一种带自诊断霍尔芯片的汽车制动信号采集电路的制作方法

本发明涉及汽车电子制动传感，尤其涉及一种带自诊断霍尔芯片的汽车制动信号采集电路。

背景技术：

1、汽车制动踏板开关是将制动踏板是否踩下的信息以电信号的形式传递给电子控制单元（ecu）的关键部件，用于停止巡航控制和分离变矩器等操作。传统机械式制动开关通过金属触点通断，频繁踩踏造成触点磨损、粘连，寿命短，无故障诊断能力；而现有的单霍尔制动开关，霍尔芯片仅输出磁场感应信号，芯片本身无内置诊断，所有故障检测全部依赖外部mcu软件判断。当霍尔芯片内部电路失效，包括霍尔感应元件损坏、芯片内的放大器故障、片内参考源漂移等，mcu只能看到异常输出电平，无法区分是霍尔芯片本体失效、外部断线还是磁场异常，故障定位模糊。为实现故障检测，需要mcu增加大量诊断采样逻辑，占用mcu算力，软件复杂，增加软件失效风险。部分失效模式为霍尔感应元件本身损坏，该类故障外部mcu很难识别，单点失效可能造成制动信号错误输出，不利于iso26262基础功能安全；外围电路诊断需要额外采样电阻、分压电路，会增加成本与pcb面积；而高低温下霍尔芯片内部基准漂移，常规外部mcu诊断无法识别芯片内部参考源故障，仅能识别最终输出结果异常。

2、因此，现有的单霍尔制动开关故障检测依赖外部mcu软件，故障定位模糊，占用mcu算力；部分芯片内部失效难以识别，硬件诊断需要增加额外外围器件，成本高。

技术实现思路

1、本发明的目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种带自诊断霍尔芯片的汽车制动信号采集电路，通过霍尔芯片的片上自检实现芯片故障识别输出，减少外部mcu诊断负担，同时摒弃机械触点，提升制动开关工作可靠性。

2、本发明的技术方案：一种带自诊断霍尔芯片的汽车制动信号采集电路，包括霍尔芯片u1、双路输出mos单元以及反向转换电路；

3、所述霍尔芯片u1内部集成霍尔感应元件、放大单元、内部基准源以及片上自检电路；其中片上自检电路用于在霍尔芯片u1内部完成故障检测，并生成芯片内置的诊断状态信号；

4、所述霍尔芯片u1用于输出两路信号，分别为位置电平信号和芯片内置的诊断状态信号；霍尔芯片u1的out引脚电性连接接插件con1的6号引脚；

5、所述双路输出mos单元用于接收霍尔芯片u1输出的位置电平信号，并转换生成两路互补的电平信号，两路互补电平信号分别输送至接插件con1的3号引脚、接插件con1的4号引脚；

6、所述反向转换电路用于输出互斥逻辑信号；

7、所述霍尔芯片u1设置于u型磁铁，外部铁块远离磁场感应位置时，接插件con1的3号引脚输出高电平，接插件con1的4号引脚输出低电平；外部铁块靠近磁场感应位置时，接插件con1的3号引脚输出低电平，接插件con1的4号引脚输出高电平；当霍尔芯片u1经由片上自检电路检出内部故障时，霍尔芯片u1的out引脚输出滴答脉冲故障波形，并经由接插件con1的6号引脚对外输出。

8、优选的，所述双路输出mos单元包括高边mos管u2与低边mos管u3；

9、高边mos管u2的1号引脚电性连接霍尔芯片u1的out引脚与接插件con1的6号引脚之间线路，高边mos管u2的2号引脚接入vpp供电节点，高边mos管u2的3号引脚电性连接磁珠fb1的一端，磁珠fb1另一端分别接电容c5和接插件con1的3号引脚，电容c5接地，高边mos管u2的4号引脚电性连接vpp供电节点与u1的vdd引脚之间线路；

10、低边mos管u3的1号引脚电性连接霍尔芯片u1的out引脚，低边mos管u3的2号引脚与4号引脚连接磁珠fb2的一端，磁珠fb2的另一端分别电性连接接插件con1的4号引脚和电容c6，电容c6接地，低边mos管u3的3号引脚接地。

11、优选的，所述反向转换电路包括mos1和电阻r2，mos1的1号引脚分别电性连接电阻r3一端和稳压二极管dz1的阴极，稳压二极管dz1的阳极接地，电阻r3的另一端连接霍尔芯片u1的out引脚与接插件con1的6号引脚之间线路，mos1的3号引脚分别连接稳压二极管dz2的阴极、电阻r2的一端和低边mos管u3的1号引脚，电阻r2另一端接入vpp供电节点；mos1的2号引脚分别连接dz2的阳极、低边mos管u3的3号引脚，并接地；霍尔芯片u1的out引脚与接插件con1的6号引脚之间线路连接电容c4一端，电容c4另一端接地。

12、优选的，vpp供电节点与霍尔芯片u1的vdd引脚之间线路连接有电阻r1，高边mos管u2的4号引脚电性连接vpp供电节点与电阻r1一端，电阻r1另一端与u1的vdd引脚之间线路连接电容c3一端和电阻r5一端，电容c3另一端连接u1的gnd引脚、并接地；电阻r5另一端连接电阻r3与u1的out引脚之间线路。

13、优选的，包括电容c1和电容c2，电容c1和电容c2相互串联后电性连接于接插件con1的1号引脚，并接地；接插件con1的1号引脚连接二极管d1阳极，二极管d1阴极分别连接电容c7一端和vpp供电节点，c7另一端接地。

14、上述技术方案的有益效果如下：

15、1、采用集成片上自检电路的霍尔芯片，芯片在硬件内部完成霍尔感应元件、放大单元、基于内部基准源的内部参考电压和芯片供电，以及磁场丢失等自检；正常工况输出两路互补制动电平信号，故障时由u1的out引脚输出滴答脉冲故障信号并从con1的6号引脚对外输出；无需外部mcu做复杂故障判断，外部mcu直接获取位置电平与芯片原生诊断状态信号，简化整车软件逻辑，提升芯片本体故障检出能力，兼容原车接插件接口，替代传统机械触点制动开关。

16、2、通过高边mos管u2、低边mos管u3实现两路互补电平输出；fb1-c5、fb2-c6构成lc滤波电路，滤除高频杂波，满足bci抗干扰实验要求；u2、u3为智能mos管，具备过压、过流保护能力，保障输出回路可靠性。

17、3、设置mos1、r2、r3、dz1、dz2构成反向转换电路，输出互斥逻辑信号；dz1对r3支路稳压，dz2实现mos1浪涌保护；c4对故障输出引脚做滤波，抑制信号高频干扰。

18、4、r1与c3组成rc滤波网络，滤除高频脉冲，对霍尔芯片u1供电进行保护；r5作为u1输出的上拉电阻，保障芯片可以正常输出高电平信号，稳定u1的out引脚输出电平。

19、5、d1实现电源反极性保护，可承受iso7637 ci脉冲冲击；c1、c2串联实现静电防护，100v耐压，吸收线路静电干扰；c7对vpp供电节点滤波稳压，保障整机供电稳定。

1.一种带自诊断霍尔芯片的汽车制动信号采集电路，其特征在于，包括霍尔芯片u1、双路输出mos单元以及反向转换电路；

2.根据权利要求1所述的带自诊断霍尔芯片的汽车制动信号采集电路，其特征在于：所述双路输出mos单元包括高边mos管u2与低边mos管u3；

3.根据权利要求2所述的带自诊断霍尔芯片的汽车制动信号采集电路，其特征在于：所述反向转换电路包括mos1和电阻r2，mos1的1号引脚分别电性连接电阻r3一端和稳压二极管dz1的阴极，稳压二极管dz1的阳极接地，电阻r3的另一端连接霍尔芯片u1的out引脚与接插件con1的6号引脚之间线路，mos1的3号引脚分别连接稳压二极管dz2的阴极、电阻r2的一端和低边mos管u3的1号引脚，电阻r2另一端接入vpp供电节点；mos1的2号引脚分别连接dz2的阳极、低边mos管u3的3号引脚，并接地；霍尔芯片u1的out引脚与接插件con1的6号引脚之间线路连接电容c4一端，电容c4另一端接地。

4.根据权利要求3所述的带自诊断霍尔芯片的汽车制动信号采集电路，其特征在于：vpp供电节点与霍尔芯片u1的vdd引脚之间线路连接有电阻r1，高边mos管u2的4号引脚电性连接vpp供电节点与电阻r1一端，电阻r1另一端与u1的vdd引脚之间线路连接电容c3一端和电阻r5一端，电容c3另一端连接u1的gnd引脚、并接地；电阻r5另一端连接电阻r3与u1的out引脚之间线路。

5.根据权利要求1-3任一项所述的带自诊断霍尔芯片的汽车制动信号采集电路，其特征在于：包括电容c1和电容c2，电容c1和电容c2相互串联后电性连接于接插件con1的1号引脚，并接地；接插件con1的1号引脚还连接二极管d1阳极，二极管d1阴极分别连接电容c7一端和vpp供电节点，c7另一端接地。