CN102324844B - 车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置，由车身电源供电；包括与开关电路、与开关电路的输出端电连接的储能电路、以及取样电路，储能电路的输出端分别与取样电路的输入端以及微控制器的电源输入端电连接；其特点是，还包括一DC/DC自稳压电路：包括一驱动电路、一稳压控制电路以及微控制器；驱动电路的输出端与开关电路的输入端电连接；微控制器的控制端与稳压控制电路的输入端电连接；稳压控制电路的输入端还与取样电路的输出端电连接，该稳压控制电路的输出端与驱动电路的输入端电连接。具有降低产品成本、微控制器输入电源电压可控、系统灵活、以及节能的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置及其稳压方法。
背景技术
基于微控制器系统的车身电子控制器通常采用电瓶供电，由于电瓶(车身电源)电压比较高而且不稳定，而微控制器本身需要稳定的+5V或者更低电压供电，所以在系统中必须具有电源模块，电源模块将输入的电压降低并去耦后为微控制器提供稳定的电源。
电源电路一般分为LDO和DC/DC两类，其中LDO电源通过适当消耗多余的电能来控制电压，而DC/DC电源通过控制电源开通时间来控制电压。LDO电源的成本比较低，但是能源效率低，电路发热较大；DC/DC电源效率较高，发热少，但是成本比较高。
随着汽车技术的发展，在为控制器功能增加的同时，电路规模也不断增大，其正常工作时消耗的电流也越来越大，传统的LDO电路由于发热量大，往往不能满足实际的使用需求，尤其是在对产品体积和效率要求较高的产品中，必须采用DC/DC技术为微控制器提供电源的方案由于DC/DC技术复杂，一般需要专用的电源芯片，具体电路如图1所示，图1是现有技术车身电子控制器内部的DC/DC电源的电路原理示意图。该电源电路由电瓶200供电，包括DC/DC电源芯片11、与DC/DC电源芯片连接的开关电路12，与开关电路12的输出端电连接的储能电路13、以及取样电路14，所述储能电路的输出端分别与所述取样电路的输入端以及所述微控制器100的电源输入端电连接。由于要增加DC/DC电源芯片，因此使系统的成本显著增加。
发明内容
本发明是为了解决现有技术存在的上述问题而提供的一种生产成本低、电源效率高、输入到微控制器的输入电源电压自控、具有节能效果的车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置。
本发明采取的技术方案是：车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置，由车身电源供电，包括与车身电源的输出端电连接的开关电路、与开关电路的输出端电连接的储能电路、以及取样电路，所述储能电路的输出端分别与所述取样电路的输入端以及所述微控制器的电源输入端电连接；其特点是，还包括一DC/DC自稳压电路，所述的DC/DC自稳压电路包括一驱动电路、一稳压控制电路以及车身电子控制器中的微控制器；所述的驱动电路的输出端与开关电路的输入端电连接；所述微控制器的控制端与所述稳压控制电路的输入端电连接；所述的稳压控制电路的输入端还与所述的取样电路的输出端电连接，该稳压控制电路的输出端与所述的驱动电路的输入端电连接。
上述车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置,其中，所述的稳压控制电路包括一比较电路、一PWM电路、一基准电压源；所述的基准电压源的输出端与所述的比较电路的输入端电连接；所述的比较电路的输入端与所述的取样电路的输出端电连接；所述的比较电路的输出端与所述的PWM电路的输入端电连接，该PWM电路的输出端与所述驱动电路的输入端电连接，所述PWM电路的输入端并与所述微控制器的控制端电连接。
上述车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置,其中，所述的稳压控制电路包括一比较电路、一PWM电路、一基准电压源；所述的基准电压源的输出端与所述的比较电路的输入端电连接；所述的比较电路的输入端与所述的取样电路的输出端电连接；所述的比较电路的输出端与所述的PWM电路的输入端电连接，该PWM电路的输出端与所述驱动电路的输入端电连接；所述的比较电路、PWM电路以及基准电压源均由微控制器中自带的上述电路构成。
上述车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置,其中，所述的PWM电路设置为电流复位模式。
上述车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置,其中，所述的驱动电路包括一启动电路和一驱动三极管。
上述车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置,其中，所述的启动电路包括相串联的一启动电阻和一二极管，所述二极管的负极与所述驱动三极管的基极电连接。
上述车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置,其中，所述的驱动三极管的集电极与所述开关电路的输入端电连接。
上述车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置,其中，所述的开关电路由一上拉电阻和一与其相连接的开关管构成。
车身电子控制器中由微控制器自控的DC/DC自稳压方法，其特点是，包括以下步骤：
给微控制器上电，此时输入到微控制器的电源电压有一个上升的过程，当输入的电压达到微控制器最低工作电压时，微控制器开始工作；
稳压控制电路不断将基准电压源与取样的电源电压进行比较，并将该比较结果送到微控制器进行数据处理；
一旦微控制器检测到的经比较后的电源电压达到微控制器所需的工作电压时，该微控制器即控制PWM电路进行占空比的自适应调节，使输入的电压稳定在额定值；
当车身电子控制器需要休眠时，微控制器自动控制减少PWM电路的输出占空比，以降低自身的供电电压，减少休眠电流；
当车身电子控制器被唤醒后，微控制器自动控制自动增加PWM电路的输出占空比，以升高对该微控制器自身供电电压达到额定值。
上述车身电子控制器中微控制器的DC/DC自稳压方法，其中，所述的稳压控制电路包括一比较电路、一PWM电路、一基准电压源；所述的基准电压源的输出端与所述的比较电路的输入端电连接；所述的比较电路的输入端与所述的取样电路的输出端电连接；所述的比较电路的输出端与所述的PWM电路的输入端电连接，该PWM电路的输出端与所述驱动电路的输入端电连接, 所述PWM电路的输入端并与所述微控制器的控制端电连接。
由于本发明采用了以上的技术方案，其产生的技术效果是明显的：
1、本发明采用微控制器控制其本身的电源供应，自行调节电压，省去了专用的DC/DC电源芯片，直接降低了产品的成本。
2、可按照需要自行调整工作电压，实现降低功耗的目的。比如在需要休眠时降低电源电压，减少电源消耗。
附图说明
图1是现有技术车身电子控制器内部的DC/DC自稳压装置的电路原理示意图。
图2是本发明车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置的电路方框图。
图3是本发明车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置的一种实施例的电路原理示意图。
图4是本发明车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置另一种实施例的电路原理示意图。
具体实施方式
请参阅图2，图2是本发明车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置的电路原理示意图。本发明车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置,与电源（车身电瓶）200连接，由该电源供电。所述的DC/DC自稳压装置包括与电源的输出端电连接的开关电路21、与开关电路的输出端电连接的储能电路22、以及取样电路23，所述储能电路的输出端分别与所述取样电路的输入端以及所述微控制器的电源输入端电连接。还包括一DC/DC自稳压电路，所述的DC/DC自稳压电路包括一驱动电路24、一稳压控制电路25以及车身电子控制器中的微控制器26；所述的驱动电路的输出端与开关电路的输入端电连接；所述的稳压控制电路的输入端与微控制器26的控制端电连接；所述的稳压控制电路的输入端还与所述的取样电路的输出端电连接，该稳压控制电路的输出端与所述的驱动电路的输入端电连接。
所述的稳压控制电路25包括一比较电路251、一PWM电路252、一基准电压源253；所述的基准电压源的输出端与所述的比较电路的输入端电连接；所述的比较电路的输入端与所述的取样电路的输出端电连接；所述的比较电路的输出端与所述的PWM电路的输入端电连接，该PWM电路的输出端与所述驱动电路的输入端电连接, 所述PWM电路的输入端并与所述微控制器的控制端电连接。
本发明的由微控制器自控的稳压的方法是：
步骤一、给微控制器上电，当输入的电压达到微控制器最低工作电压时，微控制器开始工作；
步骤二、稳压控制电路不断将基准电压源与取样的电源电压进行比较，并将该比较结果送到微控制器进行数据处理；
步骤三、一旦微控制器检测到的经比较后的电源电压达到微控制器所需的工作电压时，该微控制器即控制PWM电路进行占空比的自适应调节，使输入的电压稳定在额定值；
步骤四、当车身电子控制器需要休眠时，微控制器自动控制减少PWM电路的输出占空比，以降低自身的供电电压，减少休眠电流；
当车身电子控制器被唤醒后，微控制器自动控制自动增加PWM电路的输出占空比，以升高对该微控制器自身供电电压达到额定值。
请参阅图3，图3是本发明车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置的一种实施例的电路原理示意图。本发明车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置中，所述的开关电路由一上拉电阻R1和一与其相连接的开关管Q1构成，该开关管例如由MOS管构成。
所述的储能电路由一二极管D1、一电感L1以及一充电电容Cout构成，所述电感L1的一端与开关管Q1的源极电连接，另一端与充电电容电连接，并与微控制器的电源输入端电连接。所述二极管D1的负极与电感L1与开关管Q1的源极电连接点电连接。
所述的取样电路由电阻R2、R3相串联构成，连接在所述电感L1的输出端。该取样电路的输出端与比较电路的输入端电连接。该取样电路按比例采样输出电压，提供给微控制器作比较判断。
所述的驱动电路包括一启动电路和一驱动三极管Q2。所述的启动电路包括相串联的一启动电阻R4和一二极管D2，所述二极管的负极与所述驱动三极管的基极电连接。所述的驱动三极管的集电极与所述开关电路的输入端电连接。
所述的比较电路可以由一运算放大器或其他芯片电路构成，所述的PWM电路和基准电压源均可由现有的模块构成。
所述的微控制器可由一单片机IC1构成。
本发明的工作原理是：系统上电时，电源输入通过R1为和R4、D2为Q2提供偏置电压，Q2开通，Q1开通，电源经过Q1和L1到达微控制器电源端，为Cout充电，使微控制器电源端电压从0开始上升。由于上电时电源电压有一个上升的过程，在输入到微控制器的电压达到微控制器最低工作电压时，微控制器开始工作。稳压控制电路迅速将从输入的电源电压取样的数据与基准电压源进行比较比较，一旦微控制器检测到输入电源电压达到所需的工作电压时，则控制开启PWM电路进行自适应调节，使电源电压稳定在额定值。
在系统需要休眠时，微控制器将自动降低输出的PWM占空比，将电源电压调低到微控制器最低工作电压附近，以最大限度地降低静态工作电流。
请参阅图4，图4是本发明车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置另一种实施例的电路原理示意图。与上述实施例的不同点是：本实施例中，所述的稳压控制电路中的比较电路、PWM电路以及基准电压源均由微控制器中自带的上述电路构成，这样可充分利用微控制器中的资源。所述的稳压控制电路31包括一比较电路311、一PWM电路312、一基准电压源313；所述的基准电压源的输出端与所述的比较电路的输入端电连接；所述的比较电路的输入端并与所述的取样电路的输出端电连接；所述的比较电路的输出端与所述的PWM电路的输入端电连接，该PWM电路的输出端与所述驱动电路的输入端电连接。该实施例中，本发明采用微控制器输出PWM信号，自行调节电压。为了更好的实现以上方法，还可利用该微控制内部的电流复位（current reset）模式，PWM模块在启动电流复位模式后，能自动地输出PWM值，一旦输出电压超过预设值，则立刻重新启动新一周期的PWM，实现了自动的电压调节，最大程度地减小了微控制器内部的资源消耗。
本发明具有降低产品成本、向微控制器输入的电源电压可自动控制、系统灵活、以及节能的优点。
以上所述仅为举例性的说明，而并非为限制本发明。任何本技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，对本发明作出的非实质性的改进和调整，仍应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置，由车身电源供电，包括与车身电源的输出端电连接的开关电路、与开关电路的输出端电连接的储能电路、以及取样电路，所述储能电路的输出端分别与所述取样电路的输入端以及所述微控制器的电源输入端电连接；其特征在于，还包括一DC/DC自稳压电路，所述的DC/DC自稳压电路包括一驱动电路、一稳压控制电路以及车身电子控制器中的微控制器；
所述的驱动电路用于驱动开关电路工作，其输出端与开关电路的输入端电连接；
所述微控制器的控制端与所述稳压控制电路的输入端电连接；
所述的稳压控制电路的输入端还与所述的取样电路的输出端电连接，该稳压控制电路的输出端与所述的驱动电路的输入端电连接；
给微控制器上电，此时输入到微控制器的电源电压有一个上升的过程，当输入的电压达到微控制器最低工作电压时，微控制器开始工作；
稳压控制电路不断将基准电压源与取样的电源电压进行比较，并将比较的结果送到微控制器进行数据处理；
一旦微控制器检测到的经比较后的电源电压达到微控制器所需的工作电压时，该微控制器即控制PWM电路进行占空比的自适应调节，使输入的电压稳定在额定值；
当车身电子控制器需要休眠时，微控制器自动控制减少PWM电路的输出占空比，以降低自身的供电电压，减少休眠电流；当车身电子控制器被唤醒后，微控制器自动控制自动增加PWM电路的输出占空比，以升高对该微控制器自身供电电压达到额定值。
2.根据权利要求1所述的车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置,其特征在于，所述的稳压控制电路包括一比较电路、一PWM电路、一基准电压源；所述的基准电压源的输出端与所述的比较电路的输入端电连接；所述的比较电路的输入端与所述的取样电路的输出端电连接；所述的比较电路的输出端与所述的PWM电路的输入端电连接，该PWM电路的输出端与所述驱动电路的输入端电连接，所述PWM电路的输入端并与所述微控制器的控制端电连接。
3.根据权利要求1所述的车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置,其特征在于，所述的稳压控制电路包括一比较电路、一PWM电路、一基准电压源；所述的基准电压源的输出端与所述的比较电路的输入端电连接；所述的比较电路的输入端与所述的取样电路的输出端电连接；所述的比较电路的输出端与所述的PWM电路的输入端电连接，该PWM电路的输出端与所述驱动电路的输入端电连接；所述的比较电路、PWM电路以及基准电压源均由微控制器中自带的上述电路构成。
4.根据权利要求3所述的车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置,其特征在于，所述的PWM电路设置为电流复位模式。
5.根据权利要求1所述的车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置,其特征在于，所述的驱动电路包括一启动电路和一驱动三极管。
6.根据权利要求5所述的车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置,其特征在于，所述的启动电路包括相串联的一启动电阻和一二极管，所述二极管的负极与所述驱动三极管的基极电连接。
7.根据权利要求5或6所述的车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置,其特征在于，所述的驱动三极管的集电极与所述开关电路的输入端电连接。
8.根据权利要求7所述的车身电子控制器中由微控制器自控的稳压装置,其特征在于，所述的开关电路由一上拉电阻和一与其相连接的开关管构成。
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