硬件设计规则

1、目录: 一、电源回路设计二、输入回路设计2.1、 负触发回路2.2、 正触发回路2.3、 车速/转速PWM输入回路2.4、 AD输入回路三、输出回路设计3.1、 典型输出回路3.1.1、 高电平驱动回路3.1.2、 低电平驱动回路3.2、 BCM驱动回路介绍3.2.1、 马达输出限制回路3.2.2、 室内灯限制回路3.2.3、 中控门锁限制回路3.2.4、 继电器限制回路3.2.5、 转向灯驱动回路3.2.6、 蜂鸣器驱动回路3.2.7、 平安指示灯驱动回路3.2.8、 低驱保护回路设计四、通信回路设计4.1、 LIN回路设计4.2、 CAN回路设计五、MCU回路设计六、高频接收板根本原理七、

2、发射器根本原理7.1、 基于HCS300编码器的遥控器设计如下列图：7.1.2、 电路设计说明：八、运放在BCM中的应用8.1、 用于车窗电机侦测的差分运放回路8.1.1、 电路原理说明8.1.2、 放大倍数原那么：开特电子电器系统第1页U1电源回路设计D1R1设计原理：1、 TNR为突波吸收器,可有效吸收正负 Surge.2、 D1可阻隔逆向输入电压,预防后端元件因逆向电压烧毁.3、 Z1 27V/1W Zener可将突波吸收器未能完全吸收的 Surge稳压至27V.4、 R1 100Q.1/2W为Z1的限流电阻,可预防过大的电流将 Z1烧毁.5、 C1、C2、C3、C4为稳压滤波电路,保证

3、5V电源之稳定,不受外在干扰影响6、 建议值：TNR S14K14AUTO R1=100 Q 1/2WC1=104PC2=220uF/35VC3=104PC4=220uF/16V二、输入回路设计6.1、 负触发回路设计车门开关、中控锁开关、中控锁状态开关,阳光传感器Vbat设计原理：1、 C1可消除ESD,须尽量靠近连接器端.2、 D1可阻隔外部电压影响到内部回路用 12V上拉时,可省去.3、 R1为上拉电阻,其选值不能过大 ？ ？ ？为什么不能过大,以预防外部开关入水后产生水电阻时,造成输入端降为低位准,使端口误触发.4、 R2、R4为分压电阻,将电池电压降至一般 MCU可以接受的电压范围.

4、5、 C2为滤波电容,可滤除开关动作时的弹跳.6、 建议值：R1=1.3K贴片封装 1206 R2=100K R4=150K C1=100nF而寸压 100V C2=10nF水电阻说明开特电子电器系统Vbat开关在非关闭状态时,内部假设入水, 两端点间会产生阻抗,阻值约为 3K2.2、正触发回路设计点火开关、雨刮开关间歇及低速、倒车信号、行李箱开关、自动光开关、点火开关、后洗涤开关设计原理：1、 C1可消除ESD,须尽量靠近连接器端.2、 D1可阻隔外部电压影响到内部回路可省去.3、 R1为下拉电阻,可吸收Surge.增强信号传输时的抗干扰水平.4、 R2、R3为分压电阻,将输入电压降至一般

5、MCU可接受的电压范围.5、 C2为滤波电容,可消除开关作动时的弹跳.6、 建议值：R1=3K 贴片 1206 封装 R2=100K R3=150K C1=100nF 耐压 100V C2=10nF进入饱和状态之后,三极管的集电极跟发射极之间的电压将很小,可以理解为一个开关闭合了.这样我们就可以拿三极管来当作开关使用：当基极电流为0时,三极管集电极电流为 0 这叫做三极管截止,相当于开关断开；当基极电流很大,以至于三极管饱和时,相当于开关闭合.如果三极管主要工作 在截止和饱和状态,那么这样的三极管我们一般把它叫做开关管.三级管要工作在放大区,发射结必须处于正向偏置,集电结那么应处于反向偏置,对

6、硅管而言应使UBE>0 UBC<0使三极管可靠截止,常使 UBES 0V,此时发射结和集电结均处于反向偏置.在饱和区,UCE< UBE发射结和集电结均处于正向偏置.开特电子电器系统1、 此回路设计主要目的是借用外部逻辑 降低静态功耗.降低静态功耗原理说明：假设假设不采用IGN来限制Speed_Input 上拉,VB2为长电12V,那么 VB2与Speed_Input之间一直存在电流,也就意味着一直存在 12/R5的静态损耗；但是假设采用IGN来控 制Speed_Input上拉,那么损耗就只存在与IGN_ON时,而一般静态电流测量是在IGN_ OFF或者设置警戒状态时.2、 当

7、Speed_Iput 为PWM 信号时,鉴于 Speed_Iput PWM信号的规定,假设 VB2采用I/O_Ctrl上拉限制,有以下缺点：1、 单片机检测PWM信号失真.2、 上拉限制时间延长,得不到降低静态功耗的效果.3、建议值：3、 R1=10K4、 R2=10KR3=10K5、 R4=10K4、R5=1.3K5、R6=100K6、R7=150K7、C2=100nF耐压 100V8、C1=10nF说明：采用IGN外部逻辑限制的信号一般有以下几种：6、 车速信号；7、 碰撞信号；8、 转速信号；根据整车线束与BCM实际设计要求,还有以下信号也可以参考 IGN外部逻辑限制：9、 平安带信号；

8、10、 雾灯信号；11、 、A/D输入回路开特电子电器系统第4页A/D输入回路设计考前须知：1、电阻配比考虑要点；A、回路抗干扰水平：A/D端口输入阻抗最好不得超过10KB、A/D电压采集范围：C、静态功耗要求：可采用运放配合设计_电压跟随器运放输出阻抗约为 0D、电阻精度要求三、输出回路设计3.1、 典型回路设计典型驱动回路有：高电平驱动回路和低电平驱动回路,对于我们的 BCM ,不管是高驱还 是低驱回路,在设计前期都要明确整车外围电路.整车外围电路一般分为：1、直接驱动负载,例如：钥匙孔照明灯、室内顶灯、防盗 LED指示灯等；2、通过继电器间接驱动的负载,例如：前 /后雨刮限制、门锁马达限

9、制、车窗限制、除霜 限制等.即BCM通过驱动外部继电器驱动实际负载对于通过继电器间接驱动的负载,根据具 体要求又分为：a、继电器内置；b、继电器外置；以上介绍驱动类型,划分点其实就是驱动外部负载的电流,驱动外部负载需要的电流小, 那么可直接驱动；驱动外部负载需要的电流大,就需要通过其他的方法来转换.3.1.1、高电平驱动回路1、R1=10K; 2、R2=4.7K; 3、R3=10K; 4、R4=4.7K;5、R5为限流电阻,一般用于小电流驱动回路.6、Q1=BC817 ; 7、Q2=BC807 500mA驱动能说明：Q2选择取决于外部负载的驱动电流.Q1在该回路中是开关管,R1与R2电阻配比要

10、保证Q1的偏置电压0.7V; R3与R4电阻配比要保证Q2的偏置电压0.7V.B开特电子电器系统第5页备注：继电器高驱回路一般用于驱动外部大电流负载.3.1.2、A、低电平驱动回路建议化1、 R1=10K2、R2=4.7K3、R3为限流电阻,一般用于小电流驱动回路中.4、Q1=BC817驱动电流 500mA说明：Q1选择一般取决于外部负载电流；R1与R2电阻配比要保证Q1的偏置电 压0.7V.B、MOS管驱动回路开特电子电器系统1、R1=4.7K 2、R2=47K 3、T1=VNN1NV04 4、C1=100nF耐压 100V备注：MOS管驱动一般用于大电流负载电路；相比拟三极管驱动大电流,需

11、要采 用多级放大,MOS管电压驱动更加简洁.设计时具体选用三极管或者 MOS管驱动,需要考虑以下几点要素：1 .设计本钱2 . PCB绘制空间3 .外部负载电流4 .保护回路设计有些MOS管自带短路保护功能3.2、BCM输出限制回路介绍：BCM驱动限制,一般为：马达限制、灯泡限制、继电器限制等3.2.1、马达输出限制A、 可使用晶体管限制内部继电器,但在继电器的线圈两端需并接一个二极管,以吸收继电器线圈的反电动势.B、 可使用IC 2003驱动内部继电器,由于2003内部有内建二极管,因此不需要再另外接二极管,但须将IC 2003的第9PIN接至与继电器相同的正电源.开特电子电器系统3.2.2

12、、 室内灯输出限制A、 室内灯如果需要渐灭或渐亮的功能,那么需要使用高速的FET执行PWM限制B、 D1、C1可有效吸收因PWM作动时所产生的高频散射.C、 建议值：TR1=2SK1417D1=Diode 4003C1=103P3.2.3、 中控门锁限制1.1.1.1、 中控门锁闭锁和开锁动作,因此需要限制马达的两端,平时将马达两端接地,一方要作 动时再经由继电器将其驱动到 B+.1.1.1.2、 电感性马达作动后会产生反电动势,一般会在两端加突波吸收器或无极性电容来吸收反 电动势；假设不加突波吸收元件,其反电动势会流入地端,进而会影响其他相同地的零件 正常工作.1.1.1.3、 如不加突波吸

13、收器,可将马达的地独立,与其它地别离开来.如下所示开特电子电器系统母UNLOCK；THT LOCKV?B+限制外部继电器可利用晶体管或 1W Zener)来吸收反电动势.IC 2003来做驱动,为吸收继电器的反电动势,需加上 Z1 (27VZ3.2.5、 转向灯驱动回路3.2.5.1、 不带诊断的转向灯驱动回路参见继电器限制回路设计,假设左/右转向灯需分开限制,那么选用双继电器限制；假设左 /右转向灯 同时限制,那么可选择双刀双掷继电器.3.2.5.2、 带诊断的转向灯驱动回路开特电子电器系统电路介绍：1、IN1、IN2为转向灯输入限制端；2、IS1、IS2、诊断端口；3、SEN为IN1/IN

14、2输入限流调整端口；4、R3、R4为采样电阻；5、R7、D1组成反向保护电路.工作原理介绍：当IN1输入高电平,左转向灯开启转向灯驱动,电流值 规定阈值范围,那么判断为开路故障;假设规定阈值范围,那么判断为短路,IS1开始侦测左路故障；右转向灯诊断判定同左转向灯.3.2.6、 位置灯驱动电路3.2.6.1、 不带诊断的高驱动回路参见典型电路“高驱动回路介绍.3.2.6.2、 带诊断高驱动回路以下电路主要基于驱动芯片 BTS5045BTS5045工作原理介绍：1、IN0/IN1为限制端口；2、DEN为诊断使能端口； DEN端口置“高那么芯片诊断开启；反之那么禁止诊断.3、DSEL为诊断通道选择端

15、口； DSEL置“低那么选择诊断 OUT0通道；置“高那么选择诊 断OUT1通道.4、IS为诊断侦测端口；5、R6为检测电阻,需要注意精度要求；在侦测外部输出时,侦测到的状态不同,例如：开路、短路到GND、短路到VBAT、过载、过电压等情况；直接反映为流经IS引脚的电流不同；通过检测电阻R6转换为电压,该电压再通过 MCU的A/D侦测端口与MCU中储存 的逻辑信息做比对,比照完成后,通过 MCU中预先设置的逻辑判断,得到相应的诊断结 开特电子电器系统第10页果,从而起到诊断的目的.6、R7、D1组成反向保护电路.BTS5045设计回路建议值如下：1、R1=4.7K2、R2=4.7K3、R3=4

16、.7K4、R4=4.7K5、R5=4.7K6、R6=1.2K精度 1%7、 R7=1K 12068、Z1=36V 双向 TVS管9、 D1=BAS2110、C1=C2=10nF11、C3=C4=100nF耐压 100V3.2.7、蜂鸣器限制回路3.2.7.1、蜂鸣器低驱动回路上图为：蜂鸣器低驱动回路 选用器件原那么：U1= TMB12A05根据TMB12A05参数：额定电流30mA确定：1、Q1=BC817驱动电流500mA,厂内通用器件2、 R1=10K 3、R2=4.7K4、C1=10nF 耐压 10V3.2.7.2、蜂鸣器高驱动回路第11页开特电子电器系统选用器件原那么：U1= TMB1

17、2A05根据TMB12A05参数：额定电流30mA确定：1、Q1=BC817驱动电流500mA,厂内通用器件2、 R1=10K3、R2=4.7K4、 R3=10K5、R4=4.7K假设单片机引脚驱动水平配合三极管驱动水平可以满足蜂鸣器驱动要求,可以考虑去掉Q1,R1,R2单片机直接接到A点.3.2.8、平安带指示灯限制回路平安带指示灯 高/低驱动回路设计,参见典型电路设计标准.关键器件介绍：开特电子电器系统第12页1、Q1为驱动管,关键参数Ic、Vce.2、R3为采样电阻,限定保护回路电流阈值.(注意选取采样电阻的额定功率)低驱保护工作原理：当驱动回路使能时,外部电流Ic学保护回路电流阈值(I

18、thr),VR5 >0.7vo三极管Q3导通,将三极管Q1基极电压拉至0V,三极管Q1截至,Ic=0.从而起到保护驱动三极管Q1的作用.设计保护回路电流阈值(Ithr) =0.4A建议取值：1、R1=1K(0603)2、R2=100K(0603)3、R3=4.7 Q(2021)4、Q1/Q2/Q3=BC7185、R4=15K(0603)6、R5=5.1K(0603)7、C1=10nF(耐压 50V)8、C2=100nF (耐压 100V)9、Z1=27V/1W四、通讯回路设计根据该芯片DATASHEET选用:1、 R1=10K2、 R2=10K第13页开特电子电器系统3、R3=1K 12

19、064、C1=100nF 耐压 50V5、D13=LL4148厂内通用器件D13与R3组成反向保护回路仅在产品作为主节点时用根据LIN总线标准选用：6、C2取值取决于车厂设计标准PCB设计是应注意 LIN、RXD、TXD布线尽量短.以便有效去耦,并降低因限制器所产生的窄波干扰.备注：TPIC1021芯片工作模式介绍：1、正常工作模式；2、休眠模式；休眠模式唤醒条件：1、LIN总线唤醒；2、EN引脚为高电平EN引脚检测到下降沿时进入休眠模式；3、Wake引脚检测到高电平.3、 2、CAN回路设计CAS I.HXDTXDSTB M CANHSPLIT该回路是基于SN65HVP1040芯片的CAN回

20、路设计根据CAN总线标准选用：终端：1、R4=60Q(1206)2、R5=60Q(1206)3、Z1=SMBJ28CA4、Z2=SMBJ28CA5、 C1=100nF6、 C2=33pF7、 C3=33pF第14页8、R2=0Q(1206)开特电子电器系统9、LS1为共模电感增强回路抗干扰水平,也可取消.以上回路设计两种方案供参考.PCB设计可预留.10、R1=0Q(1206)11、R3=0Q(1206)12、C4取值取决于车厂设计标准13、STB引脚为模式选择引脚,当该引脚置“高, CAN芯片进入“等待模式；当该引脚置“低时,CAN芯片进入高速工作模式.五、MCU回路设计MCLRT)OSC1

21、OSC2A、 U1为电压侦测芯片,档电源电压下降至 MCU最低工作电压之前时,U1会输出低电位,事 先将MCU复位,预防电压在 MCU临界工作电压附近变动时,造成 MCU内部记忆体错乱 而误动作或死机.B、 在振荡器两端并接R1 (1MQ)可增加振荡信号的稳定度.C、 C1、Z1是预防Surge干扰到MCU的正常工作.D、 建议值：R1=1M QZ1=5.6V ZenerC1=2.2uF/16VU1为S80845,回路如下所示VCCU1C10.1uFR510kR6330MCLR/RESET六、高频接收板根本原理开特电子电器系统C2 0.01uF第15页一般高频接收板可分为：1、 超再生高频接收

22、板；超再生检波电路实际上是一个受间歇振荡限制的高频振荡器,这个高频振荡器采用电容三点式振荡 器,振荡频率和发射器的发射频率相一致.而间歇振荡又是在高频振荡的振荡过程中产生的,反过 来又限制着高频振荡器的振荡与间歇.而间歇振荡的频率是由电路的参数决定的一般为1百到几 百千赫.这个频率选低了,电路的抗干扰性能较好,但接收灵敏度较低,反之,频率选高,接收 灵敏度较好,但抗干扰性能变差.超再生检波电路有很高的增益,在未收到限制信号时,由于受外 界杂散信号的干扰和电路自身的热骚动,产生一种特有的噪声,叫超噪声,这个噪声的频率范围为 0.35kHz之间,听起来像流水似的“沙沙声.在无信号时,超噪声电平很高

23、,经滤波放大后输 出噪声电压；当有限制信号到来时,电路谐振,超噪声被抑制,高频振荡器开始产生振荡,输出信 号.2、 超外差内差高频接收板；超外差式接收电路的工作原理和一般的超外差式收音机的原理相同.它将接收到的信号加以放大, 并和本机产生的等幅振荡信号相减,产生一个固定频率的中频信号,这个中频信号的幅度中包含有 低频调制的限制信号,将这个中频信号加以两级或三级放大,然后进行检波,将中频信号中所包含 的低频指令信息取出,就得到正确的遥控信号.由于中频放大器设有自动增益限制回路,因此,它 的增益可以设计得很高而工作十分稳压,这就使得超外差接收机不管对强信号还是弱信号,都能做 到根本相同的放大倍数,

24、也正是由于采用了中频放大器,它的信号放大倍数可以到达很大,也就使 电路的接收灵敏度大大提升,一般可到达0.1mV左右,与超再生检波电路相比,超外差式接收模块.3、 超外差内差模块与超再生模块的应用比拟3.1、 两者的本钱不一.超外差内差类接收模块价格相对来说较高.现在市场上出售的超外差内差器件, 普遍采用的是3310或3400作为主要器件,同时还必须采用晶体作为本振的时钟,因此生 产的本钱较高,而超再生模块,普遍采用的是一片双运放芯片358作为数据的放大与整形,因此本钱较低；3.2、 两者接收灵敏度不一.从两者的工作原理中,我们可以看出,超外差内差模块接收的是两个频率的差值信 号,因此在放大环

25、节中可以将通频带做得较窄,这样其灵敏度就可以做得较高,而超再生 那么不然,他靠的是热噪声信号作为是否接收到数据的判断依据,因此无法做到足够窄的通 频带,因此就容易受到外界无线电信号的干扰.4、 传送信息方式高频遥控器通过KEELOQ编码加密方式发送载波信号,高频接收板接收高频遥控器发出的 载波信号,传送给MCU , MCU通过解码程序将所接收到的信息解码,解码完成后,执行 相应操作指令.5、 接收频率高频接收板在汽车领域设计接收频率一般为 315.15MHZ和433.92MHZ开特电子电器系统第16页七、发射器根本工作原理般可以设计4个操作按键,但在配合一些二极管的情况下,可以再增加一1、HC

26、S300路操作按键.2、建议值：Batter=3V(CR2021/CR2032);IC1=HCS300;SAW=315MHZ/433MHz 声表D1= FC-2021BXK-465D ;(发光二极管)R1=47欧姆；R2=47K;C1=2P;C2=10P;C3=0.1uF;T1=2SC3356;八、运放在BCM中的应用8.1、用于车窗电机侦测的差分运放回路,下列图所示是左后电动窗的输出检测回路.第17页U1开特电子电器系统U2Il31213(UUUU8.1.2、1232-U13)/R3=(U 13-Uo)/R5放大倍数原那么：MCU A/D端口能识别；A/D检测范围都能包括到.参考值：(10*(U1-U2)o=U