基于XC164CS和BTS7741G的中央门锁控制设计

1、基于xc164cs和bts7741g的中央门锁控制设计如今已有越来越多的汽车采纳车门控制系统，中心门锁是车门控制系统的重要组成部分。本文结合车门控制模块设计的项目实践，重点介绍了中心门锁部分的硬件和软件设计，对智能功率芯片bts7741g的工作特性及故障检测特性举行了分析，并给出了试验结果。车门控制模块的整体设计汽车车门控制系统随着技术的进展而进展，因为传统的、熔断器控制方式存在种种弊端，所以迫切需要引入新的控制方式来充实车门控制的现状，本设计是基于16位系统的车辆门控系统解决计划。图1 系统结构框图1所示，车门控制模块主要由以下几部分组成：电源、电动车窗驱动电路、后视镜驱动电路、加热器驱动电

2、路、中心门锁驱动电路、车灯驱动电路、can接口电路、rs232接口电路及按键接口电路等。微控制器xc164cs用于控制全部功率器件的开关动作，同时对系统状态举行定时监控，提供合适的反馈信号以及周期性地显示诊断信息，并通过车载网络（如can）实现信息交换。因为选用的功率器件已经提供了完美的庇护功能，本设计避开了采纳过多的功率元件，减小了模块体积，并提高了模块的电磁兼容性。中心门锁控制硬件设计1 智能功率芯片的挑选现有的中心门锁多采纳继电器驱动方式。但是，继电器驱动有诸多缺点：功率继电器励磁线圈驱动较大，需消耗较大功率且接口电路复杂；继电器的用法使控制器体积增大，分量增强；继电器开关频率相对较低，

3、触点易颤动，很难满足车辆在带电状况下行驶对机械震惊的要求。此外，触点颤动会影响继电器的寿命，且emi严峻，难以有效实现对车灯的过热、过压、短路等故障的诊断及庇护，需协作熔断器用法，以防止过流。但熔断器一旦动作（即熔断），电路将彻底切断，需手动更换熔断器。智能功率芯片bts7741g适合于苛刻的应用环境。它的两个高边开关和两个低边开关具有欠压庇护、对地短路庇护、对电源短路庇护、热关断冷却后重启等多种智能庇护功能，同时两个高边开关还包含故障诊断电路，通过故障反馈引脚st可以诊断出开路故障、短路故障等故障状态，适合用于中心门锁的控制。bts7741g内含四个mos管，两个高边开关和两个低边开关，可以

4、灵便配置输出方式，用作h桥或者用作单独的开关均可。高边开关导通为110m，低边开关导通电阻为100m，工作可达40v。2 中心门锁控制驱动电路设计bts7741g与微控制器衔接电路2所示。bts7741g用作h桥，驱动中心门锁正转或反转。驱动过程靠时光来控制，电机运行一定时光（本设计取值为0.25s）产生一定的位移，实现锁定或开锁。电机运行时光在程序中可变。无主动制动过程，通过上管续流实现电机制动。两次中心门锁开关动作之间起码要有 0.5s时光间隔，保证mos管牢靠关断。图2 bts7741g与微控制器衔接电路上电后门锁的状态是未知的，因此微控制器首先关闭门锁。中心门锁的电机驱动不采纳调压方式

5、。sh2外接 1k上拉电阻，由+12v电源供电，可实现在关断状态下的开路故障检测。bts7741g对地短路试验虽然bts7741g的两个高边开关和两个低边开关都具有完备的短路庇护功能，但是故障反馈引脚st却只能反馈两个高边开关的短路故障状态。所以，本设计针对bts7741g的高边开关做了对地短路试验。试验分为先短路后上电和先上电后短路两种状况。bts7741g的对地短路试验条件为+12.45v电池电压，+5v电源供电， 1.5m短路导线(r=0.12)。3所示，其中vst为st引脚对地的电压、vin是ih1引脚对地的电压、vout是out引脚对地电压，il为发生对地短路故障时，流过bts774

6、1g的短路电流。1 先短路后上电条件下的对地短路试验图3 bts7741g先短路后上电短路试验波形图前半段图4 bts7741g先短路后上电短路试验波形图后半段图5 bts7741g先上电后短路短路试验波形图前半段图6 bts7741g先上电后短路短路试验波形图后半段3所示，在开关按下的眨眼，因为开关自身的机械结构导致了大量毛刺；眨眼浪涌电流为10a（25，bts7741g的短路电流峰值典型值为10a）；输出端电压vout向来为低电平；st故障诊断引脚在短路发生后1.4ms左右被拉低，意味着bts7741g在此时诊断出了故障。此后，bts7741g内部会周期性的关断mos管，所以短路电流il被

7、周期性的钳制为0a，有效抑制了短路电流导致的芯片持续发热，从而庇护芯片不会由于短路而损坏；st引脚的电平也会随着短路电流的变幻而周期性的被拉为低电平。4所示，当芯片彻低冷却后，bts7741g可以重新启动，继续正常工作。2 先上电后短路条件下的对地短路试验5所示，在开关按下的眨眼，眨眼浪涌电流为25a，远远高于25时bts7741g的短路电流峰值典型值10a。但这个25a的浪涌电流仅持续不到30s的时光立刻降为10a，所以对芯片损坏不大；输出端电压vout在短路眨眼被拉低为低电平；st故障诊断引脚在短路发生后1.6ms左右被拉低，意味着bts7741g在此时诊断出了故障。此后，bts7741g

8、内部会周期性的关断mos管，类似于先短路后上电短路试验，短路电流il被周期性的钳制为0a，st引脚的电平也随着短路电流的变幻而周期性的被拉为低电平。6所示，当短路现象消逝后，bts7741g可以重新启动，输出电压vout为高电平，芯片没有受到短路情况的任何影响，继续正常工作，充分显示了bts7741g完美的短路庇护功能。门锁部分的软件设计门锁软件的算法就是在适当的状态中控制适当的桥臂导通或者关断。在门锁开启或者关闭时需要上下各一个桥臂导通，在开启或者关断之后需要举行续流，这时就只需要关断下桥臂，而让上桥臂导通一段时光即可。其详细的控制算法可以参考图7所示的门锁的状态流图。图7 门锁控制状态流图

9、表1给出了门锁的几种工作状态。各个工作状态之间的转换并不是都由控制指令ubcmdlatch来触发激活的。从latch_closed到latch_opening和从latch_opened到latch_closing这两次转换是由ubcmdlatch来触发的，其意义就是在得到开启或者关闭的指令后，门锁从静止的状态开头变幻到运动的状态，也就是门锁从关闭的静止状态开头开启，或者在打开后开头关闭。在passat b5电动车门中用法了电动门锁，门锁开启或者闭合都是由电机带动锁插销前后移动来实现的。而bts7741g内部就是一个容易的h桥电路，因此就是通过程序控制h桥在合适的时光开启适当的上下桥臂，达到控制门锁电机正反转的目的。在latch_opening 和latch_closing这两个状态中就编写了控制一对上下桥臂管导通的指令。而在状态latch_closed和 latch_opened中，四个管子都不导通。其余各个状态之间的转换都不是由控制指令触发的，有些是通过定时，有些则是通过错误的检测。故障检测功能通过监视st引脚输出电平实现。在正常状态下，st引脚输出高电平；当发生故障时，st引脚输出为低电平。详细的状态切换可以从图7中清晰的看到。例如，从状态latch_opening到latch_open_free就是计时到门锁开