專利名稱：一種車用電器的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種車用電器的控制裝置，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，機(jī)動(dòng)車車身電器的控制分為傳統(tǒng)線束繼電器方式和網(wǎng)絡(luò)控制方式。 傳統(tǒng)的線束繼電器方式由于在壽命、體積、可靠性等方面都落后于網(wǎng)絡(luò)控制方
式，正逐步為CAN或LIN網(wǎng)絡(luò)控制方式所取代。但兩種方式中，車身電器的啟 動(dòng)、關(guān)斷和過(guò)壓保護(hù)都有其不足之處。車身用電器的啟動(dòng)和關(guān)斷都會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài) 大電流和瞬態(tài)過(guò)壓，從而對(duì)電器壽命、整車EMI/EMC性能造成損害。同時(shí)，發(fā) 電機(jī)或蓄電池的電壓超過(guò)車身用電器的額定電壓也會(huì)造成電器壽命縮短，并存 在能源浪費(fèi)。例如，對(duì)于冷光源負(fù)載，當(dāng)燈具電壓過(guò)額定電壓10%時(shí)，燈具壽 命將降低一倍；燈具電壓為額定電壓的90%時(shí)，燈具壽命將提高一倍，照度降 低7%，此時(shí)與過(guò)壓10%相比壽命延長(zhǎng)4倍，而且照度值與額定狀態(tài)相比僅衰減 7%，由于人眼對(duì)光線的感覺(jué)是呈現(xiàn)對(duì)數(shù)關(guān)系，即當(dāng)光線照度增加IO倍時(shí)， 人能夠感覺(jué)到亮度增加一倍，并產(chǎn)生眩光危害眼睛，而當(dāng)光線照度減少7%時(shí)， 人眼卻很難察覺(jué)到，因此不影響照明質(zhì)量。為此，有文獻(xiàn)提出了采用P麗技術(shù) 控制用電器的供電電壓，如專利CN200710037324. 2 "車燈控制方法和車燈控制 電路"中采用P麗技術(shù)對(duì)車燈供電電壓進(jìn)行控制，但其實(shí)現(xiàn)方法靠帶有P麗功 能的MCU提供P麗信號(hào)。由于機(jī)動(dòng)車車燈很多，并且除車燈外，還有很多車身 電器，如雨刮器、除霜器和電動(dòng)門(mén)窗等，MCU的P麗輸出管腳是較少的，無(wú)法 滿足整車車身電器的數(shù)量需要。并且，該專利中，未涉及車燈關(guān)斷過(guò)程的控制。 專利CN200510122299. 9"智能汽車車身網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)裝置及其方法"和專 利CN200710099038. 9"智能汽車車身網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)"雖然以網(wǎng)絡(luò)方式取代了傳統(tǒng)線 束繼電器方式，但并未涉及對(duì)車身電器的啟動(dòng)和關(guān)斷過(guò)程及供電電壓進(jìn)行P麗 控制，用電器壽命和整車EMI/EMC并未改善，能源浪費(fèi)仍然存在。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種車用電器控制裝置，用來(lái)解決現(xiàn)有主控制器 P麗輸出較少不能滿足整車用電器需要和不能對(duì)用電器進(jìn)行軟關(guān)斷的問(wèn)題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案 一種車用電器的控制裝 置，該裝置包括一個(gè)分壓電路，該分壓電路的輸出端接一個(gè)微控制器的A/D端， 該微控制器用于脈沖寬度數(shù)據(jù)輸出的接口端和用于選擇P^！信號(hào)輸出的片選接
口端及用于鎖存信號(hào)輸出接口端分別接一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA芯片中被 定義為脈沖寬度數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)輸入接口端和使能接口端及鎖存信號(hào)輸入 接口端，該現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA芯片中各個(gè)被定義為脈沖寬度調(diào)制P麗信 號(hào)輸出的每個(gè)接口端分別對(duì)應(yīng)連接一個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片的控制端，所述的每個(gè)驅(qū)動(dòng)芯 片的輸出端用于接相應(yīng)的車用電器，每個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片的反饋端接微控制器的反饋 輸入端，所述所有驅(qū)動(dòng)芯片的電源輸入端接供電電源的兩端。
所述分壓電路的輸出接有電壓限幅電路。
所述的每個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片的反饋端接有電壓限幅電路。
所述的驅(qū)動(dòng)芯片為HS-IPSW型高邊智能功率開(kāi)關(guān)。
本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型是一種基于FPGA技術(shù)的車用電器 控制裝置，基于FPGA芯片實(shí)現(xiàn)了多路P麗信號(hào)的輸出，滿足了整車車用電器 對(duì)不同頻率P麗信號(hào)的需要，當(dāng)用電器開(kāi)啟時(shí)使P麗脈沖信號(hào)輸出線性增加， 實(shí)現(xiàn)用電器的軟啟動(dòng)，避免用電器啟動(dòng)過(guò)程中的尖峰電流或電感負(fù)載產(chǎn)生的高 反向瞬態(tài)電壓，從而避免了共電源阻抗引入的干擾，當(dāng)用電器關(guān)閉時(shí)使P麗脈 沖信號(hào)線性減小到0，實(shí)現(xiàn)對(duì)用電器的軟關(guān)斷，避免用電器關(guān)斷過(guò)程中電感負(fù) 載產(chǎn)生感生瞬態(tài)電壓和瞬態(tài)電流，從而避免了共地線阻抗和地環(huán)路引入的干 擾，改善了 EMI/EMC性能，延長(zhǎng)了用電器的壽命，避免過(guò)電壓供電造成的能源 浪費(fèi)。
由于使用高邊智能功率開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)用電器的過(guò)電流、過(guò)熱及短路保護(hù)和短路、斷路診斷功能。

圖1是車用電器控制裝置的電路原理框圖； 圖2是基于FPGA芯片的P麗信號(hào)產(chǎn)生時(shí)序邏輯電路圖； 圖3本實(shí)用新型基于FPGA芯片的P麗信號(hào)產(chǎn)生時(shí)序邏輯電路仿真結(jié)果圖。
具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖1、圖2、圖3來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型，圖1所示了車用電器控制 裝置的電路原理圖，該裝置包括一個(gè)由七個(gè)電阻構(gòu)成的等比例分壓電路，該分 壓電路的輸出端接有一個(gè)限幅電路，該限幅電路的輸出端接微控制器的A/D端， 該微控制器的用于脈沖寬度數(shù)據(jù)輸出端D[O.. 7]和用于選擇P麗信號(hào)輸出的片 選接口及用于鎖存信號(hào)輸出的接口端分別接一個(gè)FPGA芯片中被定義為脈沖寬 度數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)輸入端和使能端及鎖存信號(hào)輸入端，該FPGA芯片中被定 義為P麗信號(hào)輸出的每個(gè)接口端接一個(gè)車用電器的驅(qū)動(dòng)芯片HS_IPSW(高邊智 能功率開(kāi)關(guān))的控制端，每個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片HS — IPSW的反饋端ST通過(guò)一個(gè)限幅電 路接入微控制器反饋端，所有的驅(qū)動(dòng)芯片的電源輸入端都接在車用蓄電池的兩 端。
圖2所示了基于FPGA芯片的一路P麗信號(hào)產(chǎn)生時(shí)序邏輯電路圖，該電路 包括脈沖寬度數(shù)據(jù)寄存器、比較器、分頻器和RS觸發(fā)器1、 RS觸發(fā)器2，脈沖 寬度數(shù)據(jù)寄存器的雙向計(jì)數(shù)使能端EN接譯碼器的輸出，它的計(jì)數(shù)方向輸入端 Up/Dn接用電器開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)線，它的8位二進(jìn)制脈寬數(shù)據(jù)輸入端D[O.. 7]接 微控制器的8位數(shù)據(jù)總線，雙向計(jì)數(shù)輸出端？界[0..7]接比較器的？[0..7]，它 的遞減計(jì)數(shù)器遞減到0時(shí)的溢出位輸出端Dn—Cout接RS觸發(fā)器1的復(fù)位端R， 它的計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端CLK接分頻器的時(shí)鐘輸出端S一CLK， RS觸發(fā)器1的S端接 用電器開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)線，它的輸出Q接分頻器的使能端EN和比較器的使能端 EN，分頻器的時(shí)鐘輸入M—CLK接系統(tǒng)時(shí)鐘，分頻器的時(shí)鐘輸出還接RS觸發(fā)器2 的S端，分頻器的計(jì)數(shù)輸出端0群[0..7]接比較器的Q[0..7]，比較器的輸出PEQ接RS觸發(fā)器2的R端，RS觸發(fā)器2的Q端接用電器驅(qū)動(dòng)芯片的控制端。
以下舉例說(shuō)明P麗信號(hào)產(chǎn)生時(shí)序邏輯電路的工作過(guò)程，設(shè)某一路用電器的 P麗頻率為500Hz，根據(jù)占空比計(jì)算公式"^,x化-C/ 和脈沖寬度數(shù)據(jù)公式
^=0.5x/xA，其中C/為車用蓄電池電壓、化為占空比、t/一為用電器額定
工作電壓，C/ 為高邊智能功率開(kāi)關(guān)的壓降、f為用電器的P麗頻率、^為脈
沖寬度數(shù)據(jù)，計(jì)算得到脈沖寬度數(shù)據(jù)為200，則工作過(guò)程如下
該路用電器的開(kāi)關(guān)閉合后，該路的計(jì)數(shù)方向輸入信號(hào)為1，雙向計(jì)數(shù)器遞 增計(jì)數(shù)使能，當(dāng)雙向計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入CLK端有時(shí)鐘輸入時(shí)，從0開(kāi)始計(jì)數(shù)輸出； RS觸發(fā)器1的輸出為1，分頻器從0開(kāi)始遞增計(jì)數(shù)輸出，設(shè)分頻器的時(shí)鐘輸入 為125KHz，每計(jì)數(shù)到249時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)S一CLK時(shí)鐘，并從0重新開(kāi)始計(jì)數(shù)；同 時(shí)比較器開(kāi)始比較P[O.. 7]和Q[O,. 7]， PEQ輸出立刻為1，此時(shí)RS觸發(fā)器2 的輸出為0，在分頻器時(shí)鐘輸入M—CLK的第一個(gè)脈沖上升沿到來(lái)后，分頻器的 CNT[O.. 7]變?yōu)?，此時(shí)遞增計(jì)數(shù)器的輸出PW[O.. 7]仍為0，從而比較器的輸出 PEQ變?yōu)?;當(dāng)分頻器的時(shí)鐘輸出S—CLK首次為1時(shí)，RS觸發(fā)器2輸出為1， P麗輸出信號(hào)由0變到1，同時(shí)雙向計(jì)數(shù)器輸出PW[0…7]為1，當(dāng)分頻器的 CNT[O.. 7]再次為1時(shí)，比較器的輸出PEQ變?yōu)?， P麗信號(hào)從1變?yōu)?，完成 一次P麗波形輸出。上述分頻器計(jì)數(shù)，S—CLK時(shí)鐘產(chǎn)生，雙向計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)輸出， 比較器輸出這些過(guò)程一直持續(xù)到PW[O.. 7]輸出為200時(shí)，P麗脈沖寬度達(dá)到設(shè) 定值，雙向計(jì)數(shù)器保持200不變，即可輸出一個(gè)頻率為500Hz，脈沖寬度為 200x(lALCLK)的P麗信號(hào)，該信號(hào)開(kāi)啟時(shí)間為500ms，脈沖寬度從0到 200x(l/M—CLK)線性增加，每次增加1個(gè)M—CLK時(shí)鐘寬度。同理當(dāng)計(jì)數(shù)方向輸 入信號(hào)Up/Dn從1變?yōu)?時(shí)(用電器關(guān)閉時(shí))，雙向計(jì)數(shù)器遞減使能，RS觸發(fā) 器1輸出仍為1直到復(fù)位端R為1;雙向計(jì)數(shù)器作遞減計(jì)數(shù)，分頻器仍計(jì)數(shù)， P麗信號(hào)的脈寬按每次1個(gè)M_CLK時(shí)鐘寬度遞減，直到PW[O. . 7]為0，此時(shí)Dn_Cout輸出1， RS觸發(fā)器1輸出R為0，分頻器、雙向計(jì)數(shù)器和比較器使能 停止，P麗停止輸出，如上所述，該P(yáng)麗信號(hào)關(guān)斷時(shí)間為500ms,脈沖寬度按 每次1個(gè)M一CLK時(shí)鐘寬度線性遞減到0。
圖3是基于FPGA芯片的PWM信號(hào)產(chǎn)生時(shí)序邏輯電路仿真結(jié)果圖，其中所 示了某一路用電器驅(qū)動(dòng)芯片控制端P麗信號(hào)的脈寬從0逐漸線性展開(kāi)。
權(quán)利要求1、一種車用電器的控制裝置，該裝置包括一個(gè)分壓電路，該分壓電路的輸出端接一個(gè)微控制器的A/D端，其特征在于該微控制器用于脈沖寬度數(shù)據(jù)輸出的接口端和用于選擇PWM信號(hào)輸出的片選接口端及用于鎖存信號(hào)輸出接口端分別接一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA芯片中被定義為脈沖寬度數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)輸入接口端和使能接口端及鎖存信號(hào)輸入接口端，該現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA芯片中各個(gè)被定義為脈沖寬度調(diào)制PWM信號(hào)輸出的每個(gè)接口端分別對(duì)應(yīng)連接一個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片的控制端，所述的每個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片的輸出端用于接相應(yīng)的車用電器，每個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片的反饋端接微控制器的反饋輸入端，所述所有驅(qū)動(dòng)芯片的電源輸入端接供電電源的兩端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電器的控制裝置，其特征在于所述分壓 電路的輸出接有電壓限幅電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車用電器的控制裝置，其特征在于所述 的每個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片的反饋端接有電壓限幅電路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的車用電器控制裝置，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)芯片為HS-IPSW型高邊智能功率開(kāi)關(guān)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種車用電器的控制裝置，該裝置包括一個(gè)分壓電路，該分壓電路的輸出端接一個(gè)微控制器的A/D端，該微控制器用于脈沖寬度數(shù)據(jù)輸出的接口端和用于選擇PWM信號(hào)輸出的片選接口端及用于鎖存信號(hào)輸出接口端分別接一個(gè)FPGA芯片中被定義為脈沖寬度數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)輸入接口端和使能接口端及鎖存信號(hào)輸入接口端，該FPGA芯片中各個(gè)被定義為PWM信號(hào)輸出的每個(gè)接口端分別對(duì)應(yīng)連接一個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片的控制端，所述的每個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片的輸出端用于接相應(yīng)的車用電器，每個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片的反饋端接微控制器的反饋輸入端，主要用來(lái)解決現(xiàn)有主控制器PWM輸出較少不能滿足整車用電器需要和不能對(duì)用電器進(jìn)行軟關(guān)斷的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G05B19/04GK201383083SQ200920088529
公開(kāi)日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月16日
發(fā)明者尹冬至, 彭能嶺, 王國(guó)峰, 王永秋, 宏 陳 申請(qǐng)人:鄭州宇通客車股份有限公司