在汽车的电器设备中,开关是非常重要的一个部件

在车身上,遍布了各种不同功能的开关;比如,
用于汽灯控制的组合开关(用于大灯、小灯、雾灯、方向灯等的控制),
室内灯、危险紧急开关,甚至还有照脚灯等;
检测车门开闭状态的门状态检测开关;
雨刮控制开关(快速、慢速、间歇以及间歇时间设置开关);
汽车钥匙孔上,keyin, acc, on, start等不同档位的开关。
这些开关功能不同,形态各异。
比如组合开关多为开关矩阵,不同的开关按矩阵方式连在一起,以减少连接开关的线束数量;
按照开关闭合时开关输现的电压高低,可以分为高边输出和低边输出开关。
高边输出,指的是开关闭合时,开关输出电瓶电压等高电平的开关,比如汽车钥匙ACC,ON档位开关。
低边输出,指的是开关闭合时,开关输出参考地(如搭铁输出)等低电平的开关。

分析如下低边输入开关检测电路

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低边开关输入检测电路图

假设输入电压为U,则三极管Q5的,BE极两端电压可表示为:
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当三极管导通时,
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可以得到:
Unm=3.4V。在实际应用中,此电路的等效电路为:
其中Roff对于非涉水开关为开关绝缘电阻;对于涉水开关为水电阻。Ron为开关接触电阻, Ron<=1欧。
Voff为地线偏移电压,Voff<=+/-1V。
当开关打开时,为了保证D1截止,必须满足下式:
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为了保证上式恒成立,须有
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解得Roff.min>6.1k。即如果考虑的地线偏移Voff=1.0V,水电阻Roff.min>6.1k才能保证D1可靠截止。
当开关闭合时,为了保证Q5饱和导通,必须有下式成立,
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上式恒成立,须有
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即有
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利用戴维南定理,
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回路只能保证最大地线偏移0.965V的情况下可靠饱和导通。
该检测电路提供的湿电流典型值为12/2=6mA。


SDS规定:
1) 对于有机械触点的开关,需要提供10mA以上的湿电流,用于在开关闭合瞬间产生微小的火花,烧毁有开关触点积累的污垢,保证开关的使用寿命。
2)对于没有机械触点的开关,比如三极管输出的开关,则需要提供1mA左右的电流,以保证抗干扰能力。
3) 非涉水开关在断开时需要考虑100kΩ的绝缘电阻。
4) 开关闭合时,需要考虑50Ω的触点接触电阻。
5) 需要考虑2.2V的地线编移电压。