专利名称：汽车电源干扰抑制电路的参数测试装置的制作方法
技术领域：
本发明属于汽车电子技术领域，具体涉及一种汽车电源干扰抑制电路的参数测试
直O
背景技术：
随着汽车电子技术的发展，汽车电子相关电路系统越来越复杂，其运行的可靠性 也变得越来越重要。其中，汽车中的许多关键部件的控制是以芯片形式的控制器(ECU)实 现，例如，其发电机的控制器、发动机的控制器、仪表的控制器等。控制器通常是置于复杂的 汽车电子系统中，从汽车电源系统接受电源信号输入。芯片形式的控制器通常工作电压较 低、且对汽车电源的信号要求比较高，当其置于汽车的电源电网时，容易受汽车电源的干扰 信号干扰导致其失效或者输出信号失真。同时，由于汽车电子系统自身的复杂性会导致汽车电源的电源信号干扰较多，例 如，由于点火装置的能量外露导致汽车电源信号中存在大脉冲信号。因此，控制器的汽车电 源中通常包括各种各样的干扰信号(诸如高压、高脉冲尖波、高频脉冲等)。而控制器通常 所接受的电源是一种特定信号形式的电源，例如，发动机的控制器的汽车电源是一种特定 频率的PWM(脉冲宽度调制)的脉冲电源。汽车电源所附带的干扰信号会导致控制器失效 或者输出信号失真。为解决这种失效问题，现有技术中通常在控制器的两端并联一个汽车电源干扰抑 制电路，以实现对控制器的保护。图1所示为现有技术的抑制汽车电源干扰的原理示意图。如图1所示，12为控制 器，11为汽车电源干扰抑制电路，汽车电源的信号从电源信号输入端同时输入控制器12和 汽车电源干扰抑制电路11。汽车电源干扰抑制电路11包括电容、电阻等用于去除干扰信 号的元器件，可以在一定范围内去除高频信号、高压脉冲信号等干扰信号，从而使控制器12 所接收的电源信号不会对控制器产生破坏，大大提高汽车电子的可靠性。但是，由于汽车电源的干扰信号是复杂多变的，不同的车型、不同的车辆运行状况 等会产生不同的干扰信号，电源干扰抑制电路的电路参数也需要变更以抑制干扰，例如电 阻大小、电容大小等参数。因此，为达到较好保护效果，对不同车型的不同关键部件的控制 器，其相应汽车电源干扰抑制电路的参数会作出相应设计。这种设计通常需要结合每种汽 车现场实时运转对汽车电源进行多次测试，以得出相应汽车电源干扰抑制电路的参数。现 有技术中，对不同车型、不同关键部件的汽车电源测试电路(即汽车电源干扰抑制电路的 参数测试装置)通常是临时搭接，比较耗时费力，效率低下，并且不具有通用性。有鉴于此，有必要通供一种能通用的、便于测试使用的汽车电源干扰抑制电路的 参数测试装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对汽车电源的干扰的复杂多变性提出一种能通用的、便于测试使用的汽车电源干扰抑制电路的参数测试装置。为解决以上技术问题，汽车电源干扰抑制电路的参数测试装置，其包括用于过滤高频信号、消除振荡、吸收高压能量的第一电路模块；用于控制频域特性、过滤干扰波形的第二电路模块；用于选择第一电路模块的两端开关；以及四端开关；所述第一电路模块与第二电路模块以并联方式连接置于汽车电源信号输入端和 地线之间；所述四端开关的第一端连接汽车电源信号输入端，所述四端开关的第二端接第 二电路模块的输出端，所述四端开关的第三端悬空，所述四端开关的第四端输出信号。根据本发明提供的汽车电源干扰抑制电路的参数测试装置，其中，所述第一电路 模块包括并联连接的第一可变电容和齐纳二极管，所述第二电路模块包括串联连接的可变 电阻和第二可变电容，可变电阻与第二可变电容的连接端为所述第二电路模块的输出端。所述可变电阻的第一端、两端开关的第一端、四端开关的第一端同时并联方式连 接置于汽车电源信号输入端，所述齐纳二极管和第一可变电容并联置于两端开关的第二端 与地之间，所述齐纳二极管的反向端和所述第二可变电容的第二端接地。所述四端开关的 第四端输出信号至控制器。较佳地，其特征在于，所述第二可变电容的电容值是第一可变电容的电容值的 10-100 倍。所述第二可变电容的电容值范围为0. 1微法到10微法，所述第一可变电容的电容 值范围为1纳法到100纳法。所述可变电阻的阻值范围为0. 8千欧姆到2千欧姆。所述齐纳二极管的反向击穿电压范围为20-100伏。根据本发明提供的汽车电源干扰抑制电路的参数测试装置，其中，所述两端开关 断开、四端开关的第一端和第四端闭合时，所述测试装置工作于第一种模式；所述两端开关 断开、四端开关的第三端和第四端闭合时，所述测试装置工作于第二种模式；所述两端开关 闭合、四端开关的第三端和第四端闭合时，所述测试装置工作于第三种模式；所述两端开关 断开、四端开关的第二端和第四端闭合时，所述测试装置工作于第四种模式；所述两端开关 闭合、四端开关的第一端和第四端闭合时，所述测试装置工作于第五种模式；所述两端开关 闭合、四端开关的第二端和第四端闭合时，所述测试装置工作于第六种模式。本发明的技术效果是，该发明的汽车电源干扰抑制电路的参数测试装置的可以在 多种模式下切换变换、并且器件参数可调，可以根据输出信号的显示结果灵活改变电路模 式以测试电路参数；其不需要更改测试装置的电路板，更不需要更改相关关键部件的模具 等；同时其可以搭接于汽车车身之外，基本不需要考虑测试装置与汽车的装配问题。因此， 该测试装置具有通用性强、方便使用、测试效率高、测试准确的优点。
图1是现有技术的抑制汽车电源干扰的原理示意图；图2是按照本发明提供的一实施例的汽车电源干扰抑制电路的参数测试装置的 电路结构示意图3是按照本发明提供的图2所示实施例测试装置的第一种工作模式的等效电路 示意图；图4是按照本发明提供的图2所示实施例测试装置的第二种工作模式的等效电路 示意图；图5是按照本发明提供的图2所示实施例测试装置的第三种工作模式的等效电路 示意图；图6是按照本发明提供的图2所示实施例测试装置的第四种工作模式；图7是按照本发明提供的图2所示实施例测试装置的第五种工作模式的等效电路 示意图；图8是按照本发明提供的图2所示实施例测试装置的第六种工作模式的等效电路 示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步 的详细描述。本发明中所指的汽车电源干扰抑制电路是指类似于背景技术所描述的、用于去除 汽车电源的干扰信号、避免控制器受汽车电源干扰所破坏或输出失真的电路。一般情况下， 汽车电源干扰抑制电路包括用于滤波的电阻和电容等，汽车电源干扰抑制电路的“参数”主 要是电源干扰抑制电路中的具体电路结构参数，例如，电阻值大小、电容值大小、齐纳二极 管的方向击穿电压。图2所示为按照本发明提供的一实施例的汽车电源干扰抑制电路的参数测试装 置的电路结构示意图。该测试装置置于控制器12和汽车电源之间，如图2所示，汽车电源 干扰抑制电路的参数测试装置从汽车电源信号输入端接收外部的汽车电网的电源信号，然 后通过四端开关240输出至控制器12。在该实施例中，汽车电源干扰抑制电路的参数测试 装置包括两端开关230、四端开关M0、齐纳二极管(Zener Diode) 211、第一可变电容212、 可变电阻221和第二可变电容222。两端开关230的a端、四端开关MO的1号端、可变电 阻221的第一端接汽车电源信号输入端，齐纳二极管211和第一可变电容212并联连接于 两端开关230的b端，其中齐纳二极管的正向端接两端开关、反向端接地，第一可变电容211 的另一端接地。第二可变电容222与可变电阻221串联形成RC电路，其中，第二可变电容 222的第一端接可变电容电阻221的第二端，第二可变电容222的第二端接地。四端开关 240的开关闸刀一端固定于第四端、另一端可以置于1号、2号、或者3号端，其中3号端置 空。2号端连接于电容222的第一端(也即变电容电阻221的第二端)。请参阅图2，在该实施例中，由于汽车电子系统自身的复杂性会导致汽车电源的电 源信号中存在各种各样的干扰。汽车电网中对各个关键部件的控制器供电时，主要存在高 频信号、振荡信号、高压信号等干扰信号(这里所述的“高频”、“高压”是针对控制器本身所 需要的正常电源信号的频率、电源来说的)，同时，对于不同的车型、不同的关键部件，其电 网提供的汽车电源信号中的干扰信号也会有所差异。对于汽车电源的输出信号是难以控制 的，因此我们可以将汽车电源看成一个“黑匣子”，其可能输出各种各样的干扰波形。为了对 每个车型的每个关键部件的控制器加一个相对精确的保护电路(即汽车电源干扰抑制电路)，需要应用该实施例的测试装置以测定保护电路的参数，例如电阻大小、电容大小，从而 能够达到最佳的保护效果、并实现保护电路的最简单化。继续请参阅图2，在应用该测试装置对关键部件的控制器12进行汽车电源干扰抑 制电路的参数测试时，汽车电源信号可以从输入端输入，然后经两端开关230、并联的第一 可变电容212和齐纳二极管211后至地端。当两端开关230接通时，第一可变电容212可以 用来对汽车电源信号中的高频信号进行过滤，齐纳二极管211可以用来对振荡信号、高压 信号等进行过滤，从而通过地端吸收冗余的电能。在该实施例中，将并联的齐纳二极管211 和第一可变电容212定义为第一电路模块210，通过在该测试装置中设置第一电路模块210 可以实现过滤高频信号、消除振荡、吸收高压能量。具体地，所过滤的高频信号的频率范围 由第一可变电容212的大小确定，所消除的振荡范围、所吸收的高压能量由齐纳二极管211 的反向击穿电压确定，在该实施例中，齐纳二极管的反向击穿电压范围为20-100伏，第一 可变电容的电容值范围为InF到IOOnF(纳法)。例如，当齐纳二极管211的反向击穿电压 为40V时，如果干扰信号中的高压信号或者振荡大于40V时，二极管211被反向击穿，从而 可以过滤大于40V的高压信号或者振荡。齐纳二极管的反向击穿电压范围、第一可变电容 的电容值范围不受本发明所述实施例限制，本领域技术人员可以根据车型的汽车电源的经 验数据、控制器的电源性能要求等来确定范围。继续请参阅图2，汽车电源信号可以从输入端输入至可变电阻221、第二可变电容 222然后至地端，在该实施例中，可变电阻221和第二可变电容222组成的RC电路定义为第 二电路模块220，该第二电路模块220也可以通过电容实现过滤干扰波形、控制频域特性的 作用，其具体所过滤的波形和所控制的频域特性受可变电阻221的电阻值大小和第二可变 电容222的电容值大小影响。第二可变电容222与可变电阻221的连接端定义为第二电路 模块220的输出端，第二电路模块220的输出端接四端可变电阻的2号端。在该实施例中， 第二可变电容222的电容大小范围为0. 1微法到10微法，可变电阻221的电阻值大小范围 为0. 8千欧到2千欧。可变电阻221的电阻值大小范围、第二可变电容的电容值范围不受 本发明所述实施例限制，本领域技术人员可以根据车型的汽车电源的经验数据、控制器的 电源性能要求等来确定范围。由于车型、关键部件等因素的差异，因此在结合汽车的参数测试过程中需要组合 该测试装置中的不同元件进行一定先后顺序的测试，以得出匹配于所保护的控制器的保护 电路的电路参数，从而可以指导对每个车型、每个关键部件的保护电路的优化设计。通过两 端开关220和四端开关240可以组合实现六种测试电路，同时，可变电阻、可变电容也是可 以在一定范围内调节，因此可以实现对多样的汽车电源信号进行测试。以下结合具体测试 方法过程对该发明的测试装置的工作原理进行说明。SllO步骤，将两端开关220断开(S2状态)，四端开关240的1号端和4号端短接 (Kl状态)。此时，测试装置工作于第一种模式，图3所示为按照本发明提供的图2所示实施例 测试装置的第一种工作模式的等效电路示意图。如图3所示，在这种模式下，第一电路模块 210可以被忽略，汽车电源信号直接输入至控制器12，控制器12输出的信号通过外接的示 波器进行测量，通常控制器12的输出信号通过MOSFET输出。以控制器为控制电动机的控 制器为例，正常时，其输出一定波形或者频率的PWM(脉冲宽度调制)波以控制电动机的转
6动。如果此时输出的PWM波形正常，则表示汽车电源信号质量基本符合要求，对该车型的该 关键部件可以不设置汽车电源干扰抑制电路，也可以理解为汽车电源干扰抑制电路的参数 均设置为“0”。如果控制器输出的波形失真或者没有输出，则表示汽车电源信号质量不符合 要求，需要对控制器设置汽车电源干扰抑制电路，因此需要进行一步测试汽车电源干扰抑 制电路的参数。S120步骤，将两端开关220断开或者闭合，四端开关MO的3号端和4号端短接 (K2状态)。此时，测试装置工作于第二种模式或者第三种模式，图4所示为按照本发明提供 的图2所示实施例测试装置的第二种工作模式的等效电路示意图，图5所示为按照本发明 提供的图2所示实施例测试装置的第三种工作模式的等效电路示意图。如图4、图5所示， 在这种模式下，测试装置的输出端是被悬空的，所以第一电路模块210和第二电路模块220 对控制器的电源输入是没有影响的，因此，第二种模式和第三种模式是基本等效的。通过该 步骤可以直接测试汽车电源输入端的输入信号，如果输入信号基本正常，即无干扰信号或 者干扰信号比较小，则可以表明上一步骤中的“控制器输出的波形失真或者没有输出”的结 果很可能是由于控制器自身损坏、或者控制器本身对汽车电网的影响等自身原因导致的， 从而确定了问题的关键所在。S130步骤，将两端开关220断开(S2状态)，四端开关240的2号端和4号端短接 (K3状态)。此时，测试装置工作于第四种模式，图6所示为按照本发明提供的图2所示实施例 测试装置的第四种工作模式的等效电路示意图。在这种模式下，第一电路模块210被忽略， 汽车电源信号通过第二电路模块进行波形过滤和频域特性控制，汽车电源信号通过可变电 阻221后可以输出至控制器12，此时控制器12的输出信号受示波器实时监测。在该S 130 步骤中，为测试是否可以仅通过第二电路模块220实现干扰抑制，可以包括两个步骤。第一步骤，可以通过理论计算得出可变电阻、第二可变电容的较佳设置值，将可变 电阻、第二可变电容设置在这个计算值从而实现“粗调”过程；如果此时控制器的输出信号 不理想、失真或者没有，则代表还需要继续测试参数。第二步骤，通过微动调节第二可变电容222和可变电阻221，例如可变电阻固定、 调节第二可变电容222大小，如果控制器的输出波形达到目标要求，则表明在该控制器的 汽车电源干扰抑制电路中可以设计为图6所示的电路图形，其电阻、电容的参数可以相应 设计为此时可变电阻221、第二可变电容222的大小，从而可以实现以最简单、最精确的电 路实现对控制器的保护，降低汽车电源干扰抑制电路的成本，提高保护效果。如果，控制器 的输出波形仍未达到目标要求，则表明汽车电源中存在较大的振荡信号、高压信号、高频信 号等干扰信号，需要进一步通过增加第一电路模块来进行测试，测试人员也由此S130步骤 对汽车电源的输入信号有一个定性的了解，可以指导下一步调试。S140a步骤，将两端开关220闭合(S 1状态)，四端开关240的1号端和4号端短 接(Kl状态)。此时，测试装置工作于第五种模式，图7所示为按照本发明提供的图2所示实施例 测试装置的第五种工作模式的等效电路示意图。如图7所示，在这种模式下，第一电路模块 210和第二电路模块并联置于汽车电源信号输入端和地之间，在该实施例中，由于第一可变电容的电容值远小于第二可变电容的电容值，因此在此可以忽略第二电路模块220对抑制 汽车电源干扰的作用。如果相对于汽车电源输入信号反向设置的齐纳二极管211的反向击 穿电压为Vbd伏，那么汽车电源输入信号中大于Vbd伏的电信号将经由齐纳二极管211输 入至地被过滤掉(例如汽车点火或者抛负载时的高反电动势)；同理，一定频率以上的高频 信号也会被第一可变电容212输入至地而过滤掉。在此步骤过程中，可以调节第一可变电 容212的电容值，直到达到最佳的高频过滤效果，例如，先理论计算出目标值指导实现粗调 过程，在以细调过程来完成；齐纳二极管211的选择，可以根据控制器所需理想输入电源的 最高电压来确定，例如可以选择反向击穿电压为理想输入电源的最高电压、或者比最高电 压稍微高1-5伏。当示波器显示控制器12的输出波形正常时，汽车电源干扰抑制电路可以 以此时第一可变电容的大小、此时所使用齐纳二极管型号作参数设计。S140b步骤，将两端开关220闭合(Si状态)，四端开关MO的2号端和4号端短 接(K3状态)。此时，测试装置工作于第六种模式，图8所示为按照本发明提供的图2所示实施例 测试装置的第六种工作模式的等效电路示意图。如图8所示，在这种模式下，第一电路模块 210和第二电路模块220均发挥作用，因此可以通过调节第一可变电容212、第二可变电容 222、可变电阻221对输入的汽车电源进行高频信号调节，以实现高频信号过滤、振荡消除、 高压能量吸收、频域特性控制、波形过滤等作用，调节过程中，观察控制器12的输出波形以 找出其最佳的输出效果。汽车电源干扰抑制电路可以以最佳输出效果时的第一可变电容的 大小、所使用齐纳二极管型号、第二可变电容的大小、可变电阻的大小来作为汽车电源干扰 抑制电路的参数设计。以上调节过程也可以以“粗调”和“细调”过程相结合完成。需要说明的是，以上S140a和S140b是并列关系，即S130步骤后，根据测试结果， 既可以选择先执行S140a步骤，也可以选择先执行S140b步骤。该发明中所述及的“连接” 均是指“电性连接”。由上述可知，该发明的汽车电源干扰抑制电路的参数测试装置的多模式的设计可 以根据输出信号的显示结果灵活改变电路模式，不需要更改测试装置的电路板，更不需要 更改相关关键部件的模具等。由于其可以搭接于汽车车身之外，基本不需要考虑测试装置 与汽车的装配问题。因此，该测试装置具有通用性强、方便使用的优点，同时测试汽车电源 干扰抑制电路的参数时的效率较高、测试准确。在不偏离本发明的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施例。应 当理解，除了如所附的权利要求所限定的，本发明不限于在说明书中所述的具体实施例。
权利要求
1.一种汽车电源干扰抑制电路的参数测试装置，其特征在于，包括用于过滤高频信号、消除振荡、吸收高压能量的第一电路模块；用于控制频域特性、过滤干扰波形的第二电路模块；用于选择第一电路模块的两端开关；以及四端开关；所述第一电路模块与第二电路模块以并联方式连接置于汽车电源信号输入端和地线 之间；所述四端开关的第一端连接汽车电源信号输入端，所述四端开关的第二端接第二电 路模块的输出端，所述四端开关的第三端悬空，所述四端开关的第四端输出信号。
2.如权利要求1所述的汽车电源干扰抑制电路的参数测试装置，其特征在于，所述第 一电路模块包括并联连接的第一可变电容和齐纳二极管，所述第二电路模块包括串联连接 的可变电阻和第二可变电容，可变电阻与第二可变电容的连接端为所述第二电路模块的输 出端。
3.如权利要求2所述的汽车电源干扰抑制电路的参数测试装置，其特征在于，所述可 变电阻的第一端、两端开关的第一端、四端开关的第一端同时并联方式连接置于汽车电源 信号输入端，所述齐纳二极管和第一可变电容并联置于两端开关的第二端与地之间，所述 齐纳二极管的反向端和所述第二可变电容的第二端接地。
4.如权利要求2所述的汽车电源干扰抑制电路的参数测试装置，其特征在于，所述第 二可变电容的电容值是第一可变电容的电容值的10-100倍。
5.如权利要求4所述的汽车电源干扰抑制电路的参数测试装置，其特征在于，所述第 二可变电容的电容值范围为0.1微法到10微法，所述第一可变电容的电容值范围为1纳法 到100纳法。
6.如权利要求2所述的汽车电源干扰抑制电路的参数测试装置，其特征在于，所述可 变电阻的阻值范围为0. 8千欧姆到2千欧姆。
7.如权利要求2所述的汽车电源干扰抑制电路的参数测试装置，其特征在于，所述齐 纳二极管的反向击穿电压范围为20-100伏。
8.如权利要求1所述的汽车电源干扰抑制电路的参数测试装置，其特征在于，所述两 端开关断开、四端开关的第一端和第四端闭合时，所述测试装置工作于第一种模式。
9.如权利要求1所述的汽车电源干扰抑制电路的参数测试装置，其特征在于，所述两 端开关断开、四端开关的第三端和第四端闭合时，所述测试装置工作于第二种模式。
10.如权利要求1所述的汽车电源干扰抑制电路的参数测试装置，其特征在于，所述两 端开关闭合、四端开关的第三端和第四端闭合时，所述测试装置工作于第三种模式。
11.如权利要求1所述的汽车电源干扰抑制电路的参数测试装置，其特征在于，所述两 端开关断开、四端开关的第二端和第四端闭合时，所述测试装置工作于第四种模式。
12.如权利要求1所述的汽车电源干扰抑制电路的参数测试装置，其特征在于，所述两 端开关闭合、四端开关的第一端和第四端闭合时，所述测试装置工作于第五种模式。
13.如权利要求1所述的汽车电源干扰抑制电路的参数测试装置，其特征在于，所述两 端开关闭合、四端开关的第二端和第四端闭合时，所述测试装置工作于第六种模式。
全文摘要
本发明提供一种汽车电源干扰抑制电路的参数测试装置，属于汽车电子技术领域。本发明提高的测试装置包括用于过滤高频信号、消除振荡、吸收高压能量的第一电路模块以及用于控制频域特性、过滤干扰波形的第二电路模块，并可以通过两端开关和四端开关配合使用来选择工作模式，尤其适用于干扰多样性的汽车电源。因此，该测试装置具有通用性强、方便使用、测试效率高、测试准确的优点。
文档编号G01R31/28GK102116832SQ20091024776
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者侯利程, 周炜, 邓恒 申请人:上海汽车集团股份有限公司