傳統(tǒng)汽車組合儀表電路分析

朱先如，關(guān)　寧鄭芳芳（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥　230601）

傳統(tǒng)汽車組合儀表電路分析

朱先如，關(guān)寧鄭芳芳
（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥230601）

介紹汽車組合儀表電源電路及相關(guān)信號(hào)輸入電路，對(duì)電路各部分工作原理進(jìn)行闡述，并對(duì)電路中各元器件作用進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

汽車組合儀表；電源電路；信號(hào)輸入電路

本文所說(shuō)的傳統(tǒng)組合儀表為使用硬線信號(hào)進(jìn)行信息交互的汽車儀表。傳統(tǒng)組合儀表電路主要由電源電路及信號(hào)輸入電路組成，其中電源電路為儀表能夠正常工作的核心部分，主要為儀表MCU提供穩(wěn)定的電壓，保證儀表MCU能夠正常工作，處理各類輸入信號(hào)，保證儀表的功能正常。傳統(tǒng)汽車儀表的信號(hào)輸入主要為PWM波、電阻和硬線輸入 （包括高電平有效、低電平有效或高/懸空有效）等。5±0.1V，為儀表MCU提供工作電源，其型號(hào)可根據(jù)儀表驅(qū)動(dòng)功率來(lái)選擇，如電源芯片TLE4275，驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)到500 mA。穩(wěn)壓芯片后面的電容作用還是濾波，用來(lái)保證提供給MCU的電源的穩(wěn)定性。

圖1中虛線框部分為勵(lì)磁電路，若儀表不需為發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁，則不需要此部分。

1　電源電路

電源電路主要作用是為儀表MCU供電，需要將12V直流電轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的5 V直流電供給MCU工作。通常是通過(guò)濾波、整流、穩(wěn)壓濾波、濾波等手段，保證最終輸出的電壓穩(wěn)定，其電路一般如圖1所示。

電源電路中二極管D40主要作用為整流及防反。電容C134、C130、C132及C133均具有濾波作用，用來(lái)保證將蓄電池提供電源中的干擾濾除。其中電容C130還起穩(wěn)壓及供電作用，在蓄電池掉電時(shí)，為儀表提供電源用來(lái)保存累計(jì)里程。若汽車用電器很多，蓄電池電壓波動(dòng)很大，在C130后面還并聯(lián)大功率TVS管，用來(lái)穩(wěn)壓及斷電瞬間提供供電。NCV4275為穩(wěn)壓芯片，其作用是將點(diǎn)火開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)壓到

圖1　儀表電源電路

2　PWM波輸入電路

外部PWM輸入在儀表中多用于車速表、轉(zhuǎn)速表、水溫表、瞬時(shí)油耗及背光調(diào)節(jié)等功能，其基本工作原理都是相同的?，F(xiàn)以瞬時(shí)油耗為例，為大家說(shuō)明此部分的儀表電路。瞬時(shí)油耗部分電路如圖2所示。

儀表電阻R19通常為NC（即不貼），當(dāng)此電路作為外部電平輸入調(diào)節(jié)電路時(shí)，則貼上R19，一般為2kΩ。

電阻R20主要是與電阻R25一起形成分壓電路，因?yàn)镸CU能接受的電源為5 V，此時(shí)電源電平通過(guò)分壓后電壓為12 V×68/（68+82）=5.4 V。然后通過(guò)電容C18進(jìn)行濾波、壓降，D4進(jìn)行穩(wěn)定電平，最終保證提供給MCU的電平能被MCU接收。

圖2　PWM波輸入電路

3　高電平有效輸入電路

高電平有效是一種常見(jiàn)的硬線信號(hào)輸入方式，儀表中的左/右轉(zhuǎn)向燈、位置燈、近/遠(yuǎn)光燈等通常都是采用高電平有效的方式點(diǎn)亮。通常儀表中高電平有效輸入電路如圖3所示。

圖3　高電平有效電路

圖3中電容C53的作用為濾波，用來(lái)濾除高電平信號(hào)中的干擾信號(hào)。

電阻R64為限流電阻，LED為電流器件，其工作需要串聯(lián)一個(gè)電阻來(lái)產(chǎn)生電流。

電阻R63為電流瀉放電阻，其主要作用是給弱電流信號(hào)一個(gè)通路，避免流過(guò)發(fā)光二極管導(dǎo)致誤點(diǎn)亮。

至于電阻R63的取值可按照下面方法進(jìn)行：假設(shè)LED的導(dǎo)通電壓為1.5 V，查詢datasheet（數(shù)據(jù)手冊(cè)）上給出的LED點(diǎn)亮的最小流通電流是300μA。那么這個(gè)電阻R=1.5/0.3=5，即最大為5kΩ，小一些抗干擾性能強(qiáng)一些，下限根據(jù)輸入電流計(jì)算。

C52作用：吸收浪涌，抗干擾，濾波，軟啟動(dòng)（延時(shí)），AC防閃。

4　低電平有效輸入電路

低電平有效與高電平有效一樣，也是一種常見(jiàn)的硬線信號(hào)輸入方式，儀表中的主駕駛位安全帶未系提醒、EPC報(bào)警、發(fā)動(dòng)機(jī)故障報(bào)警等通常都是采用低電平有效的方式點(diǎn)亮。低電平有效輸入電路與高電平有效類似，具體電路如圖4所示。

與高電平有效電路相比，低電平有效電路中多了一個(gè)二極管，其主要作用為防反接與地漂。其余元器件的作用與高電平有效電路中的作用相同。

圖4　低電平有效電路

5　高電平/懸空有效輸入電路

高電平/懸空有效在儀表中也是一種常見(jiàn)的信號(hào)輸入方式，表示在傳感器輸入高電平或傳感器無(wú)效時(shí)，輸出信號(hào)為有效值，點(diǎn)亮儀表相應(yīng)的指示燈。通常制動(dòng)系統(tǒng)故障報(bào)警、安全氣囊故障報(bào)警等采用這類邏輯。其電路如圖5所示。

圖5　高電平/懸空有效電路

該電路主要在高電平有效電路的基礎(chǔ)上增加懸空有效，如圖5中制動(dòng)故障輸入為懸空時(shí)，報(bào)警燈LED29依然能夠點(diǎn)亮。當(dāng)制動(dòng)故障為高電平時(shí)，二極管D42左右均為高電平，且左邊電平高于右邊，電壓被截止，VCC電由虛線框外電路連接到搭鐵，且虛線框內(nèi)電路工作，將故障信號(hào)傳遞給儀表MCU。當(dāng)制動(dòng)故障懸空時(shí)，由于下半部分電路中的VCC的緣故，二極管D42左右仍均為高電平，且左邊電平高于右邊，電壓被截止VCC電由虛線框外電路連接到搭鐵，且虛線框內(nèi)電路工作，將故障信號(hào)傳遞給儀表MCU。當(dāng)制動(dòng)故障為低電平時(shí)，上半部分VCC電及下半部分VCC電均由制動(dòng)故障接入搭鐵，故障報(bào)警部門電路不工作，實(shí)現(xiàn)高電平或懸空有效。

電路中部分元器件作用如下。

1）D42作用二極管反向截止。

2）R201作用在外部輸入低時(shí)起限流作用，外部輸入高時(shí)R 201R 202R 203一起分壓。

3）R200作用限流電阻，LED為電流器件，需要串聯(lián)電阻來(lái)產(chǎn)生電流。

4）R199作用電流瀉放電阻，主要是給弱電流信號(hào)一個(gè)通路，避免流過(guò)發(fā)光二極管導(dǎo)致誤點(diǎn)亮。

5）C121作用吸收浪涌，抗干擾，濾波，軟啟動(dòng) （延時(shí)），AC防閃。

6）Q23作用控制電路的開(kāi)關(guān)。

6　總結(jié)

本文主要講述了傳統(tǒng)使用硬線信號(hào)的組合儀表的一些電路結(jié)構(gòu)，包括電源電路原理及相關(guān)的一些信號(hào)輸入接口的電路原理。并對(duì)電路中的主要電器元件作用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，闡述了儀表電路設(shè)計(jì)中的濾波、穩(wěn)壓等措施，讓大家對(duì)于儀表電路有了初步的認(rèn)識(shí)。

本文所介紹的組合儀表的電源電路及各類信號(hào)輸入電路目前在江淮同悅、江淮悅悅及2012款江淮和悅等一代車型上均有采用。

［1］大陸汽車電子 （蕪湖）組合儀表電路分析［Z］.

［2］江淮汽車組合儀表方案說(shuō)明書(shū)［Z］.

［3］隋禮輝，張曉云.汽車電路分析［J］.北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社，2010.

［4］王淑鈞.電子技術(shù)［M］.哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，1999.

（編輯楊景）

Circuit Analysis on Combination Instrument for Traditional Vehicles

ZHU Xian-ru，GUAN Ning，ZHENG Fang-fang
（Tech Center of Anhui Jianghuai Automobile Co.Ltd.，Hefei 230601，China）

The power circuit of auto combination instrument and related signal input circuit are introduced.The working principle of each part of the circuit is described and the function of each circuit component is simply analyzed.

auto combination instrument；power supply circuit；signal input circuit

U463.7

B

1003-8639（2016）02-0031-02

2015-10-13；

2015-11-17

朱先如 （1988-），男，電器設(shè)計(jì)工程師。