方向盤轉(zhuǎn)角傳感器接口 .doc

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1、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器接口汽車環(huán)境對(duì)電子產(chǎn)品而言是非常苛刻的：任何連接到12V電源上的電路都必須工作在9V至16V的標(biāo)稱電壓范圍內(nèi)，其它需要迫切應(yīng)對(duì)的問題包括負(fù)載突降、冷車發(fā)動(dòng)、電池反向、雙電池助推、尖峰信號(hào)、噪聲和極寬的溫度范圍。在負(fù)載突降時(shí)，交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓迅速升高到60V或更高的電壓；冷車發(fā)動(dòng)指的是在低溫時(shí)起動(dòng)汽車，這會(huì)引起電池電壓下降至6V或更低；電池反向是在激活一個(gè)沒電的電池時(shí)，由于粗心地將電纜極性接反造成的。很多牽引車都配備兩個(gè)串聯(lián)起來的12V電池，以在寒冷的天氣中幫助起動(dòng)一個(gè)電池沒電的汽車

2、。這將使電氣系統(tǒng)的電壓范圍提高到了28V，直到汽車起動(dòng)且牽引車司機(jī)斷開跨接電纜為止?？紤]到汽車電氣系統(tǒng)由大電流電動(dòng)機(jī)、繼電器、螺線管、車燈和不斷顫動(dòng)的開關(guān)觸點(diǎn)組成，因此出現(xiàn)尖峰信號(hào)和噪聲就一點(diǎn)也不奇怪了。另外，交流發(fā)電機(jī)是采用斬波勵(lì)磁調(diào)整的三相電機(jī)，有時(shí)會(huì)以非常大的電流對(duì)電池充電。因此，對(duì)于工作在汽車環(huán)境中的電路設(shè)計(jì)來說，尤其是需要適應(yīng)在負(fù)載突降和雙電池助推情況下產(chǎn)生的高輸入電壓電路。無源保護(hù)電路用于汽車電子產(chǎn)品的無源保護(hù)網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。與此相同或類似的電路廣泛用于保護(hù)與汽車12V總線連接的各種系統(tǒng)。

3、這種網(wǎng)絡(luò)防止高壓尖峰、持續(xù)過壓、電池反向和電流過度消耗造成損害。圖1的電流保護(hù)作用很明顯，如果負(fù)載電流超過1A的時(shí)間很長，保險(xiǎn)絲F1就會(huì)熔化。D1與F1結(jié)合防止電池反向連接造成損害，大電流流經(jīng)正向偏置的D1并燒斷保險(xiǎn)絲。電解電容器大約在額定電壓的150%時(shí)有一個(gè)有趣的特性：隨著終端電壓的提高，這種電容消耗的電流也越來越大，就C1而言，它在輸入持續(xù)升高時(shí)起箝位作用(最終燒斷保險(xiǎn)絲)。雙電池助推時(shí)的電壓為28V左右，這不會(huì)燒斷保險(xiǎn)絲，因?yàn)镃125V的額定值足夠高，額外消耗的電流很少。電感器增加了很小的電阻

4、，以限制峰值故障電流以及輸入瞬態(tài)的轉(zhuǎn)換率，從而在存在尖峰時(shí)幫助C1實(shí)現(xiàn)箝位。圖1：以簡單性為特點(diǎn)的無源保護(hù)網(wǎng)絡(luò)無源網(wǎng)絡(luò)的主要缺點(diǎn)是它依靠燒斷保險(xiǎn)絲來防止過流、過壓和電池反向造成損害。另一個(gè)缺點(diǎn)是，它依靠電解電容實(shí)現(xiàn)箝位。這種電容器老化以后，電解質(zhì)會(huì)變干，等效串聯(lián)電阻(ESR)提高的特性也就消失了，這會(huì)損害箝位效果。有時(shí)D1采用大的齊納二極管以幫助這個(gè)電容器發(fā)揮作用。人們已經(jīng)設(shè)計(jì)出了有源電路來克服這些缺點(diǎn)。有源電路3圖2顯示了一個(gè)有源解決方案，該方案用于屏蔽敏感電路，使其免受變化不定的12V汽車系統(tǒng)的影

5、響。采用LT1641來驅(qū)動(dòng)輸入N溝道MOSFET，而上述提供無源解決方案就不具備這種附加保護(hù)：首先，LT1641在輸入低于9V時(shí)斷開負(fù)載，以防在低輸入電壓時(shí)系統(tǒng)失靈，并在起動(dòng)時(shí)或充電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，減少系統(tǒng)向非關(guān)鍵負(fù)載提供寶貴的電流的機(jī)會(huì)；其次，LT1641在首次加電時(shí)逐漸升高輸出電壓，對(duì)負(fù)載實(shí)行軟啟動(dòng)；第三，通過限流和定時(shí)斷路器保護(hù)輸出免受過載和短路影響。如果發(fā)生電流故障，斷路器就以1至2Hz的速率自動(dòng)重新嘗試建立連接，可以設(shè)定保護(hù)電路上行線路保險(xiǎn)絲的容限，讓它在LT1641的下行線路出現(xiàn)電流故障時(shí)

6、不熔化；最后，圖2所示電路隔離出現(xiàn)在輸入端的過壓狀態(tài)，同時(shí)提供箝位輸出，以便負(fù)載電路在出現(xiàn)過壓時(shí)能繼續(xù)正常工作。圖2：過壓瞬態(tài)保護(hù)器將輸出箝位在24V左右，如果輸入降至低于9V就斷接在12V輸入的通常情況下，LT1641將MOSFET的柵極充電至大約20V以充分提升MOSFET的電壓，并向負(fù)載提供電源。27V齊納二極管D1的兩端分別連接?xùn)艠O與地，但是在9至16V的工作電壓范圍內(nèi)不起作用。當(dāng)輸入升高到超過16V時(shí)，LT1641繼續(xù)給MOSFET的柵極充電，試圖保持MOSFET完全接通。如果輸入升得太高，

7、齊納二極管就會(huì)對(duì)MOSFET的柵極箝位，并將輸出電壓限制在大約24V。LT1641本身在其輸入端能夠處理高達(dá)100V的電壓，而且不受柵極箝位動(dòng)作的影響。柵極箝位電路比無源解決方案的箝位電路精確得多，而且簡單地通過選擇一個(gè)具有合適擊穿電壓的D1，就可以輕松調(diào)整柵極箝位電路以滿足負(fù)載要求。圖2所示電路在負(fù)載電流高達(dá)1A左右時(shí)工作得很好，但是就更高的負(fù)載電流而言，推薦使用圖3所示電路來防止MOSFET過度消耗功率。如果過壓狀態(tài)持續(xù)存在，如電氣系統(tǒng)由兩個(gè)串聯(lián)電池供電的時(shí)間超過通常所需時(shí)間，或負(fù)載突降后電流慢速

8、上升以及MOSFET較小時(shí)，那么過度消耗功率是有風(fēng)險(xiǎn)的。輸出由D1和D2取樣，如果輸入超過16.7V，那么就向“SENSE”引腳反饋一個(gè)信號(hào)，以將輸出穩(wěn)定在16.7V。這里的調(diào)節(jié)比圖1所示電路的調(diào)節(jié)更精確，并且可以通過選擇合適的齊納二極管輕松定制，以滿足負(fù)載的需求?？偟墓挠伞癟IMER”引腳限制，這個(gè)引腳記錄MOSFET調(diào)節(jié)輸出所用的總時(shí)長。如果過壓狀態(tài)持續(xù)超過15ms，那么LT1641就停機(jī)并允許MOSFET停止輸出調(diào)節(jié)。在大約半秒鐘以后，該電路嘗試