CN218630601U - 一种非接触式油门踏板角度传感电路及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种非接触式油门踏板角度传感电路，包括低压差线性稳压电路、角度检测电路和防反接保护电路；低压差线性稳压电路的输入端与整车电子控制单元连接，低压差线性稳压电路的输出端与角度检测电路的电源端连接，角度检测电路的接地端与低压差线性稳压电路的接地端连接，角度检测电路的输出端与整车电子控制单元连接，防反接保护电路的输入端与低压差线性稳压电路的输入端连接，防反接保护电路的第一接地端与低压差线性稳压电路的接地端连接，防反接保护电路的第二接地端与整车电子控制单元的接地端连接；当整车电子控制单元输出的供电电压出现波动时，本实用新型能够稳定工作，且具有成本低的优点。

Description

一种非接触式油门踏板角度传感电路及装置

技术领域

本实用新型属于汽车电子技术领域，具体涉及一种非接触式油门踏板角度传感电路及装置。

背景技术

近几年来，随着汽车电子技术的飞速发展，电子部件种类繁多，汽车电子化程度的提高使得整车的电磁环境越来越复杂。整车电子控制单元是车辆逻辑的控制者，为汽车电子系统中的电子元器件供电并进行控制，从而控制着车载用电器的开启、关闭等。汽车发动机在运行中由于不同车载用电器的开关切换等原因容易产生电压波动，当发电机发生电压电压波动时会给其供电的整车电子控制单元带来电压脉冲干扰。电压脉冲干扰不仅会导致整车电子控制单元中的电压产生波动，还可能造成整车电子控制单元中电路的损坏，从而导致整车电子控制单元输出的供电电压产生波动，甚至可能出现电压逆流的情况。

汽车非接触式油门踏板主要作用是控制发动机节气门的开度，从而控制发动机的动力输出。汽车非接触式油门踏板作为整车一个重要的安全部件，其内部设置角度检测电路，角度检测电路一般由霍尔传感器芯片和周边电路构成，角度检测电路通过检测踏板的角度信号变化实现对踏板位置的检测，角度检测电路的可靠性直接影响汽车行驶的安全性。角度检测电路由整车电子控制单元进行供电，正常情况下，利用整车电子控制单元输出的供电电压，角度检测电路正常工作；当出现电压脉冲干扰导致整车电子控制单元输出的供电电压产生波动的情况时：若整车电子控制单元输出的供电电压降低，角度检测电路不工作；若出现反接导致电压逆流带来反向电动势的情况时，霍尔传感器芯片具备反接保护的功能，角度检测电路不工作；若整车电子控制单元输出的供电电压升高情况时，会使得角度传感电路产生损坏，存在严重的安全隐患。目前，角度检测电路中采用3D霍尔传感器芯片，具有一定的耐压效果，但3D霍尔传感器芯片的价格高于常规类型的霍尔传感器芯片。

发明内容

本实用新型的目的在于解决非接触式油门踏板角度传感电路存在由于整车电子控制单元输出的供电电压产生波动而产生损坏的技术问题，提供一种非接触式油门踏板角度传感电路及装置，当整车电子控制单元输出的供电电压出现波动时能够稳定工作，且具有成本低的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种非接触式油门踏板角度传感电路，包括低压差线性稳压电路、角度检测电路和防反接保护电路；所述低压差线性稳压电路的输入端与整车电子控制单元连接，用于对整车电子控制单元输出的供电电压进行稳压处理；所述低压差线性稳压电路的输出端与角度检测电路的电源端连接，用于输出稳定的电压为角度检测电路供电，角度检测电路的接地端与低压差线性稳压电路的接地端连接；所述角度检测电路的输出端与整车电子控制单元连接，用于将检测得到的油门踏板的角度信号输出至整车电子控制单元；所述防反接保护电路具有输入端、第一接地端和第二接地端，防反接保护电路的输入端与低压差线性稳压电路的输入端连接，防反接保护电路的第一接地端与低压差线性稳压电路的接地端连接，防反接保护电路的第二接地端与整车电子控制单元的接地端连接；防反接保护电路用于对低压差线性稳压电路进行反接保护。

本实用新型中，正常情况下，整车电子控制单元输出的供电电压经过低压差线性稳压电路，利用低压差线性稳压电路的低压差性能，控制电压损耗，低压差线性稳压电路输出端的电压足以支持角度检测电路的正常工作，角度检测电路输出准确的角度电压信号；当出现电压脉冲干扰导致整车电子控制单元输出的供电电压产生波动的情况时：若整车电子控制单元输出的供电电压升高，低压差线性稳压电路输出端的电压会稳定在角度检测电路的安全电压内，从而提供稳定的电压为角度检测电路供电，角度检测电路输出准确的角度电压信号；由于低压差线性稳压电路不具备反接保护的功能，本实用新型还配合设置防反接保护电路，通过防反接保护电路的第一接地端和第二接地端，将整车电子控制单元与低压差线性稳压电路的接地端形成内部地线回路，当整车电子控制单元输出的供电电压出现反接导致电压逆流带来反向电动势的情况时，通过防反接保护电路关断可以及时断开整车电子控制单元与低压差线性稳压电路之间的地线回路，防止反向电动势导致低压差线性稳压器的损坏；本实用新型利用角度检测电路完成角度信号的采集，在实施时，角度检测电路中可以采用价格相对较低的常规霍尔传感器芯片，配合低压差线性稳压电路和防反接保护电路使用，可以在保证角度检测电路的正常工作的前提下，降低成本；从而当供电电压出现波动甚至电压逆流的情况时，本实用新型能够稳定工作，且具有成本低的优点。

对本实用新型技术方案的进一步改进，所述低压差线性稳压电路包括低压差线性稳压芯片、分压网络和输出滤波电路，分压网络由第五电阻和第六电阻构成，输出滤波电路由第三电容和第四电容构成；所述低压差线性稳压芯片的电源输入引脚作为低压差线性稳压电路的输入端，低压差线性稳压芯片的使能引脚与电源输入引脚连接，第五电阻和第六电阻串联后连接在低压差线性稳压芯片的电源输出引脚和接地引脚之间，第五电阻和第六电阻之间的节点与低压差线性稳压芯片的电压反馈输入引脚连接，低压差线性稳压芯片的空脚与接地引脚连接，低压差线性稳压芯片的OC门输出引脚和延迟引脚均悬空，第三电容和第四电容并联后连接在低压差线性稳压芯片的电源输出引脚和接地引脚之间，低压差线性稳压芯片的电源输出引脚作为低压差线性稳压电路的输出端，低压差线性稳压芯片的接地引脚作为低压差线性稳压电路的接地端。本实用新型选用低压差线性稳压芯片和第三电容构成低压差线性稳压电路，当整车电子控制单元输出的供电电压高于角度检测电路的工作电压时，低压差线性稳压芯片工作，输出与角度检测电路的工作电压相适配的稳定电压，当整车电子控制单元输出的供电电压与角度检测电路的工作电压相同时，利用低压差线性稳压芯片的低压差性能，输出接近于工作电压的稳定电压。

对本实用新型技术方案的进一步改进，所述角度检测电路包括依次连接的高频滤波电路、霍尔传感器芯片和RC滤波电路，霍尔传感器芯片的接地引脚作为角度检测电路的接地端；所述高频滤波电路，用于对低压差线性稳压电路输出的电压进行高频滤波处理；所述RC滤波电路，用于对霍尔传感器芯片角度信号输出线路上耦合的高频信号进行滤波处理。本实用新型中霍尔传感器芯片用于采集角度信号，高频滤波电路滤除供电电压中的高频干扰成分，保证霍尔传感器芯片稳定工作，RC滤波电路可以滤除外界的高频干扰成分，防止外界的高频信号进入到霍尔传感器芯片内部造成输出的角度信号不稳定。

对本实用新型技术方案的进一步改进，所述高频滤波电路包括第五电容和磁珠，磁珠的一端与低压差线性稳压电路的输出端连接，磁珠的另一端串联第五电容后与霍尔传感器芯片的接地引脚连接，磁珠和第五电容之间的节点与霍尔传感器芯片的电源引脚连接。本实用新型采用第五电容和磁珠构成高频滤波电路，其中磁珠在出现高频干扰成分时会呈现很高的阻抗，限制了高频干扰成分的通过，同时与第五电容组成低通滤波器，可以吸收高频成分，防止高频成分产生干扰。

对本实用新型技术方案的进一步改进，所述RC滤波电路包括第六电容、第二电阻和第三电阻，第六电容为高频电容，第六电容连接在霍尔传感器芯片的输出引脚和接地引脚之间，第二电阻与第六电容并联，第三电阻的一端与霍尔传感器芯片的输出引脚连接，第三电阻的另一端作为角度检测电路的输出端。本实用新型采用第六电容、第二电阻和第三电阻构成RC滤波电路，其中第二电阻作为霍尔传感器芯片的负载电阻，第六电容具备对高频信号的滤波作用，第三电阻对可以对高频信号进行限流，RC滤波电路对霍尔传感器芯片角度信号输出线路上耦合的高频信号进行低通滤波处理，将高频信号泄放到地。

对本实用新型技术方案的进一步改进，所述防反接保护电路包括场效应管、第一电阻、第四电阻、第七电容和稳压二极管，场效应管为带寄生二极管的N沟道型；所述第一电阻的一端作为防反接保护电路的输入端，第一电阻的另一端与场效应管的栅极连接，第四电阻连接在场效应管的栅极和源极之间，第七电容与第四电阻并联，稳压二极管的正极和负极分别与场效应管的源极和栅极连接，稳压二极管的正极和场效应管的源极之间的节点作为防反接保护电路的第一接地端，场效应管的漏极作为防反接保护电路的第二接地端。本实用新型中场效应管、第一电阻、第四电阻、第七电容和稳压二极管构成防反接保护电路，其中场效应管具有开关作用；第一电阻具有限流作用；第四电阻作为偏置电阻对场效应管的栅极电荷进行泄放保证场效应管发生误开启或损坏的情况；第七电容具有滤波作用；稳压二极管将场效应管栅极上的干扰电压稳定在安全电压范围内，保护栅极和源极不被损坏；当整车电子控制单元输出的供电电压的端口与接地端出现反接情况时，场效应管的漏极与源极不导通，阻断了整车电子控制单元与低压差线性稳压电路之间的地线回路，防止反向电动势导致低压差线性稳压电路的损坏，从而实现对低压差线性稳压电路的反接保护。

对本实用新型技术方案的进一步改进，还包括前置滤波电路，用于对整车电子控制单元输出的供电电压进行滤波处理；所述前置滤波电路包括第一电容和第二电容，第一电容为高频电容，第二电容为低频电容；第一电容的一端与整车电子控制单元连接，另一端与防反接保护电路的第一接地端连接，第二电容与第一电容并联。本实用新型采用第一电容和第二电容构成前置滤波电路，其中，第一电容作为高频电容，可以滤除整车电子控制单元输出的供电电压中的高频干扰成分，第二电容作为低频电容可以滤除整车电子控制单元输出的供电电压中的低频成分，从而保证整车电子控制单元输出的供电电压的稳定。

一种非接触式油门踏板角度传感装置，包括电路板和所述的非接触式油门踏板角度传感电路；所述非接触式油门踏板角度传感电路设置在电路板上，电路板安装在油门踏板内，电路板上设有第一接地点和第二接地点，第一接地点与防反接保护电路的第一接地端连接，第二接地点与防反接保护电路的第二接地端连接。本实用新型将非接触式油门踏板角度传感电路设置在电路板上时采用现有技术中常规手段即可，将所述非接触式油门踏板角度传感电路设置在电路板上形成装置，在具体实施时方便安装。

与现有技术相比，本实用新型有益效果是：当整车电子控制单元输出的供电电压出现波动时，本实用新型能够稳定工作，且具有成本低的优点。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型电路图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，一种非接触式油门踏板角度传感电路，包括低压差线性稳压电路、角度检测电路和防反接保护电路；

所述低压差线性稳压电路的输入端与整车电子控制单元连接，用于对整车电子控制单元输出的供电电压进行稳压处理；

所述低压差线性稳压电路的输出端与角度检测电路的电源端连接，用于输出稳定的电压为角度检测电路供电，角度检测电路的接地端与低压差线性稳压电路的接地端连接；

所述角度检测电路的输出端与整车电子控制单元连接，用于将检测得到的油门踏板的角度信号输出至整车电子控制单元；

所述防反接保护电路具有输入端、第一接地端和第二接地端，防反接保护电路的输入端与低压差线性稳压电路的输入端连接，防反接保护电路的第一接地端与低压差线性稳压电路的接地端连接，防反接保护电路的第二接地端与整车电子控制单元的接地端连接；防反接保护电路用于对低压差线性稳压电路进行反接保护。

如图2所示，所述低压差线性稳压电路包括低压差线性稳压芯片、分压网络和输出滤波电路，分压网络由第五电阻R5和第六电阻R6构成，输出滤波电路由第三电容C3和第四电容C4构成；

所述低压差线性稳压芯片U1的电源输入引脚IN作为低压差线性稳压电路的输入端，低压差线性稳压芯片U1的使能引脚EN与电源输入引脚IN连接，第五电阻R5和第六电阻R6串联后连接在低压差线性稳压芯片U1的电源输出引脚OUT和接地引脚GND之间，第五电阻R5和第六电阻R6之间的节点与低压差线性稳压芯片U1的电压反馈输入引脚FB连接，低压差线性稳压芯片U1的空脚NC与接地引脚GND连接，低压差线性稳压芯片U1的OC门输出引脚PG和延迟引脚DELAY均悬空，第三电容C3和第四电容C4并联后连接在低压差线性稳压芯片U1的电源输出引脚OUT和接地引脚GND之间，低压差线性稳压芯片U1的电源输出引脚OUT作为低压差线性稳压电路的输出端，低压差线性稳压芯片U1的接地引脚GND作为低压差线性稳压电路的接地端。图2中的引脚9为低压差线性稳压芯片U1背部的散热片，引脚9与低压差线性稳压芯片U1的接地引脚GND连接；VCC1为整车电子控制单元输出的供电电压，SIG1为角度检测电路输出的角度信号。

如图2所示，所述角度检测电路包括依次连接的高频滤波电路、霍尔传感器芯片U2和RC滤波电路，霍尔传感器芯片U2的接地引脚GND作为角度检测电路的接地端；所述高频滤波电路，用于对低压差线性稳压电路输出的电压进行高频滤波处理；所述RC滤波电路，用于对霍尔传感器芯片U2角度信号输出线路上耦合的高频信号进行滤波处理。

本实施例中，所述高频滤波电路包括第五电容C5和磁珠B1，磁珠B1的一端与低压差线性稳压电路的输出端连接，磁珠B1的另一端串联第五电容C5后与霍尔传感器芯片U2的接地引脚GND连接，磁珠B1和第五电容C5之间的节点与霍尔传感器芯片U1的电源引脚VCC连接。

本实施例中，所述RC滤波电路包括第六电容C6、第二电阻R2和第三电阻R3，第六电容C6为高频电容，第六电容C6连接在霍尔传感器芯片U2的输出引脚VOUT和接地引脚GND之间，第二电阻R2与第六电容C6并联，第三电阻R3的一端与霍尔传感器芯片U2的输出引脚VOUT连接，第三电阻R3的另一端作为角度检测电路的输出端。

如图2所示，所述防反接保护电路包括场效应管Q1、第一电阻R1、第四电阻R4、第七电容C7和稳压二极管Z1，场效应管Q1为带寄生二极管的N沟道型；

所述第一电阻R1的一端作为防反接保护电路的输入端，第一电阻R1的另一端与场效应管Q1的栅极连接，第四电阻R4连接在场效应管Q1的栅极和源极之间，第七电容C7与第四电阻R4并联，稳压二极管Z1的正极和负极分别与场效应管Q1的源极和栅极连接，稳压二极管Z1的正极和场效应管Q1的源极之间的节点作为防反接保护电路的第一接地端GND1，场效应管Q1的漏极作为防反接保护电路的第二接地端GND2。

如图2所示，一种非接触式油门踏板角度传感电路还包括前置滤波电路，用于对整车电子控制单元输出的供电电压进行滤波处理；所述前置滤波电路包括第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1为高频电容，第二电容C2为低频电容；第一电容C1的一端与整车电子控制单元连接，另一端与防反接保护电路的第一接地端GND1连接，第二电容C2与第一电容C1并联。

本实施例中，第一电容C1、第四电容C4和第六电容C6的电容量参数为100nF，第二电容C2和第三电容C3的电容量参数为10uF，第五电容C5和第七电容C7的电容量参数为1nF，第一电阻R1的电阻值参数为5kΩ，第二电阻R2的电阻值参数为5.6kΩ，第三电阻R3的电阻值参数为100Ω，第四电阻R4的电阻值参数为20kΩ，第五电阻R5的电阻值参数为1.8MΩ，第六电阻R6的电阻值参数为200 kΩ，稳压二极管Z1的型号为BZT52C18，场效应管Q1的型号为2N7002，低压差线性稳压芯片U1的型号为LN20042，磁珠B1的参数为100R@100MHz，霍尔传感器芯片U2的型号为HAL2420。

本实施例在使用时，正常情况下，整车电子控制单元输出的供电电压经过低压差线性稳压电路，利用低压差线性稳压电路的低压差性能，控制电压损耗，低压差线性稳压电路输出端的电压足以支持霍尔传感器芯片U2的正常工作，角度检测电路输出准确的角度电压信号；当出现电压脉冲干扰导致整车电子控制单元输出的供电电压产生波动的情况时，若整车电子控制单元输出的供电电压升高，低压差线性稳压电路输出端的电压会稳定在霍尔传感器芯片U2的安全电压内，保证霍尔传感器芯片U2的正常工作，角度检测电路输出准确的角度电压信号；当整车电子控制单元输出的供电电压出现反接导致电压逆流带来反向电动势的情况时，场效应管Q1关断，从而断开整车电子控制单元和低压差线性稳压电路之间的地线回路，防止反向电动势导致低压差线性稳压电路的损坏。

Claims (8)

1.一种非接触式油门踏板角度传感电路，其特征在于，包括低压差线性稳压电路、角度检测电路和防反接保护电路；

所述低压差线性稳压电路的输入端与整车电子控制单元连接，用于对整车电子控制单元输出的供电电压进行稳压处理；

所述低压差线性稳压电路的输出端与角度检测电路的电源端连接，用于输出稳定的电压为角度检测电路供电，角度检测电路的接地端与低压差线性稳压电路的接地端连接；

所述角度检测电路的输出端与整车电子控制单元连接，用于将检测得到的油门踏板的角度信号输出至整车电子控制单元；

所述防反接保护电路具有输入端、第一接地端和第二接地端，防反接保护电路的输入端与低压差线性稳压电路的输入端连接，防反接保护电路的第一接地端与低压差线性稳压电路的接地端连接，防反接保护电路的第二接地端与整车电子控制单元的接地端连接；防反接保护电路用于对低压差线性稳压电路进行反接保护。

2.根据权利要求1所述的一种非接触式油门踏板角度传感电路，其特征在于，所述低压差线性稳压电路包括低压差线性稳压芯片、分压网络和输出滤波电路，分压网络由第五电阻和第六电阻构成，输出滤波电路由第三电容和第四电容构成；

所述低压差线性稳压芯片的电源输入引脚作为低压差线性稳压电路的输入端，低压差线性稳压芯片的使能引脚与电源输入引脚连接，第五电阻和第六电阻串联后连接在低压差线性稳压芯片的电源输出引脚和接地引脚之间，第五电阻和第六电阻之间的节点与低压差线性稳压芯片的电压反馈输入引脚连接，低压差线性稳压芯片的空脚与接地引脚连接，低压差线性稳压芯片的OC门输出引脚和延迟引脚均悬空，第三电容和第四电容并联后连接在低压差线性稳压芯片的电源输出引脚和接地引脚之间，低压差线性稳压芯片的电源输出引脚作为低压差线性稳压电路的输出端，低压差线性稳压芯片的接地引脚作为低压差线性稳压电路的接地端。

3.根据权利要求1所述的一种非接触式油门踏板角度传感电路，其特征在于，所述角度检测电路包括依次连接的高频滤波电路、霍尔传感器芯片和RC滤波电路，霍尔传感器芯片的接地引脚作为角度检测电路的接地端；

所述高频滤波电路，用于对低压差线性稳压电路输出的电压进行高频滤波处理；

所述RC滤波电路，用于对霍尔传感器芯片角度信号输出线路上耦合的高频信号进行滤波处理。

4.根据权利要求3所述的一种非接触式油门踏板角度传感电路，其特征在于，所述高频滤波电路包括第五电容和磁珠，磁珠的一端与低压差线性稳压电路的输出端连接，磁珠的另一端串联第五电容后与霍尔传感器芯片的接地引脚连接，磁珠和第五电容之间的节点与霍尔传感器芯片的电源引脚连接。

5.根据权利要求3所述的一种非接触式油门踏板角度传感电路，其特征在于，所述RC滤波电路包括第六电容、第二电阻和第三电阻，第六电容为高频电容，第六电容连接在霍尔传感器芯片的输出引脚和接地引脚之间，第二电阻与第六电容并联，第三电阻的一端与霍尔传感器芯片的输出引脚连接，第三电阻的另一端作为角度检测电路的输出端。

6.根据权利要求1所述的一种非接触式油门踏板角度传感电路，其特征在于，所述防反接保护电路包括场效应管、第一电阻、第四电阻、第七电容和稳压二极管，场效应管为带寄生二极管的N沟道型；

所述第一电阻的一端作为防反接保护电路的输入端，第一电阻的另一端与场效应管的栅极连接，第四电阻连接在场效应管的栅极和源极之间，第七电容与第四电阻并联，稳压二极管的正极和负极分别与场效应管的源极和栅极连接，稳压二极管的正极和场效应管的源极之间的节点作为防反接保护电路的第一接地端，场效应管的漏极作为防反接保护电路的第二接地端。

7.根据权利要求1所述的一种非接触式油门踏板角度传感电路，其特征在于，还包括前置滤波电路，用于对整车电子控制单元输出的供电电压进行滤波处理；

所述前置滤波电路包括第一电容和第二电容，第一电容为高频电容，第二电容为低频电容；第一电容的一端与整车电子控制单元连接，另一端与防反接保护电路的第一接地端连接，第二电容与第一电容并联。

8.一种非接触式油门踏板角度传感装置，其特征在于，包括电路板和权利要求1-7任一项所述的非接触式油门踏板角度传感电路；

所述非接触式油门踏板角度传感电路设置在电路板上，电路板安装在油门踏板内，电路板上设有第一接地点和第二接地点，第一接地点与防反接保护电路的第一接地端连接，第二接地点与防反接保护电路的第二接地端连接。

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