CN105891704B - 一种大电流开关的档位检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大电流开关的档位检测电路，特别是一种车载手动空调的大电流开关的档位检测电路。目前车载手动空调的档位检测多基于在机械结构上增加额外的机械电子开关，通过旋动大电流开关使空调鼓风机处在不同档位而触发相应的额外机械电子开关，使额外的机械电子开关处于导通或者截止状态，然后由软件检测这些额外机械电子开关的状态，从而判断此时大电流开关的档位，这种检测方法除了对机械结构的要求更高和使开发周期增长外，同时由于需要增加额外的机械电子开关而使成本提高。本发明提供了一种利用同一串联电路中各负载内阻阻值之间的比值等于其端电压比值的特性设计的档位检测电路。

Description

一种大电流开关的档位检测电路

技术领域

本发明提供一种大电流开关的档位检测电路，特别是一种车载手动空调的大电流开关的档位检测电路。

背景技术

目前在车载空调领域控制鼓风机转速的主要有基于MOS管的调速模块以及大电流开关两种，对于手动或是电动空调控制器，大部分车厂会选用大电流开关来对鼓风机的转速进行控制，随着人们对安全需求的提高，部分车厂会要求在使用大电流开关控制鼓风机时能够检测鼓风机当前的档位。

目前车载手动空调的档位检测多基于在机械结构上增加额外的机械电子开关，通过旋动大电流开关使空调鼓风机处在不同档位而触发相应的额外机械电子开关，使额外的机械电子开关处于导通或者截止状态，然后由软件检测这些额外机械电子开关的状态，从而判断此时大电流开关的档位，这种检测方案除了对机械结构的要求更高和使开发周期增长外，同时由于需要增加额外的机械电子开关而使成本提高。鉴于此，有必要提供一种针对大电流开关的档位检测的简单可靠的低成本检测方案。

发明内容

为克服手动空调档位检测电路需要增加额外机械电子开关导致机械结构要求高、开发周期增长和成本提高的问题，本发明提供一种利用同一串联电路中各负载内阻阻值之间的比值等于其端电压比值的特性设计的档位检测电路。

本发明所采用的的技术方案是：

一种大电流开关的档位检测电路，包括：鼓风机，连接到鼓风机负端的大电流开关，还包括连接到鼓风机正端的供电电压检测电路及连接到鼓风机负端的鼓风机反馈端电压检测电路；所述大电流开关的档位由大电流开关内阻确定，大电流开关内阻检测采用在同一串联通路中与各负载内阻比值相对应的各负载端电压的比值唯一确定，从而判断此时鼓风机的档位。

所述的鼓风机正端的供电电压检测电路包括相互串联的若干个分压电阻和二极管，将鼓风机正端的供电电压转换为通过分压电阻和二极管计算出此时的供电电压后输出到MCU第一采样口。

所述的鼓风机正端的供电电压检测电路还包括依次连接到供电电源正端的电容C6、C7，电容C6的负端接地。所述的鼓风机正端的供电电压检测电路还包括与分压电阻并联的稳压管D5及电容C5，所述稳压管稳压端连MCU第一采样口。

所述的鼓风机负端的鼓风机反馈端电压检测电路包括三极管Q3和三极管Q19, 所述三极管Q19发射极通过分压电阻连接到鼓风机负反馈端，集电极连接到MCU第二采样口，基极连接到三极管Q3的集电极，开关检测电路输出信号控制三极管Q3导通，进而使三极管Q19也饱和导通，鼓风机负反馈端电压通过三极管Q19、分压电阻输出给MCU。

所述的鼓风机负端的电压检测电路还包括同时并联连接在电阻R57上的稳压管D4和电容C3。

所述的大电流开关的档位检测电路还包括连接到大电流开关的档位连通金属片端的鼓风机开关检测电路,包括：三极管Q2，其基极通过分压电阻R20连接到大电流开关的连通金属片，电阻R21处在基极的接地支路中，供电电源Vcc通过电阻R27连接到大电流开关的连通金属片，发射极接地，集电极连接到MCU第三采样口，供电电源Vcc通过上拉电阻R28连接到MCU第三采样口。

本发明的有益效果是：本案提出的一种大电流开关的档位检测电路，相较于采用增加额外机械电子开关进行大电流开关的档位检测电路，所述大电流开关档位检测电路结构简单并显著减低了成本。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

图2是本发明所述的鼓风机正端电压检测电路图。

图3是本发明所述的鼓风机开关检测电路图。

图4是本发明所述的鼓风机反馈端电压检测电路图。

具体实施方式

为方便本领域的技术人员了解本发明的技术内容，下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示是一种车载手动空调大电流开关档位检测电路的原理图。本发明利用同一串联通路中各负载内阻阻值之间的比值等于其端电压的比值这一特性，增加电源供电（鼓风机正端）电压和鼓风机反馈端（鼓风机负端）电压的检测电路，MCU在检测到此时的供电电压和鼓风机反馈端电压后，计算出此时供电电压和鼓风机反馈端电压的比值，即可获得唯一确定的电阻阻值比值，从而判断此时鼓风机的档位，大电流开关在不同档位时接入不同阻值的电阻。

为了避免鼓风机反馈端检测电路一直接通使鼓风机形成供电通路，通过增加电子开关电路使大电流开关在接通时（即非OFF档）才将鼓风机负端检测电路接通。因为此检测策略无需增加额外的机械电子开关，且所用元件为三极管、电阻、电容等低成本元件，所以具有成本低，对机械结构的要求较低等优点。

本方案同时也避免了供电电压波动的影响（车载空调控制器对于12V系统一般要求在供电电压为9~16V时都能正常工作）。

如图2是本发明所述的鼓风机正端电压检测电路图，用于检测系统的供电电压。供电（鼓风机正端）电压KL30(VB)经电阻R18、二极管D50、电阻R17、R16、R15进行分压后，KL30_DET输入到MCU AD口进行检测，通过分压电阻计算出此时的供电电压VB=KL30_DET* (R15+R16+R17+R18)/R15+0.7V（二极管D50压降），其中C6、C7为滤波电容，D5为稳压管，将KL30_DET的电压限制在5.6V以下，以保护MCU端口不被损坏。

如图3是本发明所述的鼓风机开关检测电路图，用于检测鼓风机是处于停止状态还是运转状态。

当大电流开关处于OFF端时，由图1可知此时BLOWER_ON/OFF_DETECT为悬空状态，由图3，VCC经R27、R20和R21使得三极管Q2饱和导通，Q2第3脚（集电极）电平被拉低，BL_FB_CTRL 和BLOWER_ON/OFF_DETECT_TO_MCU输出低电平，MCU检测到BLOWER_ON/OFF_DETECT_TO_MCU为低电平后，判断此时鼓风机处于OFF状态。

当大电流开关处于非OFF端时，由图1可知此时BLOWER_ON/OFF_DETECT接入到GND，由图3可知此时三极管Q2基极被拉低，使得Q2处于截止状态，VCC经上拉电阻R28使得Q2第3脚（集电极）电平拉高，BL_FB_CTRL 和BLOWER_ON/OFF_DETECT_TO_MCU输出高电平，MCU检测到BLOWER_ON/OFF_DETECT_TO_MCU为高电平后，判断此时鼓风机处于ON状态。

如图4是本发明所述的鼓风机负端电压检测电路图，用于检测鼓风机反馈端的电压。

当大电流开关处于OFF端时，BL_FB_CTRL为低电平，再由图4可知，此时三极管Q3处于截止状态，从而使得三极管Q19处于截止状态，此时鼓风机负反馈端检测电路不会给鼓风机提供到地的通路。

当大电流开关处于非OFF端时，BL_FB_CTRL为高电平，再由图4可知，此时三极管Q3饱和导通，从而使得三极管Q19处于饱和导通状态，Q19发射极和集电极电压近似相等，鼓风机负反馈端（BLOWER_LEVEL_DETECT）通过电阻R119、三极管Q19、电阻R11、R57进行分压，通过MCU AD口检测BLOWER_LEVEL_DETECT_TO_MCU的电压（VFB-_DET）,即可计算出此时鼓风机负反馈端的电压VFB-=VFB-_DET*(R119+R11+R57)/R57+0.3V(三极管Q19饱和导通压降)。其中电容C3为滤波电容，稳压管D4将电压限制在5.6V以下以保护MCU pin脚不被损坏。为提高检测精度，电阻R119、R11和R57总电阻值应远大于鼓风机内阻Rb、大电流开关各档位电阻R1、R2和R3的总电阻值。

由上检测出鼓风机的正端（供电）电压VB和鼓风机的负反馈端电压VFB-后，利用同一串联通路中各负载内阻阻值之间的比值等于其端电压的比值这一特性，可得：

当大电流开关为第1档时：VB/（VB-VFB-）=(Rb+R1+R2+R3)/ Rb

当大电流开关为第2档时：VB/（VB-VFB-）=(Rb+R2+R3)/ Rb

当大电流开关为第3档时：VB/（VB-VFB-）=(Rb+R3)/ Rb

当大电流开关为第4档时：VB/（VB-VFB-）=Rb/ Rb=1

通过查看鼓风机spec和大电流开关的spec获得Rb、R1、R2、R3的值，即可设定每个档位的比值，为消除电路和环境所带来的误差，可以通过软件对每个档位的电阻比值增加一定的容差。

上述实施例仅为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种大电流开关的档位检测电路，包括：鼓风机，连接到鼓风机负端的大电流开关，其特征在于：还包括连接到鼓风机正端的供电电压检测电路、连接到鼓风机负端的鼓风机反馈端电压检测电路以及连接到大电流开关的档位连通金属片的鼓风机开关检测电路；所述大电流开关的档位由大电流开关内阻确定，大电流开关内阻检测采用在同一串联通路中与各负载内阻比值相对应的各负载端电压的比值唯一确定，从而判断此时鼓风机的档位；所述的鼓风机开关检测电路包括：三极管Q2，其基极通过分压电阻R20连接到大电流开关的连通金属片，电阻R21处在基极的接地支路中，供电电源Vcc通过电阻R27连接到大电流开关的连通金属片，发射极接地，集电极连接到MCU第三采样口，供电电源Vcc通过上拉电阻R28连接到MCU第三采样口。

2.根据权利要求1所述的大电流开关的档位检测电路，其特征在于：所述的鼓风机正端的供电电压检测电路包括相互串联的若干个分压电阻和二极管，将鼓风机正端的供电电压转换为通过分压电阻和二极管计算出此时的供电电压后输出到MCU第一采样口。

3.根据权利要求2所述的大电流开关的档位检测电路，其特征在于：所述的鼓风机正端的供电电压检测电路还包括依次连接到供电电源正端的滤波电容C6、C7，滤波电容C6的负端接地。

4.根据权利要求2所述的大电流开关的档位检测电路，其特征在于：所述的鼓风机正端的供电电压检测电路还包括与分压电阻并联的稳压管D5及电容C5，所述稳压管稳压端连接MCU第一采样口。

5.根据权利要求1所述的大电流开关的档位检测电路，其特征在于：所述的鼓风机负端的鼓风机反馈端电压检测电路包括三极管Q3和三极管Q19, 所述三极管Q19发射极通过分压电阻连接到鼓风机负反馈端，集电极连接到MCU第二采样口，基极连接到三极管Q3的集电极，开关检测电路输出信号控制三极管Q3导通，进而使三极管Q19也饱和导通，鼓风机负反馈端电压通过三极管Q19、分压电阻输出给MCU。

6.根据权利要求5所述的大电流开关的档位检测电路，其特征在于：所述的鼓风机负端的电压检测电路还包括同时并联连接在电阻R57上的稳压管D4和电容C3。