CN103633837A - 一种用于汽车电子控制单元低压工况的直流-直流电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于汽车电子控制单元低压工况的直流-直流电路，本发明所要实现的功能是保证在车载电池出现低压情况下，车载ECU仍然能正常工作而不出现重新启动的现象。该电路能智能识别出当前车载ECU的输入电源电压范围，区别对待不同的电源电压输入，当电源电压高于正常工作电压，电路模块处于正常的电源供电通路；当电源电压低于正常工作电压时，电路模块将低电压升到大于正常工作电压，这种电路设计能够保证汽车ECU在车辆供电出现低压状况下仍然正常工作，避免了由于车辆工作在某些特定工况下出现瞬间低电压而导致车载ECU掉电后重新启动的问题。

Description

一种用于汽车电子控制单元低压工况的直流-直流电路

技术领域

本发明属于汽车直流电压电源领域，具体涉及一种应用于汽车电子控制单元中的直流-直流电路。

背景技术

随着汽车电子技术的迅猛发展，汽车由单纯的机械产品向高级的机电一体化产品方向演化，正成为名副其实的“电子汽车”。 在如今的汽车部件中，存在各种各样的电子控制单元及用电设备，如电喷发动机管理系统、电动车窗控制器、启动电机、空调、电动座椅、电控车身稳定系统、电控悬架等。汽车电子化是现代汽车发展的重要标志。现代汽车电子技术的应用不仅提高了汽车的动力性、经济性和安全性，同时也大大改善了汽车行驶的稳定性和舒适性。车载电控系统的发展与数量繁多同样也对车辆能源供给系统提出了新的要求，要求车载电池的供电能力要越来越强，大量的车载电子控制单元及用电器有可能在某些时候需要同时工作，或者某些电子控制单元在动作的时候需要消耗大量的电流。这些工况都有可能会导致车载电池在瞬间出现低电压的工况，而这个低电压将会导致某些电子控制单元重新启动。而电子控制单元的重新启动会使得在一段时间内该电控单元功能缺失，通信中断，并向用户报警，因此该种情况在汽车电控单元的设计中是不允许出现的，因此如果保证在众多用电器同时启动的情况下各个电控单元均能正常工作是现代汽车设计的一个重要的技术要点。目前常用的方法是通过规划错开各个用电器的启动时间，部分解决了同时拉低电源电压的问题，但是客户无法容忍汽车的启动时间太长，因此就需要设计一个升压、稳压电路，使得即使在输入电压较低的情况仍能通过电路调整将电压稳定在期望的范围内。我们知道，一般的直流-直流转换器只是将一定电压范围的输入通过直流-直流变换电路转换为我们需要的电压，输出的电压需要低于输入电压范围的下限，但是我们在汽车启动工况下需要的是当输入电压即使很低的情况下仍然可以提供一个稳定的电子控制单元需要的电压。现有方法是使用一个辅助电源，但是这种辅助电源的使用一方面使得切换控制系统复杂化，同时大大增加了系统成本，这是用户无法接受的。而此处我们提出的新型电路即可以满足这种技术要求，也基本不会增加部件成本，从而有效地解决了汽车启动工况下的各电子控制单元的电源稳定性问题。

发明内容

本发明所要实现的功能是保证在车载电池出现低压情况下，车载ECU，电子控制单元仍然能正常工作而不发生因为亏电而报错甚至重新启动的问题。本发明采用的技术方案是：一种用于汽车电子控制单元低压条件下的直流-直流电压转换电路，包括直流-直流升压电路1、过压限制电路2、直流-直流使能电路4、自激振荡电路5、车载电池6、自激振荡电源电路7和负载8，其中直流-直流升压电路1和过压限制电路2相连，还包括输入电压智能识别电路3，输入电压智能识别电路3与过压限制电路2和自激振荡电路5相连，输入电压智能识别电路3智能识别当前的车载电子控制单元的输入电源电压范围，当电源电压高于正常工作电压时，输入电压智能识别电路3处于正常电源供电通路，当电源电压低于正常工作电压时，电路模块将低电压升到大于正常工作电压，以满足汽车电子控制单元芯片的供电电压要求。

    所述输入电压智能识别电路3由稳压管Z3 ，电阻R6 和电阻R7串联而成；

所述直流-直流升压电路1由电感L1、场效应管Q1、电容C1、三极管Q2及二极管、电阻组成，其中电感L1通过二极管D2与电容C1相连，电感L1通过二极管D1与场效应管Q1相连，场效应管Q1与电容C2相连，电容C2与三极管Q2相连。

本发明的有益技术效果是：能够区别对待不同的输入电压值，可使用标准的表面安装方法，不发生特殊组装费用，低功耗和低电压降，支持直流电子电路，适合用于苛刻的环境条件(汽车和工业应用)，绿色环保的设计。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

其中1-直流-直流升压电路； 2-过压限制电路 ；3-输入电压智能识别电路 ；4-直流-直流使能电路； 5-自激振荡电路； 6-车载电池； 7-自激振荡电源电路 ；8-负载；9-稳压管Z3；10-电阻R6；11-电阻R7。

实施方式

实施例1

图1所示为汽车ECU低压工况的DC-DC新型电路(以下简称电路模块)结构示意图， 图中①DC-DC升压电路 ②过压限制电路 ③输入电压智能识别电路 ④DC-DC使能电路 ⑤自激振荡电路 ⑥车载电池 ⑦自激振荡电源电路 ⑧负载。当汽车电源总开导通后，⑥中的车载电池流经Fuse保险丝给电路模块供电。我们知道当车钥匙插入钥匙孔后旋转，在发动机点火之前一般有ACC（上电）和IGN（点火）两个档位，在旋转经过这两个档位之时大部分车载ECU单元将被供电并启动进入正常工作状态。此时的供电电压一般大于8V,电源电压直接流经L1-D2到负载⑧RL1，这里我们用⑧负载来替代ECU单元的其他电路的等效电路。电源电路处于正常供电状态，自激振荡电路⑤得电后开始产生自激振荡，振荡信号以一定频率输出到R9和R7的节点，DC-DC升压电路①中的Q2将随着振荡频率信号导通和截止，但是由于输入电压大于8V，所以当电压流经L1-D2后直接到达输入电压智能识别电路③的输入端，智能识别电路中的稳压管将被反向击穿起到稳压功能，并且在R9和R7的节点上产生一个分压，这个分压足以让Q2导通，所以节点电压降被钳位在0.7V左右，这样就把振荡信号阻止了，Q2一直保持导通状态。与此同时R5和R8节点也将因为Z2反向击穿工作后产生一定的分压，这样使得Q3的两个管子均处于导通状态，使能开关导通，由于Q2也处于导通，所以C2和R4的节点电压基本上为0V，很显然Q1将处于截止状态。但是如果在这种正常工作情况之后出现某些特殊应用而导致车载电池电压瞬间被拉低，比如在发动机点火过程中，这种情况非常常见。那么此时电压很有可能将低于8V（高于5.5V），一旦低于8V，③中的Z3将不会被反向击穿，R7和R9节点电压将不会被钳位在某个特定值，Q2将会随着振荡频率信号而发生周期性的导通截止。当Q2截止时，VCC将通过R4和R2向C2充电，R2上的电压也将随即升高，当这个电压达到Q1的导通电压阈值时，Q1将导通。这样通过L1电流将会瞬间增加，L1将产生一个反向电动势试图阻止电流增加，由于D2的存在，所以这个电动势不会反映到C1；然而由于振荡信号的存在，接下来Q2将马上进入导通状态，C2将开始放电，当R2上的电压降到阈值以下时，Q1将有导通进入到截止，L1上电流又将出现突然减小，L1有将产生新的电动势阻止减小，这个电动势方向和电源电压一致，由此C1会出现一个较高的电压，这个电压将超过8V。可以想到③将又开始工作阻止振荡频率信号开关Q2，这样一来电路将又重新进入到正常状态。当然是否能够马上维持住正常状态取决于低电压的持续时间，当持续时间长，DC-DC电路将会持续反复工作。如果当电压小于5.5V时，④DC-DC使能电路将被关断，电路将出现不了上述低压情况下的工作循环，车载ECU将会处于断电状态。此电路的负载能力最大为1A。

Claims (3)

1.一种用于汽车电子控制单元低压条件下的直流-直流电压转换电路，包括直流-直流升压电路（1）、过压限制电路（2）、直流-直流使能电路（4）、自激振荡电路（5）、车载电池（6）、自激振荡电源电路（7）和负载（8），其中直流-直流升压电路（1）和过压限制电路（2）相连，其特征在于还包括输入电压智能识别电路（3），输入电压智能识别电路（3）与过压限制电路（2）和自激振荡电路（5）相连，输入电压智能识别电路（3）智能识别当前的车载电子控制单元的输入电源电压范围，当电源电压高于正常工作电压时，输入电压智能识别电路（3）处于正常电源供电通路，当电源电压低于正常工作电压时，电路模块将低电压升到大于正常工作电压，以满足汽车电子控制单元芯片的供电电压要求。

2.根据权利要求1所述的用于汽车电子控制单元低压条件下的直流-直流电压转换电路，其特征在于输入电压智能识别电路（3）由稳压管Z3（9），电阻R6（10）和电阻R7（11）串联而成。

3.根据权利要求1或2所述的用于汽车电子单元低压条件下的直流-直流电压转换电路，其特征在于直流-直流升压电路（1）由电感L1、场效应管Q1、电容C1、三极管Q2及二极管、电阻组成，其中电感L1通过二极管D2与电容C1相连，电感L1通过二极管D1与场效应管Q1相连，场效应管Q1与电容C2相连，电容C2与三极管Q2相连。

Images