CN107199988B - 一种适用于12v和24v***的发动机防盗锁止电路 - Google Patents

一种适用于12v和24v***的发动机防盗锁止电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于12V和24V***的发动机防盗锁止电路。它包括第一防护电路、电源滤波电路、12V稳压电路、基站芯片、双向电平转换电路和第二防护电路，所述第一防护电路输出端连接12V稳压电路的输入端，电源滤波电路连接12V稳压电路的输入端和输出端，所述12V稳压电路的输出端连接基站芯片和双向电平转换电路的电源端，所述基站芯片的LIN信号端连接双向电平转换电路的LIN 12V信号端。本发明利用现有的基站芯片，通过12V稳压电路、双向电平转换电路以及对应的防护电路、滤波电路来降低电源电压和转换LIN信号电平，实现了能够兼容12V和24V***的防盗锁止电路，电路结构简单，性能优越，通用性强。

Description

一种适用于12V和24V***的发动机防盗锁止电路
技术领域
本发明属于汽车电子控制技术领域，具体涉及一种适用于12V和24V***的发动机防盗锁止电路。
背景技术
由于汽车门锁具有一定的互开率，降低了汽车的防盗功能，因此人们开发了发动机防盗锁止***。对于已装有发动机防盗锁止***的汽车，即使盗车贼能打开车门也无法开走。目前，发动机防盗锁止***已广泛地应用于各类汽车，如乘用车等。
发动机防盗锁止***的工作原理：汽车点火钥匙中内装有Transponder(也称应答器)，每个应答器有唯一固定的ID(相当于身份识别号码)。当点火钥匙***车锁时，应答器把钥匙ID发给基站芯片，基站芯片把ID通过LIN发给BCM(也称车身控制器)，BCM鉴定ID是否有效。如果ID无效就无法启动发动机，如果ID有效，当转动点火钥匙启动车辆时，BCM通过基站芯片发送随机数和加密数据给应答器，应答器运算并校验数据的正确性，返回加密的响应数据给基站芯片，基站芯片把响应数据发送给BCM，BCM校验响应数据的正确性，如果响应数据正确就允许启动发动机。如果响应数据不正确就禁止启动发动机，基站芯片和应答器是双向认证。
现有的汽车发动机锁止电路中的基站芯片主要是针对整车12V***提出的解决方案，还没有针对24V***的解决方案，更没有能兼容12V和24V***的发动机锁止电路，主要原因是目前市场上只有适用于12V***的基站芯片，它们都不能直接用于24V***。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种适用于12V和24V***的发动机防盗锁止电路。
本发明采用的技术方案是：一种适用于12V和24V***的发动机防盗锁止电路，包括
第一防护电路，用于保护12V稳压电路；
电源滤波电路，用于对12V稳压电路进行储能和滤波；
12V稳压电路，用于将整车12V或24V电压转换为可供基站芯片使用的电压；
基站芯片，用于实现发动机防盗锁止；
双向电平转换电路，用于在LIN 12V信号电平与LIN 12V/24V信号电平之间进行电平双向转换及传输；
第二防护电路，用于保护双向电平转换电路；
所述第一防护电路输出端连接12V稳压电路的输入端，电源滤波电路连接12V稳压电路的输入端和输出端，所述12V稳压电路的输出端连接基站芯片和双向电平转换电路的电源端，所述基站芯片的LIN信号端连接双向电平转换电路的LIN 12V信号端，所述双向电平转换电路的LIN 12V/24V信号端连接整车LIN总线，第二防护电路连接双向电平转换电路的LIN 12V信号端和LIN 12V/24V信号端。
进一步地，所述12V稳压电路包括稳压芯片U1、电阻R10和电阻R9，所述电阻R10和电阻R9串联，所述稳压芯片U1的输入端连接第一防护电路的输出端，所述稳压芯片U1的电压监测端及输出端连接基站芯片和双向电平转换电路的电源端，所述稳压芯片U1的电压反馈端连接在电阻R10与电阻R9之间，电阻R10另一端连接基站芯片的电源端，电阻R9另一端接地。
进一步地，所述双向电平转换电路包括MOS管Q1、电阻R7、电阻R8和电阻R11，所述电阻R7和电阻R8串联，所述MOS管Q1的漏极连接电阻R11一端，电阻R11另一端连接整车LIN总线，所述MOS管Q1的栅极连接在电阻R7与电阻R8之间，所述MOS管Q1的源极和电阻R7的另一端均连接基站芯片的LIN信号端，电阻R8另一端连接12V稳压电路的输出端。
进一步地，所述第一防护电路包括用于进行静电防护及反接防护的电源防护电路和用于进行脉冲防护、电磁骚扰防护和电磁抗扰防护的第一EMC防护电路，所述电源防护电路的输入端连接整车12V或24V电源，所述电源防护电路出输入端连接第一EMC防护电路的输入端，所述第一EMC防护电路的输出端电连接12V稳压电路的输入端。
进一步地，所述电源滤波电路包括第一滤波电路和第二滤波电路，所述第一滤波电路一端连接12V稳压电路的输入端、另一端接地，所述第二滤波电路的一端连接12V稳压电路的输出端、另一端接地。
进一步地，所述第二防护电路包括第二EMC防护电路和第三EMC防护电路，所述第二防护EMC电路一端连接双向电平转换电路的LIN 12V/24V信号端、另一端接地，所述第三EMC防护电路一端连接双向电平转换电路的LIN 12V信号端、另一端接地。
进一步地，还包括用于接收器供电电源储能和滤波的接收器储能隔离电路和用于低频天线供电电源储能和滤波的低频天线储能隔离电路，所述接收器储能隔离电路的一端和低频天线储能隔离电路的一端分别连接基站芯片的两个VRC引脚、另一端均接地。
进一步地，还包括低频天线、低频天线谐振隔直电路和低频天线信号接收电路，所述低频天线两端分别连接低频天线谐振隔直电路的一端和低频天线信号接收电路的一端，所述低频天线谐振隔直电路的另一端连接基站芯片的TX引脚，低频天线信号接收电路的另一端连接基站芯片的RX引脚和IOREF引脚。
更进一步地，还包括用于产生精准频率的晶振电路，所述晶振电路一端连接基站芯片的XTAL引脚、另一端接地。
本发明利用现有的基站芯片，通过12V稳压电路、双向电平转换电路以及对应的防护电路、滤波电路来降低电源电压和转换LIN信号电平，实现了能够兼容12V和24V***的防盗锁止电路，电路结构简单，性能优越，通用性强。本发明各电路由具体分立器件搭建而成，实现成本较低，且各器件均为低功耗器件，运行功耗低，待机静电流也很低。
附图说明
图1为本发明的原理框图。
图2为图1中A区的具体电路图。
图3为图1中B区的具体电路图。
图4为图1中C区的具体电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1-4所示，本发明包括电源防护电路1、第一EMC防护电路2、第一电源滤波电路3、12V稳压电路4、第二电源滤波电路5、第二EMC防护电路6、双向电平转换电路7、第三EMC防护电路8、接收器储能隔离电路9、低频天线储能隔离电路10、低频天线13、低频天线谐振隔直电路12、低频天线信号接收电路14、晶振电路11和基站芯片15，其中：
电源防护电路1的输入端连接整车12V或24V电源，所述电源防护电路1的输出端连接第一EMC防护电路2的输入端，所述第一EMC防护电路2的输出端电连接12V稳压电路4的输入端；第一滤波电路3一端连接12V稳压电路4的输入端、另一端接地，所述第二滤波电路5的一端连接12V稳压电路4的输出端、另一端接地。
12V稳压电路4的输出端连接基站芯片15和双向电平转换电路7的电源端，所述基站芯片15的LIN信号端(LIN_12V)连接双向电平转换电路7的LIN 12V信号端，所述双向电平转换电路7的LIN 12V/24V信号端连接整车LIN总线。
第二防护EMC电路6一端连接双向电平转换电路7的LIN 12V/24V信号端、另一端接地，所述第三EMC防护电路8一端连接双向电平转换电路的LIN 12V信号端、另一端接地。
接收器储能隔离电路9的一端和低频天线储能隔离电路10的一端分别连接基站芯片15的两个VRC引脚、另一端均接地。
低频天线13两端分别连接低频天线谐振隔直电路12的一端和低频天线信号接收电路14的一端，所述低频天线谐振隔直电路12的另一端连接基站芯片的TX引脚，低频天线信号接收电路14的另一端连接基站芯片的RX引脚和IOREF引脚。
晶振电路11一端连接基站芯片的XTAL引脚、另一端接地。
电源防护电路1，具有ESD(也称静电放电)防护和反接防护的作用。电源防护电路包括电阻R4、ESD电容C18和二极管D2，电阻R4一端作为电源防护电路的输入端连接到整车12V或24V电源、另一端连接二极管D2阳极，二极管D2阴极作为电源防护电路的输出端连接到第一EMC防护电路2的输入端，ESD电容C18一端连接在电阻R4与二极管D2之间、另一端接地。电阻R4(电阻值10欧姆，额定功率0.25W)起限制输入电流的作用，ESD电容C18(电容值10nF，额定耐压200V或250V)起电源滤波和抑制静电的作用，二极管D2(额定电流1A，额定电压1000V)起防反接的作用。
第一EMC防护电路2、第二EMC防护电路6和第三EMC防护电路8均具有脉冲防护、电磁骚扰防护和电磁抗扰防护的作用。
第一EMC防护电路2包括电容C38、TVS D3、电感L6和磁珠L5，电容C38和TVS D3并联，电容C38一端连接电源防护电路和电感L6一端、电容C38另一端接地；电感L6另一端连接12V稳压电路输入端。电容C38(电容值100nF，额度耐压50V)起电源滤波作用，TVS D3(也称瞬态电压抑制器二极管，额定耐压36V，瞬态抑制功率600W)起抑制电源干扰信号的作用，电感L6(电感值10uH，额定电流0.5A)起滤除电源低频信号的作用，磁珠L5(中心频率100MHz，中心频率阻抗220ohm，额定电流1A)起滤除电源低频信号的作用。
第一电源滤波电路3和第二电源滤波电路5均具有电源储能和电源滤波的作用；第一电源滤波电路3包括并联的电容C33和电容C27，电容C33一端连接12V稳压电路输入端、另一端接地。电容C33(电容值47uF，额定耐压50V)起储能和电源低频滤波的作用，电容C27(电容值100nF，额定耐压50V)起电源高频滤波的作用。
12V稳压电路4用于将整车12V或24V电压转换为可供基站芯片使用的电压，具有如下特性：输入电压范围-15V～48V，输出电压范围11.75～12.25V，输出电流150mA，静电流小于100uA，具有热保护和短路保护，符合AEC标准。
12V稳压电路包括稳压芯片U1、电阻R10和电阻R9，所述电阻R10和电阻R9串联，所述稳压芯片U1的输入端连接第一EMC防护电路的输出端，所述稳压芯片U1的电压监测端及输出端连接基站芯片和双向电平转换电路的电源端，所述稳压芯片U1的电压反馈端连接在电阻R10与电阻R9之间，电阻R10另一端连接基站芯片的电源端，电阻R9另一端接地。
稳压芯片U1选用可调整输出电压的LDO(低压差线性稳压器)芯片，稳压芯片U1(型号NCV8502)起降压和稳压的作用，稳压芯片U1的2脚(MON)起监测输出电压的作用，电阻R10(电阻值180k，额定功率0.1W)和电阻R9(电阻值20k，额定功率0.1W)起输出电压采样的作用，稳压芯片U1的7脚(VADJ)起输出电压反馈的作用。
第二电源滤波电路5包括并联的电容C35、电容C29和电容C31，电容C31一端连接12V稳压电路输出端、另一端接地。电容C35(电容值22uF，额定耐压25V)起储能和电源低频滤波的作用，电容C29(电容值100nF，额定耐压50V)起电源中频滤波的作用，电容C31(电容值1nF，额定耐压50V)起电源高频滤波的作用。
第二EMC防护电路6包括并联的TVS D5和电容C36，电容C36一端连接双向电平转换电路的LIN 12V/24V信号端、另一端接地。TVS D5(额定耐压36V，瞬态抑制功率300W)起抑制12V或24V LIN线干扰信号的作用，电容C36(电容值100pF，额定耐压50V)起LIN线高频滤波的作用。
双向电平转换电路，用于在LIN 12V信号电平与LIN 12V/24V信号电平之间进行电平双向转换及传输；转换速率大于20V/us，适用于弱上拉信号电平转换；双向电平转换电路包括MOS管Q1、电阻R7、电阻R8和电阻R11，所述电阻R7和电阻R8串联，所述MOS管Q1的漏极连接电阻R11一端，电阻R11另一端连接整车LIN总线，所述MOS管Q1的栅极连接在电阻R7与电阻R8之间，所述MOS管Q1的源极和电阻R7的另一端均连接基站芯片的LIN信号端，电阻R8另一端连接12V稳压电路的输出端。电阻R11(电阻值10欧姆，额定功率0.25W)起限制电流的作用，MOS管Q1起电平转换的作用，电阻R7(电阻值100k，额定功率0.1W)和电阻R8(电阻值300k，额定功率0.1W)起适配Q1的GS电压的作用。
双向电平转换电路实现电平转换的原理为：以其LIN 12V/24V信号端连接的是整车LIN_24V为例，当LIN信号从LIN_24V传输到LIN_12V时，如果LIN_24V输入高电平24V，Q1截止，LIN_12V输出高电平12V；如果LIN_24V输入低电平0V，Q1导通，LIN_12V输出低电平0.7V。当LIN信号从LIN_12V传输到LIN_24V时，如果LIN_12V输入高电平12V，Q1截止，LIN_12V输出高电平24V；如果LIN_12V输入低电平0V，Q1导通，LIN_12V输出低电平0V。在逻辑出现错误时，由于LIN线是通过弱上拉电阻连接到电源正，也不会因为过流损坏LIN网络上的设备和Mosfet Q1。
第三EMC防护电路8包括并联的TVS D1和电容C30，电容C30一端连接双向电平转换电路的LIN 12V信号端、另一端接地。TVS D1(额定耐压24V，瞬态抑制功率160W)起抑制12VLIN线干扰信号的作用，电容C30(电容值330pF，额定耐压50V)起12V LIN线高频滤波和抑制12V LIN电压波形过冲的作用。
接收器储能隔离电路9，具有接收器供电电源储能和滤波的作用。接收器储能隔离电路包括并联的电容C12(电容值100pF，额定耐压50V)和电容C16(电容值220nF，额定耐压50V)，为基站芯片U2提供瞬间能量(除接收天线外)，电容C12一端连接到基站芯片U2的VRC2引脚、另一端接地。
低频天线储能隔离电路10，具有低频天线供电电源储能和滤波的作用。低频天线储能隔离电路包括并联的电容C19(电容值10uF，额定耐压10V)、电容C21(电容值10uF，额定耐压10V)、电容C26(电容值2.2uF，额定耐压10V)、电容C24(电容值100nF，额定耐压50V)和电容C25(电容值100pF，额定耐压50V)，并联后连接到基站芯片U2的VRC1脚，为基站芯片U2驱动接收天线提供瞬间能量。
晶振电路11，具有产生精准频率的作用，要求频率误差小于0.002％。晶振电路包括晶振X1(频率16MHz)、电容C28(电容值10pF，额定耐压50V)和电容C32(电容值10pF，额定耐压50V)，晶振X1连接在基站芯片U2的XATL1引脚和XATL2引脚之间，电容C28一端连接基站芯片U2的XATL1引脚、另一端接地，电容C32一端连接基站芯片U2的XATL2引脚、另一端接地，C28和C32起稳定振荡波形的频率和幅度的作用。
低频天线谐振隔直电路12，具有产生电压幅值100V和谐振频率125KHz的电压波形的作用，要求谐振电容耐压200V，隔直电容耐压50V；低频天线谐振隔离电路包括电容C13、电容C14、电容C15、电容C34、电容C17、电容C20和电阻R6，其中电容C13、电容C14、电容C15和电容C34并联，并联后一端与低频天线一端连接、另一端连接电容C17一端；电容C17另一端连接基站芯片U2的TX1引脚，电容C20和电阻R6串联，电阻R6另一端连接低频天线另一端，电容C20另一端连接基站芯片U2的TX2引脚。电容C17(电容值100nF，额定耐压50V)和电容C20(电容值100nF，额定耐压50V)起隔离直流的作用，电阻R6(电阻值18ohm，额定功率0.25W)起限制电流作用，电容C13(电容值2.7nF，耐压值200V或250V)、电容C14(电容值2.7nF，耐压值200V或250V)、电容C15(电容值2.7nF，耐压值200V或250V)和电容C34(电容值330pF，耐压值200V或250V)起串联谐振的作用，谐振频率为125KHz。
低频天线13，具有产生电压幅值100V和谐振频率125KHz的电压波形的作用，要求低频天线耐压200V，并固定在转向锁上；
低频天线如图4所示，低频天线(LF Antenna 365uH)是套在汽车转向锁上感应线圈，起串联谐振的作用，谐振频率为125KHz，且能够感应接收点火钥匙发出的编码信息。
低频天线接收电路14，具有接收天线传输消息、匹配负载和ESD防护的作用。低频天线接收信号电路包括电阻R3和电容C23，电阻R3一端连接低频天线、另一端连接基站芯片U2的RX引脚，电容C23一端连接基站芯片U2的RX引脚、另一端连接基站芯片U2的IOREF引脚。电阻R3(电阻值100ohm，额定功率0.1W)起限制电流作用，电容C23实际上是TVS和电容的组合，其电容值12pF，击穿电压值为18V，起天线输入信号滤波和抑制天线噪音信号的作用。
基站芯片U2(BaseStation IC)，具有如下特性：完全整合的单片基站，高性能的自适应采样定时的AF/AM(也称调频/调幅)解调，可程控的调制解调，能够驱动低频天线，可以诊断天线故障、可采用LIN线通信、运行功耗低和可以休眠等。基站芯片U2(型号PJF7992ATW/C1C)是汽车发动机锁止电路的主芯片，它是NXP的第二代先进基站芯片，包括稳压器、微控制器、看门狗、低频收发器、SPI接口和LIN接口等电路，主要起低频信号收发作用。
本发明采用上述电路，实现了12V和24V兼容的发动机防盗锁止电路，防盗锁止电路的主要功能是双向传输低频信号。当用于24V***时，12V稳压电路输出VDD_12V的正常电压范围为11.75～12.25V，当用于12V***时，VDD_12V的正常电压范围为10.8～11.2V，而基站芯片U1(型号PJF7992ATW/C1C)的供电电压要求范围为5.6～27V，因此VDD_12V都能满足U1的供电要求。当用于24V***时，LIN_24V的正常电压范围为16～32V，LIN_12V的正常电压范围为11.75～12.25V，当用于12V***时，LIN_24V的正常电压范围为9～16V，LIN_12V的正常电压范围为8～15V，而基站芯片U1LIN 12V电路的工作电压范围为6～27V，外部LIN电路的工作电压范围为6V～40V，因此LIN_12V能满足U1LIN电路的工作电压要求，LIN_24V能满足外部LIN电路的工作电压要求，因此本发明电路可以用于12V***和24V***。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种适用于12V和24V***的发动机防盗锁止电路，其特征在于：包括
第一防护电路，用于保护12V稳压电路；
电源滤波电路，用于对12V稳压电路进行储能和滤波；
12V稳压电路，用于将整车12V或24V电压转换为可供基站芯片使用的电压；
基站芯片，用于实现发动机防盗锁止；
双向电平转换电路，用于在LIN 12V信号电平与LIN 12V/24V信号电平之间进行电平双向转换及传输；
第二防护电路，用于保护双向电平转换电路；
所述第一防护电路输出端连接12V稳压电路的输入端，电源滤波电路连接12V稳压电路的输入端和输出端，所述12V稳压电路的输出端连接基站芯片和双向电平转换电路的电源端，所述基站芯片的LIN信号端连接双向电平转换电路的LIN 12V信号端，所述双向电平转换电路的LIN 12V/24V信号端连接整车LIN总线，第二防护电路连接双向电平转换电路的LIN 12V信号端和LIN 12V/24V信号端。
2.根据权利要求1所述的适用于12V和24V***的发动机防盗锁止电路，其特征在于：所述12V稳压电路包括稳压芯片U1、电阻R10和电阻R9，所述电阻R10和电阻R9串联，所述稳压芯片U1的输入端连接第一防护电路的输出端，所述稳压芯片U1的电压监测端及输出端连接基站芯片和双向电平转换电路的电源端，所述稳压芯片U1的电压反馈端连接在电阻R10与电阻R9之间，电阻R10另一端连接基站芯片的电源端，电阻R9另一端接地。
3.根据权利要求1所述的适用于12V和24V***的发动机防盗锁止电路，其特征在于：所述双向电平转换电路包括MOS管Q1、电阻R7、电阻R8和电阻R11，所述电阻R7和电阻R8串联，所述MOS管Q1的漏极连接电阻R11一端，电阻R11另一端连接整车LIN总线，所述MOS管Q1的栅极连接在电阻R7与电阻R8之间，所述MOS管Q1的源极和电阻R7的另一端均连接基站芯片的LIN信号端，电阻R8另一端连接12V稳压电路的输出端。
4.根据权利要求1所述的适用于12V和24V***的发动机防盗锁止电路，其特征在于：所述第一防护电路包括用于进行静电防护及反接防护的电源防护电路和用于进行电磁抗扰防护的第一EMC防护电路，所述电源防护电路的输入端连接整车12V或24V电源，所述电源防护电路出输入端连接第一EMC防护电路的输入端，所述第一EMC防护电路的输出端电连接12V稳压电路的输入端。
5.根据权利要求1所述的适用于12V和24V***的发动机防盗锁止电路，其特征在于：所述电源滤波电路包括第一滤波电路和第二滤波电路，所述第一滤波电路一端连接12V稳压电路的输入端，第一滤波电路另一端接地，所述第二滤波电路的一端连接12V稳压电路的输出端，第二滤波电路另一端接地。
6.根据权利要求1所述的适用于12V和24V***的发动机防盗锁止电路，其特征在于：所述第二防护电路包括第二EMC防护电路和第三EMC防护电路，所述第二防护EMC电路一端连接双向电平转换电路的LIN 12V/24V信号端，第二防护EMC电路另一端接地，所述第三EMC防护电路一端连接双向电平转换电路的LIN 12V信号端，第三EMC防护电路另一端接地。
7.根据权利要求1所述的适用于12V和24V***的发动机防盗锁止电路，其特征在于：还包括用于接收器供电电源储能和滤波的接收器储能隔离电路和用于低频天线供电电源储能和滤波的低频天线储能隔离电路，所述接收器储能隔离电路的一端和低频天线储能隔离电路的一端分别连接基站芯片的两个VRC引脚，接收器储能隔离电路的另一端和低频天线储能隔离电路的另一端均接地。
8.根据权利要求1所述的适用于12V和24V***的发动机防盗锁止电路，其特征在于：还包括低频天线、低频天线谐振隔直电路和低频天线信号接收电路，所述低频天线两端分别连接低频天线谐振隔直电路的一端和低频天线信号接收电路的一端，所述低频天线谐振隔直电路的另一端连接基站芯片的TX引脚，低频天线信号接收电路的另一端连接基站芯片的RX引脚和IOREF引脚。
9.根据权利要求1所述的适用于12V和24V***的发动机防盗锁止电路，其特征在于：还包括用于产生精准频率的晶振电路，所述晶振电路一端连接基站芯片的XTAL引脚，晶振电路另一端接地。
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