CN202694069U

CN202694069U - 车窗防夹系统

Info

Publication number: CN202694069U
Application number: CN2012203834942U
Authority: CN
Inventors: 吉英存
Original assignee: Beijing Jingwei Hirain Tech Co Ltd
Current assignee: Beijing Jingwei Hirain Tech Co Ltd
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2022-08-03

Abstract

本实用新型提供了一种车窗防夹系统，包括车窗升降装置、驱动电机、微处理器、以及分别与所述微处理器电连接的霍尔传感器、电机驱动电路和电源模块；其中，所述电源模块包括车载电源和电压转换电路，所述电压转换电路包括：运算放大器、NMOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一PNP三极管、第二PNP三极管、第一电容和第二电容，其中，运算放大器和NMOS管均采用高压器件。本实用新型的天窗控制器的供电系统，无需外接电容，电路模块及器件规模较少，并且不需要全部采用高压器件，因此整个系统规具有低功耗、低面积、结构简洁的特点，而且温度系数较低。

Description

车窗防夹系统

技术领域

本实用新型属于汽车车窗防夹领域，尤其涉及车窗防夹系统。

背景技术

车窗的防夹功能越来越受到消费者的青睐，车窗防夹功能主要通过微处理器判断驱动电机的转速、电流等来判断车窗在关闭过程是否遇到异物，需要启动防夹功能。而微处理器中包括各种电子芯片，而汽车系统所提供的芯片电源电压经常为较高数值，因此芯片内部器件需要高压工艺以避免被外部电源高压击穿，但是在需要大规模电路集成以进行信号处理时，高压器件却因为所占面积较大、器件性能较差而不具有应用优势，而是以低压工艺器件作为优先考虑，因此需要一种高低压转换电路以产生低压器件所需的内建电源电压，同时在适当设计时，该电压值也可作为基准电压源为系统提供电压基准。

传统的高低压转换电路经常采用LDO电路结构，如图1所示，包括基准电压产生电路、LDO电路及外接稳压电容C1，LDO反馈环路主极点设置在Vcc输出端，次主极点设置在运算放大器输出端。为了抵抗外部较高电源电压，基准电压产生电路、LDO电路需要用高压器件设计，因此电路规模、所用面积及功耗往往较大，并且芯片外接稳压电容C1提高了系统成本。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型目的在于提供车窗防夹系统，以解决现有技术中车窗防夹系统中微处理器无法从汽车系统中获得适合的工作电压的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

车窗防夹系统，包括车窗升降装置、驱动电机、微处理器、以及分别与所述微处理器电连接的霍尔传感器、电机驱动电路和电源模块；其中，所述电源模块包括车载电源和电压转换电路，所述电压转换电路包括：运算放大器、NMOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一PNP三极管、第二PNP三极管、第一电容和第二电容，其中，

所述运算放大器的输出端分别与所述NMOS管的栅极和所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端接地；

所述运算放大器的电源端和所述NMOS管的漏极分别连接外部电源电压VDDA，所述运算放大器的地端和所述NMOS管的衬底接地；

所述NMOS管的源极分别与所述第四电阻、第五电阻和第一电容的第一端连接，并作为所述高低压转换电路的输出端，所述第一电容的第二端接地；

所述运算放大器的正输入端分别与所述第四电阻的第二端、所述第二电阻的第一端以及所述第一PNP三极管的发射极连接，所述第二电阻的第二端接地，所述第一PNP三极管的基极与自身集电极连接并且接地；

所述运算放大器的负输入端分别与所述第五电阻的第二端、所述第一电阻的第一端以及所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端接地；

所述第一电阻的第二端与所述第二PNP三极管的发射极连接，所述第二PNP三极管的基极与自身集电极连接并且接地。

进一步地，所述电压转换电路的主极点设置在所述运算放大器的输出端，次主极点设置在所述第一电容的第一端。

进一步地，所述电压转换电路的主极点设置在所述第一电容的第一端，次主极点设置在所述运算放大器的输出端，所述第二电容的值设置为零。

进一步地，所述第二PNP三极管由N个参数与所述第一PNP三极管相同的PNP三极管并联组成，其中，N为自然数，并且N≥2。

进一步地，所述第四电阻与第五电阻的阻值相等，所述第二电阻与第三电阻的阻值相等。

具体地，所述运算放大器和NMOS管均采用高压器件。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本实用新型的车窗防夹系统，为所述系统的微处理器提供供电的电源模块包括车载电源和电压转换电路，电压转换电路将车载电源转换成电子芯片所需要的工作电压值，解决了车窗窗防夹系统中微处理器芯片无法从汽车系统中获得适合的工作电压的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中电压转换电路的结构示意图；

图2是车窗防夹系统的结构示意图；

图3是本实用新型中电压转换电路结构示意图；

图4是图3所示电路的低压电源电压或基准电压源VCC随温度变化的Tcm曲线图。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，下文中使用的简写或缩写总结如下：

NMOS：N-Mental-Oxide-Semiconductor，金属-氧化物-半导体；

OPA：operational amplifier，运算放大器。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参考图2，本实用新型的车窗防夹系统，包括车窗升降装置5、驱动电机4、微处理器1、以及分别与所述微处理器1电连接的霍尔传感器3、电机驱动电路2和电源模块6。其中，由微处理器1控制电机驱动电路2工作，从而使驱动电机正向运动或反向运动，对应车窗的上升和下降。霍尔传感器3用于采集驱动电机4的速度，微处理器1根据驱动电机4的速度计算驱动电机的位置和车窗所处的位置，当车窗上升或下降过程中遇到障碍物时，驱动电机4速度降低，霍尔传感器3实时采集驱动电机4的速度信号，被微处理器1捕获，当驱动电机速度低到一定阈值时，微控制器通过控制电机驱动电路2，进而控制驱动电机反向工作，进而车窗向反向运动，避开障碍物。其中，所述电源模块6包括车载电源61和电压转换电路62，电压转换电路62用于将车载电源1转换成适合微处理器1的电压值。如图3，示出了电压转换电路2结构示意图。电压转换电路2包括：运算放大器OPA、NMOS管NM1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一PNP三极管Q1、第二PNP三极管Q2、第一电容C1和第二电容C2。其中，

OPA的输出端分别与NM1的栅极和C2的第一端连接，C2的第二端接地；OPA的电源端和NM1的漏极分别连接外部电源电压VDDA，OPA的地端和NM1的衬底接地；NM1的源极分别与R4、R5和C1的第一端连接，并作为所述高低压转换电路的输出端VCC，C1的第二端接地；OPA的正输入端分别与R4的第二端、R2的第一端以及Q1的发射极连接，R2的第二端接地，Q1的基极与自身集电极连接并且接地；OPA的负输入端分别与R5的第二端、R1的第一端以及R3的第一端连接，R3的第二端接地；R1的第二端与Q2的发射极连接，Q2的基极与自身集电极连接并且接地。

进一步地，由于所述OPA和NM1直接和外部电源电压VDDA连接，所以OPA和NM1均采用高压器件，用于抵抗外部高电压，避免器件被击穿。C1用作稳压电容，C2用作补偿电容，并且Q2是由至少N个（N≥2，N属自然数）参数与Q1相同的PNP三极管并联组成，具体的数目可以根据实际情况而定，此处不再赘述。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，与现有技术中的电路相比，本实施例的电压转换电路无需外接电容，并且不需要全部采用高压器件，因此整个电路规模较小，所以能耗较低，并且结构简单。

接下来详细阐述本实用新型电压转换电路的工作原理。

首先，将电阻值设置为R4=R5，R2=R3。当电路上电正常工作时，OPA通过调整输出电压对NM1电流进行控制，使OPA正负输入端电压接近相等，同时R4、R5的第一端连接，因此流过电阻R2、R3、R4、R5、三极管Q1、Q2的电流具有如下关系：IR2=IR3，IR4=IR5，同时IQ1=IQ2。因此R1上的压降为dVbe=Vbe1-Vbe2=(KT/q)*ln(n)，流过R1的电流为IR1=(KT/q)*ln(n)/R1，流过R3的电流为IR3=Vbe1/R3，因此流过R5的电流IR5=IR1+IR3=(KT/q)*ln(n)/R1+Vbe1/R3，所以VCC的电压值表达式为：

（(KT/q)*ln(n)/R1+Vbe1/R3）*R5+Vbe1=VCC (1)

其中，根据应用的情况，VCC既可以用作内部电源电压，也可以用作电路系统的基准电压。当VCC用作基准电压时，由于不需要驱动能力，所以不需要把NM1的器件宽长比设置的很大；当VCC用作内部电源电压时，则可以把NM1的器件宽长比设置的较大一些。

在本实用新型的一种实施方式中，为了降低VCC在温度范围内的电压变化率，使VCC在常温时电压变化率随温度变化为0，首先，对公式(1)求导为：

(K/q)*ln(n)*R5/R1+（Vbe1/T）*（R5/R3+1）=VCC/T︱T=27℃=0 (2)

因为Vbe1/T约为-1.5mV/K（根据工艺不同会有所不同），（K/q）约为0.087mV/K。将公式(1)、公式(2)组成方程组，VCC为所设置的内部电源电压值或者基准电压值，通过方程组可以解出电阻R1：R3：R5的比值，并根据系统功耗要求对电阻R1、R3、R5阻值进行设置，由此，可以降低VCC在温度范围内的电压变化率。图4即为VCC随温度变化的Tcm曲线图，从图中可以看出，本实施例的电压转换电路，在-40℃-125℃的范围内，VCC的值并没有出现剧烈的变化，电压变化率得到了很好地降低。而且，不论VCC用作内部电源电压还是电路系统的基准电压，其温漂都较小。

在另一种实施方式中，对于负载电路规模较小的情况，可以将电压转换电路的主极点设置在OPA输出端，C2为补偿电容，次主极点设置在VCC处，C1为稳压电容。而对于负载电路规模较大的情况，可以将电压转换电路的主极点设置在VCC处，C1为电容值较大的稳压电容，次主极点设置在OPA输出端，并将C2的电容值设置为零。

综上所述，本实用新型的车窗防夹系统中的电压转换电路与图1所示的现有技术相比，无需外接电容，电路模块及器件规模较少，并且不需要全部采用高压器件，因此整个系统具有低功耗、低面积、结构简洁的特点。另外因VCC符合公式(2)，那么通过合理地设置电阻R1、R3、R5的阻值，可以降低VCC在温度范围内的电压变化率，温度系数较低。

需要说明的是，上述实施例仅仅是本申请的优选实施例，并不造成对本申请的公开和保护范围的限制。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.车窗防夹系统，其特征在于，包括车窗升降装置、驱动电机、微处理器、以及分别与所述微处理器电连接的霍尔传感器、电机驱动电路和电源模块；其中，所述电源模块包括车载电源和电压转换电路，所述电压转换电路包括：运算放大器、NMOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一PNP三极管、第二PNP三极管、第一电容和第二电容，其中，

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电压转换电路的主极点设置在所述运算放大器的输出端，次主极点设置在所述第一电容的第一端。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电压转换电路的主极点设置在所述第一电容的第一端，次主极点设置在所述运算放大器的输出端，所述第二电容的值设置为零。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二PNP三极管由N个参数与所述第一PNP三极管相同的PNP三极管并联组成，其中，N为自然数，并且N≥2。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第四电阻与第五电阻的阻值相等，所述第二电阻与第三电阻的阻值相等。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述运算放大器和NMOS管均采用高压器件。