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汽车车身控制器电源管理系统设计与应用【摘要】文章详细分析了车身控制模块电源管理系统电路的设计，包括总体电路设计、 数据采集与控制电路、调理电路、通信接口电路等内容，实现了总线控制车身电器，可供参 考关键词】车身控制器；电路设计；信号控制引言集总式BCM对车身用电器的电路实现主要包括输入信号调理电路、基于微控制器（MCU ） 的数据采集和控制电路、基于 FPGA 的逻辑运算电路、功率输出电路和通信接口电路以 下将结合各个方面分别详细介绍1.BCM 的总体电路设计根据集总式BCM的功能需求，需要采集多种开关量信号和模拟量信号，经过逻辑运算，决 定功率输出状态，并将此状态通过CAN总线传送给CAN总线仪表，从而显示给司机，同 时要求实现功率输出电路的智能故障诊断图1显示了集总式BCM的系统电路原理图，其 中 A/D 电路还包括对传感器信号的采集如图1所示，FPGA主要实现逻辑和时序控制（PWM输出和转向灯时序）,MCU完成模拟 信号（模拟量输入和诊断反馈量）的采集和CAN通信功能功率输出采用智能高边功率开 关，带有过流、过压保护功能，且具有输出状态诊断功能MCU与FPGA间通过数据和控 制总线进行通信，用于车速和PWM脉宽数据、开关量状态等的信息交互。

整个系统的工作流程如下： 使用微控制器MCU的A/D接口功能，采用等比例电阻分压法，采样并将用电器供电电压 进行A/D转换，采样电压范围在0-5.0V,并经过限幅电路使得采样电压不超过5V,根据A/D转换结果确定占空比，将占空比数据转换为8位脉冲宽度数据，通过MCU的8位数 据线和控制线写入FPGA芯片中的脉冲宽度数据寄存器；MCU集成CAN控制器，用于发送故障诊断状态报文和其他通讯内容；在FPGA芯片中，实现多路PWM信号的时序逻辑，PWM信号输出至各路用电器的电源 芯片的控制端，即高边智能功率开关；HS-IPSW提供驱动电流作为用电器的供电电源，其电源输入为蓄电池正极，其控制端接收 来自FPGA芯片的PWM控制信号，其输出根据输入的PWM控制信号，工作在开关输出 状态，电压波形为PWM波形，使其输出电压等于用电器的额定工作电压2•基于MCU的数据采集与控制电路基于MCU的数据采集与控制电路，主要完成24V供电电压的检测、传感器电压信号检测、 功率电路输出状态检测、CAN报文数据的收发及与FPGA电路的信息交互图1显示了以 MCU为中心的模拟信号采集和控制电路原理图74HC4851是一个模拟信号多路复用器。

本设计中，使用了 4片74HC4851来完成对32路模拟信号的采集使用富士通的一款16 位单片机MB90F342作为微控制器，该芯片集成了2路CAN控制器、24路A/D转换器， 其中2路CAN控制器通过软件配置可实现RS232串口功能，24路A/D转换器通过软件 配置可实现普通I/O 口功能本设计中，使用了其中1路CAN控制器和4路A/D转换器 使用1片带2KB的EEPROM的硬件看门狗集成电路帮助MCU程序复位，"喂狗”时间为 600ms，该芯片通过SPI总线与MCU通信图1中，MCU的数据总线、片选和Latch信 号用于向FPGA芯片中的脉冲宽度数据寄存器写入数据使用MCU集成的CAN总线控制 器完成将集总式 BCM 管理开关量状态及处理后的传感器数据发送给仪表显示单元3.输入信号调理电路 集总式BCM的输入信号类型包括：开关量、模拟量信号调理电路根据输入信号的类型采 用不同的调理电路，吏得输入到MCU和FPGA的信号电平满足各自要求，并起到整形滤波 的作用图 2 显示了低输入开关量的信号调理电路、高输入开关量的信号调理电路、频率 量信号调理电路、模拟电压输入信号调理电路从图2频率量信号调理电路中可知，采用低漂集成运算放大器LM2903构成的迟滞比较器 来完成对输入频率信号的滤波与整形，其中，Fin1为频率信号输入，Fout为整形后的频率 信号输出，Vref为参考电压，在本设计中，取Vref=2V。

由运算放大电路的虚短和虚断可 知，该迟滞比较器电路的双阈值门限分别为：其中RS二R1|R2在式1和2中,VH，VL分别为迟滞比较器的高边阈值和低边阈值，VOL 为输出电压的低电平由图2中的频率量信号调理电路参数和式1、式2可知，VH = 3.5V， VL=1.0V，该迟滞比较器的输出为一方波信号，高电平为+5V，低电平为0V，起到很好的 滤波和整形作用在图2 中的模拟电压量信号调理电路部分，模拟电压经电阻分压网络后，输入电压跟随器， 再输入到MCU的A/D转换器输入端，测量电压范围为0~32V采用TVS管 MMSZ5232BT1 去除输入信号中的过压和浪涌电流，避免对后级电路的损害将图 2 中 R121以250欧的电阻替换，即可实现对电阻型传感器的信号测量，吏电阻型信号转换成电 压信号，电阻型信号测量范围为0 ~500欧，因此，该电路还是一个硬件可配置的电阻或电 压信号调理电路4.通信接口电路通信接口电路指CAN总线接口电路，完成CAN总线的物理电平到MCU的TTL电平的转 换R150为CAN总线通信物理层所要求的匹配电阻，D42的型号为NUP2105L,该器件 专为高速CAN总线信号设计的双向瞬态电流抑制器（TVS ）。

ZJYS81R5为一共模电感，共 模电感和TVS的组合使用能够提高系统的EMI性能，从而提高系统的可靠性本文完成了汽车车身控制模块电源管理系统电路的设计，通过总线的控制，完成对车身电器电源的控制，解决车身电器的软启动、软关断和多路信号输出的问题参考文献[1] 吴帆•网络架构下的车身中央控制器设计[J].电子产品世界，2006，8.[2] 王麦玲•基于电流检测的集成电路诊断方法研究[J]•高校理科研究.[3] 吴海燕，吴志红等智能功率芯片BTS6143D特性的试验研究[J].电子产品世界，2007，5.感谢您的阅读！。