汽车空调鼓风机的控制电路pdf


来源:养殖污水处理设备    发布时间:2024-02-19 02:01:45

摘要

本发明涉及一种汽车空调鼓风机的控制电路,包括一处理器、一鼓风机负载电路模块、一PWM端口T1、一

产品介绍

  本发明涉及一种汽车空调鼓风机的控制电路,包括一处理器、一鼓风机负载电路模块、一PWM端口T1、一鼓风机控制端口T2、一IOC端口T3、一第一三极管Q1、一第二三极管Q2,所述鼓风机控制端口通过一电阻R3接地,所述IOC端口通过一电阻R4连接至所述鼓风机控制端口,所述鼓风机控制端口通过一电容C1接地,所述IOC端口通过一电容C2接地。本发明所述的汽车空调鼓风机的控制电路,其电路结构相对比较简单、成本低廉、可移植性好;对温度的敏感性低,对PWM信号的延时及畸变滤波小,抗干扰能力强;在瞬态电压冲击下能轻松实现自保护,电路可靠性好。

  一鼓风机负载电路模块Rc,包括一线性功率模块LPM、一鼓风机M以及一直流电源S,所述线性功率模块LPM根据所述PWM信号控制所述鼓风机的转速;

  一鼓风机控制端口T2,连接至所述线性功率模块,用于输出所述PWM信号至所述线性功率模块;以及

  一IOC端口T3,连接至所述处理器,用于捕获所述PWM信号的采样信号至所述处理器;

  一第一三极管Q1,其基极通过一电阻R1连接至所述PWM端口T1,其发射极通过一电阻R2接地,其集电极连接至所述鼓风机控制端口T2;以及

  一第二三极管Q2,其基极连接至所述第一三极管Q1的发射极,其发射极接地,其集电极连接至所述第一三极管Q1的基极;

  其中,所述鼓风机控制端口通过一电阻R3接地,所述IOC端口通过一电阻R4连接至所述鼓风机控制端口T2,所述鼓风机控制端口T2通过一电容C1接地,所述IOC端口T3通过一电容C2接地。

  本产品涉及一种用于汽车空调的电路结构,特别涉及一种汽车空调鼓风机的控制电路。

  车载空调系统是每部汽车必须的设备,最重要的包含冷凝器、蒸发器、鼓风机等部件。其中,鼓风机大多数都用在将冷凝器上的热气排出以及将蒸发器上的凉风吹进车内,是空调系统中的重要部件。客户对鼓风机控制电路的设计的基本要求也慢慢变得高,如控制电路必须实现鼓风机不同的转速要求;控制电路所实现的信号的传输,转换不能有大的失真;控制电路在各个异常情况下必须能自我诊断和保护,不被损坏等等。因此鼓风机控制电路要一直的改进以满足逐步的提升的设计的基本要求。汽车空调鼓风机的控制电路,一般是通过输出PWM信号控制HVAC(Heating,VentilationandAirCondition)系统中的LPM(LinearPowerModule,线性功率模块),从而驱动鼓风机马达的电路。这种电路能通过不同的PWM占空比来控制线性功率模块,从而控制鼓风机转速。现存技术中常用的汽车空调鼓风机控制电路,一般有以下几种:一种是通过二阶低通滤波来过滤CPU发送的PWM信号,再通过运算放大器将处理过的PWM信号转换成电压信号,该电压信号输出给功率MOS管,经过控制鼓风机电路的输出电压即可改变功率MOS管栅源之间的电流,从而可控制鼓风机的转速。这种电路设计复杂,对元器件之间的匹配度,电源的精度要求比较高,电路的移植性也不够好。另一种是通过普通的三极管传递CPU发送的PWM信号,通过不同的PWM占空比来调节HAVC中的LPM输出电压来控制鼓风机的转速。这种电路设计相对简单,不带短路时的自保护,对于传输较高频率的PWM波形时,容易失真。在负载发生异常时,电路容易损毁;同时电路的抗干扰性能较差。

  现有技术中常用的汽车空调鼓风机控制电路中,利用软件保护和诊断电路的方法是:将鼓风机的工作状态的采样信号通过电阻分压直接输入到CPU的AD口,通过AD值来采取对应的保护的方法。这种设计可以采样,判断正常工作时的鼓风机的状态,但在负载发生短路到电源的异常时,软件没有很好的方法实时采样并诊断负载状态。因此当鼓 风机短路到电源时,控制电路没有很好的方法检测到这种状态,严重时会导致控制电路损毁。

  本发明的目的是,提供一种汽车空调鼓风机的控制电路,有效解决现存技术的控制电路中存在的PWM波形易失真、电路抗干扰性差、电路移植性差等技术问题。

  一鼓风机负载电路模块Rc,包括一线性功率模块LPM、一鼓风机M以及一直流电源S,所述线性功率模块LPM根据所述PWM信号控制所述鼓风机的转速;

  一鼓风机控制端口T2,连接至所述线性功率模块,用于输出所述PWM信号至所述线性功率模块;以及

  一IOC端口T3,连接至所述处理器,用于捕获所述PWM信号的采样信号至所述处理器;

  一第一三极管Q1,其基极通过一电阻R1连接至所述PWM端口T1,其发射极通过一电阻R2接地,其集电极连接至所述鼓风机控制端口T2;以及

  一第二三极管Q2,其基极连接至所述第一三极管Q1的发射极,其发射极接地,其集电极连接至所述第一三极管Q1的基极;

  其中,所述鼓风机控制端口通过一电阻R3接地,所述IOC端口通过一电阻R4连接至所述鼓风机控制端口T2,所述鼓风机控制端口T2通过一电容C1接地,所述IOC端口T3通过一电容C2接地。

  本发明优点是,本发明所述的汽车空调鼓风机的控制电路,其电路结构相对比较简单、成本低廉、可移植性好;对温度的敏感性低,对PWM信号的延时及畸变滤波小,抗干扰能力强;在瞬态电压冲击下能轻松实现自保护,电路可靠性好。电路诊断软件逻辑简单,编写灵活,结合软件策略,可以实时诊断鼓风机控制电路的各个异常状态,并及时给出保护策略。

  以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式,使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。应当理解,尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明,但这些实施方案拟阐述,而不是限制本发明的范围。

  一鼓风机负载电路模块Rc,包括一线性功率模块LPM、一鼓风机M以及一直流电源S,线性功率模块LPM根据所述PWM信号控制所述鼓风机的转速;

  一鼓风机控制端口T2,连接至线性功率模块LPM,用于输出所述PWM信号至线性功率模块LPM;以及

  一IOC端口(InputofCapture,捕获采样信号的CPU输入端口)T3,连接至处理器CPU,用于捕获所述PWM信号的采样信号至处理器CPU。

  本发明通过所述PWM信号控制所述鼓风机负载电路模块Rc中的线性功率模块LPM,通过不同的PWM占空比来控制鼓风机转速。

  一第一三极管Q1,其基极通过一电阻R1连接至所述PWM端口,其发射极通过一电阻R2接地,其集电极连接至所述鼓风机控制端口;以及

  一第二三极管Q2,其基极连接至所述第一三极管Q1的发射极,其发射极接地,其集电极连接至所述第一三极管Q1的基极;

  其中,所述鼓风机控制端口通过一电阻R3接地,所述IOC端口通过一电阻R4连接至所述鼓风机控制端口,所述鼓风机控制端口通过一电容C1接地,所述IOC端口通过一电容C2接地。

  其中,C1是小容值且高电压值的电容,用于增强电路的抗干扰性,减少对PWM波形的畸变滤波。R3也用于增强电路的抗干扰性,用于保护PWM信号输出端口(即鼓风机控制端口T2),有效控制负载支路可能会产生的漏电流。处理器CPU的IOC(InputofCapture)端口用于捕捉PWM的采样信号,该采样信号的占空比与鼓风机控制端口T2处的PWM信号占空比相同。

  在正常工作状态下,电源S电压14V,处理器CPU通过PWM端口T1输出不同占空比的PWM信号调节控制线性功率模块LPM,从而控制鼓风机转速。此时,PWM端口T1输出的PWM信号占空比一般在20%-90%范围以内,由于流过R2的电流较小,Q1处于截止状态。

  流过Q1的电流由LPM决定,在本实施例中,该电流最大接近8mA,这样一个时间段Q2处于截止状态。同时由于三极管Q1(BCX56)的转换频率在100MHZ,有效的控制了鼓风机控制端口的PWM信号的失真。

  在发生鼓风机控制端口T2短路到电源的情况下,例如电源S电压16V时,控制电路中遭遇冲击最大的元器件是Q2和R1。此时图中所示的Iload会急剧增大,流过R2的电流也会急剧增大,当增大到某些特定的程度时,Q2被打开,从而限制了流过R2和Q1的电流,R2两端电压会被限制在0.7V左右,流过R2的最大电流由于Q2打开被限制在240uA左右,那么R2、Q1消耗的功率也会限制住。在Q2打开之前,流过Q1最大的电流高达250mA。Q2会在50ms之内打开,在这过程中,Q2,R1的热耗由于大电流持续的时间短而被限制住,仍然处于安全状态,不会被烧毁。但是,在短路情况下,Q2、R1产生的热耗,也会影响它们的寿命。因此,我们应该根据IOC端口T3捕获的PWM信号的采样信号的状态,加入软件诊断策略进一步保护电路的安全性。

  处理器CPU可以分别实时采样,利用软件诊断出控制电路的异常状态,并能因此做出相应的保护策略。具体的软件诊断策略如下表1:

  在鼓风机控制端口T2短路到电源的情况下,采样信号一直是高电平(大于3.25V),处理器CPU在经过2-3S的重复验证确认短路发生后,处理器CPU会及时关闭PWM端口T1,停止输出PWM信号,从而保护了Q2和R1。

  在鼓风机控制端口T2开路或短路到地的情况下,控制电路上的元器件由于电压较低,功耗较小没有损坏的危险。不过,为了确保负载电路本身的安全性,我们仍然应该要依据IOC端口T3的采样信号的状态判断出是否发生鼓风机控制端口T2开路或短路到地这类异常状态。当采样信号一直是低电平时(0V),处理器CPU关闭PWM端口T1,停止输出PWM信号至控制电路中。

  以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明原理的前提下,还能做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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  本发明涉及一种汽车空调鼓风机的控制电路,包括一处理器、一鼓风机负载电路模块、一PWM端口T1、一鼓风机控制端口T2、一IOC端口T3、一第一三极管Q1、一第二三极管Q2,所述鼓风机控制端口通过一电阻R3接地,所述IOC端口通过一电阻R4连接至所述鼓风机控制端口,所述鼓风机控制端口通过一电容C1接地,所述IOC端口通过一电容C2接地。本发明所述的汽车空调鼓风机的控制电路,其电路结构相对比较简单、成本低廉、可。