基于XC164CS的中央门锁控制设计

文章摘要： 如今已有越来越多的汽车采用电子车门控制系统，中央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，重点介绍了中央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进行了分析，并给出了实验结果。车门控制模块的整体设计汽车车门控制系统随着半导体技术的发展而发展，由于传统的继电器、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改善车门控制的现状，本设计是基于16位嵌入式系统的车辆门控系统解决方案。图1 系统结构框图如图1所示，车门控制模块主要由以下几部分组成：电源电路、电动车窗驱动电路、后视镜驱动电路、加热器驱动电路、中央门锁驱

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     如今已有越来越多的汽车采用电子车门控制系统，中央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，重点介绍了中央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进行了分析，并给出了实验结果。

　　车门控制模块的整体设计

　　汽车车门控制系统随着半导体技术的发展而发展，由于传统的继电器、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改善车门控制的现状，本设计是基于16位嵌入式系统的车辆门控系统解决方案。

图1 系统结构框图

　　如图1所示，车门控制模块主要由以下几部分组成：电源电路、电动车窗驱动电路、后视镜驱动电路、加热器驱动电路、中央门锁驱动电路、车灯驱动电路、CAN总线接口电路、RS232接口电路及按键接口电路等。微控制器XC164CS用于控制所有功率器件的开关动作，同时对系统状态进行定时监控，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。由于选用的功率器件已经提供了完善的保护功能，本设计避免了采用过多的功率元件，减小了模块体积，并提高了模块的电磁兼容性。

　　中央门锁控制硬件设计

　　1智能功率芯片的选择

　　现有的中央门锁多采用继电器驱动方式。但是，继电器驱动有诸多缺点：功率继电器励磁线圈驱动电流较大，需消耗较大功率且接口电路复杂；继电器的使用使控制器体积增大，重量增加；继电器开关频率相对较低，触点易抖动，很难满足车辆在带电情况下行驶对机械震动的要求。此外，触点抖动会影响继电器的寿命，且EMI严重，难以有效实现对车灯的过热、过压、短路等故障的诊断及保护，需配合熔断器使用，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适合于汽车电子苛刻的应用环境。它的两个高边开关和两个低边开关具有欠压保护、对地短路保护、对电源短路保护、热关断冷却后重启等多种智能保护功能，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，适合用于中央门锁的控制。

　　BTS7741G内含四个MOS管，两个高边开关和两个低边开关，可以灵活配置输出方式，用作H桥或者用作单独的开关均可。高边开关导通电阻为110mΩ，低边开关导通电阻为100mΩ，工作电压可达40V。

　　2 中央门锁控制驱动电路设计

　　BTS7741G与微控制器连接电路如图2所示。BTS7741G用作H桥，驱动中央门锁正转或反转。驱动过程靠时间来控制，电机运行一定时间（本设计取值为0.25s）产生一定的位移，实现锁定或*。电机运行时间在程序中可变。无主动制动过程，通过上管续流实现电机制动。两次中央门锁开关动作之间至少要有 0.5s时间间隔，保证MOS管可靠关断。

图2 BTS7741G与微控制器连接电路

　　上电后门锁的状态是未知的，因此微控制器首先关闭门锁。中央门锁的电机驱动不采用PWM调压方式。SH2外接 1kΩ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对地短路实验

　　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保护功能，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实验。实验分为先短路后上电和先上电后短路两种情况。

　　BTS7741G的对地短路实验条件为+12.45V电池电压，+5V电源供电， 1.5m短路导线(R=0.12Ω)。如图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BTS7741G的短路电流。

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