传统汽车组合仪表电路分析

朱先如，关　宁郑芳芳（安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽 合肥　230601）

传统汽车组合仪表电路分析

朱先如，关宁郑芳芳
（安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽 合肥230601）

介绍汽车组合仪表电源电路及相关信号输入电路，对电路各部分工作原理进行阐述，并对电路中各元器件作用进行简单分析。

汽车组合仪表；电源电路；信号输入电路

本文所说的传统组合仪表为使用硬线信号进行信息交互的汽车仪表。传统组合仪表电路主要由电源电路及信号输入电路组成，其中电源电路为仪表能够正常工作的核心部分，主要为仪表MCU提供稳定的电压，保证仪表MCU能够正常工作，处理各类输入信号，保证仪表的功能正常。传统汽车仪表的信号输入主要为PWM波、电阻和硬线输入 （包括高电平有效、低电平有效或高/悬空有效）等。5±0.1V，为仪表MCU提供工作电源，其型号可根据仪表驱动功率来选择，如电源芯片TLE4275，驱动电流可达到500 mA。稳压芯片后面的电容作用还是滤波，用来保证提供给MCU的电源的稳定性。

图1中虚线框部分为励磁电路，若仪表不需为发电机提供励磁，则不需要此部分。

1　电源电路

电源电路主要作用是为仪表MCU供电，需要将12V直流电转化为稳定的5 V直流电供给MCU工作。通常是通过滤波、整流、稳压滤波、滤波等手段，保证最终输出的电压稳定，其电路一般如图1所示。

电源电路中二极管D40主要作用为整流及防反。电容C134、C130、C132及C133均具有滤波作用，用来保证将蓄电池提供电源中的干扰滤除。其中电容C130还起稳压及供电作用，在蓄电池掉电时，为仪表提供电源用来保存累计里程。若汽车用电器很多，蓄电池电压波动很大，在C130后面还并联大功率TVS管，用来稳压及断电瞬间提供供电。NCV4275为稳压芯片，其作用是将点火开关电源稳压到

图1　仪表电源电路

2　PWM波输入电路

外部PWM输入在仪表中多用于车速表、转速表、水温表、瞬时油耗及背光调节等功能，其基本工作原理都是相同的。现以瞬时油耗为例，为大家说明此部分的仪表电路。瞬时油耗部分电路如图2所示。

仪表电阻R19通常为NC（即不贴），当此电路作为外部电平输入调节电路时，则贴上R19，一般为2kΩ。

电阻R20主要是与电阻R25一起形成分压电路，因为MCU能接受的电源为5 V，此时电源电平通过分压后电压为12 V×68/（68+82）=5.4 V。然后通过电容C18进行滤波、压降，D4进行稳定电平，最终保证提供给MCU的电平能被MCU接收。

图2　PWM波输入电路

3　高电平有效输入电路

高电平有效是一种常见的硬线信号输入方式，仪表中的左/右转向灯、位置灯、近/远光灯等通常都是采用高电平有效的方式点亮。通常仪表中高电平有效输入电路如图3所示。

图3　高电平有效电路

图3中电容C53的作用为滤波，用来滤除高电平信号中的干扰信号。

电阻R64为限流电阻，LED为电流器件，其工作需要串联一个电阻来产生电流。

电阻R63为电流泻放电阻，其主要作用是给弱电流信号一个通路，避免流过发光二极管导致误点亮。

至于电阻R63的取值可按照下面方法进行：假设LED的导通电压为1.5 V，查询datasheet（数据手册）上给出的LED点亮的最小流通电流是300μA。那么这个电阻R=1.5/0.3=5，即最大为5kΩ，小一些抗干扰性能强一些，下限根据输入电流计算。

C52作用：吸收浪涌，抗干扰，滤波，软启动（延时），AC防闪。

4　低电平有效输入电路

低电平有效与高电平有效一样，也是一种常见的硬线信号输入方式，仪表中的主驾驶位安全带未系提醒、EPC报警、发动机故障报警等通常都是采用低电平有效的方式点亮。低电平有效输入电路与高电平有效类似，具体电路如图4所示。

与高电平有效电路相比，低电平有效电路中多了一个二极管，其主要作用为防反接与地漂。其余元器件的作用与高电平有效电路中的作用相同。

图4　低电平有效电路

5　高电平/悬空有效输入电路

高电平/悬空有效在仪表中也是一种常见的信号输入方式，表示在传感器输入高电平或传感器无效时，输出信号为有效值，点亮仪表相应的指示灯。通常制动系统故障报警、安全气囊故障报警等采用这类逻辑。其电路如图5所示。

图5　高电平/悬空有效电路

该电路主要在高电平有效电路的基础上增加悬空有效，如图5中制动故障输入为悬空时，报警灯LED29依然能够点亮。当制动故障为高电平时，二极管D42左右均为高电平，且左边电平高于右边，电压被截止，VCC电由虚线框外电路连接到搭铁，且虚线框内电路工作，将故障信号传递给仪表MCU。当制动故障悬空时，由于下半部分电路中的VCC的缘故，二极管D42左右仍均为高电平，且左边电平高于右边，电压被截止VCC电由虚线框外电路连接到搭铁，且虚线框内电路工作，将故障信号传递给仪表MCU。当制动故障为低电平时，上半部分VCC电及下半部分VCC电均由制动故障接入搭铁，故障报警部门电路不工作，实现高电平或悬空有效。

电路中部分元器件作用如下。

1）D42作用二极管反向截止。

2）R201作用在外部输入低时起限流作用，外部输入高时R 201R 202R 203一起分压。

3）R200作用限流电阻，LED为电流器件，需要串联电阻来产生电流。

4）R199作用电流泻放电阻，主要是给弱电流信号一个通路，避免流过发光二极管导致误点亮。

5）C121作用吸收浪涌，抗干扰，滤波，软启动 （延时），AC防闪。

6）Q23作用控制电路的开关。

6　总结

本文主要讲述了传统使用硬线信号的组合仪表的一些电路结构，包括电源电路原理及相关的一些信号输入接口的电路原理。并对电路中的主要电器元件作用进行了简单的介绍，阐述了仪表电路设计中的滤波、稳压等措施，让大家对于仪表电路有了初步的认识。

本文所介绍的组合仪表的电源电路及各类信号输入电路目前在江淮同悦、江淮悦悦及2012款江淮和悦等一代车型上均有采用。

［1］大陆汽车电子 （芜湖）组合仪表电路分析［Z］.

［2］江淮汽车组合仪表方案说明书［Z］.

［3］隋礼辉，张晓云.汽车电路分析［J］.北京：中国人民大学出版社，2010.

［4］王淑钧.电子技术［M］.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，1999.

（编辑杨景）

Circuit Analysis on Combination Instrument for Traditional Vehicles

ZHU Xian-ru，GUAN Ning，ZHENG Fang-fang
（Tech Center of Anhui Jianghuai Automobile Co.Ltd.，Hefei 230601，China）

The power circuit of auto combination instrument and related signal input circuit are introduced.The working principle of each part of the circuit is described and the function of each circuit component is simply analyzed.

auto combination instrument；power supply circuit；signal input circuit

U463.7

B

1003-8639（2016）02-0031-02

2015-10-13；

2015-11-17

朱先如 （1988-），男，电器设计工程师。