郁辉 汽车工程联盟

3.5 曲轴凸轮轴磁电传感器模块的设计开发

通常，发动机的曲轴和凸轮轴有两种传感器：霍尔传感器和磁电传感器。霍尔传感器，由于输出是数字信号，不易受干扰，其处理电路由RC组成的低通滤波及分压电路组成，这里不作重点讨论。而后一种磁电传感器，由于是模拟信号，且幅值易受曲轴或凸轮的气隙大小影响，所以处理电路较为复杂。

图3.6曲轴/凸轮轴磁电传感器模块框图

图3.6是磁电传感器模块框图，磁电信号（差分）进入后，先经过低通滤波器过滤掉高频干扰，然后经限位电路限位电压信号，再通过放大器和比较器，最后输出处理好之后的数字信号到主控芯片中。实际应用中，这些功能电路已集成进专用芯片。不过，由于不同应用的发动机曲轴和凸轮轴有差异，以及应用气隙也不尽相同，所以需要实际测定不同气隙和转速下的曲轴/凸轮轴的信号强度才能设定比较器的阈值，这也是实际应用中的经验总结。

3.6 输入输出电路和电源模块的设计开发

图3.7外部模拟/数字输入结构

图3.7是外部模拟/数字输入电路的设计结构，有上述两种结构，由EMI/ESD电容、上拉/下拉电阻、RC低通滤波电路组成。所有的模拟/数字输入基本都是这两种结构，不同的是在电阻电容值，滤波频率以及传感器供电上（主动传感器自带电源，被动传感器由ECU供电）。

输出电路主要有高端输出和低端输出。图3.8是低端输出电路结构，图3.9是高端输出电路结构。

图3.8低端输出电路结构

如图3.8所示结构的电路称为低端输出电路，即负载接在电源与功率管漏极之间。输出分两种类型，一种为高低电平输出，一种为频率输出。续流二极管用于释放关断瞬间负载上的能量来保护功率管，电容为了改善EMI特性，功率管带漏源齐纳管保护。除续流二极管和EMI电容外，其余均集成在专用芯片内。

图3.9高端输出电路结构

类似地，图3.9中，负载与地相连的输出驱动，称为高端输出。电路由功率管，续流二极管和ESD电容组成。与低端输出一样，都使用N型MOSFET，区别是此处的栅极控制电压需要使用升压电路并高于“VB + 开通电压”。另外，与低端输出使用专用芯片驱动不同的是，高端输出使用模拟电路构成。

图3.10电源模块框图

电源模块：由专用芯片外接一些被动器件（电阻电容电感等）组成，主要提

供主芯片、其他电路供电以及喷油电路模块需要的升压（50V和85V两种）。图3.10是电源模块框图。

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参考文献

[1] 郁辉，商用车发动机电控系统研发和生产的项目管理[D].复旦大学, 2013年

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