LIN总线高频开关电源系统及在汽车电子控制中的应用

的高频高压开关电源。
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科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
工 业 技 术
5.1 主节点处理芯片 主 节 点 处 理 芯 片 选 用 Motorola公 司 开 发
的适用于汽车的专用芯片MC68HC908GZ16, 该 芯 片 可 靠 性 高 、抗 干 扰 能 力 强 、耗 能 低 、 价 位 低 ,在 汽 车 领 域 得 到 了 广 泛 应 用 。 MC68HC908GZ16内部集成了MSCAN08控 制 模 块 和 ESCI模 块 ,可 以 作 为 连 接 CAN总 线和LIN总线的网关,从而方便了各个电子 单 元 信 息 的 实 时 共 享 。该 芯 片 还 有 定 时 器 和A/D采 样 功 能,所 以 可 以 实 现 对 总 线 状 态进行实时监控。 5.2 从节点处理芯片
5 系统硬件的选择
整个硬件系统是由控制器MC68HC908GZ
16、收 发 器 MC33399组 成 主 机 控 制 单 元 。
MC68HC908QL4、收 发 器 MC33399等 组 成
从 机 控 制 单 元 ,以 及 采 用 TI公 司 的
图2
TMS320F2812型 DSP芯 片 设 计 了 一 种 新 型
小 功 耗 的 目 的 。Tx和 Rx引 脚 分 别 实 现 LIN 总 线 的 收 发 功 能 。由 于 不 采 用 唤 醒 模 式 , Wake引 脚 通 过 电 阻 接 地 。其 中 只 有 主 节 点 的LIN引脚需要通过二极管和电阻拉高,从 节点所需的上拉电阻已经集成在MC33399 中,所以从节点无需外接上拉电阻。
图1所示的全桥式电路中,在变换过程 的 第 一 个 半 周 内 ,开 关 K1和 K4同 时 闭 合 ; 然 后 在 第 二 个 半 周 内 K2和 K3也 同 时 闭 合 上 。任 何 一 个 断 开 的 开 关 端 电 压 均 等 于 源 电压;流过任何一个导通开关的峰值电流 均 等 于 平 均 源 电 流 。因 为 全 桥 式 变 压 隔 离 器开关承受最小的开关电压和最小的电流 强度,开关器件的安全工作区最大。
高 频 开 关 电 源 由 E MI 保 护 、输 入 整 流 滤 波 、移 相 全 桥 逆 变 器 、高 频 变 压 器 、输 出 整 流 滤 波 、DSP2812控 制 等 部 分 组 成 。本 开 关 电源模块的原理框图如图3所示,三相交流 输 入 电 源 经 输 入 三 相 整 流 、滤 波 变 换 成 直 流,全桥变换电路再将直流电变换成高频 交流电,然后经高频变压器变压隔离,经整 流器整流,滤波器滤波转换成稳定24V的直 流输出,电源主电路采用移相ZVS全桥软件 开关变换电路,每一个桥臂采用两个功率 管并联。
从 节 点 选 用 Motorola公 司 开 发 MC68H C908QL4作 为 LIN节 点 的 MCU。 MC68HC908QL4是MC68HC908系列8位低 成 本 、高 性 能 Байду номын сангаас 的 一 款 单 片 机 ,它 将 LIN总 线协议集成在芯片内部,具有很好的性价 比 ,内 部 含 有 高 度 优 化 的 SLIC(从 属 LIN接 口控制器)模块,因此只要对模块中响应的 寄存器按照需要进行相应的设置,就可以
本方法采用圆形投影点作为目标点, 易于布设作业场景,对于目标点的识别,只 需 较 少 的 人 工 干 涉 ,具 有 成 本 低 、易 于 进 行 数据处理等特点,对于通过近景摄影方式 重 构 室 内 3维 场 景 、求 取 物 体(如 船 舱)体 积 等方面具有较好的应用前景。
参考文献
[1] 侯 树 梅 , 王 世 震 . 汽 车 车 身 总 线 应 用 现 状 及 发 展 趋 势 ,汽车电器,2004(11):12.
[2] 刘 胜 利 .高 频 开 关 电 源 实 用 新 技 术 [M]. 北 京 :机 械 工 业 出 版 社 ,2007:304-381.
[3] SJA1000 Stand alone CAN controller Product Specification.PHILIPS.1999: 1-2.
图1
业 设 备 、家 用 设 备 等 方 面 越 来 越 多 地 应 用 开 关 电 源 并 取 得 显 著 效 益 [2 ]。开 关 电 源 的 迅 速 发 展 得 益 于 巨 大 的 市 场 需 求 。此 外 电 子 器 件 、磁 性 材 料 、变 换 技 术 、控 制 理 论 等 技 术的发展及仿真软件的不断涌现与日趋完 善,也使开关电源的研发制造水平大大提 高。
图3
(上 接 87页 )
中 心 最 小 二 乘 拟 和 的 方 法 。由 于 我 们 是 通 过投影仪产生特征点,所以特征点的图像 边缘显然不可能像回光标志产生的特征点 那样明显,如果要求取边缘,需要对图像进 行很多的处理工作,所以笔者采用了通过
求取具有最好的对称性确定圆形中心的办 法 。首 先 对 粗 略 搜 索 获 取 的 每 一 个 点 位 坐 标,在其周围切取一块图像(所取图像块的 大小取决于标志点的大小),然后通过内插 方法,在每个像素之间插入根据内插函数 计算得到的颜色值(内插步距的大小取决
6 结语
LIN总 线 是 20世 纪 末 发 展 起 来 的 针 对 低 速 车 载 网 络 的 协 议 。该 系 统 通 过 对 L I N总 线 的 应 用 ,准 确 、可 靠 、实 时 的 对 数 据 进 行 了传输,电源系统由于采用高频,使得体积 大大的减小了,使得汽车的成本大大减低, 本文采取措施使开关工作在零电压工作状 态,并克服了电磁干扰的大部分问题,基于 LIN总线的高频开关电源系统一定会在汽 车的发展中起到重要的作用。
图4 目标点的效果
3 结论
笔者在实验室内用投影仪在墙壁上投 影 出 标 志 点 ,用 数 码 相 机 拍 摄 了 40多 张 照 片 ,并 取 出 其 中 的 36张 构 成 了 一 个 闭 合 环 作 处 理 。通 过 软 件 提 取 出 了 36张 照 片 中 的 目标点坐标,并采集了一定量投影点的概 略 坐 标 ,进 行 平 差 计 算 ,求 出 600多 个 投 影 点的3维坐标。
1674098x201006c0088021引言2lin总线技术随着电子技术的?断发展和在汽车linlocalinterconnectnetwork是上的广泛应用汽车电子化程度越来越一种面向低端通讯的多?复用??协议高汽车功能增多车身布线变得复杂车主要应用在速率要求?高的场合如车身内线束的体积可靠性及重?问题变得电控单元的集成将智能执?器和传感器越来越?可忽视汽车内部连线长度开连接到车身主体网络等用于实现汽车中始出现几何级数式的增长1
2010 NO.18 科技创新导报
Science and Technology Innovation Herald
自 动 按 照 L I N 总 线 协 议 进 行 和 发 送 数 据 。这 样 既 降 低 了 难 度,又 加 快 了 开 发 速 度 。该 芯 片 已 在 车 身 电 子 控 制 中 得 到 广 泛 应 用 。此 外 ,该 芯 片 还 具 有 定 时 器 和 A/D采 样 功 能 , 可 以 直 接 对 总 线 状 态 和 车 灯 、车 门 等 电 路 的电压进行实时监控,实现故障诊断。 5.3 LIN 收发器 MC33399
4 系统结构设计
汽 车 各 部 分 的 控 制 单 元 可 以 用 LIN总 线 来 进 行 控 制 ,并 通 过 CAN/LIN网 关 与 CAN网 络 进 行 通 讯 。整 个 汽 车 网 络 的 各 主 节 点 均 为 CAN节 点 ,包 括 车 灯 节 点 ,座 椅 节 点 , 车 门 节 点 , 仪 表 节 点 和 空 调 节 点 。仪 表 节点主要是接收各节点发送的状态及诊断 信 号 ,并 显 示 在 仪 表 板 上 。其 他 节 点 的 主 节 点 均 为 控 制 节 点 ,接 收 控 制 信 号 ;LIN总 线 主要负责各个从节点,从节点为执行节点, 执行从主节点发来的执行任务,并把主节 点 需 要 的 信 息 反 馈 给 主 节 点 [3]。上 层 网 络 CAN总 线 上 有 5个 节 点,每 一 个CAN节 点 又 是 下 层 L I N 网 络 上 的 主 节 点 。整 个 系 统 的 拓扑结构框图见图2。
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工 业 技 术
LIN 总线高频开关电源系统及在汽车电子控制中的应用
白晶 (黑龙江省大庆油田装备制造集团销售公司 黑龙江大庆 163 311)
摘 要:LIN总线造价低、效率高、数据传输准确,可以很好的实现汽车网络中的分布式电子系统控制,配合使用高频开关电源,可以提高
2 LIN总线技术
LIN(Local Interconnect Network)是 一种面向低端通讯的多路复用串行协议, 主要应用在速率要求不高的场合,如车身 电控单元的集成,将智能执行器和传感器 连接到车身主体网络等,用于实现汽车中 的 分 布 式 电 子 系 统 控 制 。L I N 通 过 单 总 线 的 方式来实现会大大降低车内布线的复杂 性,减少线束,这也是其应用的潜力所在。
于想要获取得的标志点位置精度),根据对 称 性 原 理 ,搜 索 目 标 点 的 精 确 位 置 。图 4为 提取的效果。 2.3 手工提取
由于拍摄的背景通常比较复杂,自动 提取算法不可能对所有标志点都能成功提 取,对于不能成功进行自动提取的少数点, 可 通 过 手 工 提 取 的 方 法 来 进 行 。用 户 在 交 互界面上通过鼠标输入获取标志点的坐 标,一般可达到1个像素的精度,然后在通 过精确提取方法确定标志点的点位坐标。
LIN总线收发器MC33399为Motorola公 司 生 产 的 用 于 ESCI模 块 与 物 理 总 线 的 接 口 ,支 持 LIN2.0标 准 ,通 信 的 速 率 可 以 在 120kbps,有 两 种 工 作 模 式 ,即 正 常 模 式 和 休 眠模式。
INH引 脚 可 以 连 接 到 电 源 管 理 芯 片 的 INH引 脚 ,可 以 控 制 电 压 调 节 器 LT1121的 工作模式,使从节点控制器进入休眠状态, 从而降低功耗,特别适合用于汽车和工业 生 产 。EN由 单 片 机 的 相 应 引 脚 控 制 , 当 该 引 脚 为 高 电 平 的 时 候 ,MC33399使 能 ,进 入 工 作 模 式 ;当 该 引 脚 为 低 电 平 的 时 候 , MC33399禁 能 ,进 入 睡 眠 状 态 ,从 而 达 到 减
汽车电源系统效率和可靠性。
关键词:LIN总线 开关电源 全桥式
中 图 分 类 号 :U463
文献标识码:A
文 章 编 号 :1674-098X(2010)06(c)-0088-02
1 引言
随着电子技术的不断发展和在汽车 上 的 广 泛 应 用 ,汽 车 电 子 化 程 度 越 来 越 高,汽车功能增多,车身布线变得复杂,车 内 线 束 的 体 积 ,可 靠 性 及 重 量 问 题 变 得 越 来 越 不 可 忽 视 ,汽 车 内 部 连 线 长 度 开 始 出 现 几 何 级 数 式 的 增 长 [1]。大 量 的 线 束 会 减 少 车 内 可 用 的 空 间 ,增 加 制 造 和 装 配 的 难 度 ,连 接 器 的 大 量 使 用 还 会 增 加 操 作 的 不 可 靠 性 。由 于 充 电 设 备 与 蓄 电 池 并联运行,纹波系数较大,会出现蓄电池 脉动充电放电,影响蓄电池的使用寿命。 而 高 频 开 关 电 源 体 积 小 、重 量 轻 、频 率 高 、 输 出 纹 波 小 、模 块 叠 加 、便 于 计 算 机 管 理 等 优 点 , 符 合 现 代 电 源 的 潮 流 。针 对 上 述 问 题 ,在 借 鉴 计 算 机 网 络 技 术 和 和 现 场 控 制 的 基 础 上 ,设 计 出 了 基 于 LIN总 线 的 汽车高频开关电源系统。
3 高频开关电源
电源是所有用电设备的心脏,为设备 提 供 动 力 。开 关 电 源 处 于 电 源 技 术 的 核 心 地 位 ,近 十 年 来 有 了 突 飞 猛 进 的 发 展 。按 照 目前习惯,开关电源专指电力电子器件工 作在高频开关状态下的直流电源,因此也 称 为 高 频 开 关 电 源 。近 年 来 许 多 领 域 如 邮 电 通 讯 、军 事 装 备 、交 通 设 备 、仪 器 设 备 、工