汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝置的制作方法

專利名稱：汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于汽車電子技術領域，具體涉及一種汽車電源干擾抑制電路的參數測試
直O
背景技術：
隨著汽車電子技術的發展，汽車電子相關電路系統越來越復雜，其運行的可靠性 也變得越來越重要。其中，汽車中的許多關鍵部件的控制是以芯片形式的控制器(ECU)實 現，例如，其發電機的控制器、發動機的控制器、儀表的控制器等。控制器通常是置于復雜的 汽車電子系統中，從汽車電源系統接受電源信號輸入。芯片形式的控制器通常工作電壓較 低、且對汽車電源的信號要求比較高，當其置于汽車的電源電網時，容易受汽車電源的干擾 信號干擾導致其失效或者輸出信號失真。同時，由于汽車電子系統自身的復雜性會導致汽車電源的電源信號干擾較多，例 如，由于點火裝置的能量外露導致汽車電源信號中存在大脈沖信號。因此，控制器的汽車電 源中通常包括各種各樣的干擾信號(諸如高壓、高脈沖尖波、高頻脈沖等)。而控制器通常 所接受的電源是一種特定信號形式的電源，例如，發動機的控制器的汽車電源是一種特定 頻率的PWM(脈沖寬度調制)的脈沖電源。汽車電源所附帶的干擾信號會導致控制器失效 或者輸出信號失真。為解決這種失效問題，現有技術中通常在控制器的兩端并聯一個汽車電源干擾抑 制電路，以實現對控制器的保護。圖1所示為現有技術的抑制汽車電源干擾的原理示意圖。如圖1所示，12為控制 器，11為汽車電源干擾抑制電路，汽車電源的信號從電源信號輸入端同時輸入控制器12和 汽車電源干擾抑制電路11。汽車電源干擾抑制電路11包括電容、電阻等用于去除干擾信 號的元器件，可以在一定范圍內去除高頻信號、高壓脈沖信號等干擾信號，從而使控制器12 所接收的電源信號不會對控制器產生破壞，大大提高汽車電子的可靠性。但是，由于汽車電源的干擾信號是復雜多變的，不同的車型、不同的車輛運行狀況 等會產生不同的干擾信號，電源干擾抑制電路的電路參數也需要變更以抑制干擾，例如電 阻大小、電容大小等參數。因此，為達到較好保護效果，對不同車型的不同關鍵部件的控制 器，其相應汽車電源干擾抑制電路的參數會作出相應設計。這種設計通常需要結合每種汽 車現場實時運轉對汽車電源進行多次測試，以得出相應汽車電源干擾抑制電路的參數。現 有技術中，對不同車型、不同關鍵部件的汽車電源測試電路(即汽車電源干擾抑制電路的 參數測試裝置)通常是臨時搭接，比較耗時費力，效率低下，并且不具有通用性。有鑒于此，有必要通供一種能通用的、便于測試使用的汽車電源干擾抑制電路的 參數測試裝置。

發明內容
本發明要解決的技術問題是，針對汽車電源的干擾的復雜多變性提出一種能通用的、便于測試使用的汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝置。為解決以上技術問題，汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝置，其包括用于過濾高頻信號、消除振蕩、吸收高壓能量的第一電路模塊；用于控制頻域特性、過濾干擾波形的第二電路模塊；用于選擇第一電路模塊的兩端開關；以及四端開關；所述第一電路模塊與第二電路模塊以并聯方式連接置于汽車電源信號輸入端和 地線之間；所述四端開關的第一端連接汽車電源信號輸入端，所述四端開關的第二端接第 二電路模塊的輸出端，所述四端開關的第三端懸空，所述四端開關的第四端輸出信號。根據本發明提供的汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝置，其中，所述第一電路 模塊包括并聯連接的第一可變電容和齊納二極管，所述第二電路模塊包括串聯連接的可變 電阻和第二可變電容，可變電阻與第二可變電容的連接端為所述第二電路模塊的輸出端。所述可變電阻的第一端、兩端開關的第一端、四端開關的第一端同時并聯方式連 接置于汽車電源信號輸入端，所述齊納二極管和第一可變電容并聯置于兩端開關的第二端 與地之間，所述齊納二極管的反向端和所述第二可變電容的第二端接地。所述四端開關的 第四端輸出信號至控制器。較佳地，其特征在于，所述第二可變電容的電容值是第一可變電容的電容值的 10-100 倍。所述第二可變電容的電容值范圍為0. 1微法到10微法，所述第一可變電容的電容 值范圍為1納法到100納法。所述可變電阻的阻值范圍為0. 8千歐姆到2千歐姆。所述齊納二極管的反向擊穿電壓范圍為20-100伏。根據本發明提供的汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝置，其中，所述兩端開關 斷開、四端開關的第一端和第四端閉合時，所述測試裝置工作于第一種模式；所述兩端開關 斷開、四端開關的第三端和第四端閉合時，所述測試裝置工作于第二種模式；所述兩端開關 閉合、四端開關的第三端和第四端閉合時，所述測試裝置工作于第三種模式；所述兩端開關 斷開、四端開關的第二端和第四端閉合時，所述測試裝置工作于第四種模式；所述兩端開關 閉合、四端開關的第一端和第四端閉合時，所述測試裝置工作于第五種模式；所述兩端開關 閉合、四端開關的第二端和第四端閉合時，所述測試裝置工作于第六種模式。本發明的技術效果是，該發明的汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝置的可以在 多種模式下切換變換、并且器件參數可調，可以根據輸出信號的顯示結果靈活改變電路模 式以測試電路參數；其不需要更改測試裝置的電路板，更不需要更改相關關鍵部件的模具 等；同時其可以搭接于汽車車身之外，基本不需要考慮測試裝置與汽車的裝配問題。因此， 該測試裝置具有通用性強、方便使用、測試效率高、測試準確的優點。


圖1是現有技術的抑制汽車電源干擾的原理示意圖；圖2是按照本發明提供的一實施例的汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝置的 電路結構示意圖3是按照本發明提供的圖2所示實施例測試裝置的第一種工作模式的等效電路 示意圖；圖4是按照本發明提供的圖2所示實施例測試裝置的第二種工作模式的等效電路 示意圖；圖5是按照本發明提供的圖2所示實施例測試裝置的第三種工作模式的等效電路 示意圖；圖6是按照本發明提供的圖2所示實施例測試裝置的第四種工作模式；圖7是按照本發明提供的圖2所示實施例測試裝置的第五種工作模式的等效電路 示意圖；圖8是按照本發明提供的圖2所示實施例測試裝置的第六種工作模式的等效電路 示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本發明作進一步 的詳細描述。本發明中所指的汽車電源干擾抑制電路是指類似于背景技術所描述的、用于去除 汽車電源的干擾信號、避免控制器受汽車電源干擾所破壞或輸出失真的電路。一般情況下， 汽車電源干擾抑制電路包括用于濾波的電阻和電容等，汽車電源干擾抑制電路的“參數”主 要是電源干擾抑制電路中的具體電路結構參數，例如，電阻值大小、電容值大小、齊納二極 管的方向擊穿電壓。圖2所示為按照本發明提供的一實施例的汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝 置的電路結構示意圖。該測試裝置置于控制器12和汽車電源之間，如圖2所示，汽車電源 干擾抑制電路的參數測試裝置從汽車電源信號輸入端接收外部的汽車電網的電源信號，然 后通過四端開關240輸出至控制器12。在該實施例中，汽車電源干擾抑制電路的參數測試 裝置包括兩端開關230、四端開關M0、齊納二極管(Zener Diode) 211、第一可變電容212、 可變電阻221和第二可變電容222。兩端開關230的a端、四端開關MO的1號端、可變電 阻221的第一端接汽車電源信號輸入端，齊納二極管211和第一可變電容212并聯連接于 兩端開關230的b端，其中齊納二極管的正向端接兩端開關、反向端接地，第一可變電容211 的另一端接地。第二可變電容222與可變電阻221串聯形成RC電路，其中，第二可變電容 222的第一端接可變電容電阻221的第二端，第二可變電容222的第二端接地。四端開關 240的開關閘刀一端固定于第四端、另一端可以置于1號、2號、或者3號端，其中3號端置 空。2號端連接于電容222的第一端(也即變電容電阻221的第二端)。請參閱圖2，在該實施例中，由于汽車電子系統自身的復雜性會導致汽車電源的電 源信號中存在各種各樣的干擾。汽車電網中對各個關鍵部件的控制器供電時，主要存在高 頻信號、振蕩信號、高壓信號等干擾信號(這里所述的“高頻”、“高壓”是針對控制器本身所 需要的正常電源信號的頻率、電源來說的)，同時，對于不同的車型、不同的關鍵部件，其電 網提供的汽車電源信號中的干擾信號也會有所差異。對于汽車電源的輸出信號是難以控制 的，因此我們可以將汽車電源看成一個“黑匣子”，其可能輸出各種各樣的干擾波形。為了對 每個車型的每個關鍵部件的控制器加一個相對精確的保護電路(即汽車電源干擾抑制電路)，需要應用該實施例的測試裝置以測定保護電路的參數，例如電阻大小、電容大小，從而 能夠達到最佳的保護效果、并實現保護電路的最簡單化。繼續請參閱圖2，在應用該測試裝置對關鍵部件的控制器12進行汽車電源干擾抑 制電路的參數測試時，汽車電源信號可以從輸入端輸入，然后經兩端開關230、并聯的第一 可變電容212和齊納二極管211后至地端。當兩端開關230接通時，第一可變電容212可以 用來對汽車電源信號中的高頻信號進行過濾，齊納二極管211可以用來對振蕩信號、高壓 信號等進行過濾，從而通過地端吸收冗余的電能。在該實施例中，將并聯的齊納二極管211 和第一可變電容212定義為第一電路模塊210，通過在該測試裝置中設置第一電路模塊210 可以實現過濾高頻信號、消除振蕩、吸收高壓能量。具體地，所過濾的高頻信號的頻率范圍 由第一可變電容212的大小確定，所消除的振蕩范圍、所吸收的高壓能量由齊納二極管211 的反向擊穿電壓確定，在該實施例中，齊納二極管的反向擊穿電壓范圍為20-100伏，第一 可變電容的電容值范圍為InF到IOOnF(納法)。例如，當齊納二極管211的反向擊穿電壓 為40V時，如果干擾信號中的高壓信號或者振蕩大于40V時，二極管211被反向擊穿，從而 可以過濾大于40V的高壓信號或者振蕩。齊納二極管的反向擊穿電壓范圍、第一可變電容 的電容值范圍不受本發明所述實施例限制，本領域技術人員可以根據車型的汽車電源的經 驗數據、控制器的電源性能要求等來確定范圍。繼續請參閱圖2，汽車電源信號可以從輸入端輸入至可變電阻221、第二可變電容 222然后至地端，在該實施例中，可變電阻221和第二可變電容222組成的RC電路定義為第 二電路模塊220，該第二電路模塊220也可以通過電容實現過濾干擾波形、控制頻域特性的 作用，其具體所過濾的波形和所控制的頻域特性受可變電阻221的電阻值大小和第二可變 電容222的電容值大小影響。第二可變電容222與可變電阻221的連接端定義為第二電路 模塊220的輸出端，第二電路模塊220的輸出端接四端可變電阻的2號端。在該實施例中， 第二可變電容222的電容大小范圍為0. 1微法到10微法，可變電阻221的電阻值大小范圍 為0. 8千歐到2千歐。可變電阻221的電阻值大小范圍、第二可變電容的電容值范圍不受 本發明所述實施例限制，本領域技術人員可以根據車型的汽車電源的經驗數據、控制器的 電源性能要求等來確定范圍。由于車型、關鍵部件等因素的差異，因此在結合汽車的參數測試過程中需要組合 該測試裝置中的不同元件進行一定先后順序的測試，以得出匹配于所保護的控制器的保護 電路的電路參數，從而可以指導對每個車型、每個關鍵部件的保護電路的優化設計。通過兩 端開關220和四端開關240可以組合實現六種測試電路，同時，可變電阻、可變電容也是可 以在一定范圍內調節，因此可以實現對多樣的汽車電源信號進行測試。以下結合具體測試 方法過程對該發明的測試裝置的工作原理進行說明。SllO步驟，將兩端開關220斷開(S2狀態)，四端開關240的1號端和4號端短接 (Kl狀態)。此時，測試裝置工作于第一種模式，圖3所示為按照本發明提供的圖2所示實施例 測試裝置的第一種工作模式的等效電路示意圖。如圖3所示，在這種模式下，第一電路模塊 210可以被忽略，汽車電源信號直接輸入至控制器12，控制器12輸出的信號通過外接的示 波器進行測量，通常控制器12的輸出信號通過MOSFET輸出。以控制器為控制電動機的控 制器為例，正常時，其輸出一定波形或者頻率的PWM(脈沖寬度調制)波以控制電動機的轉
6動。如果此時輸出的PWM波形正常，則表示汽車電源信號質量基本符合要求，對該車型的該 關鍵部件可以不設置汽車電源干擾抑制電路，也可以理解為汽車電源干擾抑制電路的參數 均設置為“0”。如果控制器輸出的波形失真或者沒有輸出，則表示汽車電源信號質量不符合 要求，需要對控制器設置汽車電源干擾抑制電路，因此需要進行一步測試汽車電源干擾抑 制電路的參數。S120步驟，將兩端開關220斷開或者閉合，四端開關MO的3號端和4號端短接 (K2狀態)。此時，測試裝置工作于第二種模式或者第三種模式，圖4所示為按照本發明提供 的圖2所示實施例測試裝置的第二種工作模式的等效電路示意圖，圖5所示為按照本發明 提供的圖2所示實施例測試裝置的第三種工作模式的等效電路示意圖。如圖4、圖5所示， 在這種模式下，測試裝置的輸出端是被懸空的，所以第一電路模塊210和第二電路模塊220 對控制器的電源輸入是沒有影響的，因此，第二種模式和第三種模式是基本等效的。通過該 步驟可以直接測試汽車電源輸入端的輸入信號，如果輸入信號基本正常，即無干擾信號或 者干擾信號比較小，則可以表明上一步驟中的“控制器輸出的波形失真或者沒有輸出”的結 果很可能是由于控制器自身損壞、或者控制器本身對汽車電網的影響等自身原因導致的， 從而確定了問題的關鍵所在。S130步驟，將兩端開關220斷開(S2狀態)，四端開關240的2號端和4號端短接 (K3狀態)。此時，測試裝置工作于第四種模式，圖6所示為按照本發明提供的圖2所示實施例 測試裝置的第四種工作模式的等效電路示意圖。在這種模式下，第一電路模塊210被忽略， 汽車電源信號通過第二電路模塊進行波形過濾和頻域特性控制，汽車電源信號通過可變電 阻221后可以輸出至控制器12，此時控制器12的輸出信號受示波器實時監測。在該S 130 步驟中，為測試是否可以僅通過第二電路模塊220實現干擾抑制，可以包括兩個步驟。第一步驟，可以通過理論計算得出可變電阻、第二可變電容的較佳設置值，將可變 電阻、第二可變電容設置在這個計算值從而實現“粗調”過程；如果此時控制器的輸出信號 不理想、失真或者沒有，則代表還需要繼續測試參數。第二步驟，通過微動調節第二可變電容222和可變電阻221，例如可變電阻固定、 調節第二可變電容222大小，如果控制器的輸出波形達到目標要求，則表明在該控制器的 汽車電源干擾抑制電路中可以設計為圖6所示的電路圖形，其電阻、電容的參數可以相應 設計為此時可變電阻221、第二可變電容222的大小，從而可以實現以最簡單、最精確的電 路實現對控制器的保護，降低汽車電源干擾抑制電路的成本，提高保護效果。如果，控制器 的輸出波形仍未達到目標要求，則表明汽車電源中存在較大的振蕩信號、高壓信號、高頻信 號等干擾信號，需要進一步通過增加第一電路模塊來進行測試，測試人員也由此S130步驟 對汽車電源的輸入信號有一個定性的了解，可以指導下一步調試。S140a步驟，將兩端開關220閉合(S 1狀態)，四端開關240的1號端和4號端短 接(Kl狀態)。此時，測試裝置工作于第五種模式，圖7所示為按照本發明提供的圖2所示實施例 測試裝置的第五種工作模式的等效電路示意圖。如圖7所示，在這種模式下，第一電路模塊 210和第二電路模塊并聯置于汽車電源信號輸入端和地之間，在該實施例中，由于第一可變電容的電容值遠小于第二可變電容的電容值，因此在此可以忽略第二電路模塊220對抑制 汽車電源干擾的作用。如果相對于汽車電源輸入信號反向設置的齊納二極管211的反向擊 穿電壓為Vbd伏，那么汽車電源輸入信號中大于Vbd伏的電信號將經由齊納二極管211輸 入至地被過濾掉(例如汽車點火或者拋負載時的高反電動勢)；同理，一定頻率以上的高頻 信號也會被第一可變電容212輸入至地而過濾掉。在此步驟過程中，可以調節第一可變電 容212的電容值，直到達到最佳的高頻過濾效果，例如，先理論計算出目標值指導實現粗調 過程，在以細調過程來完成；齊納二極管211的選擇，可以根據控制器所需理想輸入電源的 最高電壓來確定，例如可以選擇反向擊穿電壓為理想輸入電源的最高電壓、或者比最高電 壓稍微高1-5伏。當示波器顯示控制器12的輸出波形正常時，汽車電源干擾抑制電路可以 以此時第一可變電容的大小、此時所使用齊納二極管型號作參數設計。S140b步驟，將兩端開關220閉合(Si狀態)，四端開關MO的2號端和4號端短 接(K3狀態)。此時，測試裝置工作于第六種模式，圖8所示為按照本發明提供的圖2所示實施例 測試裝置的第六種工作模式的等效電路示意圖。如圖8所示，在這種模式下，第一電路模塊 210和第二電路模塊220均發揮作用，因此可以通過調節第一可變電容212、第二可變電容 222、可變電阻221對輸入的汽車電源進行高頻信號調節，以實現高頻信號過濾、振蕩消除、 高壓能量吸收、頻域特性控制、波形過濾等作用，調節過程中，觀察控制器12的輸出波形以 找出其最佳的輸出效果。汽車電源干擾抑制電路可以以最佳輸出效果時的第一可變電容的 大小、所使用齊納二極管型號、第二可變電容的大小、可變電阻的大小來作為汽車電源干擾 抑制電路的參數設計。以上調節過程也可以以“粗調”和“細調”過程相結合完成。需要說明的是，以上S140a和S140b是并列關系，即S130步驟后，根據測試結果， 既可以選擇先執行S140a步驟，也可以選擇先執行S140b步驟。該發明中所述及的“連接” 均是指“電性連接”。由上述可知，該發明的汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝置的多模式的設計可 以根據輸出信號的顯示結果靈活改變電路模式，不需要更改測試裝置的電路板，更不需要 更改相關關鍵部件的模具等。由于其可以搭接于汽車車身之外，基本不需要考慮測試裝置 與汽車的裝配問題。因此，該測試裝置具有通用性強、方便使用的優點，同時測試汽車電源 干擾抑制電路的參數時的效率較高、測試準確。在不偏離本發明的精神和范圍的情況下還可以構成許多有很大差別的實施例。應 當理解，除了如所附的權利要求所限定的，本發明不限于在說明書中所述的具體實施例。
權利要求
1.一種汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝置，其特征在于，包括用于過濾高頻信號、消除振蕩、吸收高壓能量的第一電路模塊；用于控制頻域特性、過濾干擾波形的第二電路模塊；用于選擇第一電路模塊的兩端開關；以及四端開關；所述第一電路模塊與第二電路模塊以并聯方式連接置于汽車電源信號輸入端和地線 之間；所述四端開關的第一端連接汽車電源信號輸入端，所述四端開關的第二端接第二電 路模塊的輸出端，所述四端開關的第三端懸空，所述四端開關的第四端輸出信號。
2.如權利要求1所述的汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝置，其特征在于，所述第 一電路模塊包括并聯連接的第一可變電容和齊納二極管，所述第二電路模塊包括串聯連接 的可變電阻和第二可變電容，可變電阻與第二可變電容的連接端為所述第二電路模塊的輸 出端。
3.如權利要求2所述的汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝置，其特征在于，所述可 變電阻的第一端、兩端開關的第一端、四端開關的第一端同時并聯方式連接置于汽車電源 信號輸入端，所述齊納二極管和第一可變電容并聯置于兩端開關的第二端與地之間，所述 齊納二極管的反向端和所述第二可變電容的第二端接地。
4.如權利要求2所述的汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝置，其特征在于，所述第 二可變電容的電容值是第一可變電容的電容值的10-100倍。
5.如權利要求4所述的汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝置，其特征在于，所述第 二可變電容的電容值范圍為0.1微法到10微法，所述第一可變電容的電容值范圍為1納法 到100納法。
6.如權利要求2所述的汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝置，其特征在于，所述可 變電阻的阻值范圍為0. 8千歐姆到2千歐姆。
7.如權利要求2所述的汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝置，其特征在于，所述齊 納二極管的反向擊穿電壓范圍為20-100伏。
8.如權利要求1所述的汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝置，其特征在于，所述兩 端開關斷開、四端開關的第一端和第四端閉合時，所述測試裝置工作于第一種模式。
9.如權利要求1所述的汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝置，其特征在于，所述兩 端開關斷開、四端開關的第三端和第四端閉合時，所述測試裝置工作于第二種模式。
10.如權利要求1所述的汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝置，其特征在于，所述兩 端開關閉合、四端開關的第三端和第四端閉合時，所述測試裝置工作于第三種模式。
11.如權利要求1所述的汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝置，其特征在于，所述兩 端開關斷開、四端開關的第二端和第四端閉合時，所述測試裝置工作于第四種模式。
12.如權利要求1所述的汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝置，其特征在于，所述兩 端開關閉合、四端開關的第一端和第四端閉合時，所述測試裝置工作于第五種模式。
13.如權利要求1所述的汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝置，其特征在于，所述兩 端開關閉合、四端開關的第二端和第四端閉合時，所述測試裝置工作于第六種模式。
全文摘要
本發明提供一種汽車電源干擾抑制電路的參數測試裝置，屬于汽車電子技術領域。本發明提高的測試裝置包括用于過濾高頻信號、消除振蕩、吸收高壓能量的第一電路模塊以及用于控制頻域特性、過濾干擾波形的第二電路模塊，并可以通過兩端開關和四端開關配合使用來選擇工作模式，尤其適用于干擾多樣性的汽車電源。因此，該測試裝置具有通用性強、方便使用、測試效率高、測試準確的優點。
文檔編號G01R31/28GK102116832SQ20091024776
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者侯利程, 周煒, 鄧恒 申請人:上海汽車集團股份有限公司