具有高安全性的車用低成本高精度電機端電壓檢測電路的製作方法

2023-05-24 03:20:16 3

本實用新型涉及汽車控制技術領域，尤其具有高安全性的車用低成本高精度電機端電壓檢測電路。

背景技術：

汽車電子是由傳感器、微處理器、執行器、數十甚至數百個電子元器件及其零部件組成的電控系統，其最重要的作用是提高汽車安全性、舒適性、經濟性和娛樂性。電機是汽車電子中最常用的執行器件，特別是汽車的一些安全件如電動助力轉向系統(Electric Power Steering System，簡稱EPS)等都是採用電機作為執行器件，在電機控制技術中，需要準確採集電機的端電壓，用以輸入給電機模型程序計算出電機轉速，然後根據電機轉速來實現各種補償功能，保證產品的穩定性，同時計算出的電機轉速也會被做為產品失效的故障判斷條件之一，用來做產品「失效-安全」功能，確保產品和整車的使用安全。

通常來講，電子控制單元(Electronic Control Unit，簡稱ECU)會通過單元內的電機端電壓檢測電路對電機的端電壓進行採樣，將採集到的模擬量輸入給單元內的微處理器進行電機轉速的計算，如果電機端電壓檢測電路採集精度低或者採集的模擬量非線性或者電路本身保護能力不足容易導致微處理器對應的接口損壞，都會大大降低產品的穩定性、可靠性以及安全性。

現有的電機端電壓採樣電路有如下幾種，都存在一定缺陷，電阻分壓採樣，電路結構如圖1所示，此電路存在燒毀主晶片對應接口的缺陷，鉗位二極體響應速度較慢，當電機器件正常工作中產生快速高壓脈衝信號時，有直接燒毀主晶片對應接口缺陷。

電阻分壓採樣，並在MCU的接口處對地串聯一個穩壓二極體保護，電路結構如圖2所示，此電路存在電機端電壓檢測採集精度低的缺陷，此電路使用規格為BZT52C3V3-7-F的齊納二極體進行穩壓保護主晶片對應接口，但是齊納二極體是非線性元件，將齊納二極體放置在主晶片AD採集引腳端，齊納二極體會有漏電流流過，導致齊納二極體工作，會導致電壓採集精度大大的降低，採集值誤差較大。

採用運算放大器進行有源濾波後再用電阻進行分壓採樣，電路結構如圖3 所示，此電路存在通帶範圍受運算放大器器件帶寬限制、抗幹擾能力差和成本高的缺陷。

因此，對於上述問題有必要提出具有高安全性的車用低成本高精度電機端電壓檢測電路。

技術實現要素：

本實用新型目的是克服了現有技術中的不足，提供了具有高安全性的車用低成本高精度電機端電壓檢測電路。

為了解決上述技術問題，本實用新型是通過以下技術方案實現：

具有高安全性的車用低成本高精度電機端電壓檢測電路，包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第一齊納二極體和第二齊納二極體，所述第一電阻的一端連接電機線A端，所述第一電阻的另一端連接第三電阻的一端，所述第三電阻的另一端通過電機線A端採集信號輸入主晶片，所述第二電阻的一端連接電機線B端，所述第二電阻的另一端連接第四電阻的一端，所述第四電阻的另一端通過電機線B端採集信號輸入主晶片。

優選地，所述第四電阻的一端分別通過第一電容和第一齊納二極體接地，所述第四電阻的另一端分別通過第五電阻和第三電容接地。

優選地，所述第三電阻的一端分別通過第二電容和第二齊納二極體接地，所述第三電阻的另一端分別通過第六電阻和第四電容接地。

優選地，所述第一齊納二極體和第二齊納二極體的臨界反向擊穿電壓大於 10V。

優選地，所述第一齊納二極體和第二齊納二極體的型號均為 BZT52C15-7-F。

本實用新型有益效果：本實用新型將齊納二極體並聯放置在RC濾波電路中的電容上，有效的保護好主晶片，齊納二極體此种放置位置很好的提高了主晶片的安全性，齊納二極體放置在電機電壓值採集輸入端的第一個電阻後面，並聯放置在電機電壓值採集輸入端的第一個RC濾波電路中的電容上，齊納二極體此种放置位置在電機兩端電壓值採集電路中非常重要，齊納二極體此种放置位置很好的提高了主晶片的安全性，合理的選擇臨界反向擊穿電壓大於10V的齊納二極體，選擇的規格為BZT52C15-7-F，有效的提高了電機輸入端正常採集電壓範圍值內(0-12V)的採樣精度性，有效的提高了電機輸入端電壓採集精度，具有很強的實用性。

以下將結合附圖對本實用新型的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本實用新型的目的、特徵和效果。

附圖說明

圖1-圖3是現有技術電阻分壓採樣示意圖；

圖4是本實用新型的電路結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明，但是本實用新型可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。

如圖4所示，具有高安全性的車用低成本高精度電機端電壓檢測電路，包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第一齊納二極體D1和第二齊納二極體D2，所述第一電阻R1的一端連接電機線A端，所述第一電阻R2的另一端連接第三電阻R3的一端，所述第三電阻R3的另一端通過電機線A端採集信號輸入主晶片，所述第二電阻R2的一端連接電機線B端，所述第二電阻R2的另一端連接第四電阻R4的一端，所述第四電阻R4的另一端通過電機線B端採集信號輸入主晶片。

進一步的，所述第四電阻R4的一端分別通過第一電容C1和第一齊納二極體D1接地，所述第四電阻R4的另一端分別通過第五電阻R5和第三電容C3接地，所述第三電阻R3的一端分別通過第二電容C2和第二齊納二極體D2接地，所述第三電阻R3的另一端分別通過第六電阻R6和第四電容C4接地。

進一步的，所述第一齊納二極體D1和第二齊納二極體D2的臨界反向擊穿電壓大於10V，所述第一齊納二極體D1和第二齊納二極體D2的型號均為 BZT52C15-7-F。

將電機電源線輸入端先用一個RC濾波電路，同時RC電路中的電阻起到齊納二極體的限流作用，本電路設計發明的最大創新特點就是將齊納二極體並聯在輸入端電容上，此電路中齊納二極體的放置位置尤為重要，將齊納二極體並聯在電機輸入前端RC電路中的電容上，這樣能迅速的吸收電機高壓脈衝信號能量，本創新電路將齊納二極體放置在電機線輸入端的第一個電阻後面，這樣能迅速吸收電機發出的高壓脈衝信號能量，這樣能有效的保護好主晶片，完全可以防止主晶片燒毀；

合理的將齊納二極體並聯放置在RC濾波電路中的電容上，有效的保護好主晶片，齊納二極體此种放置位置很好的提高了主晶片的安全性。

選擇臨界反向擊穿電壓大於10V的齊納二極體，選擇的規格為 BZT52C15-7-F，選擇臨界反向擊穿電壓大於12V的齊納二極體，這樣能選擇較大額定電流的齊納二極體，從而保證電機端電壓在只有大於12V的情況下，該創新電路中的齊納二極體才會有電流流過，齊納二極體才開始工作，這樣很好的提高了此電路在電機輸入端電壓低於12V情況下此電路的線性工作情況，有效的提高了電機輸入端電壓低於12V以下情況的採樣精度性。

合理的選擇臨界反向擊穿電壓大於10V的齊納二極體，有效的提高了電機輸入端正常電壓輸入範圍內的採樣精度性，合理的選擇臨界反向擊穿電壓的齊納二極體，有效的提高了電機輸入端電壓採集精度。

EPS系統中的控制器上使用此創新電路後，有效的提高了主晶片的安全性和有效的提高了電機兩端工作時電壓採集的精度，主晶片對輸入的電壓信號進行邏輯處理，並根據邏輯處理結果調整控制器的輸出電機電流。

本實用新型將齊納二極體並聯放置在RC濾波電路中的電容上，有效的保護好主晶片，齊納二極體此种放置位置很好的提高了主晶片的安全性，齊納二極體放置在電機電壓值採集輸入端的第一個電阻後面，並聯放置在電機電壓值採集輸入端的第一個RC濾波電路中的電容上，齊納二極體此种放置位置在電機兩端電壓值採集電路中非常重要，齊納二極體此种放置位置很好的提高了主晶片的安全性。

合理的選擇臨界反向擊穿電壓大於10V的齊納二極體，選擇的規格為 BZT52C15-7-F，有效的提高了電機輸入端正常採集電壓範圍值內(0-12V)的採樣精度性，有效的提高了電機輸入端電壓採集精度，具有很強的實用性。

以上詳細描述了本實用新型的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本實用新型的構思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本實用新型的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍內。