CN101344766B - 汽车用电控单元的断电延时装置 - Google Patents

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李磊
杨军
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汽车用电控单元的断电延时装置属于汽车用电子控制线路装置，尤其涉及一种汽车电子控制线路产生动作延时装置，该装置包括车载蓄电池、电源转换芯片、主控制芯片、点火开关，特点是主控二极管10、点火二极管11的阴极并联连接于节点9，二极管10阳极与主控制芯片输出端连接，二极管11阳极与点火开关连接；晶体管6发射极与电源转换芯片输出端、射极限流电阻5连接，电阻5和点火开关的另一端与车载蓄电池正极连接；晶体管6基极通过基极限流电阻7与节点9连接；晶体管6集电极、下拉电平电阻8与车载电池负极连接并接地，电阻8另一端与节点9连接。优点是控制线简化、实用，耗电少，易于实施；断电后延时时限可以调整，方便、灵活、可靠。

Description

汽车用电控单元的断电延时装置
技术领域
本发明属于汽车用电子控制线路装置，尤其是涉及一种汽车电子控制线路产生动作延时的装置。
背景技术
随着汽车技术的发展，汽车上越来越多的部件部加装有电控单元，实现该部件的自动化。如具有燃油喷射和点火控制功能的发动机电控单元、具有电动车窗控制功能的车身电脑、具有自动换挡控制功能的变速器电控单元等等。这些电控单元在汽车熄火、驾驶员拔下启动钥匙后，仍需工作一段时间，或进行数据存储、或实现车窗自动关闭、或实现变速器执行机构回位等功能。目前在本领域和相似领域中实现断电延时的方法主要有以下两种：
1、使用断电延时继电器，由于延时时间固定，不够灵活，对于断电后电控单元继续工作时间不定的场合中不太适用。
2、中国发明专利公开一种断电延时转换装置(专利号0326666.9)，该装置在船形开关和液位传感器之间设一运算放大器、带有一对常闭触点的继电器和电容器等相关元件组成的电路，利用电容器的充放电提供继电器线圈的通断电，断电时间后延时2-3秒。其缺陷是使用元件多，线路复杂，体积大，延时时限短，并且固定不变，应用范围有限；只能提供毫安级电流，无法对后续的电机等执行机构进行驱动。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种汽车用电控单元的断电延时装置，简化控制线路，易于实施、安全可靠，延时时间可以调整，延时时间长。
汽车用电控单元的断电延时装置，包括车载蓄电池、DC-DC电源转换芯片、主控制芯片和点火开关，特点是主控二极管10、点火二极管11的阴极并联连接在节点9上，主控二极管10的阳极与主控制芯片的输出脚连接，点火二极管11的阳极与点火开关连接，用以控制电流方向；晶体管6的发射极与DC-DC电源转换芯片的禁止输出脚INH及射极限流电阻5一端连接，点火开关3和射极限流电阻5另一端与车载蓄电池正极连接；晶体管6的基极通过基极限流电阻7与节点9连接，晶体管6的集电极连接在车载蓄电池负极上，下拉电平电阻8接于节点9与车载蓄电池负极之间并接地。射极限流电阻5、基极限流电阻7限制流过晶体管的发射极、基极的电流大小，下拉电平电阻8用于下拉至低电平。DC-DC电源转换芯片将车载蓄电池的+12V换转成+5V，晶体管用于控制DC-DC电源转换芯片禁止输出端的电位VINH，当电位VINH为高电平时电源芯片正常工作，当电位VINH为低电平时电源芯片停止工作。
当汽车未启动、点火开关未接通到ON挡时，DC-DC电源转换芯片处于禁止输出状态，电控单元处于零功耗。
当汽车启动，点火开关接通到ON挡，VINH处于高电平，DC-DC电源转换芯片正常工作，控单元各级电路得到正常供电。
当电控单元正常工作后，令主控制芯片输出高电平。
当汽车熄火，取下启动钥匙后，VINH仍处于高电平，DC-DC电源转换芯片仍正常工作，各级电路仍得到正常供电。
当断电后处理好所有工作后，主控制芯片发出指令，输出低电平，VINH处于低电平，DC-DC电源转换芯片处于禁止输出状态，电控单元基本处于零功耗。
与现有技术相比，优点是控制线路简化、实用，电耗减少，易于实施；断电后延时时限可以调整，方便、灵活、安全可靠。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是汽车用电控单元的断电延时装置电气原理图。
具体实施方式
由图1可以看出，主控二极管10的阳极与主控制芯片1输出脚连接，点火二极管11的阳极与点火开关3连接，点火开关3另一端与车载蓄电池4正极连接。主控二极管10阴极和点火二极管11阴极并联连接在节点9上，以限制电流方向。晶体管6的发射极与DC-DC电源转换芯片2的禁止输出脚、射极限流电阻5连接，射极限流电阻5另一端与车载蓄电池4的正极连接；晶体管6基极通过基极限流电阻7连接在节点9上；晶体管6集电极与车载蓄电池4负极连接，下拉电平电阻8接于节点9与车载蓄电池4负极之间并接地。
本发明的工作原理如下，为便于描述，相关元件及电位使用以下符号：
BAT：通过保险连接至车载蓄电池正极；
GND：连接至车载蓄电池负极；
INH：连接至电控单元上的DC-DC电源转换芯片的INH(禁止输出)管脚；
CTRL：连接至主控制芯片上的某数字输出管脚；
IGN：连接至点火开关的ON挡(上电)。
VIGN表示为IGN处的电位；
VCTRL表示为CTRL处的电位；
VINH表示为INH处的电位；
VBAT表示为BAT处的电位，即蓄电池正电压，标称为12V；
VB表示为晶体管6的基极B处的电位；
UEB表示为晶体管6的发射极E和基极B之间的电压压降；
IB表示为流经晶体管6的基极B的电流。
(1)在汽车未启动时，VIGN为浮动或者为0V，此时电控单元也尚未工作，主控制芯片1的VCTRL也为浮动或为0V，由于下拉电平电阻8的下拉作用，晶体管6基极的电压VB也约为0V，而VBAT的电位为+12V，因此晶体管6发射结为正向偏置，且完全导通。另外由于弱电流IB的作用使基极电位稍高于集电极电位，因此晶体管6集电结为反向偏置。按照电流流向BAT→射极限流电阻5→E→B→基极限流电阻7→下拉电平电阻8→GND分析，忽略由IB引起的在基极限流电阻7和下拉电平电阻8上的极小电压压降，VINH≈UEB。若晶体管6为硅管，则UEB≈0.7V，若晶体管6为锗管，则UEB≈0.2V，因此VINH最大约为0.7V，小于1V为低电平，因此此时电控单元上的DC-DC电源转换芯片2处于禁止输出状态，即无输出，电控单元上的各级电路也就无法得到供电，整个电控单元基本处于零功耗下。
(2)通过启动钥匙将汽车点火开关3转到ON挡时，VIGN＝VBAT，经过点火二极管11后电压变为(VBAT-0.7)V，低于BAT电位，因此晶体管6的发射结仍为正向偏置，而集电结仍为反向偏置，由于基极电位高于集电极电位很多，因此选用反向耐压值高于20V即可保证晶体管6不发生损毁。按照电流流向BAT→射极限流电阻5→E→B→基极限流电阻7→下拉电平电阻8→GND分析，在电流达到平衡后，由于UEB≈0.7V，VINH要高于VB，低于VBAT，因此VINH≈(VBAT-0.7+0.7)V≈VBAT，高于3V为高电平，因此此时电控单元上的DC-DC电源转换芯片2正常工作，电控单元上的各级电路得到正常供电。
(3)在电控单元正常工作后，主控制芯片1应立刻发出指令，令CTRL管腿输出为高电平，即VCTRL＝5V。
(4)当汽车熄火、取下启动钥匙后，点火开关3断开，VIGN＝0V，但由于VCTRL＝5V，因此VB≈5V，按照电流流向BAT→射极限流电阻5→E→B→基极限流电阻7→下拉电平电阻8→GND分析，在电流达到平衡后，VINH≈5.7V，高于3V为高电平，因此电控单元上的DC-DC电源转换芯片2仍正常工作，电控单元上的各级电路仍得到正常供电。
(5)当执行完断电后的所有处理工作后，主控制芯片1可发出指令，令CTRL管腿输出为低电平，即VCTRL＝0V。此时状态与(1)相同，电控单元上的DC-DC电源转换芯片2处于禁止输出状态，即无输出，电控单元上的各级电路也就无法得到供电，整个电控单元基本处于零功耗下。

Claims (1)

1.汽车用电控单元的断电延时装置，包括车载蓄电池(4)、DC-DC电源转换芯片(2)、主控制芯片(1)、点火开关(3)、其特征在于主控二极管(10)、点火二极管(11)的阴极并联连接于节点(9)，主控二极管(10)阳极与主控制芯片(1)的输出脚连接，点火二极管(11)的阳极与点火开关(3)连接；晶体管(6)的发射极与DC-DC电源转换芯片(2)的禁止输出脚、射极限流电阻(5)一端连接，点火开关(3)和射极限流电阻(5)的另一端与车载蓄电池(4)的正极相连接；晶体管(6)的基极通过基极限流电阻(7)与节点(9)连接；晶体管(6)集电极连接在车载蓄电池(4)负极上；下拉电平电阻(8)接于节点(9)与车载蓄电池(4)负极之间并接地。
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