基于电荷域小信号放大的车窗防夹控制电路制造技术

本发明专利技术公开一种基于电荷域小信号放大的车窗防夹控制电路，包括开关按键模块、MCU、电机驱动、电荷域电流信号放大电路、电荷域电压信号放大电路、霍尔传感器和车窗电机模块；MCU通过周期性检测电荷域电压和电流信号放大电路输出端的信号来判断是否物体被夹，向车窗驱动单元发送控制信号，驱动车窗驱动单元的车窗电机动作实现车窗的开、关。本发明专利技术结构简单，低功耗，反应灵敏，能有效防止车窗玻璃与车窗边框发生撞击，并且成本低廉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利隶属于汽车车窗防夹控制电路
该车窗防夹控制电路包括：开关按键模块、MCU、电机驱动、电荷域电压信号放大电路、电荷域电流信号放大电路、霍尔传感器、车窗电机组成，其通过对霍尔传感器和车窗电机状态的检测，来实现汽车车窗防夹功能。技术背景随着我国经济的迅速发展以及人民生活水平的不断提高，我国普通家庭以及单位的车辆保有量不断上升。人们在享受汽车带来的便捷同时，更多的考虑到车辆的舒适性和安全性。车窗是车身重要的组成之一，因此在车窗设有由传感器、控制开关和控制单元构成的玻璃升降器的防夹装置。目前，汽车防夹车窗的防夹功能检测技术有红外传感器式、压力传感器式。红外传感器式检测技术是利用红外光检测有无异物在车窗移动范围内，通过控制单元发出指令让车窗电机停转或反转带动车窗玻璃的停止或反转从而实现了防夹功能。压力传感器式检测技术是将压力传感器置于车窗上边框内，当车窗上升过程中夹到物体时，压力传感器反馈触发信号，通过控制单元发出指令让车窗电机停转或反转带动车窗玻璃的停止或反转从而实现了防夹功能。但是以上所述的防夹检测技术或研究存在以下弊端：红外传感器式检测技术对天气环境要求较高，在恶劣的气候条件(大雨、浓雾和灰尘)下会严重影响到红外光源的性能，在这些极端情况下，红外系统很难保证正常工作；压力传感器式检测技术的弊端在于成本高且容易误触发。随着节能减排理念的深入人心，汽车节能理念对能耗要求越来越严格，车载电子系统所消耗的电力能耗占据了是汽车车身整体能耗的重要部分，设计低功耗车载电子控制系统是未来的发展趋势。因此，设计低能耗、结构简单、反应灵敏，能有效防止车窗玻璃与车窗边框发生撞击，并且成本低廉的电动车窗防夹控制系统很有意义。对于车窗防夹控制电路，传感器输出模拟小信号的检测放大是重要环节，小信号检测放大处理电路的能耗也应当进一步优化。图1所示为现有的小信号放大电路，主要基于运算放大器，有同相输入端和反相输入端，输入端的极性和输出端是同一极性的就是同相放大器，而输入端的极性和输出端相反极性的则称为反相放大器。这种电压检测放大电路的工作完全依赖与运算放大器的负反馈来保证信号放大的速度，对于理想运放，放大电路精度取决于输入电阻和反馈电阻的比值。实际电路中，运放的增益和带宽都是有限的，这取决于运放的增益带宽积，而高增益大带宽运放电路需要大量的功耗开销，因此低功耗的小信号放大电路设计的核心是消除高增益大带宽运放电路的使用。本专利技术提供了一种基于电荷域电流小信号放大电路的车窗防夹控制电路，通过代替高功耗的基于运放的小信号放大电路实现低功耗和低成本防夹控制。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于电荷域小信号放大的车窗防夹控制电路。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：基于电荷域小信号放大的车窗防夹控制电路，其特征是：开关按键、MCU、电机驱动、电荷域电流信号放大电路、电荷域电压信号放大电路、霍尔传感器和车窗电机模块；所述基于电荷域小信号放大的车窗防夹控制电路的连接关系为：开关按键模块的输出连接到MCU的控制信号输入端，MCU的第一数据输出端连接到电机驱动的数据信号端，电机驱动输出端连接到车窗电机的控制信号端，霍尔传感器的信号输出端连接到电荷域电压信号放大电路的电压输入端，电荷域电压信号放大电路将接收到的电压信号进行放大处理并输出到MCU控制器的单端模拟电压输入端，车窗电机的驱动电流输出端连接到电荷域电流信号放大电路的电流输入端，电荷域电流信号放大电路将接收到的电压信号进行放大处理并输出到MCU控制器的差分模拟电压输入端，MCU的第一控制信号产生端口输出时钟Clkr到电荷域电压信号放大电路的Clkr时钟输入端口和电荷域电流信号放大电路的Clkr时钟输入端口，MCU的第二控制信号产生端口输出时钟Clks到电荷域电压信号放大电路的Clks时钟输入端口和电荷域电流信号放大电路的Clks时钟输入端口，MCU的第三控制信号产生端口输出时钟Clk到电荷域电压信号放大电路的Clk时钟输入端口和电荷域电流信号放大电路的Clk时钟输入端口，MCU的第四控制信号产生端口输出时钟Clkn到电荷域电压信号放大电路的Clkn时钟输入端口和电荷域电流信号放大电路的Clkn时钟输入端口，MCU的第五控制信号产生端口输出时钟Clkt到电荷域电压信号放大电路的Clkt时钟输入端口和电荷域电流信号放大电路的Clkt时钟输入端口。所述的电荷域电压信号放大电路，其特征是：包括两个电荷存储节点、一个连接在两个电荷存储节点之间的电荷传输控制开关、连接到第一电荷存储节点的第一电容、连接到第二电荷存储节点的容值可编程电容、连接到第一电荷存储节点的第一电压传输开关、连接到第一电荷存储节点的第二电压传输开关、连接到第二电荷存储节点的第三电压传输开关和连接到第二电荷存储节点的第四电压传输开关；所述电荷域电压信号放大电路的连接关系为：第一电容的一端连接到第一电荷存储节点，另一端连接到电荷传输控制时钟Clk；容值可编程电容的一端连接到第二电荷存储节点，另一端连接到电荷传输控制时钟Clkn；电荷传输控制开关的控制端连接到传输信号Clkt，电荷传输控制开关两端连接到第一和第二电荷存储节点；第一电压传输开关的一端连接到第一电荷存储节点，另一端连接到基准电压1，开关控制信号接Clkr；第二电压传输开关的一端连接到第一电荷存储节点，另一端连接到输入电压Vi，开关控制信号接Clks；第三电压传输开关的一端连接到第二电荷存储节点，另一端连接到基准电压2，开关控制信号接Clkr；第四电压传输开关的一端连接到第二电荷存储节点，另一端连接到输出电压Vo，开关控制信号接Clkt。所述电荷域电压信号放大电路，其特征是：在完成一次电压放大后，输出电压与输入电压的关系为放大系数为-C302/C305的线性关系，其中：C302和C305分别为第一电容和容值可编程电容的电容值。所述的电荷域电流信号放大电路，其特征是包括：第一正端电荷存储节点、第一负端电荷存储节点、第二正端电荷存储节点和第二负端电荷存储节点、一个连接在第一和第二正端电荷存储节点之间的正端电荷传输控制开关、一个连接在第一和第二负端电荷存储节点之间的负端电荷传输控制开关、连接到第一正端电荷存储节点的正端电容、连接到第二正端电荷存储节点的正端容值可编程电容、连接到第一负端电荷存储节点的负端电容、连接到第二负端电荷存储节点的负端容值可编程电容、连接到第一正端电荷存储节点的第一正端电压传输开关、连接到第一正端电荷存储节点的第二正端电压传输开关、连接到第二正端电荷存储节点的第三正端电压传输开关和连接到第二正端电荷存储节点的第四正端电压传输开关、连接到第一负端电荷存储节点的第一负端电压传输开关、连接到第一负端电荷存储节点的第二负端电压传输开关、连接到第二负端电荷存储节点的第三负端电压传输开关和连接到第二负端电荷存储节点的第四负端电压传输开关、连接到第一正端电压传输开关和第一负端电压传输开关之间的电流检测电阻；所述电荷域电流信号放大电路的连接关系为：正端电容的一端连接到第一正端电荷存储节点，另一端连接到电荷传输控制时钟Clk；正端容值可编程电容的一端连接到第二正端电荷存储节点，另一端连接到电荷传输控制时钟Clkn；正端电荷传本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于电荷域小信号放大的车窗防夹控制电路，其特征是包括：开关按键、MCU、电机驱动、电荷域电流信号放大电路、电荷域电压信号放大电路、霍尔传感器和车窗电机模块；所述基于电荷域小信号放大的车窗防夹控制电路的连接关系为：开关按键模块的输出连接到MCU的控制信号输入端，MCU的第一数据输出端连接到电机驱动的数据信号端，电机驱动输出端连接到车窗电机的控制信号端，霍尔传感器的信号输出端连接到电荷域电压信号放大电路的电压输入端，电荷域电压信号放大电路将接收到的电压信号进行放大处理并输出到MCU控制器的单端模拟电压输入端，车窗电机的驱动电流输出端连接到电荷域电流信号放大电路的电流输入端，电荷域电流信号放大电路将接收到的电压信号进行放大处理并输出到MCU控制器的差分模拟电压输入端，MCU的第一控制信号产生端口输出时钟Clkr到电荷域电压信号放大电路的Clkr时钟输入端口和电荷域电流信号放大电路的Clkr时钟输入端口，MCU的第二控制信号产生端口输出时钟Clks到电荷域电压信号放大电路的Clks时钟输入端口和电荷域电流信号放大电路的Clks时钟输入端口，MCU的第三控制信号产生端口输出时钟Clk到电荷域电压信号放大电路的Clk时钟输入端口和电荷域电流信号放大电路的Clk时钟输入端口，MCU的第四控制信号产生端口输出时钟Clkn到电荷域电压信号放大电路的Clkn时钟输入端口和电荷域电流信号放大电路的Clkn时钟输入端口，MCU的第五控制信号产生端口输出时钟Clkt到电荷域电压信号放大电路的Clkt时钟输入端口和电荷域电流信号放大电路的Clkt时钟输入端口。...

【技术特征摘要】
1.基于电荷域小信号放大的车窗防夹控制电路，其特征是包括：开关按键、MCU、电机驱动、电荷域电流信号放大电路、电荷域电压信号放大电路、霍尔传感器和车窗电机模块；所述基于电荷域小信号放大的车窗防夹控制电路的连接关系为：开关按键模块的输出连接到MCU的控制信号输入端，MCU的第一数据输出端连接到电机驱动的数据信号端，电机驱动输出端连接到车窗电机的控制信号端，霍尔传感器的信号输出端连接到电荷域电压信号放大电路的电压输入端，电荷域电压信号放大电路将接收到的电压信号进行放大处理并输出到MCU控制器的单端模拟电压输入端，车窗电机的驱动电流输出端连接到电荷域电流信号放大电路的电流输入端，电荷域电流信号放大电路将接收到的电压信号进行放大处理并输出到MCU控制器的差分模拟电压输入端，MCU的第一控制信号产生端口输出时钟Clkr到电荷域电压信号放大电路的Clkr时钟输入端口和电荷域电流信号放大电路的Clkr时钟输入端口，MCU的第二控制信号产生端口输出时钟Clks到电荷域电压信号放大电路的Clks时钟输入端口和电荷域电流信号放大电路的Clks时钟输入端口，MCU的第三控制信号产生端口输出时钟Clk到电荷域电压信号放大电路的Clk时钟输入端口和电荷域电流信号放大电路的Clk时钟输入端口，MCU的第四控制信号产生端口输出时钟Clkn到电荷域电压信号放大电路的Clkn时钟输入端口和电荷域电流信号放大电路的Clkn时钟输入端口，MCU的第五控制信号产生端口输出时钟Clkt到电荷域电压信号放大电路的Clkt时钟输入端口和电荷域电流信号放大电路的Clkt时钟输入端口。2.根据权利要求1所述的基于电荷域小信号放大的车窗防夹控制电路，其特征是：所述电荷域电压信号放大电路包括两个电荷存储节点、一个连接在两个电荷存储节点之间的电荷传输控制开关、连接到第一电荷存储节点的第一电容、连接到第二电荷存储节点的容值可编程电容、连接到第一电荷存储节点的第一电压传输开关、连接到第一电荷存储节点的第二电压传输开关、连接到第二电荷存储节点的第三电压传输开关和连接到第二电荷存储节点的第四电压传输开关；所述电荷域电压信号放大电路的连接关系为：第一电容的一端连接到第一电荷存储节点，另一端连接到电荷传输控制时钟Clk；容值可编程电容的一端连接到第二电荷存储节点，另一端连接到电荷传输控制时钟Clkn；电荷传输控制开关的控制端连接到传输信号Clkt，电荷传输控制开关两端连接到第一和第二电荷存储节点；第一电压传输开关的一端连接到第一电荷存储节点，另一端连接到基准电压1，开关控制信号接Clkr；第二电压传输开关的一端连接到第一电荷存储节点，另一端连接到输入电压Vi，开关控制信号接Clks；第三电压传输开关的一端连接到第二电荷存储节点，另一端连接到基准电压2，开关控制信号接Clkr；第四电压传输开关的一端连接到第二电荷存储节点，另一端连接到输出电压Vo，开关控制信号接Clkt。3.如权利要求2所述的基于电荷域小信号放大的车窗防夹控制电路，其特征是：所述电荷域电压信号放大电路在完成一次电压放大后，输出电压与输入电压的关系为放大系数为-C302/C305的线性关系，其中：C302和C305分别为第一电容和容值可编程电容的电容值。4.根据权利要求1所述的基于电荷域小信号放大的车窗防夹控制电路，其特征是：所述电荷域电流信号放大电路包括第一正端电荷存储节点、第一负端电荷存储节点、第二正端电荷存储节点和第二负端电荷存储节点、一个连接在第一和第二正端电荷存储节点之间的正端电荷传输控制开关、一个连接在第一和第二负端电荷存储节点之间的负端电荷传输控制开关、连接到第一正端电荷存储节点的正端电容、连接到第二正端电荷存储节点的正端容值可编程电容、连接到第一负端电荷存储节点的负端电容、连接到第二负端电荷存储节点的负端容值可编程电容、连接到第一正端电荷存储节点的第一正端电压传输开关、连接到第一正端电荷存储节点的第二正端电压传输开关、连接到第二正端电荷存储节点的第三正端电压传输开关和连接到第二正端电荷存储节点的第四正端电压传输开关、连接到第一负端电荷存储节点的第一负端电压传输开关、连接到第一负端电荷存储节点的第二负端电压传输开关、连接到第二负端电荷存储节点的第三负端电压传输开关和连接到第二负端电荷存储节点的第四负端电压传输开关、连接到第一正端电压传输开关和第一负端电压传输开关之间的电流检测电阻；所述电荷域电流信号放大电路的连接关系为：正端电容的一端连接到第一正端电荷存储节点，另一端连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈珍海，汪伟，何千道，曹俊呈，
申请(专利权)人：黄山市瑞兴汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34