氧傳感器加熱控制電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氧傳感器加熱控制電路，包括：低端開關設置在ECU中，其一端與氧傳感器加熱對象的低端相連，另一端與電源負極相連，并與ECU接口芯片相連；所述ECU接口芯片與氧傳感器的通信接口相連；其中，還包括設置在ECU中的高端開關，其一端與氧傳感器加熱對象的高端相連，另一端與電源正極相連；所述高端開關采用PWM控制方式，能對輸入電壓進行調(diào)整，具有過流檢測及短路檢測功能，在發(fā)生過流或短路情況時能斷開控制電路。本發(fā)明的氧傳感器加熱控制電路能對氧傳感器實現(xiàn)雙端控制（高端控制、低端控制），能控制氧傳感器加熱電壓幅值在允許的極限電壓之內(nèi)，能避免加熱電壓紋波較大情況的發(fā)生，能對加熱引腳引起的對地短路進行斷電保護。
【專利說明】氧傳感器加熱控制電路
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車電子領域，特別是涉及一種氧傳感器加熱控制電路。
【背景技術】
[0002]電噴車為獲得高排氣凈化率，降低排氣中(CO) —氧化碳、(HC)碳氫化合物和(NOx)氮氧化合物成份，必須利用三元催化器。在使用三元催化器以減少排氣污染的發(fā)動機上，氧傳感器是必不可少的元件。由于混合氣的空燃比一旦偏離理論空燃比，三元催化劑對C0、HC和NOx的凈化能力將急劇下降，故在排氣管中安裝氧傳感器，用以檢測排氣中氧的濃度，并向ECU發(fā)出反饋信號，再由ECU控制噴油器噴油量的增減，從而將混合氣的空燃比控制在理論值附近。
[0003]現(xiàn)有的氧傳感器加熱控制電路對于加熱對象采用單端控制的方式；即，一端接控制電路、另一端接地，被稱為聞端控制；或一端接電源、另一端接控制電路，被稱為低端控制。氧傳感器的工作溫度會通過專用芯片CJ125的處理，通過氧傳感器特征阻抗來表征出來，現(xiàn)有的氧傳感器加熱控制電路(以低端控制為例)，如圖1所示。
[0004]現(xiàn)有氧傳感器接口芯片，加熱控制常采用低端控制，其控制頻率被限定在2Hz以內(nèi)。對于氧傳感器，其加熱電壓額定為9V，最高不能超過12V。由于氧傳感器電源電壓范圍從為9V至16V，而加熱電壓不能超過12V。以現(xiàn)有技術，符合這一要求的方法只能是對低端采用PWM控制。脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制，就是微處理器輸出不同的脈沖信號寬度，經(jīng)積分后轉(zhuǎn)換成不同幅值的模擬信號。脈沖越窄，則模擬信號幅值越低；脈沖越寬，則幅值越高。由于輸入電壓不同，單片機輸出不同寬度的脈沖波，使輸出穩(wěn)定在9V。并且，輸入到加熱對象兩端的平均電壓，必須限制在一定幅值范圍以內(nèi)。由于控制頻率被限定在2Hz以內(nèi)，所以輸出的波形，紋波較大，當電源大于12V時，存在超過加熱電壓極限值的尖峰脈沖。
[0005]即使采用低端控制方式，其高端H+仍需接電源，現(xiàn)有氧傳感器連接線束的連接方式為加熱對象兩端通過線束，進入控制電路所在ECU ;ECU再通過其它線束，與電源連接。所以加熱對象高端H+與電源的連接，是在ECU內(nèi)部進行的?？紤]到加熱對象是與ECU直接相連，這樣一旦其各引腳(包括H+)對地短路，所引起的后果，是E⑶內(nèi)部電源短路，造成設備損毀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種能對氧傳感器實現(xiàn)雙端控制(高端控制、低端控制)氧傳感器加熱控制電路，能控制氧傳感器加熱電壓幅值在允許的極限電壓之內(nèi)，能避免加熱電壓紋波較大情況的發(fā)生，能對加熱引腳引起的對地短路進行斷電保護。
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明的氧傳感器加熱控制電路，包括:低端開關設置在E⑶中，其一端與氧傳感器加熱對象的低端相連，另一端與電源負極相連，并與E⑶接口芯片相連；所述ECU接口芯片與氧傳感器的通信接口相連；其中，還包括設置在ECU中的高端開關，其一端與氧傳感器加熱對象的高端相連，另一端與電源正極相連；所述高端開關采用PWM控制方式，能對輸入電壓進行調(diào)整，具有過流檢測及短路檢測功能，在發(fā)生過流或短路情況時能斷開控制電路。
[0008]所述高端開關是英飛凌BTS6133D集成高端開關，其兩個輸出端并聯(lián)后接加熱對象的高端，并且通過第一二極管D1、第一電容Cl、第二電容C2和第三電容C3接地；
[0009]其中，所述高端開關輸出端接第一二極管Dl負極、第二電容C2正端和第三電容C3正端，第一二極管Dl正極、第二電容C2的負端和第三電容C3的負端接地；
[0010]所述高端開關的電源端通過第二二極管D2接電源，通過第四電容C4、第五電容C5和第三二極管D3接地；
[0011]其中，第二二極管D2正極接電源，第二二極管D2負極接所述高端開關的電源端；
[0012]第三二極管D3正極接地，其負極接所述高端開關的電源端。
[0013]其中，所述低端開關是一 NMOS管NI，其源極接地并且通過電容C6接所述加熱對象的低端，其漏極接所述加熱對象的低端并且通過第一電阻Rl接ECU接口芯片，其柵極接E⑶接口芯片并且通過第二電阻R2和第三電阻R3接地。
[0014]本發(fā)明在現(xiàn)有低端控制的條件下，采用雙端控制，即對加熱對象的兩端，采取同時控制的方式。在ECU中增設了一個智能高端開關，電源正極經(jīng)線束輸入ECU后，經(jīng)過該高端開關輸出，再由線束連接到加熱對象的高端H+。這個高端開關采用PWM控制方式，可將輸入的電壓，調(diào)整到符合要求的數(shù)值，以確保其不超過傳感器所能接受的最大電壓值。由于PWM波能采用較高的頻率，所以其輸出波形也較為平滑，紋波不大。該高端開關為智能開關，自帶過流及短路檢測。一旦加熱對象過流，或者其高端H+對地短路，則高端開關立即報警，能斷開控制電路。對于加熱對象低端的控制，由于低端開關與接口芯片的連接，在硬件上已經(jīng)確定，所以保持不動，其控制頻率也維持不便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面結合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
[0016]圖1是一種現(xiàn)有氧傳感器加熱控制電路的結構示意圖，其顯示低端控制方式的連接結構。
[0017]圖2是本發(fā)明的結構示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明高端開關一實施例的結構示意圖。
[0019]圖4是本發(fā)明低端開關一實施例的結構示意圖。
[0020]附圖標記說明
[0021]H+是加熱對象的高端
[0022]H-是加熱對象的低端
[0023]Dl是第一二極管
[0024]D2是第二二極管
[0025]D3是第三二極管
[0026]Cl是第一電容
[0027]C2是第二電容
[0028]C3是第三電容[0029]C4是第四電容
[0030]C5是第五電容
[0031]C6是第六電容
[0032]Rl是第一電阻
[0033]R2是第二電阻
[0034]R3是第三電阻
[0035]NI 是 NMOS 管
[0036]out是高端開關輸出端
[0037]vcc是高端開關電源端
[0038]gnd 是地
【具體實施方式】
[0039]如圖2所示，本發(fā)明的氧傳感器加熱控制電路，包括低端開關設置在ECU中，其一端與氧傳感器加熱對象的低端H-相連，另一端與電源負極相連，并與E⑶接口芯片相連；所述ECU接口芯片與氧傳感器的通信接口相連；還包括設置在ECU中的高端開關，其一端與氧傳感器加熱對象的高端H+相連，另一端與電源正極相連；所述高端開關采用PWM控制方式，能對輸入電壓進行調(diào)整，具有過流檢測及短路檢測功能，在發(fā)生過流或短路情況時能斷開控制電路。
[0040]如圖3所示，本發(fā)明高端開關一實施例，高端開關是英飛凌BTS6133D集成高端開關，其兩個輸出端并聯(lián)后接加熱對象的高端，并且通過第一二極管D1、第一電容Cl、第二電容C2和第三電容C3接地；
[0041]其中，所述高端開關輸出端接第一二極管Dl負極、第二電容C2正端和第三電容C3正端，第一二極管Dl正極、第二電容C2的負端和第三電容C3的負端接地；
[0042]所述高端開關的電源端通過第二二極管D2接電源，通過第四電容C4、第五電容C5和第三二極管D3接地；
[0043]其中，第二二極管D2正極接電源，第二二極管D2負極接所述高端開關的電源端；
[0044]第三二極管D3正極接地，其負極接所述高端開關的電源端。
[0045]如圖4所示，所述低端開關是一 NMOS管NI，其源極接地并且通過電容C6接所述加熱對象的低端，其漏極接所述加熱對象的低端并且通過第一電阻Rl接ECU接口芯片，其柵極接E⑶接口芯片并且通過第二電阻R2和第三電阻R3接地。
[0046]以上通過【具體實施方式】和實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，但這些并非構成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領域的技術人員還可做出許多變形和改進，這些也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種氧傳感器加熱控制電路，包括:低端開關設置在ECU中，其一端與氧傳感器加熱對象的低端相連，另一端與電源負極相連，并與E⑶接口芯片相連；所述E⑶接口芯片與氧傳感器的通信接口相連；其特征是:還包括設置在E⑶中的高端開關，其一端與氧傳感器加熱對象的高端相連，另一端與電源正極相連；所述高端開關采用PWM控制方式，能對輸入電壓進行調(diào)整，具有過流檢測及短路檢測功能，在發(fā)生過流或短路情況時能斷開控制電路。
2.如權利要求1所述的氧傳感器加熱控制電路，其特征是:所述高端開關是英飛凌BTS6133D集成高端開關，其兩個輸出端并聯(lián)后接加熱對象的高端，并且通過第一二極管(D1)、第一電容(Cl)、第二電容(C2)和第三電容(C3)接地; 其中，所述高端開關輸出端接第一二極管(Dl)負極、第二電容(C2)正端和第三電容(C3)正端，第一二極管(Dl)正極、第二電容(C2)的負端和第三電容(C3)的負端接地；所述高端開關的電源端通過第二二極管(D2)接電源，通過第四電容(C4)、第五電容(C5)和第三二極管(D3)接地； 其中，第二二極管(D2)正極接電源，第二二極管(D2)負極接所述高端開關的電源端； 第三二極管(D3)正極接地，其負極接所述高端開關的電源端。
3.如權利要求1所述的氧傳感器加熱控制電路，其特征是:所述低端開關是一NMOS管(NI)，其源極接地并且通過電容(C6)接所述加熱對象的低端，其漏極接所述加熱對象的低端并且通過第一電阻(Rl)接E⑶接口芯片，其柵極接E⑶接口芯片并且通過第二電阻(R2)和第三電阻(R3)接地。
【文檔編號】G05B19/048GK103777561SQ201210410194
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月24日 優(yōu)先權日:2012年10月24日
【發(fā)明者】陳吉波, 韓本忠, 黃東亞, 王士海, 彭思崴 申請人:聯(lián)創(chuàng)汽車電子有限公司