《電子技術(shù)應(yīng)用》
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在ABS和DYC兩電路中實(shí)現(xiàn)車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2020-04-27
來源:21ic
關(guān)鍵詞: ABS 電路 控制系統(tǒng) DYC

    1、引言

    車輛在行駛過程中,,DYC(橫擺力矩)電路處于工作狀態(tài),,突遇緊急狀況,需要踩剎車進(jìn)行控制,,此時DYC電路停止工作,,ABS(防抱死系統(tǒng))電路處于工作狀態(tài),如何實(shí)現(xiàn)兩個電路系統(tǒng)的快速高效可靠的切換,,是本文研究的重點(diǎn),。

    2、控制系統(tǒng)模型

    車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)模型如圖1所示:

    

ddd111.png

    當(dāng)車輛在行駛過程中遇到緊急情況,,駕駛員踩剎車,,此時,為了防止車輪抱死,,發(fā)生危險(xiǎn),,ABS(防抱死系統(tǒng))電路開始工作,DYC(橫擺力矩)電路停止工作;當(dāng)不踩剎車,,車子行駛過程中,,DYC(橫擺力矩)電路在工作中,為了防止側(cè)偏等危險(xiǎn)的發(fā)生,。本文需要設(shè)計(jì)一個切換電路從而實(shí)現(xiàn)在ABS和DYC兩電路中高速瞬時切換,,提高駕車的安全性。

    3,、接口系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

    3.1 切換電路原理

    切換電路原理圖如圖2所示:

    

dddd222.png

    電路圖采用兩片74LS373三態(tài)門的8路鎖存器,,和一個CD4069反相器構(gòu)成。上拉電阻10MΩ在不輸入電位的時候鎖存端的電位自動保持高電位,,此時輸入信號隨輸出信號變化,。

    74LS373 片內(nèi)是8個輸出帶三態(tài)門的D鎖存器,其結(jié)構(gòu)示意圖見圖3所示,。當(dāng)使能端G呈高點(diǎn)平時鎖存器中的內(nèi)容可更新,,而在返回低電平瞬間實(shí)現(xiàn)鎖存。如此時芯片的輸出控制端為低,,也即輸出三態(tài)門打開,,鎖存器中的地址信息便可經(jīng)由三態(tài)門輸出,。除74LS373外,84LS273,、8282,、8212等芯片也可用作地址鎖存器,但使用時接法稍有不同,,由于接線稍繁,、多用硬件和價格稍貴,故不如74LS373用的普遍,。因此考慮到成本和電路的簡單易行性,,采用74LS373 作為接口系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)的主要芯片。74LS373功能表如附表,。圖3示出結(jié)構(gòu)原理,。

    

ddd333.png

    Z:高阻 在穩(wěn)態(tài)輸入前輸出信號電平已經(jīng)建立

    3.2 電路工作原理

    車輛平穩(wěn)操縱時候,DYC(橫擺力矩)電路工作,,當(dāng)踩剎車時候,,信號變?yōu)?(高電平),此時選中第一片74LS373芯片,,8個輸入通道,,輸出信號就使ABS電路工作,防止車輪抱死,。實(shí)現(xiàn)了DYC與ABS電路之間的高速度,,高可靠性的切換。

    4 ,、可靠性設(shè)計(jì)

    4.1 電源的可靠性

    車載電源為蓄電池12V,,而74LS373的電壓需要5V,所以在設(shè)計(jì)的過程中涉及到DC-DC的轉(zhuǎn)換,。在此,,選擇7805,7805是三端穩(wěn)壓器,,可以轉(zhuǎn)為穩(wěn)定的5V電壓。眾所周知,,穩(wěn)壓電源直流輸出需要進(jìn)行濾波,,開關(guān)電源的輸出噪音主要分兩類:差模噪音和共模噪音。差模噪音主要由輸出部分的開關(guān)管導(dǎo)致的,,典型的由開關(guān)二極管產(chǎn)生,。加LCR濾波或在二極管上串飽和磁珠能顯著的抑制這種噪音。共模噪音大量存在于隔離開關(guān)電源中,,主要由輸入端的開關(guān)管產(chǎn)生,。這種噪音通過開關(guān)變壓器耦合到輸出,。加LCR濾波幾乎沒效果。解決這種噪音有三個方法:在輸出和輸入的地之間加個電容幾百到幾千微微法;在輸入整流之前加幾十毫亨的電源濾波電感;在開關(guān)三極管附近加電容,。這里可在導(dǎo)線或電阻上套一個磁珠,,相當(dāng)于功率電感起濾波作用,對高頻有抑制作用,,主要是1MHz以上噪聲,。

    4.2 輸入輸出口可靠性設(shè)計(jì)

    可以采用光電隔離技術(shù),主要作用:隔離不同電氣特性的電路,,如模擬電路和數(shù)字電路,,放大電路是模擬電路而增益控制則是數(shù)字電路,增益控制信號通過光電耦合器件傳遞控制信號,,避免數(shù)字電路和模擬電路發(fā)生耦合,,電力電子系統(tǒng)中使用光電隔離開關(guān),可隔離高電壓電路,,實(shí)現(xiàn)低壓電路控制高壓電路,,用光電耦合器件傳遞控制信號。

    4.3 PCB設(shè)計(jì)中抗干擾措施

    (1) 布局

    考慮PCB尺寸大小,,PCB尺寸過大,、印制線條長、阻抗增加,、抗噪聲能力下降,、成本增加;過小則散熱不好,且鄰近線條易受干擾,。在確定尺寸后,,確定特殊元件位置。最后,,根據(jù)電路的功能單元,,對電路的全部元件進(jìn)行布局。在確定特殊元件的位置時要遵守以下原則:盡量縮短高頻元件間連線,,設(shè)法減少分布參數(shù)和相互間電磁干擾,,易受干擾元件不能挨得太近,輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離;某些元件或?qū)Ь€之間可能有較高電位差,,應(yīng)加大它們間的距離,,以免放電引出意外短路,帶高電壓元件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時手不易觸及的地方;重量超過15g的元器件,,應(yīng)用支架固定然后焊接,,那些又大又重、發(fā)熱量多的元件,,不宜裝在印制板上,,而應(yīng)裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上,,且應(yīng)考慮散熱問題,熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件;對于電位器,、可調(diào)電感線圈,、可變電容器、微動開關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機(jī)結(jié)構(gòu)要求,,若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié),,應(yīng)放在印制板上方便于調(diào)節(jié)的地方,若是機(jī)外調(diào)節(jié),,其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置相適應(yīng);應(yīng)留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置,。

    (2) 元件布局

    根據(jù)電路的功能單元,對電路的全部元器件進(jìn)行布局時,,要符合以下原則:

    按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置,,使布局便于信號流通,并使信號盡可能保持一致的方向,。

    以每個功能電路的核心元件為中心,,圍繞它來進(jìn)行布局。元器件應(yīng)均勻,、整齊,、緊湊地排列在PCB上,盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接,。

    在高頻下工作的電路,,要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列,。這樣,,不但美觀,而且裝焊容易,,易于批量生產(chǎn),。

    位于電路板邊緣的元器件,離電路板邊緣一般不小于2mm,。電路板的最佳形狀為矩形,,長寬比為3:2或4:3。電路板面尺寸大于200×150mm時,,應(yīng)考慮所受機(jī)械強(qiáng)度,。

    (2) 布線:

    輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行,最好加線間地線,,以免發(fā)生反饋耦合。

    當(dāng)銅箔厚度為0.05mm,、寬度為l~1.5mm時,,通過2A的電流,,溫度不會高于3度,因此,,導(dǎo)線寬度為1.5mm可滿足要求,。對于集成電路,尤其是數(shù)字電路,,通常選0.2~0.3mm導(dǎo)線寬度,。對于集成電路,尤其是數(shù)字電路,,只要工藝允許,,可使間距小至5~8mm。

    印制導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形,,而直角或夾角在高頻電路中會影響電氣性能,。盡量避免使用大面積銅箔否則,長時間受熱時,,易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象,。必須用大面積飼箔時,用柵狀有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體,。根據(jù)印制線路板電流的大小,,盡量加粗電源線寬度,減少環(huán)路電阻,。同時,,使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致,,這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力,。

    5 、 結(jié)束語

    綜上所述,,ABS和DYC電路之間的切換由一個反相器CD4069和兩片74LS373可以完成,,電路簡單明了,效率高,,價格便宜,,經(jīng)測試運(yùn)行,完全符合功能要求,。很好地控制了車輛運(yùn)行的穩(wěn)定性,。

    

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