賴嘉濤

汽車組合儀表充放電指示燈控制裝置的研究

賴嘉濤

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章系統(tǒng)分析了汽車組合儀表充放電指示燈控制裝置的發(fā)展現(xiàn)狀、工作原理。該充放電指示燈控制裝置采用接口電路去采集發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器的電壓信號，進入單片機后對信號進行分析處理，由單片機I/O口去控制指示燈LED的點亮或熄滅。此充放電指示燈控制裝置主要解決現(xiàn)在的裝置采用LED驅(qū)動電路直接與發(fā)電機連接，指示燈經(jīng)常出現(xiàn)閃爍、微亮等問題。

充放電指示燈；發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器；單片機；LED驅(qū)動電路

CLC NO.: U463.7 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-43-03

引言

車用組合儀表貼片LED用于顯示發(fā)電機的充放電狀態(tài)，當發(fā)電機啟動進行發(fā)電時，LED熄滅，當整車電源對發(fā)電機進行充電時，LED點亮。該LED的理想工作電流為14mA～16mA，最大工作電流不能超過20mA。

傳統(tǒng)的充放電指示燈控制裝置中，紅色貼片LED直接連接發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器D+端口，在發(fā)動機啟動后，發(fā)電機會發(fā)電，D+端會輸出電壓，但各型號發(fā)動機的發(fā)電機D+端電壓不一致，導致充放電指示燈回路產(chǎn)生的電流不一，直接影響紅色LED發(fā)光強度，有很大一部分車存在啟動后，LED不能熄滅，而是存在微亮的問題。

本文提出的充放電指示燈控制裝置，發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器具有電壓取樣端功能，用于提供勵磁電流，并將電壓取樣端信號輸送到連接到組合儀表的信號采集電路；LED驅(qū)動電路分別與信號采集電路、充放電指示燈連接，LED驅(qū)動電路用于獲取所述信號采集電路的信息，并根據(jù)信號采集電路的信息控制充放電指示燈的亮滅。

1 傳統(tǒng)的充放電指示燈控制裝置

傳統(tǒng)的充放電指示燈控制裝置如圖l所示，其中，Excitation端連接發(fā)電機D+端，D1為開關(guān)二極管，其作用是防止外部電壓過高燒壞電路。R1為電流泄放電阻，其作用是電路斷電后，可以分掉LED上的殘留電流，避免LED誤亮。R2為勵磁電阻，提供給發(fā)電機勵磁電流，使發(fā)電機啟動后可以發(fā)電。R3為限流電阻，但其限流大小取決于VCC_Ignition與Excitation的電壓差，一旦VCC_Ignition與Excitation的電壓不一致，在發(fā)電機啟動后，電壓差還可以產(chǎn)生LED點亮的電流，LED就不會熄滅。與正常情況下，發(fā)電機啟動后LED就要熄滅不符。

圖1

圖2 為整車發(fā)動機啟動瞬間，發(fā)電機D+端輸出電壓波形，即為儀表Excitation端的電壓，可見電壓波動較大。由于現(xiàn)有充放電指示燈控制裝置是直接連接到發(fā)電機的，首整車電壓波動影響較大，時常出現(xiàn)指示燈微亮或閃爍等問題。

圖2

2 現(xiàn)有的充放電指示燈控制裝置

為解決傳統(tǒng)技術(shù)中的不足，設(shè)計了一種充放電指示燈控制裝置，見圖3。包括發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器，發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器具有電壓取樣端，電壓取樣端用于提供預激磁電流，裝置包括：充放電指示燈、LED驅(qū)動電路、與發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器的電壓取樣端連接的信號采集電路；LED驅(qū)動電路分別與所述信號采集電路、充放電指示燈連接，LED驅(qū)動電路用于獲取所述信號采集電路的信息，并根據(jù)信號采集電路的信息控制充放電指示燈的亮滅。

圖3

如圖4所示，信號采集電路由勵磁電路與控制電路組成，其中，勵磁電路包括：勵磁電阻、與勵磁電阻的一端連接的整車電源VCC_ignition、與勵磁電阻的另一端連接的開關(guān)二極管D1；控制電路包括：第一濾波電容C1、第二濾波電容C2、第一分壓電阻R15、第二分壓電阻R16、肖特基二極管BAS70-04、控制器電源VCC。LED驅(qū)動電路包括：儀表控制器、限流電阻R17。圖3所示的電路中，勵磁電阻由R1至R14串并聯(lián)電路組成（具體連接方式如圖3所示），勵磁電阻的阻值為：145.7歐姆；開關(guān)二極管D1為IN4007；發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器的電壓取樣端與電路中Excitation端口連接；單片機的I/O與電路中INT_MCU端連接。

DN1為肖特基二極管，可以將進入單片機的電壓限制在-0.7V～（VCC+0.7）V，此電路中VCC為控制器電源VCC，具體值可以為5V；圖5所示的電路中，儀表控制器為單片機，單片機一個I/O與電路中INT_MCU端連接，單片機另一個I/O口與電路中LED_IN連接，充放電指示燈為D2，其額定電壓為2V，限流電阻R17的阻值可以為200歐姆。

圖4

在車輛不啟動時，與發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器的電壓取樣端連接的Excitation端口輸出低電平（低電平的值小于1V），通過第一分壓電阻R15、第二分壓電阻R16，分壓到與單片機一個I/O口連接的INT_MCU端口電壓也是低電平，第一濾波電容C1起濾波作用，將進入單片機信號中的交流電成分濾除掉，單片機接收到低電平，單片機另一個I/O與LED驅(qū)動電路的LED_IN連接，此時單片機另一個I/O口輸出低電平，通過限流電阻R17可以將通過LED的電流限制在14mA左右，從而點亮充放電指示燈LED D2，表示蓄電池正在放電。

圖5

當車輛啟動后，與發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器的電壓取樣端連接的Excitation端口發(fā)電，輸出發(fā)電電壓13.5V（具體值由發(fā)電機的型號確定，可以為12±0.5V范圍內(nèi)任一值），通過第一分壓電阻R15（可以為33KΩ）、第一分壓電阻R16（可以為20KΩ），分壓到與單片機一個I/O口連接的INT_MCU端口電壓為3.25V以上（具體計算為：13.5V×20/（20+33）=5V），使單片機接收到高電平，單片機另一個I/O與LED驅(qū)動電路的LED_IN連接，此時單片機另一個I/O口輸出高電平5V，通過限流電阻R17可以將通過LED的電流限制在14mA以下，從而熄滅充放電指示燈LED D2，表示蓄電池正在充電。

3 結(jié)束語

本文提出的汽車組合儀表充放電指示燈控制裝置，采用接口電路去采集發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器的電壓信號，進入單片機后對信號進行分析處理，由單片機I/O口去控制指示燈LED的點亮或熄滅，實現(xiàn)了信號的采集精準性，保證了單片機采集口的電壓信號的穩(wěn)定性，從而使LED指示燈的點亮和熄滅不會受發(fā)電機調(diào)節(jié)器電壓波動的影響，確保了指示燈不會出現(xiàn)微亮或閃爍等問題。

[1] 江曉安,董秀峰. 模擬電子技術(shù)[M]. 西安∶西安電子科技大學出版社,2002.

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[3] 付少波,裴海林.教你快速看懂電子電路圖.化學工業(yè)出版社, 2015.

Research on control device of charging and discharging indicator lamp of automobile combination instrument

Lai Jiatao
( Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This paper systematically analyzes the working principle of the development status, control device of automobile combined instrument charge and discharge lights. The discharge lamp control device adopts the interface circuit to collect the generator voltage regulator voltage signal into the microcontroller after analyzing the signal, the microcontroller I/O port to control the LED lights lit or extinguished. The charge and discharge instructions the lamp control device mainly solves the current device using LED drive circuit is directly connected with the generator, the indicating lamp frequently flashing, micro bright.

Charging and discharging indicator lamp; Generator voltage regulator; Singlechip; Led driver circuit

U463.7

A

1671-7988 (2017)16-43-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.016

賴嘉濤，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。