CN211223346U - Pwm信号处理电路、碰撞信号检测电路及汽车控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例提供一种PWM信号处理电路、一种碰撞信号检测电路以及一种汽车控制系统，属于汽车信号检测技术领域。所述PWM信号处理电路包括输入单元、转换单元和输出单元；所述输入单元用于对输入的PWM信号进行电压匹配；所述转换单元包括滤波电路以及MOS晶体管，所述滤波电路的输入端与所述输入单元相连，所述滤波电路的输出端与所述MOS晶体管的输入端相连，所述MOS晶体管的输出端与所述输出单元相连。本实用新型采用MOS晶体管进行输入与输出的转换，利用MOS晶体管的隔离来保证电路稳定性，防止对低电平信号误触发；MOS晶体管将该电路区分为两个系统，将电路中某一个元器件损坏导致电路不能完成功能的可能性降到最低。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车信号检测技术领域，具体地涉及一种PWM信号处理电路、一种碰撞信号检测电路以及一种汽车控制系统。
背景技术
电动汽车的安全需要从多方面进行保证，其中碰撞安全不可忽视，在电动汽车的日常行驶过程中需要一直检测碰撞信号。从众多噪声中实时提取碰撞信号，并对碰撞信号和干扰信号进行区分，以保证检测的准确性。电池管理系统BMS检测到碰撞信号后断掉高压电，具体过程为：车身碰撞传感器将碰撞信号发送给碰撞气囊；气囊控制器确认发生碰撞后发出PWM波形信号和CAN信号；BMS接收PWM信号或者CAN信号后，发送高压下电指令，并立即执行高压下电指令；整车控制器接收到CAN信号后，向BMS及其他高压设备发送接触器断电指令；高压接触器接收到高压断电指令后切断高压电。整车高压设备的电压、电流均为零，整车处于安全电压。碰撞信号的检测包含碰撞工况的判定，碰撞信号的传输、碰撞信号的识别、碰撞信号的执行，高压电安全防护的执行，整车高压碰撞断电的信号结果显示等环节。因为碰撞信号的检测过程中有高压设备的状态变化，需要高低压同步测量判定，需要保证准确性、安全性和及时性。
图1是现有的PWM信号处理电路的原理图，如图1所示，输入的PWM信号经过5V电源的上拉和下拉处理，经RC滤波及整流后输出到微处理器MCU。MCU通过检测整车控制器发送的碰撞信号在检测电路上的分压值来判断碰撞是否发生。上述PWM信号处理电路的输入部分和输出部分仅仅通过二极管连接，起不到隔离的作用，一旦有元器件损坏，则不能保证碰撞信号采集功能，若输入部分和输出部分中任何一方出现故障会影响整个碰撞信号检测系统。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的是提供一种PWM信号处理电路以及碰撞信号检测电路，以解决现有技术中的缺陷。
为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种PWM信号处理电路，包括输入单元、转换单元和输出单元；
所述输入单元用于对输入的PWM信号进行电压匹配；
所述转换单元包括滤波电路以及MOS晶体管，所述滤波电路的输入端与所述输入单元相连，所述滤波电路的输出端与所述MOS晶体管的输入端相连，所述MOS晶体管的输出端与所述输出单元相连。
可选的，所述MOS晶体管为NMOS晶体管Q1。
可选的，所述滤波电路包括第二二极管D02和第一电容C1，所述NMOS晶体管Q1的源极与所述第二二极管D02的正极以及所述第一电容C1的第一端相连并接地，所述NMOS晶体管Q1的栅极与所述第二二极管D02的负极以及所述第一电容C1的第二端相连。
可选的，所述输入单元包括第二电阻R2、第一二极管D01以及第四电阻R4，所述第二电阻R2的第一端通过所述第一二极管D01连接到12V电源，所述第二电阻R2的第二端和所述第四电阻R4的第一端与所述PWM信号的输出端相连，所述第四电阻R4的第二端接地。
可选的，所述输入单元还包括第一电阻R1，所述第二电阻R2的第二端和所述第四电阻R4的第一端通过所述第一电阻R1与所述PWM信号的输出端相连。
可选的，所述输入单元还包括第三电阻R3，所述第三电阻R3的第一端与所述第二电阻R2的第二端、所述第四电阻R4的第一端以及所述第一电阻R1相连，所述第三电阻R3的第二端与所述NMOS晶体管Q1的栅极、所述第二二极管D02的负极以及所述第一电容C1的第二端相连。
可选的，所述输出单元包括第五电阻R5、第六电阻R6以及第三二极管D03，所述第五电阻R5的第一端通过所述第三二极管D03连接到5V电源，所述第五电阻R5的第二端和所述第六电阻R6的第一端与所述NMOS晶体管Q1的漏极相连。
可选的，所述输出单元还包括第二电容C2和第四二极管D04，所述第二电容C2的第一端和所述第四二极管D04的负极与所述第六电阻R6的第二端相连，所述第二电容C2的第二端和第四二极管D04的正极接地。
另一方面，本实用新型实施例提供一种碰撞信号检测电路，包括：
接触器保持电路，用于对碰撞信号进行分析，产生PWM信号；
上述的PWM信号处理电路，用于对所述PWM信号进行处理；
微处理单元，用于根据处理后的PWM信号判断碰撞是否发生。
本实用新型还提供一种汽车控制系统，包括上述的碰撞信号检测电路。
本实用新型提供的PWM信号处理电路采用MOS晶体管进行输入与输出的转换，利用MOS晶体管的隔离来保证电路稳定性，防止对低电平信号误触发；MOS晶体管将该电路区分为两个系统，将电路中某一个元器件损坏导致电路不能完成功能的可能性降到最低。
此外，本实用新型提供的PWM信号处理电路的第一电容C1和第二电容C2能够滤除高频和低频干扰信号，输出单元的第四二极管D04起到钳位作用，防止意外情况毁坏与电路输出端相连的微处理单元。
本实用新型实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：
图1是现有的PWM信号处理电路的原理图；
图2是本实用新型实施例1的PWM信号处理电路的原理图；
图3是本实用新型实施例2的PWM信号接触器保持电路的原理图；
图4是本实用新型实施例2的碰撞信号检测电路的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。
实施例1
图2是本实用新型实施例1的PWM信号处理电路的原理图。如图2所示，本实用新型实施例提供一种PWM信号处理电路，包括输入单元、转换单元和输出单元；所述转换单元包括滤波电路以及MOS晶体管，所述滤波电路的输入端与所述输入单元相连，所述滤波电路的输出端与所述MOS晶体管的输入端相连，所述MOS晶体管的输出端与所述输出单元相连。
本实施例中，所述MOS晶体管优选为NMOS晶体管Q1。
所述滤波电路包括第二二极管D02和第一电容C1，所述NMOS晶体管Q1的源极S与所述第二二极管D02的正极以及所述第一电容C1的第一端相连并接地，所述NMOS晶体管Q1的栅极G与所述第二二极管D02的负极以及所述第一电容C1的第二端相连。第二二极管D02起到电压钳位的作用，第一电容C1起到滤波、保护的作用。
所述输入单元包括第二电阻R2、第一二极管D01以及第四电阻R4，所述第二电阻R2的第一端通过所述第一二极管D01连接到12V电源，所述第二电阻R2的第二端和所述第四电阻R4的第一端与所述PWM信号的输出端(BPS_PWM_FEEDBACK)相连，所述第四电阻R4的第二端接地。第二电阻R2作为上拉电阻，第四电阻R4作为下拉电阻，起到稳压的作用，避免电压“悬浮”造成电路的不稳定。
可选的，所述输入单元还包括第一电阻R1和第三电阻R3，所述第二电阻R2的第二端和所述第四电阻R4的第一端通过所述第一电阻R1与所述PWM信号的输出端(BPS_PWM_FEEDBACK)相连；所述第三电阻R3的第一端与所述第二电阻R2的第二端、所述第四电阻R4的第一端以及所述第一电阻R1相连，所述第三电阻R3的第二端与所述NMOS晶体管Q1的栅极、所述第二二极管D02的负极以及所述第一电容C1的第二端相连。第一电阻R1为预留电阻，即第一电阻R1为不放置状态(Do not populate，DNP)，电路中预留电阻位置，若输入信号为高电平，后期改动电路时只需要匹配相应的电阻阻值即可实现设计电路的功能。
输入单元通过上拉电阻R2、下拉电阻R4对NMOS晶体管Q1的触发电压UGs进行匹配，并通过第三电阻R3对NMOS晶体管Q1进行保护。
所述输出单元包括第五电阻R5、第六电阻R6以及第三二极管D03，所述第五电阻R5的第一端通过所述第三二极管D03连接到5V电源，所述第五电阻R5的第二端和所述第六电阻R6的第一端与所述NMOS晶体管Q1的漏极D相连。可选的，所述输出单元还包括第二电容C2和第四二极管D04，所述第二电容C2的第一端和所述第四二极管D04的负极与所述第六电阻R6的第二端相连，所述第二电容C2的第二端和第四二极管D04的正极接地。输出单元通过第五电阻R5(上拉电阻)、第四二极管D04(钳位)以及第二电容C2(滤波)保证PWM信号稳定地输出至微处理器对应接口(DANPIANJI_FEEDBACK)，防止噪音或干扰。
由于二极管的输入端是一个正偏的PN结，输入电阻在KΩ量级，前级电路驱动二极管工作需要供给较大的驱动电流。本实用新型实施例采用MOS晶体管代替二极管，MOS晶体管的输入级栅源两极(栅极G和源极S)是绝缘的，故栅源两极的输入电阻极高，可达GΩ量级(1GΩ＝1000MΩ)，NMOS晶体管工作时只需从前级电路汲取很小的电流(μA级)，能够减轻前级电路的负担。本实用新型实施例选用MOS晶体管来带动重负载工作，可以简化驱动电路。此外，MOS晶体管噪声系数小，工作门限电压较高，具有较强的抗干扰能力，适用于恶劣的工作环境；并且能够在低电压和非常小的电流下工作，适用于微功耗电路。
本实施例提供的PWM信号处理电路采用MOS晶体管进行输入与输出的转换，利用MOS晶体管的隔离来保证电路稳定性，防止对低电平信号误触发；MOS晶体管将该电路区分为两个系统，将电路中某一个元器件损坏导致电路不能完成功能的可能性降到最低。
此外，本实施例提供的PWM信号处理电路的第一电容C1和第二电容C2能够滤除高频和低频干扰信号，输出单元的第四二极管D04起到钳位作用，防止意外情况毁坏与电路输出端相连的微处理单元。
实施例2
图3是本实用新型实施例2的PWM信号接触器保持电路的原理图；图4是本实用新型实施例2的碰撞信号检测电路的框图。如图4所示，本实施例提供一种碰撞信号检测电路，包括依次连接的接触器保持电路、PWM信号处理电路以及微处理单元。如图3所示的接触器保持电路用于对碰撞信号进行分析，产生PWM信号。本实施例的碰撞信号检测电路采用实施例1提供的PWM信号处理电路，用于对接触器保持电路产生的PWM信号进行处理。所述微处理单元根据处理后的PWM信号判断碰撞是否发生。
碰撞信号检测电路的工作原理是：接触器保持电路输出的PWM信号是脉冲信号(例如高电平100ms，低电平20ms)，脉冲信号经PWM信号处理电路处理后传送至微处理单元MCU，MCU对一个周期内的高低电平进行采样，计算高低电平的占空比，根据占空比判断碰撞是否发生。
本实用新型实施方式还提供一种汽车控制系统，包括上述的碰撞信号检测电路。
以上结合附图详细描述了本实用新型实施例的可选实施方式，但是，本实用新型实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施例的技术构思范围内，可以对本实用新型实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施例的保护范围。
此外，本实用新型实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施例的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
Claims (10)
1.一种PWM信号处理电路，其特征在于，包括输入单元、转换单元和输出单元；
所述输入单元用于对输入的PWM信号进行电压匹配；
所述转换单元包括滤波电路以及MOS晶体管，所述滤波电路的输入端与所述输入单元相连，所述滤波电路的输出端与所述MOS晶体管的输入端相连，所述MOS晶体管的输出端与所述输出单元相连。
2.根据权利要求1所述的PWM信号处理电路，其特征在于，所述MOS晶体管为NMOS晶体管(Q1)。
3.根据权利要求2所述的PWM信号处理电路，其特征在于，所述滤波电路包括第二二极管(D02)和第一电容(C1)，所述NMOS晶体管(Q1)的源极与所述第二二极管(D02)的正极以及所述第一电容(C1)的第一端相连并接地，所述NMOS晶体管(Q1)的栅极与所述第二二极管(D02)的负极以及所述第一电容(C1)的第二端相连。
4.根据权利要求3所述的PWM信号处理电路，其特征在于，所述输入单元包括第二电阻(R2)、第一二极管(D01)以及第四电阻(R4)，所述第二电阻(R2)的第一端通过所述第一二极管(D01)连接到12V电源，所述第二电阻(R2)的第二端和所述第四电阻(R4)的第一端与所述PWM信号的输出端相连，所述第四电阻(R4)的第二端接地。
5.根据权利要求4所述的PWM信号处理电路，其特征在于，所述输入单元还包括第一电阻(R1)，所述第二电阻(R2)的第二端和所述第四电阻(R4)的第一端通过所述第一电阻(R1)与所述PWM信号的输出端相连。
6.根据权利要求5所述的PWM信号处理电路，其特征在于，所述输入单元还包括第三电阻(R3)，所述第三电阻(R3)的第一端与所述第二电阻(R2)的第二端、所述第四电阻(R4)的第一端以及所述第一电阻(R1)相连，所述第三电阻(R3)的第二端与所述NMOS晶体管(Q1)的栅极、所述第二二极管(D02)的负极以及所述第一电容(C1)的第二端相连。
7.根据权利要求3所述的PWM信号处理电路，其特征在于，所述输出单元包括第五电阻(R5)、第六电阻(R6)以及第三二极管(D03)，所述第五电阻(R5)的第一端通过所述第三二极管(D03)连接到5V电源，所述第五电阻(R5)的第二端和所述第六电阻(R6)的第一端与所述NMOS晶体管(Q1)的漏极相连。
8.根据权利要求7所述的PWM信号处理电路，其特征在于，所述输出单元还包括第二电容(C2)和第四二极管(D04)，所述第二电容(C2)的第一端和所述第四二极管(D04)的负极与所述第六电阻(R6)的第二端相连，所述第二电容(C2)的第二端和第四二极管(D04)的正极接地。
9.一种碰撞信号检测电路，其特征在于，包括：
接触器保持电路，用于对碰撞信号进行分析，产生PWM信号；
权利要求1-8中任一项所述的PWM信号处理电路，用于对所述PWM信号进行处理；
微处理单元，用于根据处理后的PWM信号判断碰撞是否发生。
10.一种汽车控制系统，其特征在于，包括权利要求9所述的碰撞信号检测电路。
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|---|---|---|---|---|
| CN112721852A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-30 | 贵州凯峰科技有限责任公司 | 一种集成edr的汽车安全气囊控制器 |
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