本實(shí)用新型公開了一種強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中PWM控制信號(hào)傳輸方法和裝置，涉及汽車的直流電機(jī)PWM控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

汽車的電器系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)、啟動(dòng)機(jī)和點(diǎn)火裝置以及控制系統(tǒng)，屬于多種復(fù)合強(qiáng)電磁干擾環(huán)境。尤其是近年來(lái)發(fā)展較快的混動(dòng)汽車中，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、高壓發(fā)電機(jī)以及拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)等組合而成，其中至少包括兩套獨(dú)立的發(fā)電、供電電源系統(tǒng)，即驅(qū)動(dòng)電源系統(tǒng)和控制電源系統(tǒng)，更具有強(qiáng)烈的電磁輻射。目前車用直流電機(jī)PWM脈寬調(diào)制信號(hào)由車輛主控單元ECU直接發(fā)出給被控電機(jī)電子控制單元，該P(yáng)WM電壓方波信號(hào)，其幅值為車載控制電源電壓值，處于強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中的熱端，極容易受到電磁干擾，會(huì)將感應(yīng)到的高電壓脈沖帶入系統(tǒng)內(nèi)，影響被控電機(jī)電子控制單元正常工作，造成故障。另外，這種電壓方波信號(hào)具有一定的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力。直接把這種PWM電壓方波信號(hào)接入負(fù)載控制系統(tǒng)，和被控電機(jī)電子控制單元構(gòu)成直流回路，容易在負(fù)載控制系統(tǒng)出現(xiàn)短路等故障，可能會(huì)導(dǎo)致車輛主控單元ECU損壞。這些都是車用直流電機(jī)PWM脈寬調(diào)制信號(hào)傳輸存在的技術(shù)問題。嚴(yán)重制約了車用直流電機(jī)PWM脈寬調(diào)制信號(hào)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種可以消除電磁干擾的強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中PWM控制信號(hào)傳輸方法和裝置。

本實(shí)用新型的技術(shù)特征表現(xiàn)為，在車輛主控單元ECU直接發(fā)出的PWM電壓方波信號(hào)和被控電機(jī)電子控制單元的輸入端之間設(shè)置場(chǎng)效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路，在場(chǎng)效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路的輸入柵極端，至少并聯(lián)兩只不同容量的電容器，組成寬頻帶的濾波電路；在場(chǎng)效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路的負(fù)載端，設(shè)置輸出分壓及穩(wěn)壓電路，與被控電機(jī)電子控制單元的輸入端搭接，較好地解決了對(duì)電磁雜波的濾除和抑制。

具體地講，一種強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中PWM控制信號(hào)傳輸方法，其特征包括以下步驟：

A、將由車輛主控單元ECU直接發(fā)出的車用直流電機(jī)PWM脈寬調(diào)制信號(hào)，接入至少由兩只不同容量的電容器并聯(lián)組成的寬頻帶濾波電路，對(duì)高頻電磁干擾波進(jìn)行濾波；

B、將經(jīng)過(guò)寬頻帶濾波電路，對(duì)高頻電磁干擾波進(jìn)行濾波的車用直流電機(jī)PWM脈寬調(diào)制信號(hào)送到一個(gè)由場(chǎng)效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路進(jìn)行限幅放大；

C、將經(jīng)過(guò)進(jìn)行限幅放大后的車用直流電機(jī)PWM脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行穩(wěn)壓；

D、將經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓后的車用直流電機(jī)PWM脈寬調(diào)制信號(hào)，輸送至被控電機(jī)電子控制單元的輸入端。

本實(shí)用新型還提供了一種強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中PWM控制信號(hào)傳輸裝置，包括發(fā)出PWM電壓方波信號(hào)的車輛主控單元ECU，以及被控電機(jī)電子控制單元的輸入端之間設(shè)置的直流電機(jī)PWM脈寬調(diào)制信號(hào)的給定電路和接收電路，其特征在于：

所述的給定電路由場(chǎng)效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路構(gòu)成，其漏極與所述的接收電路相聯(lián)接，柵極與車用直流電機(jī)PWM脈寬調(diào)制信號(hào)源聯(lián)接，柵極與地之間并聯(lián)至少有兩只不同容量的電容器組成的濾波電路，源極串聯(lián)一電阻器與地相聯(lián)，構(gòu)成深度負(fù)反饋電路；

所述的接收電路包括被控電機(jī)電子控制單元的輸入端，該輸入端與地之間聯(lián)接一穩(wěn)壓晶體管，還聯(lián)接兩個(gè)電阻器，其中一個(gè)與場(chǎng)效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路的漏極相聯(lián)接，另一個(gè)與工作電源端聯(lián)接，構(gòu)成場(chǎng)效應(yīng)晶體管開關(guān)電路的負(fù)載。

工作時(shí)，由車輛主控單元ECU直接發(fā)出的車用直流電機(jī)PWM脈寬調(diào)制信號(hào)，送到由場(chǎng)效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路，其柵極與地之間并聯(lián)至少有兩只不同容量的電容器組成的濾波電路，將干擾信號(hào)過(guò)濾，經(jīng)源極深度負(fù)反饋電路放大，干擾信號(hào)幅度已經(jīng)大量衰減，放大后的車用直流電機(jī)PWM脈寬調(diào)制信號(hào)耦合到所述的接收電路被控電機(jī)電子控制單元的輸入端，經(jīng)過(guò)輸入端與地之間聯(lián)接的穩(wěn)壓晶體管限幅，形成足以推動(dòng)被控電機(jī)電子控制單元的純凈信號(hào)源。

本實(shí)用新型采用了看似簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)，其高明在于達(dá)到了既濾除了強(qiáng)電磁干擾，又滿足了傳輸匹配的要求。奧妙之處一是采用場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極很好地隔離和衰減了電磁干擾的傳送，加上放大電路深刻的負(fù)反饋?zhàn)饔?，最大限度的抑制了電磁干擾對(duì)下游設(shè)備的影響；二是設(shè)置了負(fù)載分壓電路和穩(wěn)壓晶體管搭接的復(fù)合交聯(lián)回路，使得直流耦合電位恰到好處。避免了車輛主控單元ECU直接發(fā)出的具有一定的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力的電壓方波信號(hào)，接入負(fù)載控制系統(tǒng)與被控電機(jī)電子控制單元構(gòu)成直流回路，容易在負(fù)載控制系統(tǒng)出現(xiàn)短路等故障，可能會(huì)導(dǎo)致車輛主控單元ECU損壞。

本實(shí)用新型解決了車用直流電機(jī)PWM脈寬調(diào)制信號(hào)傳輸?shù)募夹g(shù)難題，具有簡(jiǎn)單高效，可靠性強(qiáng)成本低的優(yōu)點(diǎn)。適合在各種機(jī)動(dòng)車上應(yīng)用，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型給定和接收單元的電路圖。

圖2是本實(shí)用新型給定電路的電路圖。

圖3是本實(shí)用新型接收電路的電路圖。

具體實(shí)施方式

以下借助說(shuō)明書附圖，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例作進(jìn)一步披露。

實(shí)施例一

如圖1-3所示，一種強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中PWM控制信號(hào)傳輸裝置，包括發(fā)出PWM電壓方波信號(hào)的車輛主控單元ECU，以及被控電機(jī)電子控制單元的輸入端之間設(shè)置的直流電機(jī)PWM脈寬調(diào)制信號(hào)的給定電路和接收電路，其特征在于：

所述的給定電路由場(chǎng)效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路構(gòu)成，其漏極與所述的接收電路相聯(lián)接，柵極與車用直流電機(jī)PWM脈寬調(diào)制信號(hào)源聯(lián)接，柵極與地之間并聯(lián)至少有兩只不同容量的電容器組成的濾波電路，源極串聯(lián)一電阻器與地相聯(lián)，構(gòu)成深度負(fù)反饋電路；

所述的接收電路包括被控電機(jī)電子控制單元的輸入端，該輸入端與地之間聯(lián)接一穩(wěn)壓晶體管，該輸入端還聯(lián)接兩個(gè)電阻器，其中一個(gè)與場(chǎng)效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路的漏極相聯(lián)接，另一個(gè)與工作電源端聯(lián)接，構(gòu)成場(chǎng)效應(yīng)晶體管開關(guān)電路的負(fù)載。

所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管為MOSFET管，型號(hào)為IRL 2203N。

所述的穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值為5.5V。

所述的兩只不同容量的電容器容量分別為C1206X7R103K500CT和C1206X7R100K500CT。

本實(shí)施例設(shè)計(jì)一種無(wú)源PWM 信號(hào)給定電路，該電路僅提供開關(guān)無(wú)源信號(hào)，PWM高低電平狀態(tài)有被控電機(jī)電子控制回路決定。避免由于負(fù)載控制系統(tǒng)出現(xiàn)短路等故障，導(dǎo)致車輛主控單元ECU損壞可能。

當(dāng)車輛主控單元ECU端的PWM電壓方波控制信號(hào)為高電平時(shí)，該P(yáng)WM電壓方波幅值為車載電源幅值12V-15V直流，并加載在MOSFET管Q1N柵極G， 此時(shí)MOSFET管Q1N管導(dǎo)通，負(fù)載端電源VCC通過(guò)上拉電阻R1和電阻R2、MOSFET管漏極D、源極S、電阻R3接地GND構(gòu)成回路。由于上拉電阻R1的值一般為3.9-4.9千歐姆，遠(yuǎn)大于電阻R2與R3阻值之和，因此輸入到MCU控制器U1的DI端口為低電平；當(dāng)車輛主控單元ECU端的PWM電壓方波控制信號(hào)為低電平時(shí)，加載在MOSFET管Q1N柵極G， 此時(shí)MOSFET管Q1N管截止，負(fù)載端電源VCC通過(guò)上拉電阻R1、穩(wěn)壓管Q2和接地GND構(gòu)成回路，由于穩(wěn)壓管Q2處于反向?qū)?，把電壓嵌?.5V，此時(shí)穩(wěn)壓管Q2的作用使得U1的DI端口穩(wěn)定在高電平狀態(tài)。

電路組成

所述的給定電路由場(chǎng)效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路構(gòu)成，PWM采樣信號(hào)端并聯(lián)濾波電容C1、C2后與MOSFET管Q1N漏極D相聯(lián)，其漏極與所述的接收電路相聯(lián)接，PWM控制信號(hào)與MOSFET管Q1N柵極G相聯(lián),柵極與地之間并聯(lián)至少有兩只不同容量的電容器組成的濾波電路，MOSFET管Q1N源極S串聯(lián)電阻R3后接地，構(gòu)成深度負(fù)反饋電路；

所述的接收電路包括被控電機(jī)電子控制單元DI的輸入端，該輸入端與地之間聯(lián)接一穩(wěn)壓晶體管Q2，還聯(lián)接兩個(gè)電阻器R2和R1，其中R2與場(chǎng)效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路的漏極相聯(lián)接，R1與工作電源端聯(lián)接，構(gòu)成場(chǎng)效應(yīng)晶體管開關(guān)電路的負(fù)載。

具體的聯(lián)接是車載段主控單元ECU端PWM控制信號(hào)給定電路中，PWM采樣信號(hào)端并聯(lián)濾波電容C1、C2后與MOSFET管Q1N漏極D串聯(lián)；PWM控制信號(hào)并聯(lián)濾波電容C3、C4后與MOSFET管Q1N柵極G串聯(lián), MOSFET管Q1N源極S串聯(lián)電阻R3后接地；電路由MOSFET管的漏極D引線與負(fù)載電機(jī)電子控制端PWM接收電路中電阻R2串聯(lián)。電阻R2、電阻R1，穩(wěn)壓管Q2和MCU控制器U1的DI端口并聯(lián)與一起，其中：電阻R2和電阻R1串聯(lián)后接車載電源VCC（12-15VDC），電阻R2與穩(wěn)壓管Q2的N極串聯(lián)后，在穩(wěn)壓管Q2的P極端接地，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓在5.5V；電阻R2、電阻R1和穩(wěn)壓管Q2的N極并聯(lián)后，接入MCU控制器的DI輸入端。

實(shí)施例二

一種強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中PWM控制信號(hào)傳輸裝置，其特征是包括車用直流電機(jī)PWM脈寬調(diào)制信號(hào)的給定電路和接收電路，所述的給定電路由場(chǎng)效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路構(gòu)成，其漏極與所述的接收電路相聯(lián)接，柵極與車用直流電機(jī)PWM脈寬調(diào)制信號(hào)源聯(lián)接，柵極與地之間并聯(lián)至少有兩只不同容量的電容器組成的濾波電路，源極串聯(lián)一電阻器與地相聯(lián)，構(gòu)成深度負(fù)反饋電路；

所述的接收電路包括被控電機(jī)電子控制單元的輸入端，該輸入端與地之間聯(lián)接一下偏置電阻器，該輸入端還聯(lián)接兩個(gè)電阻器，其中一個(gè)與場(chǎng)效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路的漏極相聯(lián)接，另一個(gè)與工作電源端聯(lián)接，構(gòu)成場(chǎng)效應(yīng)晶體管開關(guān)電路的負(fù)載。

本實(shí)施例與實(shí)施例一不同之處在于采用下偏置電阻器代替了穩(wěn)壓管Q2，下偏置電阻器與電阻器R1構(gòu)成分壓電路，限定被控電機(jī)電子控制單元DI輸入端的電位處于理想值?？煽啃愿咴靸r(jià)相對(duì)更低，受環(huán)境溫度影響小。

所述的下偏置電阻器的阻值與電阻器R1的阻值相近。