原创 不用MCU也可以完成一键下降车窗电路设计

当前的进口芯片受国外供应商控制，相应的价格涨幅较大，由于MCU控制器各家的引脚定义有较大的区别，一般也难以找到可以直接替换的产品，如果要进行主控芯片的更换往往要重新设计原理图与PCB，涉及到较长的验证周期及整套的物料更换工作，主要在于较复杂的大规模集成电路在设计开发时一般较少会与其它芯片厂商的引脚定义进行标准化对照，而尽管封装一样也未必会实现PIN TO PIN设计，芯片的信号定义主动权在于芯片设计厂商，作为应用客户而言，在这方面较难对芯片设计厂家的芯片设计及引脚定义形成影响，从而出现一旦选择某家芯片厂商的系列芯片后，只能在他家的系列型号中进行参数选择，在小范围内有一定的灵活度。既然各大芯片巨头的产品线不能完全互用选择，那从自家的角度考虑，是否我们在设计初时就一定要采用这些芯片产品，如果产品的复杂度不高，则通过一些较为常规通用的器件进行设计，从一定程序上可以减少对MCU芯片的需求，毕竟功能的实现不全部是由软件来实现的，通过电路的合理设计也是可以完成一些较基础的功能。

上面提到的进口控制芯片，还有一条路是使用国产的芯片，这当然也是一种方法，但从简单的控制逻辑上来看，如果不用软件也不需要编程，理论上工序更简单。国产芯片也未必不涨价，只要采用了进口晶圆，依然会受国际市场的行情影响。从设计开发的过程来看，软件的开发就会有其对应的软件工程工作，国产芯片上市规模化应用时间较晚，其中的一些未暴露出来的问题仍要关注。

上图为一键下降车窗电路框图，相比只有手动上升与下降控制的车窗开关，多了长短判断、延时、电流检测三个单元电路。长短判断单元完成对开关的长按或是短按的识别，如果是长按，则传递信号给延时单元，不再进行延时工作，以手动下降的模式驱动电机。电流检测单元判断到电流过大时（处于堵转位置了），中止负载驱动单元工作，切断电机工作电流。整个实现完全由硬件电路完成，不需要MCU来实现，对比采用MCU的设计方案，节省了MCU与LDO的成本，采用的又是一些较常规的器件，可以由国内的器件直接替换，整个设计方案对上游的依赖性度小。根据这种思路，大家可以对一些不复杂的产品进行设计改进，从而减少MCU等进口芯片的需求。以一辆车四个门都有一键下降功能为例，一年产10万的车型，单个开关减少4元的LDO与MCU费用，一辆车减少16元，一款车年产则有望达到160万的器件节约。

长短判断实现原理

在开关闭合时，该单元收到开关信号，其中采用RC电路+三极管实现长短按信号输出区分。当短按时RC电路可以过滤掉500ms内的信号，不再通过三极管发送触发信号给延时单元。长按时RC电路无法过滤，触发三极管输出信号给延时单元，延时单元接到信号后不再进行延时工作，关闭自动下降的时间信号，实现短按自动下降，长按手动下降的区别。如果开关是分开的，则电路做修改即可，更加简单化。

延时实现原理

在开关闭合时会把信号也同时给延时单元，延时单元由RC电路+三级管旁路+运放驱动电路实现。其中RC电路在开关闭合时获得初始信号能量用于延时，三级管旁路电路在收到长判断信号后中止延时，释放信号能量，如果没有收到中止信号，则维持延时状态。运放驱动电路将电压的驱动能力提升，用于驱动后级单元正常工作，避免后级电路影响到延时单元。延时单元设计成10秒的时间即可以满足一般情况下的自动降窗的操作了。运放驱动部分可以采用低成本的电阻稳压管稳压电路或是电阻二三极管分压电路限压就可以工作，毕竟这几个单元的工作电压及电流要求较宽。这个单元同时接收电流单元的信号，如果电流单元判断电流过大属于堵转时，可以发信号给本单元的三极管旁路，中止延时信号输出给后级。

电流检测单元实现原理

这个可以与现有常用的电流检测放大电路保持一致，前端增加一块启动滤波减少启电机的瞬间大电流的影响，大约500ms。放大后再加上一块三级管驱动到延时和负载驱动单元，当电流大到超过三极管设定的限值时，即传递信号给后面的单元，终止输出电源给电机。电流检测使用的放大电路2904刚好有一路空出来，用于延时的放大驱动。

负载驱动单元

这个单元与常见的继电器驱动单元相似，只要在输入信号时可以被电流检测的信号中止输出即可。