一種強電磁干擾環(huán)境中pwm控制信號傳輸方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種強電磁干擾環(huán)境中PWM控制信號傳輸方法和裝置，涉及汽車的直流電機PWM控制技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)特征表現(xiàn)為，在車輛主控單元ECU直接發(fā)出的PWM電壓方波信號和被控電機電子控制單元的輸入端之間設(shè)置場效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路，在場效應(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；在場效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路的負載端，設(shè)置輸出分壓及穩(wěn)壓電路，與被控電機電子控制單元的輸入端搭接，較好地解決了對電磁雜波的濾除和抑制。本發(fā)明解決了車用直流電機PWM脈寬調(diào)制信號傳輸?shù)募夹g(shù)難題，具有簡單高效，可靠性強成本低的優(yōu)點。適合在各種機動車上應(yīng)用，具有良好的經(jīng)濟和社會效益。
【專利說明】
一種強電磁干擾環(huán)境中PWM控制信號傳輸方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明公開了一種強電磁干擾環(huán)境中PWM控制信號傳輸方法和裝置，涉及汽車的直流電機PWM控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車的電器系統(tǒng)包括發(fā)電機、啟動機和點火裝置以及控制系統(tǒng)，屬于多種復(fù)合強電磁干擾環(huán)境。尤其是近年來發(fā)展較快的混動汽車中，包括發(fā)動機、高壓發(fā)電機以及拖動電動機等組合而成，其中至少包括兩套獨立的發(fā)電、供電電源系統(tǒng)，即驅(qū)動電源系統(tǒng)和控制電源系統(tǒng)，更具有強烈的電磁輻射。目前車用直流電機PWM脈寬調(diào)制信號由車輛主控單元ECU直接發(fā)出給被控電機電子控制單元，該PWM電壓方波信號，其幅值為車載控制電源電壓值，處于強電磁干擾環(huán)境中的熱端，極容易受到電磁干擾，會將感應(yīng)到的高電壓脈沖帶入系統(tǒng)內(nèi)，影響被控電機電子控制單元正常工作，造成故障。另外，這種電壓方波信號具有一定的負載驅(qū)動能力。直接把這種PWM電壓方波信號接入負載控制系統(tǒng)，和被控電機電子控制單元構(gòu)成直流回路，容易在負載控制系統(tǒng)出現(xiàn)短路等故障，可能會導(dǎo)致車輛主控單元ECU損壞。這些都是車用直流電機PWM脈寬調(diào)制信號傳輸存在的技術(shù)問題。嚴(yán)重制約了車用直流電機PWM脈寬調(diào)制信號傳輸?shù)陌踩浴?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種可以消除電磁干擾的強電磁干擾環(huán)境中PWM控制信號傳輸方法和裝置。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)特征表現(xiàn)為，在車輛主控單元ECU直接發(fā)出的PffM電壓方波信號和被控電機電子控制單元的輸入端之間設(shè)置場效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路，在場效應(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;在場效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路的負載端，設(shè)置輸出分壓及穩(wěn)壓電路，與被控電機電子控制單元的輸入端搭接，較好地解決了對電磁雜波的濾除和抑制。
[0005]具體地講，一種強電磁干擾環(huán)境中PffM控制信號傳輸方法，其特征包括以下步驟:
A、將由車輛主控單元E⑶直接發(fā)出的車用直流電機PffM脈寬調(diào)制信號，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，對高頻電磁干擾波進行濾波；
B、將經(jīng)過寬頻帶濾波電路，對高頻電磁干擾波進行濾波的車用直流電機PWM脈寬調(diào)制信號送到一個由場效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路進行限幅放大；
C、將經(jīng)過進行限幅放大后的車用直流電機PffM脈寬調(diào)制信號進行穩(wěn)壓；
D、將經(jīng)過穩(wěn)壓后的車用直流電機PffM脈寬調(diào)制信號，輸送至被控電機電子控制單元的輸入端。
[0006]本發(fā)明還提供了一種強電磁干擾環(huán)境中PffM控制信號傳輸裝置，包括發(fā)出PWM電壓方波信號的車輛主控單元ECU，以及被控電機電子控制單元的輸入端之間設(shè)置的直流電機PWM脈寬調(diào)制信號的給定電路和接收電路，其特征在于: 所述的給定電路由場效應(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PWM脈寬調(diào)制信號源聯(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)成深度負反饋電路；
所述的接收電路包括被控電機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)接兩個電阻器，其中一個與場效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路的漏極相聯(lián)接，另一個與工作電源端聯(lián)接，構(gòu)成場效應(yīng)晶體管開關(guān)電路的負載。
[0007]工作時，由車輛主控單元ECU直接發(fā)出的車用直流電機P麗脈寬調(diào)制信號，送到由場效應(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，將干擾信號過濾，經(jīng)源極深度負反饋電路放大，干擾信號幅度已經(jīng)大量衰減，放大后的車用直流電機PWM脈寬調(diào)制信號耦合到所述的接收電路被控電機電子控制單元的輸入端，經(jīng)過輸入端與地之間聯(lián)接的穩(wěn)壓晶體管限幅，形成足以推動被控電機電子控制單元的純凈信號源。
[0008]本發(fā)明采用了看似簡單的電路結(jié)構(gòu)，其高明在于達到了既濾除了強電磁干擾，又滿足了傳輸匹配的要求。奧妙之處一是采用場效應(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反饋作用，最大限度的抑制了電磁干擾對下游設(shè)備的影響；二是設(shè)置了負載分壓電路和穩(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)出的具有一定的負載驅(qū)動能力的電壓方波信號，接入負載控制系統(tǒng)與被控電機電子控制單元構(gòu)成直流回路，容易在負載控制系統(tǒng)出現(xiàn)短路等故障，可能會導(dǎo)致車輛主控單元ECU損壞。
[0009]本發(fā)明解決了車用直流電機PffM脈寬調(diào)制信號傳輸?shù)募夹g(shù)難題，具有簡單高效，可靠性強成本低的優(yōu)點。適合在各種機動車上應(yīng)用，具有良好的經(jīng)濟和社會效益。
【附圖說明】
[0010]說明書附圖1是本發(fā)明給定和接收單元的電路圖。
[0011]說明書附圖2是本發(fā)明給定電路的電路圖。
[0012]說明書附圖3是本發(fā)明接收電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0013]以下借助說明書附圖，對本發(fā)明的具體實施例作進一步披露。
[0014]實施例一
如圖1-3所示，一種強電磁干擾環(huán)境中PffM控制信號傳輸裝置，包括發(fā)出PffM電壓方波信號的車輛主控單元ECU，以及被控電機電子控制單元的輸入端之間設(shè)置的直流電機PffM脈寬調(diào)制信號的給定電路和接收電路，其特征在于:
所述的給定電路由場效應(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PWM脈寬調(diào)制信號源聯(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)成深度負反饋電路；
所述的接收電路包括被控電機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)接兩個電阻器，其中一個與場效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路的漏極相聯(lián)接，另一個與工作電源端聯(lián)接，構(gòu)成場效應(yīng)晶體管開關(guān)電路的負載。
[0015]所述的場效應(yīng)晶體管為MOSFET管，型號為IRL 2203N。
[0016]所述的穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值為5.5V。
[0017]所述的兩只不同容量的電容器容量分別為C1206X7R103K500CT和C1206X7R100K500CT。
[0018]本實施例設(shè)計一種無源PffM信號給定電路，該電路僅提供開關(guān)無源信號，PWM高低電平狀態(tài)有被控電機電子控制回路決定。避免由于負載控制系統(tǒng)出現(xiàn)短路等故障，導(dǎo)致車輛主控單元E⑶損壞可能。
[0019]當(dāng)車輛主控單元ECU端的HVM電壓方波控制信號為高電平時，該HVM電壓方波幅值為車載電源幅值12V-15V直流，并加載在MOSFET管QlN柵極G，此時MOSFET管QlN管導(dǎo)通，負載端電源VCC通過上拉電阻Rl和電阻R2、M0SFET管漏極D、源極S、電阻R3接地GND構(gòu)成回路。由于上拉電阻Rl的值一般為3.9-4.9千歐姆，遠大于電阻R2與R3阻值之和，因此輸入到M⑶控制器Ul的DI端口為低電平；當(dāng)車輛主控單元ECU端的PWM電壓方波控制信號為低電平時，加載在MOSFET管QlN柵極G，此時MOSFET管QlN管截止，負載端電源VCC通過上拉電阻Rl、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)ǎ央妷呵对?.5V，此時穩(wěn)壓管Q2的作用使得Ul的DI端口穩(wěn)定在高電平狀態(tài)。
[0020]電路組成
所述的給定電路由場效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路構(gòu)成，PWM采樣信號端并聯(lián)濾波電容Cl、C2后與MOSFET管QlN漏極D相聯(lián)，其漏極與所述的接收電路相聯(lián)接，PWM控制信號與MOSFET管QlN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QlN源極S串聯(lián)電阻R3后接地，構(gòu)成深度負反饋電路；
所述的接收電路包括被控電機電子控制單元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)接兩個電阻器R2和Rl，其中R2與場效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路的漏極相聯(lián)接，Rl與工作電源端聯(lián)接，構(gòu)成場效應(yīng)晶體管開關(guān)電路的負載。
[0021]具體的聯(lián)接是車載段主控單元ECU端HVM控制信號給定電路中，Pmi采樣信號端并聯(lián)濾波電容Cl、C2后與MOSFET管QlN漏極D串聯(lián)；PWM控制信號并聯(lián)濾波電容C3、C4后與MOSFET管QlN柵極G串聯(lián)，MOSFET管QlN源極S串聯(lián)電阻R3后接地；電路由MOSFET管的漏極D引線與負載電機電子控制端PWM接收電路中電阻R2串聯(lián)。電阻R2、電阻Rl，穩(wěn)壓管Q2和MCU控制器Ul的DI端口并聯(lián)與一起，其中:電阻R2和電阻Rl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Rl和穩(wěn)壓管02的財及并聯(lián)后，接入MCU控制器的DI輸入端。
[0022]實施例二
一種強電磁干擾環(huán)境中PWM控制信號傳輸裝置，其特征是包括車用直流電機PWM脈寬調(diào)制信號的給定電路和接收電路，所述的給定電路由場效應(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PWM脈寬調(diào)制信號源聯(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)成深度負反饋電路；
所述的接收電路包括被控電機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)接兩個電阻器，其中一個與場效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路的漏極相聯(lián)接，另一個與工作電源端聯(lián)接，構(gòu)成場效應(yīng)晶體管開關(guān)電路的負載。
[0023]本實施例與實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Rl構(gòu)成分壓電路，限定被控電機電子控制單元DI輸入端的電位處于理想值?？煽啃愿咴靸r相對更低，受環(huán)境溫度影響小。
[0024]所述的下偏置電阻器的阻值與電阻器Rl的阻值相近。
【主權(quán)項】
1.一種強電磁干擾環(huán)境中PWM控制信號傳輸方法，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PWM脈寬調(diào)制信號，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，對高頻電磁干擾波進行濾波； B、將經(jīng)過寬頻帶濾波電路，對高頻電磁干擾波進行濾波的車用直流電機HVM脈寬調(diào)制信號送到一個由場效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路進行限幅放大； C、將經(jīng)過進行限幅放大后的車用直流電機PffM脈寬調(diào)制信號進行穩(wěn)壓； D、將經(jīng)過穩(wěn)壓后的車用直流電機HVM脈寬調(diào)制信號，輸送至被控電機電子控制單元的輸入端。2.一種強電磁干擾環(huán)境中PWM控制信號傳輸裝置，包括發(fā)出PWM電壓方波信號的車輛主控單元ECU，以及被控電機電子控制單元的輸入端之間設(shè)置的直流電機PWM脈寬調(diào)制信號的給定電路和接收電路，其特征在于: 所述的給定電路由場效應(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PWM脈寬調(diào)制信號源聯(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)成深度負反饋電路； 所述的接收電路包括被控電機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)接兩個電阻器，其中一個與場效應(yīng)晶體管組成的開關(guān)電路的漏極相聯(lián)接，另一個與工作電源端聯(lián)接，構(gòu)成場效應(yīng)晶體管開關(guān)電路的負載。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的強電磁干擾環(huán)境中PffM控制信號傳輸裝置，其特征是所述的場效應(yīng)晶體管為MOSFET管。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的強電磁干擾環(huán)境中PffM控制信號傳輸裝置，其特征是所述的穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值為5.5V。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的強電磁干擾環(huán)境中PffM控制信號傳輸裝置，其特征是所述的兩只不同容量的電容器容量分別為C1206X7R103K500CT和C1206X7R100K500CT。
【文檔編號】G05F1/569GK105974992SQ201610385398
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月3日
【發(fā)明人】楊平
【申請人】沙洲職業(yè)工學(xué)院