硬件设计规则分析.pdf
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1、开特电子电器系统第1页 目录: 一、电源回路设计 二、输入回路设计 2.1、负触发回路 2.2、正触发回路 2.3、车速 / 转速 PWM 输入回路 2.4、AD 输入回路 三、输出回路设计 3.1、典型输出回路 3.1.1、高电平驱动回路 3.1.2、低电平驱动回路 3.2、BCM 驱动回路介绍 3.2.1、马达输出控制回路 3.2.2、室内灯控制回路 3.2.3、中控门锁控制回路 3.2.4、继电器控制回路 3.2.5、转向灯驱动回路 3.2.6、蜂鸣器驱动回路 3.2.7、安全指示灯驱动回路 3.2.8、低驱保护回路设计 四、通信回路设计 4.1、LIN 回路设计 4.2、CAN 回路设
2、计 五、MCU 回路设计 六、高频接收板基本原理 七、发射器基本原理 7.1、基于 HCS300 编码器的遥控器设计如下图: 7.1.2、电路设计说明: 八、运放在 BCM 中的应用 8.1、用于车窗电机侦测的差分运放回路 8.1.1、电路原理说明 8.1.2、放大倍数原则: 开特电子电器系统第2页 一、电源回路设计 D1 12 R1 Z1 1 2 C1C3C2C4 0 TNR U1 VbatVDD 设计原理: 1、TNR为突波吸收器,可有效吸收正负Surge 。 2、D1 可阻隔逆向输入电压,避免后端元件因逆向电压烧毁。 3、Z1(27V/1W Zener )可将突波吸收器未能完全吸收的Su
3、rge 稳压至 27V。 4、R1(100.1/2W )为 Z1的限流电阻,可避免过大的电流将Z1 烧毁。 5、C1、C2、C3 、C4 为稳压滤波电路,确保5V 电源之稳定,不受外在干扰影响。 6、建议值: TNR S14K14AUTO R1=100 1/2W C1=104P C2=220uF/35V C3=104P C4=220uF/16V 二、输入回路设计 2.1、负触发回路设计(车门开关、中控锁开关、中控锁状态开关,阳光传感器) R1 R2 R4 D1 12 C1C2 000 Vbat InputOut 设计原理: 1、C1 可消除 ESD,须尽量靠近连接器端。 2、D1 可阻隔外部电
4、压影响到内部回路(用12V 上拉时,可省去)。 3、R1 为上拉电阻,其选值不能过大(?为什么不能过大),以避免外部开关入水后产生水电 阻时,造成输入端降为低位准,使端口误触发。 4、R2、R4 为分压电阻,将电池电压降至一般MCU 可以接受的电压范围。 5、C2 为滤波电容,可滤除开关动作时的弹跳。 6、建议值: R1=1.3K(贴片封装 1206) R2=100K R4=150K C1=100nF( 耐压 100V) C2=10nF 水电阻说明 开特电子电器系统第3页 R1 R2 R4 D1 12 C1C2 000 Vbat Out 0 2.2、正触发回路设计(点火开关、雨刮开关间歇及低速
5、、倒车信号、行李箱开关、自动光开关、点火开关、后洗涤开关) R3 R2 R1C2C1 D1 12 0000 InputOut 设计原理: 1、C1 可消除 ESD,须尽量靠近连接器端。 2、D1 可阻隔外部电压影响到内部回路(可省去)。 3、R1 为下拉电阻,可吸收Surge 。增强信号传输时的抗干扰能力。 4、R2、R3 为分压电阻,将输入电压降至一般MCU 可接受的电压范围。 5、C2 为滤波电容,可消除开关作动时的弹跳。 6、建议值: R1=3K(贴片 1206 封装) R2=100K R3=150K C1=100nF (耐压 100V ) C2=10nF 进入饱和状态之后,三极管的集电
6、极跟发射极之间的电压将很小,可以理解为一个开关闭合了。这样我们就可以拿三极管来当作开关使用:当基极电流 为 0 时,三极管集电极电流为0(这叫做三极管截止),相当于开关断开;当基极电流很大,以至于三极管饱和时,相当于开关闭合。如果三极管主要工作 在截止和饱和状态,那么这样的三极管我们一般把它叫做开关管。 三级管要工作在放大区,发射结必须处于正向偏置,集电结则应处于反向偏置,对硅管而言应使UBE0 ,UBC0.7V;R3 与 R4 电阻配比要保证 Q2 的偏置电压 0.7V 。 B、继电器高驱回路 开特电子电器系统第6页 备注:继电器高驱回路一般用于驱动外部大电流负载。 3.1.2、低电平驱动回
7、路 A、 三极管低驱回路 建议值: 1、R1=10K 2、R2=4.7K 3、R3 为限流电阻,一般用于小电流驱动回路中。 4、Q1=BC817( 驱动电流 500mA) 说明: Q1 选择一般取决于外部负载电流;R1 与 R2 电阻配比要保证Q1 的偏置电 压0.7V 。 B、 MOS 管驱动回路 开特电子电器系统第7页 建议值: 1、R1=4.7K 2、R2=47K 3、T1=VNN1NV04 4、C1=100nF( 耐压 100V) 备注: MOS 管驱动一般用于大电流负载电路;相比较三极管驱动大电流,需要采 用多级放大, MOS 管电压驱动更加简洁。 设计时具体选用三极管或者MOS 管
8、驱动,需要考虑以下几点要素: 1.设计成本 2.PCB 绘制空间 3.外部负载电流 4.保护回路设计(有些MOS 管自带短路保护功能) 3.2、BCM 输出控制回路介绍: BCM 驱动控制,一般为:马达控制、灯泡控制、继电器控制等 3.2.1、马达输出控制 A、可使用晶体管控制内部继电器,但在继电器的线圈两端需并接一个二极管,以吸收继电器线 圈的反电动势。 B、可使用 IC 2003 驱动内部继电器,因为2003 内部有内建二极管,因此不需要再另外接二极 管,但须将 IC 2003 的第 9PIN 接至与继电器相同的正电源。 开特电子电器系统第8页 3.2.2、室内灯输出控制 A、室内灯如果需
9、要渐灭或渐亮的功能,则需要使用高速的FET执行 PWM 控制。、 B、D1、C1 可有效吸收因 PWM 作动时所产生的高频散射。 C、建议值: TR1=2SK1417 D1=Diode 4003 C1=103P 3.2.3、中控门锁控制 3.2.3.1 、 中控门锁闭锁和开锁动作,因此需要控制马达的两端,平时将马达两端接地,一方要作 动时再经由继电器将其驱动到B+。 3.2.3.2 、 电感性马达作动后会产生反电动势,一般会在两端加突波吸收器或无极性电容来吸收反 电动势;若不加突波吸收元件,其反电动势会流入地端,进而会影响其他相同地的零件 正常工作。 3.2.3.3 、 如不加突波吸收器,可将
10、马达的地独立,与其它地分离开来。(如下所示) 开特电子电器系统第9页 3.2.4、继电器控制 控制外部继电器可利用晶体管或IC 2003 来做驱动,为吸收继电器的反电动势,需加上Z1(27V/ 1W Zener )来吸收反电动势。 3.2.5、转向灯驱动回路 3.2.5.1 、不带诊断的转向灯驱动回路 参见继电器控制回路设计,若左/ 右转向灯需分开控制,则选用双继电器控制;若左/右转向灯 同时控制,则可选择双刀双掷继电器。 3.2.5.2 、 带诊断的转向灯驱动回路 下图所示回路是基于BTS5242-2L芯片基础上的转向灯驱动回路。 开特电子电器系统第10页 电路介绍: 1、 IN1、IN2
11、为转向灯输入控制端; 2、 IS1、IS2、诊断端口; 3、 SEN为 IN1/IN2 输入限流调整端口; 4、 R3、R4 为采样电阻; 5、 R7、D1 组成反向保护电路。 工作原理介绍: 当 IN1 输入高电平,左转向灯开启转向灯驱动,电流值规定阈值范围,则判断为短路,IS1开始侦测左路故障;右转向灯诊断判定同左转向灯。 3.2.6、位置灯驱动电路 3.2.6.1 、不带诊断的高驱动回路 参见典型电路“高驱动回路”介绍。 3.2.6.2 、 带诊断高驱动回路 以下电路主要基于驱动芯片BTS5045 : BTS5045工作原理介绍: 1、 IN0/IN1 为控制端口; 2、 DEN 为诊断
12、使能端口;( DEN 端口置“高”则芯片诊断开启;反之则禁止诊断。) 3、 DSEL 为诊断通道选择端口;( DSEL 置“低”则选择诊断OUT0 通道;置“高”则选择诊 断 OUT1 通道。) 4、 IS为诊断侦测端口; 5、 R6 为检测电阻,需要注意精度要求;在侦测外部输出时,侦测到的状态不同,例如:开路 、短路到GND 、短路到VBAT、过载、过电压等情况;直接反映为流经IS 引脚的电流不 同;通过检测电阻R6 转换为电压,该电压再通过MCU 的 A/D 侦测端口与MCU 中储存 开特电子电器系统第11页 的逻辑信息做比对,对比完成后,通过MCU中预先设置的逻辑判断,得到相应的诊断结
13、果,从而起到诊断的目的。 6、 R7、D1 组成反向保护电路。 BTS5045设计回路建议值如下: 1、 R1=4.7K 2、 R2=4.7K 3、 R3=4.7K 4、 R4=4.7K 5、 R5=4.7K 6、 R6=1.2K(精度 1%) 7、 R7=1K(1206) 8、 Z1=36V 双向 TVS管 9、 D1=BAS21 10、C1=C2=10nF 11、C3=C4=100nF( 耐压 100V) 3.2.7、蜂鸣器控制回路 3.2.7.1 、蜂鸣器低驱动回路蜂鸣器高驱动回路当辒 入端 BUZZ辒入为 1 时,Q1导通,蜂 鸣器蜂 鸣 区别? 上图为:蜂鸣器低驱动回路 选用器件原则
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