摘要

大家熟知的汽車側(cè)后視鏡已從簡單的反射玻璃發(fā)展為高性能子系統(tǒng)。側(cè)后視鏡不僅可以為駕駛員提供后視信息，還可以提供盲區(qū)內(nèi)車輛的信息。此外，側(cè)后視鏡還可以在超車車輛前照燈亮度過高時自動調(diào)光，通過加熱以去冰除霧，以及在車輛轉(zhuǎn)彎時發(fā)出信號來通知其他駕駛員。本應(yīng)用簡報介紹了用于控制所有這些功能的要求和設(shè)計。

后視鏡模塊功能

在許多情況下，后視鏡功能可作為車門模塊的一部分進行管理。車門模塊還可以控制電動車窗、鎖和彈出式把手等選件。而在其他情況下，單獨的后視鏡模塊可管理后視鏡功能。本文接下來討論的設(shè)計側(cè)重于第二類情況。圖 1 展示了全功能汽車側(cè)后視鏡眾多功能中的一部分。

• 網(wǎng)絡(luò)連接控制
• 電動水平和垂直調(diào)節(jié)
• 電動折疊展開
• 加熱后視鏡面
• 電致變色調(diào)光
• 轉(zhuǎn)向信號
• 盲區(qū)警示指示燈
• 地面照明燈

德州儀器 (TI) 提供了可幫助設(shè)計人員實現(xiàn)所有這些功能的設(shè)計。下面各段介紹了各種子電路并推薦了用于實現(xiàn)方案的元件。

與電池系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的連接

要實現(xiàn)后視鏡功能，需要由車輛電源系統(tǒng)供電（通常為 12V 電源），并連接到車輛網(wǎng)絡(luò)（通常為 CAN 或 LIN）。在我們的設(shè)計中，系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片 (SBC) TLIN1431-Q1 提供 LIN 收發(fā)器進行網(wǎng)絡(luò)連接，并提供一個穩(wěn)壓器，將 12V 汽車電源電壓轉(zhuǎn)換為適用于微控制器 (MCU) 和模擬信號的 3.3V 電壓。該器件還包括看門狗功能，可監(jiān)控 MCU 并在需要時提供復(fù)位。LM74700-Q1 智能二極管可保護模塊免受電池反向情況的影響。

控制功能

微控制器 (MCU) 調(diào)節(jié)和控制側(cè)后視鏡的功能。MCU 處理來自車輛網(wǎng)絡(luò)（通常為 LIN 或 CAN）的消息并控制電機、加熱器和 LED，以響應(yīng)來自車輛駕駛員的網(wǎng)絡(luò)命令或按鈕操作。

MCU 監(jiān)控每個功能的運行，并在檢測到任何故障（例如過載情況、過熱或電壓電源故障）時采取措施。我們的設(shè)計采用 MSPM0 Arm? Cortex?-M0+ 微控制器來管理所有側(cè)后視鏡功能。MSPM0G3507 MCU 中集成了一個 CAN 控制器，適用于車輛網(wǎng)絡(luò)為 CAN 的設(shè)計。對于通過 LIN 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)計，MSPM0L1305 是一個不錯的選擇。除了典型的數(shù)字特性外，這些 MCU 還集成了有用的模擬元件，包括運算放大器和比較器。這簡化了傳感器輸入的信號調(diào)節(jié)和診斷等。

圖 1 典型側(cè)后視鏡的方框圖

電動水平和垂直調(diào)節(jié)

后視鏡位置的水平 (X) 和垂直 (Y) 調(diào)節(jié)通常使用小型有刷直流電機（典型電流小于 1A）來實現(xiàn)。在我們的設(shè)計中，DRV8906-Q1 的三個半橋驅(qū)動這兩個電機，允許在 X 軸或 Y 軸任一方向移動。如果需要脈寬調(diào)制來控制移動速度，DRV8906-Q1 還具有集成式 PWM 發(fā)生器，該發(fā)生器可由 MCU 通過串行外設(shè)接口 (SPI) 進行設(shè)置。

電動折疊或展開

在停車位空間狹窄的情況下，車身寬度至關(guān)重要。折疊式側(cè)后視鏡能夠?qū)④囕v兩側(cè)各縮減數(shù)英寸的寬度，進而避免車身在?？繒r與周邊障礙物刮擦導(dǎo)致?lián)p傷，并為駕乘人員進出提供更大空間。采用電動設(shè)計時，此功能通常通過有刷直流電機實現(xiàn)，需搭配簡單的全橋驅(qū)動并需要幾安培的電流。我們的設(shè)計采用 DRV8243-Q1 完全集成式電機驅(qū)動器，可驅(qū)動高達 12A 的電流。由于后視鏡折疊的移動范圍有限（通常約為 90 度），我們希望在后視鏡到達完全打開或完全關(guān)閉位置時，停止驅(qū)動。DRV8243-Q1 具有與電機電流成正比的輸出信號，因此我們可以確定電機電流在增加至達到失速點時的移動終點位置。我們還可以設(shè)置可調(diào)節(jié)的電流限值來確保電機扭矩不會導(dǎo)致電機堵轉(zhuǎn)。

加熱后視鏡面

后視鏡可能會被冰雪遮擋，因此許多側(cè)后視鏡的后表面內(nèi)置了一個電阻加熱元件，使得駕駛員無需手動清理即可為后視鏡除霜。根據(jù)后視鏡的尺寸，加熱器可能需要幾安培的電流。我們的設(shè)計采用 TPS1HB08-Q1 高側(cè)開關(guān)為加熱器提供電流。該器件具有 8 毫歐的 R_DS(ON)，可驅(qū)動高達 10A 的電流?？烧{(diào)節(jié)電流限值和全面診斷功能可確?？煽窟\行。

電致變色調(diào)光

電致變色調(diào)光使后視鏡可根據(jù)需要改變反射率，從而減少眩光。未施加電壓時，電致變色涂層處于透明狀態(tài)，具有正常的反射率。施加電壓后，該涂層會變暗，從而減少反射光的量。涂層的電氣特性決定了其色彩轉(zhuǎn)變需要相對較大的電荷量，表面積越大的后視鏡需要的電流越大。通常，色調(diào)可以從完全透明到非常暗的連續(xù)范圍內(nèi)變化，具體取決于施加的電壓。在我們的設(shè)計中，ALM2402-Q1 功率運算放大器用于提供所需的電流以及連續(xù)可變的電壓，以響應(yīng) MCU 的 DAC 輸出。

照明和指示燈

除了提供后視信息，側(cè)后視鏡還具有附加功能，用于向駕駛員和其他車輛提供信息。后視鏡外邊緣的轉(zhuǎn)向指示燈可使該信號的可見度高于傳統(tǒng)的前后轉(zhuǎn)向燈。盲區(qū)警示指示燈會在從后視鏡表面閃爍，提醒駕駛員注意周圍的交通情況。從后視鏡支架底部向下照射的地面照明燈可照亮車門附近的區(qū)域，協(xié)助駕駛員接近停好的車輛。其他照明可能包括前向聚光燈、行車燈或裝飾照明。我們的設(shè)計使用三個 DRV8906-Q1 通道為這些 LED 提供高側(cè)驅(qū)動。如果需要更多通道，我們還提供具有相同尺寸且多達 12 個通道的器件?？梢酝ㄟ^ SPI 接口設(shè)置片上 PWM 發(fā)生器，使每個通道實現(xiàn)所需的任何亮度級別。

實現(xiàn)示例

圖 2 展示了圖 1 中側(cè)后視鏡模塊方框圖的具體實現(xiàn)。該板包括所述的所有特性以及用于電路工作臺評估的按鈕、連接器和測試點。量產(chǎn)后視鏡模塊不需要這些額外的元件，電路板尺寸更小。

圖 2 側(cè)后視鏡模塊設(shè)計的實現(xiàn)示例

總結(jié)

汽車側(cè)后視鏡不斷發(fā)展，現(xiàn)可提供許多功能來提高駕駛員和乘客的安全性和便利性。德州儀器 (TI) 擁有具有這些功能的豐富的器件產(chǎn)品系列。通過我們的示例，設(shè)計人員能夠搶先了解和選擇用于側(cè)后視鏡應(yīng)用的設(shè)計。