n溝道m(xù)osfet，而上述提供無源解決方案就不具備這種附加保護(hù)：首先，lt1641在輸入低于9v時斷開負(fù)載，以防在低輸入電壓時系統(tǒng)失靈，并在起動時或充電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，減少系統(tǒng)向非關(guān)鍵負(fù)載提供寶貴的電流的機(jī)會；其次，lt1641在首次加電時逐漸升高輸出電壓，對負(fù)載實(shí)行軟啟動；第三，通過限流和定時斷路器保護(hù)輸出免受過載

5、和短路影響。如果發(fā)生電流故障，斷路器就以1至2hz的速率自動重新嘗試建立連接，可以設(shè)定保護(hù)電路上行線路保險(xiǎn)絲的容限，讓它在lt1641的下行線路出現(xiàn)電流故障時不熔化；最后，圖2所示電路隔離出現(xiàn)在輸入端的過壓狀態(tài)，同時提供箝位輸出，以便負(fù)載電路在出現(xiàn)過壓時能繼續(xù)正常工作。 圖 2：過壓瞬態(tài)保護(hù)器將輸出箝位在24v左右，如果輸入降至低于9v就斷接 在12v輸入的通常情況下，lt1641將mosfet的柵極充電至大約20v以充分提升mosfet的電壓，并向負(fù)載提供電源。27v齊納二極管d1的兩端分別連接?xùn)艠O與地，但是在9至16v的工作電壓范圍內(nèi)不起作用。當(dāng)輸入升高到超過16v時，lt1641繼續(xù)給m

6、osfet的柵極充電，試圖保持mosfet完全接通。如果輸入升得太高，齊納二極管就會對mosfet的柵極箝位，并將輸出電壓限制在大約24v。lt1641本身在其輸入端能夠處理高達(dá)100v的電壓，而且不受柵極箝位動作的影響。柵極箝位電路比無源解決方案的箝位電路精確得多，而且簡單地通過選擇一個具有合適擊穿電壓的d1，就可以輕松調(diào)整柵極箝位電路以滿足負(fù)載要求。 圖2所示電路在負(fù)載電流高達(dá)1a左右時工作得很好，但是就更高的負(fù)載電流而言，推薦使用圖3所示電路來防止mosfet過度消耗功率。如果過壓狀態(tài)持續(xù)存在，如電氣系統(tǒng)由兩個串聯(lián)電池供電的時間超過通常所需時間，或負(fù)載突降后電流慢速上升以及mosfet較

7、小時，那么過度消耗功率是有風(fēng)險(xiǎn)的。輸出由d1和d2取樣，如果輸入超過16.7v，那么就向“sense”引腳反饋一個信號，以將輸出穩(wěn)定在16.7v。這里的調(diào)節(jié)比圖1所示電路的調(diào)節(jié)更精確，并且可以通過選擇合適的齊納二極管輕松定制，以滿足負(fù)載的需求。 總的功耗由“timer”引腳限制，這個引腳記錄mosfet調(diào)節(jié)輸出所用的總時長。如果過壓狀態(tài)持續(xù)超過15ms，那么lt1641就停機(jī)并允許mosfet停止輸出調(diào)節(jié)。在大約半秒鐘以后，該電路嘗試重新啟動。這種重啟周期一直持續(xù)，直到過壓狀態(tài)消失并恢復(fù)正常工作為止。處理過流故障的方法與圖2描述的方法相同。 電池反向保護(hù) 簡單地增加一個串聯(lián)二極管，就可以給圖2

8、或圖3所示電路增加電池反向保護(hù)功能。 圖 3：調(diào)整箝位電壓以在輸入浪涌上升時箝位，保護(hù)mosfet免受功率過度消耗的影響在大多數(shù)情況下，采用普通p-n二極管就可以，如果正向壓降很重要，可以選擇肖特基二極管。在隔離二極管中的功耗不可接受的關(guān)鍵應(yīng)用中，圖4所示的簡單電路就可以解決這個問題。 圖 4：用于圖2和圖3的電池反向保護(hù)在正常工作情況下，mosfet q2的體二極管正向偏置，并傳送功率至lt1641。lt1641接通時，q2柵極獲得驅(qū)動，從而完全接通。如果輸入反向，那么q3的射極就被拉低至低于地電平，q3接通，從而將q2的柵極拉低并保持其接近q2的源極電平。在這種情況下，q2保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，并

9、隔離反向輸入，使其不能到達(dá)lt1641和負(fù)載電路。微安級電流流經(jīng)1m電阻，到達(dá)lt1641的“gate”引腳。 高壓ldo用作電壓限幅器 最高輸入電壓額定值為25v或更低的降壓穩(wěn)壓器(如lt1616)一般不考慮用于汽車應(yīng)用。然而，如果與 lt3012b/lt3013b等低壓差(ldo)線性穩(wěn)壓器結(jié)合使用，在輸入電壓上的缺點(diǎn)就可以輕松克服。這種尺寸小、效率高的組合如圖5所示，可以在汽車環(huán)境中提供3.3v輸出。 圖 5：lt3013b用作電壓限幅器lt3013b擁有4v至80v的寬輸入電壓范圍，并集成了電池反向保護(hù)功能，無需特殊電壓限制或箝位電路，因此節(jié)省了和電路板面積。在以適中的負(fù)載電流工作時，

10、ldo穩(wěn)壓器的效率近似等于vout/vin。如果vout比vin低得多，那么ldo的效率就會下降。例如，將12v輸入降至3.3v輸出時，效率僅為28%。 在圖5中，通過讓lt3013b在正常輸入電壓范圍內(nèi)以低壓差方式工作實(shí)現(xiàn)更高的效率。在這種情況下，lt3013b的輸出電壓設(shè)定為24v。該ldo的輸出電壓僅比vin低400mv，它以97%的效率為lt1616降壓型穩(wěn)壓器供電，而且電壓恰好在正常工作電壓范圍的中間。在負(fù)載突降情況下，vin可能迅速升至高達(dá)80v，但是在vin超過24.4v時，lt3013b將調(diào)整它的輸出，并將其有效地“限制”在24v，這剛好在lt1616開關(guān)的額定電壓范圍內(nèi)。如果vin上升至高于24.4v，該ldo的效率會下降，但是這種情況持續(xù)時間很短，不會產(chǎn)生什么不良后果。 lt1616將lt3013b受到限制的輸出轉(zhuǎn)換為3.3v。在12v輸入時，該開關(guān)的效率大約為80%。在冷車發(fā)動時，汽車的電壓可能降低至5v。在這種情況下，lt1616的輸入電壓為4.6v，恰好處于它的工作電壓范圍之內(nèi)。lt3013b ldo穩(wěn)壓器與lt1616開關(guān)結(jié)合，在不犧牲效率的前