[发明专利]氧传感器加热控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及汽车电子领域，特别是涉及一种氧传感器加热控制电路。

背景技术

电喷车为获得高排气净化率，降低排气中（CO）一氧化碳、（HC）碳氢化合物和（NOx）氮氧化合物成份，必须利用三元催化器。在使用三元催化器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对CO、HC和NOx的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。

现有的氧传感器加热控制电路对于加热对象采用单端控制的方式；即，一端接控制电路、另一端接地，被称为高端控制；或一端接电源、另一端接控制电路，被称为低端控制。氧传感器的工作温度会通过专用芯片CJ125的处理，通过氧传感器特征阻抗来表征出来，现有的氧传感器加热控制电路（以低端控制为例），如图1所示。

现有氧传感器接口芯片，加热控制常采用低端控制，其控制频率被限定在2Hz以内。对于氧传感器，其加热电压额定为9V，最高不能超过12V。由于氧传感器电源电压范围从为9V至16V，而加热电压不能超过12V。以现有技术，符合这一要求的方法只能是对低端采用PWM控制。脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，就是微处理器输出不同的脉冲信号宽度，经积分后转换成不同幅值的模拟信号。脉冲越窄，则模拟信号幅值越低；脉冲越宽，则幅值越高。由于输入电压不同，单片机输出不同宽度的脉冲波，使输出稳定在9V。并且，输入到加热对象两端的平均电压，必须限制在一定幅值范围以内。由于控制频率被限定在2Hz以内，所以输出的波形，纹波较大，当电源大于12V时，存在超过加热电压极限值的尖峰脉冲。

即使采用低端控制方式，其高端H+仍需接电源，现有氧传感器连接线束的连接方式为加热对象两端通过线束，进入控制电路所在ECU；ECU再通过其它线束，与电源连接。所以加热对象高端H+与电源的连接，是在ECU内部进行的。考虑到加热对象是与ECU直接相连，这样一旦其各引脚（包括H+）对地短路，所引起的后果，是ECU内部电源短路，造成设备损毁。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能对氧传感器实现双端控制（高端控制、低端控制）氧传感器加热控制电路，能控制氧传感器加热电压幅值在允许的极限电压之内，能避免加热电压纹波较大情况的发生，能对加热引脚引起的对地短路进行断电保护。

为解决上述技术问题，本发明的氧传感器加热控制电路，包括：低端开关设置在ECU中，其一端与氧传感器加热对象的低端相连，另一端与电源负极相连，并与ECU接口芯片相连；所述ECU接口芯片与氧传感器的通信接口相连；其中，还包括设置在ECU中的高端开关，其一端与氧传感器加热对象的高端相连，另一端与电源正极相连；所述高端开关采用PWM控制方式，能对输入电压进行调整，具有过流检测及短路检测功能，在发生过流或短路情况时能断开控制电路。

所述高端开关是英飞凌BTS6133D集成高端开关，其两个输出端并联后接加热对象的高端，并且通过第一二极管D1、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3接地；

其中，所述高端开关输出端接第一二极管D1负极、第二电容C2正端和第三电容C3正端，第一二极管D1正极、第二电容C2的负端和第三电容C3的负端接地；

所述高端开关的电源端通过第二二极管D2接电源，通过第四电容C4、第五电容C5和第三二极管D3接地；

其中，第二二极管D2正极接电源，第二二极管D2负极接所述高端开关的电源端；

第三二极管D3正极接地，其负极接所述高端开关的电源端。

其中，所述低端开关是一NMOS管N1，其源极接地并且通过电容C6接所述加热对象的低端，其漏极接所述加热对象的低端并且通过第一电阻R1接ECU接口芯片，其栅极接ECU接口芯片并且通过第二电阻R2和第三电阻R3接地。