基于XC164CS的中央门锁控制设计

文章摘要：1 先短路后上电条件下的对地短路实验图3 BTS7741G先短路后上电短路实验波形图前半段图4 BTS7741G先短路后上电短路实验波形图后半段图5 BTS7741G先上电后短路短路实验波形图前半段图6 BTS7741G先上电后短路短路实验波形图后半段如图3所示，在开关按下的瞬间，由于开关自身的机械结构导致了大量毛刺；瞬间浪涌电流为10A（25℃，BTS7741G的短路电流峰值典型值为10A）；输出端电压VOUT一直为低电平；ST故障诊断引脚在短路发生后1.4ms左右被拉低，意味着BTS7741G在此时诊断出了故障。此后，BTS7741G内部会周期性的关断MOS管，所以短路电流IL被周期性的钳

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　　1 先短路后上电条件下的对地短路实验

图3 BTS7741G先短路后上电短路实验波形图前半段

图4 BTS7741G先短路后上电短路实验波形图后半段

图5 BTS7741G先上电后短路短路实验波形图前半段

图6 BTS7741G先上电后短路短路实验波形图后半段

　　如图3所示，在开关按下的瞬间，由于开关自身的机械结构导致了大量毛刺；瞬间浪涌电流为10A（25℃，BTS7741G的短路电流峰值典型值为10A）；输出端电压VOUT一直为低电平；ST故障诊断引脚在短路发生后1.4ms左右被拉低，意味着BTS7741G在此时诊断出了故障。此后，BTS7741G内部会周期性的关断MOS管，所以短路电流IL被周期性的钳制为0A，有效抑制了短路电流导致的芯片持续发热，从而保护芯片不会因为短路而损坏；ST引脚的电平也会随着短路电流的变化而周期性的被拉为低电平。如图4所示，当芯片完全冷却后，BTS7741G可以重新启动，继续正常工作。

　　2 先上电后短路条件下的对地短路实验

　　如图5所示，在开关按下的瞬间，瞬间浪涌电流为25A，远远高于25℃时BTS7741G的短路电流峰值典型值10A。但这个25A的浪涌电流仅持续不到30μs的时间立即降为10A，所以对芯片损坏不大；输出端电压VOUT在短路瞬间被拉低为低电平；ST故障诊断引脚在短路发生后1.6ms左右被拉低，意味着BTS7741G在此时诊断出了故障。此后，BTS7741G内部会周期性的关断MOS管，类似于先短路后上电短路实验，短路电流IL被周期性的钳制为0A，ST引脚的电平也随着短路电流的变化而周期性的被拉为低电平。如图6所示，当短路现象消失后，BTS7741G可以重新启动，输出电压VOUT为高电平，芯片没有受到短路状况的任何影响，继续正常工作，充分显示了BTS7741G完善的短路保护功能。

　　门锁部分的软件设计

　　门锁软件的算法就是在适当的状态中控制适当的桥臂导通或者关断。在门锁开启或者关闭时需要上下各一个桥臂导通，在开启或者关断之后需要进行续流，这时就只需要关断下桥臂，而让上桥臂导通一段时间即可。其具体的控制算法可以参考图7所示的门锁的状态流图。

图7 门锁控制状态流图

　　表1给出了门锁的几种工作状态。

　　各个工作状态之间的转换并不是都由控制命令ubCmdLatch来触发激活的。从LATCH_CLOSED到LATCH_OPENING和从LATCH_OPENED到LATCH_CLOSING这两次转换是由ubCmdLatch来触发的，其意义就是在得到开启或者关闭的命令后，门锁从静止的状态开始变化到运动的状态，也就是门锁从关闭的静止状态开始开启，或者在打开后开始关闭。在PASSAT B5电动车门中使用了电动门锁，门锁开启或者闭合都是由电机带动锁插销前后移动来实现的。而BTS7741G内部就是一个简单的H桥电路，因此就是通过程序控制H桥在合适的时间开启适当的上下桥臂，达到控制门锁电机正反转的目的。在LATCH_OPENING 和LATCH_CLOSING这两个状态中就编写了控制一对上下桥臂管导通的命令。而在状态LATCH_CLOSED和 LATCH_OPENED中，四个管子都不导通。

　　其余各个状态之间的转换都不是由控制命令触发的，有些是通过定时，有些则是通过错误的检测。故障检测功能通过监视ST引脚输出电平实现。在正常状态下，ST引脚输出高电平；当发生故障时，ST引脚输出为低电平。具体的状态切换可以从图7中清楚的看到。例如，从状态LATCH_OPENING到LATCH_OPEN_FREE就是计时到门锁开启时间（LATCH_OPENING_TIME）结束，而如果检测到开路故障或过载故障，门锁会一直保持在LATCH_CLOSED或者LATCH_OPENED状态下。

　　通过对智能功率芯片BTS7741G的工作特性及故障检测特性的研究与分析，对该芯片的安全性给与了肯定，确保了本设计的正确性和可靠性。

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