CN102621881B - 一种汽车控制单元的断电计时电路 - Google Patents
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Abstract
一种汽车控制单元的断电计时电路，适用于汽车电子控制单元的控制电路，包括：单片机的两个数字控制端口和一个模数转换输入端口，并配合以复合三极管、场效应管、电容器和电阻器等半导体元件，利用电容器和电阻器构成充放电电路，利用复合三极管、场效应管构成开关电路，开关电路可根据实际需要，由单片机来实现开关的控制逻辑，由模数转换输入端检测电容器两端的电压值，根据电压的检测结果来判断断电经历时间，再根据用户设定的断电时间门限值来选择单片机的动作。本发明便于调整计时时间，控制及判断简单，占用单片机资源少，开关电路中利用场效管的特性可防止高压对单片机的破坏，电路简单，同时降低了成本。
Description
技术领域：
本发明涉及电学领域，尤其涉及计时电路，特别是汽车控制单元的断电计时电路。
背景技术：
汽车中的电子控制单元在连接电源的情况下保存有状态数据，断开电源后，这些状态数据要么永远保存要么永不保存，在电子控制单元重新上电初始化以后，这些状态数据需要重新设置。为了测试或者维修的目的，有时候需要短暂断开电子控制单元的电源。另外，具有起动/停止功能的汽车在重新启动时，汽车电源电压可能会出现10秒左右接近掉电的非正常电压。现有技术中为了满足在短时间断电的情况下仍然能保持断电时的状态数据、而长时间则不保存的要求，在现有电路中增加一个实时时钟电路，并利用一个储能电源对实时时钟电路供电，对实时时钟电路设定电子控制单元需要的断电时间，在电子控制单元断电时，实时时钟电路进行定时计数，当断电时间大于设计值时，不保持上次的状态，否则保持。这种增加实时时钟电路的方法会增加很多电路成本，并且使电子控制单元电路复杂。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种汽车控制单元的断电计时电路，所述的这种汽车控制单元的断电计时电路要解决现有技术中汽车电子控制单元的断电后计时电路复杂、成本高的技术问题。
本发明的这种汽车控制单元的断电计时电路，包括一个汽车控制单元的单片机的一个第一输入输出端、一个第二输入输出端和一个模数转换输入端，还包括一个复合三极管和一个场效应管，所述的复合三极管由一个NPN型三极管和一个PNP型三极管组成，其中，所述的单片机通过第一输入输出端直接控制电路的电源，所述的PNP型三极管的集电极与所述的场效应管的漏极连接，所述的第二输入输出端通过一个第一串联电阻器直接控制所述的场效应管的栅极，一个第二串联电阻器和一个接地电容器组成滤波电路，场效应管源极输出的信号经滤波电路后直接进入所述的模数转换输入端，利用一个第一电容器通过所述的复合三极管直接进行充电，利用一个并联电阻器为所述的第一电容器提供相应的放电回路，利用场效应管实现反馈信号的导通与切断。
进一步的，通过改变所述的第一电容器的容量和与所述第一电容器并联的并联电阻器的阻值来改变计时时间。
本发明的工作原理是：汽车电子控制单元的单片机在第一次上电Power on时，第一输入输出端向复合三极管中的NPN型三极管的基极输出高电平，复合三极管中NPN型三极管的集电极打开PNP型三极管，电流通过PNP型三极管的集电极对接地电容器充电。同时，第二输入输出端保持低电平，维持场效应管关闭。上述状态在汽车电子控制单元单片机在第一次上电Power on后一直保持。在汽车电子控制单元单片机在测试、维修以及启动/停止功能运行过程中断电时，第一输入输出端向复合三极管中的NPN型三极管的基极输出低电平，复合三极管中NPN型三极管的集电极关闭PNP型三极管，接地电容器通过与第一电容器并联的并联电阻器放电，接地电容器两端的电压随放电时间的增加而下降。在汽车电子控制单元再次上电Power on时，汽车电子控制单元的单片机的第一输入输出端首先保持低电平，第二输入输出端向场效应管的栅极输出高电平，场效应管导通，汽车电子控制单元单片机通过模数转换输入端取得接地电容器两端的电压值，汽车电子控制单元单片机根据接地电容器两端的当前电压值与汽车电子控制单元的单片机第一次上电后模数转换输入端的电压值之间的差异来判断断电所经过的时间，再根据用户设定的断电时间门限值来选择保护单片机现场状态数据或者放弃现场状态数据，同时关闭场效应管并打开复合三极管，对电容器重新充电，准备下一次断电计时。
本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明在汽车电子控制单元的单片机的输入输出端上设置了复合三极管、场效应管、电容器和电阻器，利用电容器和电阻器构成充放电电路，利用复合三极管、场效应管实现充放电转换，利用单片机的模数转换输入端检测电容器两端的电压值，根据电容器两端的电压的下降情况来判断断电所经过的时间，再根据用户设定的断电时间门限值来选择单片机的动作。本发明便于调整计时时间，控制及判断简单，占用单片机资源少，采用场效应管的开关电路可防止高压下对单片机造成破坏，电路简单，降低了断电后计时措施的成本。
附图说明：
图1是本发明的一种汽车控制单元的断电计时电路的原理图。
图2是本发明的一种汽车控制单元的断电计时电路中的单片机电源Power信号、第一输入输出端信号、第二输入输出端信号和模数转换输入端信号的逻辑控制图。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示，本发明一种汽车控制单元的断电计时电路，包括一个汽车电子控制单元的单片机MCU中的一个第一输入输出端SW1、一个第二输入输出端SW2和一个模数转换输入端CHECK，还包括一个复合三极管Q1和一个场效应管Q2，所述的复合三极管Q1由一个NPN型三极管和一个PNP型三极管组成，其中，汽车控制单元的单片机通过第一输入输出端SW1直接控制电路的电源，PNP型三极管的集电极与所述的场效应管Q2的漏极连接，第二输入输出端SW2通过第一串联电阻器R5直接控制场效应管Q2的栅极，第二串联电阻器R3和接地电容器C2组成滤波电路，场效应管Q2源极输出的信号经滤波电路后直接进入模数转换输入端CHECK，第一电容器C1通过复合三极管Q1直接进行充电，并联电阻器R1为第一电容器C1提供相应的放电回路，场效应管Q2实现反馈信号的导通与切断功能。
进一步的，通过改变电容器C1的容量和并联电阻器R1的阻值来改变计时时间。
本实施例的工作原理是：汽车电子控制单元的单片机在第一次上电Power on时，第一输入输出端SW1向复合三极管中的NPN型三极管的基极输出高电平，复合三极管中NPN型三极管的集电极打开PNP型三极管，电流通过PNP型三极管的集电极对接地电容器C2充电。同时，汽车电子控制单元的单片机的第二输入输出端SW2保持低电平，维持场效应管Q2关闭。上述状态在汽车电子控制单元单片机在第一次上电Power on后一直保持。在汽车电子控制单元单片机在测试或者维修过程中断电时，第一输入输出端SW1向复合三极管中的NPN型三极管的基极输出低电平，复合三极管中NPN型三极管的集电极关闭PNP型三极管，接地电容器C2通过电阻器R1放电，接地电容器C2两端的电压随放电时间的增加而下降。在汽车电子控制单元再次上电Power on时，汽车电子控制单元的单片机的第一输入输出端SW1首先保持低电平，第二输入输出端SW2向场效应管Q2的栅极输出高电平，场效应管Q2导通，汽车电子控制单元单片机通过模数转换输入端取得接地电容器C2两端的电压值，汽车电子控制单元单片机根据电容器C2两端的当前电压值与汽车电子控制单元的单片机第一次上电后模数转换输入端的电压值之间的差异来判断断电所经过的时间，再根据用户设定的断电时间门限值来选择保护单片机现场状态数据或者放弃现场状态数据，同时关闭场效应管Q2并打开复合三极管，对接地电容器C2重新充电，准备下一次断电计时。
具体的，本发明的第一输入输出端SW1、第二输入输出端SW2为MCU的I/O输出，CHECK输出为MCU的A/D输入。当MCU输出SW1为高电平时，C1充电；MCU输出SW1为低电平时，C1通过R1放电，当MCU输出SW2高电平时，因为CHECK端是输入，所以Q2导通，如果C1两端电压高于MCU电源电压(5伏)时，Q2的栅极最大只能是SW1输入的电压(5伏)，所以Q2为不完全打开，CHECK端信号电压略低于5伏，如果C1两端电压低于MCU电源电压(5伏)时，Q2的栅极是SW1输入的电压(5伏)，所以Q2为完全打开，CHECK端信号电压等于C1两端电压，通过检测CHECK端的电压来检测断电的时间。测试完成，关闭Q2，再打开Q1，此状态下，C1开始充电，C2通过R3、R2放电，已准备下次测试。
图2中，On表示高电平，Off表示低电平。
本实施例中，各元件的功能如下表：
本发明更具体的一个实施方式是，PNP型三极管的基极与NPN型三极管的集电极连接，第一输入输出端SW1与NPN型三极管的基极连接，NPN型三极管的发射极接地，PNP型三极管的发射极与电源正极VBAT1连接，PNP型三极管的集电极与场效应管Q2的漏极连接，第二输入输出端SW2通过第一串联电阻器R5与场效应管Q2的栅极连接，模数转换输入端CHECK通过第二串联电阻器R3与场效应管Q2的源极连接，PNP型三极管的集电极又与第一电容器C1的一端连接，第一电容器C1的另一端接地并且与并联电阻器R1的一端连接，并联电阻器R1的另一端与场效应管Q2的漏极连接，第二输入输出端SW2又与电阻器R4的一端连接，电阻器R4的另一端接地，场效应管Q2的栅极又与电容器C3的一端连接，电容器C3的另一端接地，场效应管Q2的源极又与电阻器R2连接，电阻器R2的另一端接地，模数转换输入端CHECK又与接地电容器C2的一端连接，接地电容器C2的另一端接地。
上述实施例仅为本发明中一较佳的实施例，其他根据本发明的设计电路或衍生出的设计，应包含于本专利申请的保护范围内。
Claims (2)
1.一种汽车控制单元的断电计时电路，包括一个设置在汽车控制单元中的单片机、一个复合三极管和一个场效应管，所述的单片机包括一个第一输入输出端、一个第二输入输出端和一个模数转换输入端，所述的复合三极管由一个NPN型三极管和一个PNP型三极管组成，其特征在于：所述的第一输入输出端与所述的NPN型三极管的基极连接，NPN型三极管的发射极接地，所述的PNP型三极管的发射极与电源正极连接，所述的单片机通过第一输入输出端直接控制电路的电源，所述的PNP型三极管的集电极与所述的场效应管的漏极连接，所述的第二输入输出端通过一个第一串联电阻器直接控制所述的场效应管的栅极，一个第二串联电阻器和一个接地电容器组成滤波电路，场效应管源极输出的信号经滤波电路后直接进入所述的模数转换输入端，利用一个第一电容器通过所述的复合三极管直接进行充电，利用一个并联电阻器为所述的第一电容器提供相应的放电回路，利用场效应管实现反馈信号的导通与切断。
2.如权利要求1所述的汽车控制单元的断电计时电路，其特征在于：通过改变所述的第一电容器的容量和与所述第一电容器并联的并联电阻器的阻值来改变计时时间。
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