[發明專利]車載外部傳感器的電阻型模擬信號處理電路

有效

• 申請號: 201210484654.7
• 申請日: 2012-11-23
• 公開（公告）號: CN103832354A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 王德金;盛巍巍;岳少鵬;孫琦;韓本忠
• 申請（專利權）人: 聯創汽車電子有限公司
• 主分類號: B60R16/02
• 分類號: B60R16/02
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及汽車電子領域，特別是涉及一種車載外部傳感器的電阻型模擬信號處理電路。

背景技術

目前應用的車載外部傳感器主要有以下幾種：進氣壓力溫度傳感器、水溫傳感器、氧傳感器、節氣門位置傳感器、空氣流量傳感器等。進氣壓力溫度傳感器：安裝在進氣歧管上，提供發動機負荷信息和進氣溫度信息；水溫傳感器：用于電子控制器燃油噴射裝置中監測發動機冷卻水的溫度，輸出電壓信號給電子控制器作為發動機的負荷信息，從而對發動機的工況做出判斷；氧傳感器：用于電子控制裝置的反饋系統，實現閉環控制，提高電子控制器對空燃比控制精度；節氣門位置傳感器：用于電子控制燃油噴射裝置中，監測節氣門開啟的角度，輸出電壓信號給電子控制器，作為發動機的負荷信息，從而對發動機的工況做出判斷；空氣流量傳感器：負責測量發動機進氣空氣質量流量，通過測量該流量，可對發動機的排放和輸出功率的工作點做出優化。車載外部傳感器輸出的模擬信號不能直接給電子控制器中的處理芯片，需經過處理電路，目前的車載傳感器的模擬信號處理電路主要有以下兩種方式：1.電阻型模擬信號處理電路，其硬件結構如圖1所示，R_OUT代表外部傳感器經連接器給信號處理電路的電阻型信號，傳感器結構中連接的是阻值隨傳感器特性變化的電阻。V_IN代表的是信號處理電路給控制器里的控制芯片的模擬信號。電容C1是端口ESD保護電容，電容C2和電阻R2組成RC濾波網絡。R1、R2分別是處理電路中的上拉電阻，串接限流電阻。VCC_5V是此處理電路的供電電源。2.電壓型模擬信號處理電路如圖2所示，圖中的V_OUT代表外部傳感器經連接器給信號處理電路的電壓型信號，傳感器結構中包括阻值隨傳感器特性變化的電阻，并且含有為此電阻供電的傳感器電源。V_IN代表的是此信號處理電路給車載控制器里的控制芯片的模擬信號。電容C1是端口ESD保護電容，電容C2和電阻R3組成RC濾波網絡。R2、R3分別是處理電路中的下拉電阻，串接限流電阻。

電壓型、電阻型模擬信號處理電路外接的傳感器結構不同，電壓型的模擬信號處理電路外接的傳感器結構中提供了此電路需要的電源，而電阻型的模擬信號處理電路外接的傳感器結構中沒有提供此電源。所以電阻型模擬信號處理電路的硬件結構中比電壓型模擬信號處理電路的硬件結構多了一個上拉電阻及供電電源。

車載控制器要求在連接器端口對車載電源短路，對地短路，電源反接時不會損壞。在進行連接器端口對車載電源短路時，兩種模擬信號處理電路中的下拉電阻和串接限流電阻都是大阻值的電阻，所以可以保證其功率不超過規格。但對于電阻型外部模擬信號處理電路，如圖1中的上拉電路R1，其阻值的選取取決于外部傳感器的本身的電阻和對模擬信號電壓范圍的要求。例如外部傳感器的內置的電阻的阻值比較小，圖1中的上拉電阻的阻值也要求相應的變小。假設車載電源的電壓為VBAT，此時連接器端口對車載電源短路，此時圖1中的上拉電阻的功率為：因為此時R1是小阻值的電阻，功率P_R1會是一個較大的數值，超出電阻的最大額定工作過功率。現有電阻中沒有能滿足此需求的汽車級電阻。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種采用現有汽車級電阻實現的車載外部傳感器的電阻型模擬信號處理電路，其能避免由于車載蓄電池短路時上拉電阻功率過高，導致出現的電阻燒毀。

為解決上述技術問題，本發明車載外部傳感器的電阻型模擬信號處理電路，包括：串聯在電源VCC與地GND之間的鉗位二極管D1和反接保護二極管D2，其中，鉗位二極管D1負極接電源VCC，反接保護二極管D2正極接地GND；

電壓跟隨器電路V一端A連接在鉗位二極管D1正極和反接保護二極管D2負極之間；另一端B通過第一電阻R1接電阻型信號端R_OUT，第一電阻R1通過第一電容C1接地GND，連接器輸入的電阻型信號R_OUT通過電阻R2輸出模擬電壓量V_IN,第一電阻R1通過第二電阻R2和第二電容C2接地GND；

所述電壓跟隨器電路V能為電源短路、對地短路和電源反接提供電流通路，保護電路信號處理安全，能提高其輸出的電源VCC_5V的精度，減小模擬量的轉換誤差。

所述電壓跟隨器電路V包括：運算放大器U1，其同向端通過第三電阻R3接傳感器電源AVCC，其反相端作為電壓跟隨器電路V的一端A，其輸出端連接防反二極管D3的正極，防反二極管D3的負極作為電壓跟隨器電路V的另一端B，防反二極管D3負極通過第四電阻R4與運算放大器U1的反相端連接；

濾波電容C3連接在運算放大器U1同向端和反相端之間。