一种用于混合动力汽车的PWM采集前端处理电路的制作方法

一种用于混合动力汽车的pwm采集前端处理电路
技术领域
1.本实用新型涉及pwm采集电路技术领域，尤其涉及一种用于混合动力汽车的pwm采集前端处理电路。


背景技术：

2.脉冲宽度调制(pulse width modularion，以下简称pwm)是通过对一系列脉冲的宽度进行调制，等效出所需要的波形(包括形状和幅值)。pwm控制技术以其控制简单，灵活和动态响应好的优点而被广泛应用于电力电子等技术领域。
3.随着汽车的电子化和智能化的高速发展，汽车电子系统占整车的比例逐渐增加，为保证整车安全可靠行驶，这就要求汽车电子电路具有较高的可靠性。以混合动力汽车为例，其中有许多需要采集的pwm信号，例如高压互锁检测、水泵反馈信号和驻车传感器等应用场景，这些应用的可靠与否，与pwm采集前端处理电路的性能密不可分。
4.目前，pwm采集前端处理电路一般采用简单的电阻分压式或者利用比较器方式实现，前者处理信号的容错性差，后者设计繁琐，而且成本高。在如今电子元器件供货紧张，产品成本把控严格的情况下，迫切需要设计一款结构简单，性能稳定的pwm采集前端处理电路。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服上述现有技术的问题，提供了一种用于混合动力汽车的pwm采集前端处理电路，通过二极管和具有施密特触发输入的独立逆变器的组合设计，实现高可靠性的pwm采集前端信号处理功能，主要通过pwm幅值处理电路w3实现对信号pwm的幅值处理，通过pwm整形输出电路w4实现对信号pwm的平滑整形处理，并得到最终平整pwm信号，连接到采集电路或主控采集芯片，供系统使用。本方案选用通用电子元器件，设计结构简单，成本低廉，抗干扰能力强，具有广泛的推广应用价值。
6.上述目的是通过以下技术方案来实现：
7.一种用于混合动力汽车的pwm采集前端处理电路，包括相互连接的pwm幅值处理电路w3和pwm整形输出电路w4；
8.信号pwm经所述pwm幅值处理电路w3的信号输入端进入进行幅值处理后经所述pwm幅值处理电路w3的信号输出端输出，再经所述pwm整形输出电路w4的信号输入端进入进行平滑整形处理经所述pwm整形输出电路w4的信号输出端输出。
9.进一步地，所述pwm幅值处理电路w3包括二极管d2和电阻r2，所述电阻r2的第1管脚连接所述二极管d2的阳极a，所述电阻r2的第2管脚连接+5v电源，所述电阻r2的第1管脚与所述二极管d2的阳极a之间是所述pwm幅值处理电路w3的信号输出端，用于与所述pwm整形输出电路w4连接。
10.进一步地，所述二极管d2为快恢复二极管。
11.进一步地，还包括电阻r3，所述电阻r3并联于所述二极管d2的阴极k与所述pwm幅
值处理电路w3的信号输入端之间。
12.进一步地，所述pwm整形输出电路w4包括独立逆变器u1a，所述独立逆变器u1a的第一管脚作为所述独立逆变器u1a的信号输入端，与所述pwm幅值处理电路w3连接；所述独立逆变器u1a的第2管脚作为所述独立逆变器u1a的信号输出端；所述独立逆变器u1a的第7管脚接地，所述独立逆变器u1a的第14管脚连接+5v电源，且在所述独立逆变器u1a的第14管脚与+5v电源之间并联有电容c3并接地；
13.所述独立逆变器u1a为具有施密特触发输入的独立逆变器。
14.进一步地，还包括滤波电路，所述滤波电路包括电容c2和电容c4，所述电容c2的第1管脚与电容c4的第1管脚并联后连接所述独立逆变器u1a的第1管脚，所述电容c2的第2管脚和所述电容c4的第2管脚并联后接地。
15.进一步地，所述电容c2的容值高于所述电容c4的容值，所述电容c2滤除低频干扰，电容c4滤除高频干扰。
16.进一步地，还包括emc处理电路w1，所述emc处理电路w1包括电阻r1和电容c1，所述电阻r1的第1管脚作为所述emc处理电路w1的信号输入端，所述电容c1的第1管脚并联在信号输入端与所述电阻r1的第1管脚之间，所述电容c1的第2管脚接地，所述电阻r1的第2管脚连接所述正向电压导通电路w2。
17.进一步地，还包括正向电压导通电路w2，所述正向电压导通电路w2包括二极管d1，所述二极管d1的阳极a连接所述电阻r1的第2管脚，所述二极管d1的阴极k连接所述pwm幅值处理电路w3。
18.进一步地，所述二极管d1为快恢复二极管。
19.有益效果
20.本实用新型所述提供的一种用于混合动力汽车的pwm采集前端处理电路，通过二极管和具有施密特触发输入的独立逆变器的组合设计，实现高可靠性的pwm采集前端信号处理功能，主要通过pwm幅值处理电路w3实现对信号pwm的幅值处理，通过pwm整形输出电路w4实现对信号pwm的平滑整形处理，并得到最终平整pwm信号，连接到采集电路或主控采集芯片，供系统使用。本方案选用通用电子元器件，设计结构简单，成本低廉，抗干扰能力强，具有广泛的推广应用价值。
附图说明
21.图1为本实用新型所述一种用于混合动力汽车的pwm采集前端处理电路的模块及信号处理流程图；
22.图2为本实用新型所述一种用于混合动力汽车的pwm采集前端处理电路的电路图。
具体实施方式
23.下面结合图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
24.实施例1
25.如图1所示，一种用于混合动力汽车的pwm采集前端处理电路，包括相互连接的pwm幅值处理电路w3和pwm整形输出电路w4；
26.信号pwm经所述pwm幅值处理电路w3的信号输入端进入进行幅值处理后经所述pwm
幅值处理电路w3的信号输出端输出，再经所述pwm整形输出电路w4的信号输入端进入进行平滑整形处理经所述pwm整形输出电路w4的信号输出端输出，最后输出至采集单元，所述采集单元可以为采集电路或主控采集芯片，供系统使用。
27.作为本实施例中所述pwm幅值处理电路w3的优化，所述pwm幅值处理电路w3包括二极管d2和电阻r2，所述电阻r2的第1管脚连接所述二极管d2的阳极a，所述电阻r2的第2管脚连接+5v电源，所述电阻r2的第1管脚与所述二极管d2的阳极a之间是所述pwm幅值处理电路w3的信号输出端，用于与所述pwm整形输出电路w4连接。
28.其中，所述二极管d2为快恢复二极管。
29.为了保证pwm幅值处理电路w3的输出信号的良好检测性，所述pwm幅值处理电路w3中的接地电阻r3，给pwm幅值处理电路w3的输入信号提供一个良好的低电平回路，具体结构为：还包括电阻r3，所述电阻r3并联于所述二极管d2的阴极k与所述pwm幅值处理电路w3的信号输入端之间。
30.作为本实施例中所述pwm整形输出电路w4的优化，所述pwm整形输出电路w4包括独立逆变器u1a，所述独立逆变器u1a的第一管脚作为所述独立逆变器u1a的信号输入端，与所述pwm幅值处理电路w3连接；所述独立逆变器u1a的第2管脚作为所述独立逆变器u1a的信号输出端，与所述主控采集芯片连接；所述独立逆变器u1a的第7管脚接地，所述独立逆变器u1a的第14管脚连接+5v电源，且在所述独立逆变器u1a的第14管脚与+5v电源之间并联有电容c3并接地。
31.其中，所述独立逆变器u1a选用具有施密特触发输入的独立逆变器。
32.作为本实施例中所述pwm整形输出电路w4的进一步优化，还包括滤波电路，所述滤波电路包括电容c2和电容c4，所述电容c2的第1管脚与电容c4的第1管脚并联后连接所述独立逆变器u1a的第1管脚，所述电容c2的第2管脚和所述电容c4的第2管脚并联后接地。
33.其中，所述电容c2的容值高于所述电容c4的容值，所述电容c2滤除低频干扰，电容c4滤除高频干扰。
34.作为本实施例的优化，考虑到在混合动力汽车中被采集的pwm信号可能会受到电磁干扰，为防止这些干扰耦合到pwm采集前端处理电路中，本方案还增设了用于滤除外部电磁干扰的emc处理电路w1，和可提供正向电压脉冲的正向电压导通电路w2，具体为：
35.所述emc处理电路w1包括电阻r1和电容c1，所述电阻r1的第1管脚作为所述emc处理电路w1的信号输入端，所述电容c1的第1管脚并联在信号输入端与所述电阻r1的第1管脚之间，所述电容c1的第2管脚接地，所述电阻r1的第2管脚连接所述正向电压导通电路w2。
36.所述正向电压导通电路w2包括二极管d1，所述二极管d1的阳极a连接所述电阻r1的第2管脚，所述二极管d1的阴极k连接所述pwm幅值处理电路w3。
37.其中，所述二极管d1为快恢复二极管。
38.实施例2
39.本实施例结合pwm信号的处理过程，做进一步描述，将不同处理阶段的pwm信号分为：信号pwm1、信号pwm2、信号pwm3、信号pwm4和信号pwm5，具体的：
40.所述信号pwm1是本方案要处理的外部输入pwm信号；
41.所述信号pwm2是信号pwm1经过emc处理电路w1输出的pwm信号；
42.所述信号pwm3是信号pwm2经过正向电压导通电路w2输出的pwm信号；
43.所述信号pwm4是信号pwm3经过pwm幅值处理电路w3输出的pwm信号；
44.所述信号pwm5是信号pwm4经过pwm整形输出电路w4输出的pwm信号，即经本方案处理后的最终平整pwm信号，连接到主控采集芯片，供系统使用。
45.如图1和2所示，本实施例提供了一种用于混合动力汽车的pwm采集前端处理电路，通过二极管和具有施密特触发输入的独立逆变器的组合设计，实现高可靠性的pwm采集前端信号处理功能，包括pwm幅值处理电路w3和pwm整形输出电路w4，
46.所述pwm幅值处理电路w3包括二极管d2、电阻r2和电阻r3，所述二极管d2的阴极k与输入信号pwm3之间并联有接地电阻r3，所述电阻r2的第1管脚连接二极管d2的阳极a，电阻r2的第2管脚连接+5v电源，电阻r2的第1管脚与二极管d2的阳极a之间是信号pwm4；所述信号pwm3是pwm幅值处理电路w3的输入信号；所述信号pwm4是pwm幅值处理电路w3的输出信号；所述二极管d2为快恢复二极管；
47.在本实施例中，为了保证pwm幅值处理电路w3的输出信号pwm4的良好检测性，所述pwm幅值处理电路w3中的接地电阻r3，给pwm幅值处理电路w3的输入信号pwm3提供一个良好的低电平回路；
48.在本实施例中，为提高pwm幅值处理电路w3的输入信号pwm3的电压幅值范围，所述pwm幅值处理电路w3中的二极管d2，可以阻止高于二极管d2阳极a的电压通过，同时联合二极管d2阴极k端并联接地的电阻r3和二极管d2阳极a端并联接+5v电源的电阻r2，可以满足+5v系统所需pwm信号的幅值要求；
49.所述pwm整形输出电路w4包括具有施密特触发输入的独立逆变器的u1a，所述具有施密特触发输入的独立逆变器的u1a的第1管脚串联信号pwm4，具有施密特触发输入的独立逆变器的u1a的第2管脚输出整形的信号pwm5；所述信号pwm4是pwm幅值处理电路w3的输出信号，作为pwm整形输出电路w4的输入信号；所述信号pwm5是经过本实用新型处理后的平整pwm信号，连接到主控采集芯片，供系统使用；
50.所述具有施密特触发输入的独立逆变器的u1a的第7管脚连接地，具有施密特触发输入的独立逆变器的u1a的第14管脚连接+5v电源，靠近具有施密特触发输入的独立逆变器的u1a的第14管脚与+5v电源之间并联电容c3到地；
51.所述电容c3是具有施密特触发输入的独立逆变器的u1a的去耦电容，所述去耦电容既可以使具有施密特触发输入的独立逆变器的u1a供电电压平稳，又可以使具有施密特触发输入的独立逆变器的u1a用电不会对+5v电源产生干扰。
52.在本实施例中，为提高具有施密特触发输入的独立逆变器的u1a输入信号的整洁度，所述pwm整形输出电路w4内还包括滤波电路，所述滤波电路用于滤除信号pwm4的高频干扰和低频干扰，为后级具有施密特触发输入的独立逆变器的u1a提供相对干净的脉冲波形；所述滤波电路包括电容c2和电容c4，所述电容c2的第1管脚与电容c4的第1管脚并联后连接具有施密特触发输入的独立逆变器的u1a的第1管脚，所述电容c2的第2管脚和电容c4的第2管脚并联后接地，所述电容c2的容值高于电容c4的容值，所述电容c2滤除低频干扰，电容c4滤除高频干扰。
53.在本实用新型中，考虑到在混合动力汽车中被采集的pwm信号可能会受到电磁干扰，为防止这些干扰耦合到pwm采集前端处理电路中，
54.本实用新型还包括emc处理电路w1，所述emc处理电路w1包括电阻r1和电容c1，所
述电阻r1的第1管脚连接输入信号pwm1，所述电容c1的第1管脚并联在外部输入信号pwm1与电阻r1的第1管脚之间，电容c1的第2管脚接地，电阻r1的第2管脚连接信号pwm2；所述emc处理电路w1前端串联外部输入信号pwm1，信号pwm1经过emc处理电路w1滤波处理后，输出信号pwm2；所述信号pwm1是本实用新型要处理的外部输入pwm信号；所述信号pwm2是emc处理电路w1输出信号。
55.此外，考虑到在混合动力汽车中被采集的pwm信号可能会有负向电压脉冲，为防止负向电压对pwm采集前端处理电路产生干扰，本实用新型还包括正向电压导通电路w2，所述正向电压导通电路w2前端串联信号pwm2，信号pwm2的正向电压通过二极管d1，输出信号pwm3；所述正向电压导通电路w2包括二极管d1，所述二极管d1的阳极a连接电阻r1的第2管脚，二极管d1的阴极k连接二极管d2的阴极k；所述二极管d1为快恢复二极管。
56.工作原理：
57.信号pwm1是本实用新型要处理的外部输入pwm信号，经过emc处理电路w1滤除外部电磁干扰，输出信号pwm2；
58.信号pwm2经过正向电压导通电路w2处理后，通过正向电压脉冲，输出信号pwm3；
59.信号pwm3经过pwm幅值处理电路w3处理，得到满足+5v系统所需pwm信号的幅值，输出信号pwm4；
60.信号pwm4经过pwm整形输出电路w4平滑整形后，输出信号pwm5；
61.此处输出的信号pwm5是本实用新型最终处理输出的平整pwm信号，连接到主控采集芯片，供系统使用。
62.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，均可想到的变化或替换都涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求保护的范围为准。