CN106843442B - 基于数据保护的车载多媒体低功耗休眠装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数据保护的车载多媒体低功耗休眠装置，该装置分别与车辆电瓶电源、ACC电源连接，包括车载多媒体供电系统、CPU处理器及休眠控制电路，该休眠控制电路包括MOS管、三极管、第一光耦合器、第二光耦合器，所述车载电瓶电源与所述MOS管的源极连接，所述ACC电源分别与所述第一及第二光耦合器初级侧的阳极连接，所述第一光耦合器次级侧集电极分别与所述MOS管的栅极、所述三极管的集电极连接，所述三极管基极与所述CPU处理器的信号输出端连接，所述第二光耦合器次级侧集电极与所述CPU处理器的信号输入端连接。本装置既能满足设备不工作时的低功耗，也能够防止ACC瞬间断电导致设备数据丢失或损坏。

Description

基于数据保护的车载多媒体低功耗休眠装置及方法

技术领域

本发明涉及车载多媒体低功耗技术领域，特别是涉及一种基于数据保护的车载多媒体低功耗休眠装置及方法。

背景技术

随着车载多媒体功能的复杂化，车载多媒体的功耗逐渐加大。为了避免车载多媒体设备长时间处于大功耗工作状态导致汽车电平耗光，车载多媒体设备需要设计相应的休眠机制。为了能最大程度地降低功耗，很多车载多媒体会采用车辆点火信号ACC有效与否来直接对设备进行上电和断电。当ACC有效时，直接给设备上电；当ACC无效时，设备强制断电。强制断电可能导致系统处理器、flash等器件会由于外部瞬间断电而出现损坏或者数据丢失。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于数据保护的车载多媒体低功耗休眠装置及方法，既能满足设备不工作时的低功耗，也能够防止ACC瞬间断电导致设备数据丢失或损坏。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于数据保护的车载多媒体低功耗休眠装置，包括：

休眠控制电路，接收车辆电瓶电源、ACC电源输入，根据输入电源的变化输出不同的电压；

车载多媒体供电系统，接收休眠控制电路输出的电压，进行滤波并通过降压处理转换成设备正常工作时需要的电压；

CPU处理器，接收多媒体供电系统输出的电压，控制休眠控制电路工作过程；

所述休眠控制电路包括MOS管、三极管、第一光耦合器、第二光耦合器，所述车辆电瓶电源与所述MOS管的源极连接，所述ACC电源分别与所述第一及第二光耦合器初级侧的阳极连接，所述第一光耦合器次级侧集电极分别与所述MOS管的栅极、所述三极管的集电极连接，所述三极管基极与所述CPU处理器的信号输出端连接，所述第二光耦合器次级侧集电极与所述CPU处理器的信号输入端连接，所述车载多媒体供电系统连接所述MOS管的漏极与CPU处理器，所述第一及第二光耦合器初级侧的阴极、所述第一及第二光耦合器次级侧的发射极、所述三极管的发射极均接地。

所述休眠控制电路还包括第一电阻、第三电阻、第四电阻，所述第一电阻连接所述MOS管的源极与栅极，所述第四电阻连接所述三极管基极与发射极，所述第三电阻与第四电阻串联后连接于所述CPU处理器与地之间。

所述休眠控制电路还包括第五电阻，所述第五电阻连接所述第二光耦合器次级侧的集电极与所述CPU处理器电源端。

所述休眠控制电路还包括第一电容、第二电容、第二电阻、第六电阻，所述第二电阻连接所述ACC电源与所述第一光耦合器初级侧阳极，所述第六电阻连接所述ACC电源与所述第二光耦合器初级侧阳极，所述第一电容与所述第一光耦合器初级侧并联后串联第二电阻，所述第二电容与所述第二光耦合器初级侧并联后串联第六电阻。

所述休眠控制电路还包括一防电源倒灌的二级管，所述二级管连接所述车辆电瓶电源与所述MOS管的源极。

所述MOS管为P沟道型，所述三极管为NPN型。

一种基于数据保护的车载多媒体低功耗休眠方法，如上所述的基于数据保护的车载多媒体低功耗休眠装置，方法包括：

1)设备处于深度休眠状态时，检测点火ACC信号状态；

2)检测到点火ACC信号有效时，执行步骤3)，检测到点火ACC信号无效时，返回步骤1)；

3)设备启动，正常工作；

4)CPU处理器输出电源控制信号为高电平；

5)CPU处理器检测信号输入端电压是否为高电平，信号输入端电压为高电平时，执行步骤6)，否则返回步骤2)；

6)进行数据保存，CPU处理器输出电源控制信号为低电平，设备进入深度休眠状态。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：在休眠状态下只有器件的漏电流在耗电，电流达微安级别，大大延长了汽车电平工作寿命；能够防止ACC异常断电休眠导致的数据丢失、器件损坏，对设备具有一定的保护作用。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的一种基于数据保护的车载多媒体低功耗休眠装置及方法不局限于实施例。

附图说明

图1为本发明装置的结构框图；

图2为本发明装置休眠控制电路的具体电路连接示意图；

图3为本发明方法的流程图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明的一种基于数据保护的车载多媒体低功耗休眠装置，该装置分别与车辆电瓶电源、ACC电源连接，包括休眠控制电路1，车载多媒体供电系统2、CPU处理器3，所述休眠控制电路1包括MOS管Q1、三极管Q2、第一光耦合器U1、第二光耦合器U2，所述车辆电瓶电源与所述MOS管Q1的源极连接，所述ACC电源分别与所述第一光耦合器U1及第二光耦合器U2初级侧的阳极连接，所述第一光耦合器U1次级侧集电极分别与所述MOS管Q1的栅极、所述三极管Q2的集电极连接，所述三极管Q2基极与所述CPU处理器3的信号输出端连接，所述第二光耦合器U2次级侧集电极与所述CPU处理器3的信号输入端连接，所述车载多媒体供电系统2连接所述MOS管Q1的漏极与CPU处理器3，所述第一光耦合器U1及第二光耦合器U2初级侧的阴极、所述第一光耦合器U1及第二光耦合器U2次级侧的发射极、所述三极管的发射极均接地。

所述休眠控制电路1还包括第一电阻R1、第三电阻R3、第四电阻R4，所述第一电阻R1连接所述MOS管Q1的源极与栅极，所述第四电阻R4连接所述三极管Q2基极与发射极，所述第三电阻R3与第四电阻R4串联后连接于所述CPU处理器3与地之间。

所述休眠控制电路1还包括第五电阻R5，所述第五电阻R5连接所述第二光耦合器U2次级侧的集电极与所述CPU处理器3的电源端。

所述休眠控制电路还包括第一电容C1、第二电容C2、第二电阻R2、第六电阻R6，所述第二电阻R2连接所述ACC电源与所述第一光耦合器U1初级侧阳极，所述第六电阻R6连接所述ACC电源与所述第二光耦合器U2初级侧阳极，所述第一电容C1与所述第一光耦合器U1初级侧并联后串联第二电阻R2，所述第二电容C2与所述第二光耦合器U2初级侧并联后串联第六电阻R6。

所述休眠控制电路1还包括一防电源倒灌的二级管D1，所述二级管D1连接所述车辆电瓶电源与所述MOS管Q1的源极。

所述MOS管Q1为P沟道型，所述三极管Q2为NPN型。

所述车载多媒体供电系统用于对输入的电压进行滤波及降压，为车载设备的CPU处理器提供正常工作的稳压电源，具体的可以由LC组成的滤波电路及DC-DC转换器实现。

结合图1和图2，以下具体分析基于数据保护的车载多媒体低功耗休眠装置的工作过程。

图2中的POWER-EN代表所述CPU处理器3的信号输出端的输出信号，ACC-DET代表所述CPU处理器3的信号输入端的输入电压。

车载设备启动前，车辆ACC无效的情况下，ACC电源(即ACC点火钥匙电源)ACC_IN电压为0V，则第一光耦合器U1的引脚1与引脚2构成的二极管不导通，第一光耦合器U1截止，因此第一光耦合器U1输出端引脚4为浮空状态。与此同时，由于设备未启动，CPU处理器3输出的控制信号POWER-EN电平为低，因此NPN三极管Q2截止，三极管Q2的集电极引脚3为浮空状态。此时PMOS管Q1的控制引脚G极上拉到输入电压，MOS管Q1的G端与S端的电压V_GS＝0>V_GS(th)，MOS管Q1不导通，此时车载多媒体供电系统2的输入电压为0，设备不供电，处于休眠状态。V_GS(th)指MOS管开始导通时的输入电压值，优选的，对于P沟道增强型，V_GS(th)最常见的是-4V～-2V之间。

当ACC有效时，ACC_IN电压等于车辆电瓶电压VCAR_IN，优选的，为24V，此时由第二电阻R2、第一光耦合器U1构成的回路导通，第一光耦合器U1输出引脚4为低电平，则MOS管Q1的的G极电压约为0，V_GS≈-V_{CAR_IN}＝-23V<V_GS(th)，MOS管Q1导通，车载多媒体供电系统2的输入电压约为24V，设备进入正常工作状态。

设备正常工作时，CPU处理器3输出控制信号POWER-EN为高电平信号，病实时检测点火信号ACC状态，当检测到ACC无效时，第一光耦合器U1不工作，但由于POWER-EN为高电平，三极管Q2处于饱和状态，因MOS管Q1的V_GS≈-V_{CAR_IN}＝-23V<V_GS(th)，MOS管Q1导通，设备不会立刻断电。此时，由于第一光耦合器U2不工作，同时第五电阻R5对CPU处理器3的电压进行分压，所以CPU处理器3检测到ACC-DET电压为高电平，CPU处理器3会对系统进行数据保存，当保存完数据后，CPU处理器3输出休眠控制信号POWER-EN为低电平，三极管Q2处于截止状态，同时由于第一光耦合器U1也处于截止状态，MOS管Q1的V_GS＝0>V_GS(th)，MOS管Q1不导通，此时车载多媒体供电系统2的输入电压为0，设备进入深度休眠模式。这时由于设备总电源断开，因此消耗的是器件的漏电流，可达微安级别。同时，由于设备在断电前进行了数据保存、执行各个外设的相关正常断电流程操作，能有效防止数据丢失和器件损坏。在设备进入深度休眠后，只有当检测到点火信号ACC有效后才会再次唤醒工作。

本实施例中，第二电阻R2、第六电阻R6的作用是用于给光耦提供一个死区电流，提高光耦的导通阈值，第一电容C1、第二电容C2干扰滤波电容，第一电阻R1为上拉电阻，第三电阻R3为分压电阻，第四电阻R4为下拉电阻，第五电阻R5为上拉电阻。

如图3所示，本发明还提供一种基于数据保护的车载多媒体低功耗休眠的方法，包括如上所述的装置，该方法包括：

步骤301：设备处于深度休眠状态；

具体的，设备启动前处于深度休眠状态；设备正常工作时，点火信号ACC无效时，设备进入深度休眠。

步骤302：检测点火ACC信号是否有效；

具体的，检测到点火ACC信号有效时，设备启动，正常工作，执行步骤303，检测到点火ACC信号无效时，返回步骤301，设备继续深度休眠。

步骤303：设备启动，正常工作；

步骤304：CPU处理器输出电源控制信号POWER-EN为1；

步骤305：CPU处理器检测ACC-DET电压是否为高电平；

具体的，CPU处理器信号输入端ACC-DET电压为高电平时，执行步骤306，否则返回步骤302；

步骤306：进行数据保存，CPU处理器输出电源控制信号POWER-EN为0，设备进入深度休眠状态。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：在休眠状态下只有器件的漏电流在耗电，电流达微安级别，大大延长了汽车电平工作寿命；能够防止ACC异常断电休眠导致的数据丢失、器件损坏，对设备具有一定的保护作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于数据保护的车载多媒体低功耗休眠装置，包括：

休眠控制电路，接收车辆电瓶电源、ACC电源输入，根据输入电源的变化输出不同的电压；

车载多媒体供电系统，接收休眠控制电路输出的电压，进行滤波并通过降压处理转换成设备正常工作时需要的电压；

CPU处理器，接收多媒体供电系统输出的电压，控制休眠控制电路工作过程；

其特征在于，所述休眠控制电路包括MOS管、三极管、第一光耦合器、第二光耦合器，所述车辆电瓶电源与所述MOS管的源极连接，所述ACC电源分别与所述第一光耦合器及第二光耦合器两光耦合器初级侧的阳极连接，所述第一光耦合器次级侧集电极分别与所述MOS管的栅极、所述三极管的集电极连接，所述三极管基极与所述CPU处理器的信号输出端连接，所述第二光耦合器次级侧集电极与所述CPU处理器的信号输入端连接，所述车载多媒体供电系统连接所述MOS管的漏极与CPU处理器，所述第一光耦合器及第二光耦合器两光耦合器初级侧的阴极、所述第一光耦合器及第二光耦合器两光耦合器次级侧的发射极、所述三极管的发射极均接地。

2.根据权利要求1所述的基于数据保护的车载多媒体低功耗休眠装置，其特征在于：

所述休眠控制电路还包括第一电阻、第三电阻、第四电阻，所述第一电阻连接所述MOS管的源极与栅极，所述第四电阻连接所述三极管基极与发射极，所述第三电阻与第四电阻串联后连接于所述CPU处理器与地之间。

3.根据权利要求1所述的基于数据保护的车载多媒体低功耗休眠装置，其特征在于：

所述休眠控制电路还包括第五电阻，所述第五电阻连接所述第二光耦合器次级侧的集电极与所述CPU处理器电源端。

4.根据权利要求1所述的基于数据保护的车载多媒体低功耗休眠装置，其特征在于：

所述休眠控制电路还包括第一电容、第二电容、第二电阻、第六电阻，所述第二电阻连接所述ACC电源与所述第一光耦合器初级侧阳极，所述第六电阻连接所述ACC电源与所述第二光耦合器初级侧阳极，所述第一电容与所述第一光耦合器初级侧并联后串联第二电阻，所述第二电容与所述第二光耦合器初级侧并联后串联第六电阻。

5.根据权利要求1所述的基于数据保护的车载多媒体低功耗休眠装置，其特征在于：

所述休眠控制电路还包括一防电源倒灌的二级管，所述二级管连接所述车辆电瓶电源与所述MOS管的源极。

6.根据权利要求1所述的基于数据保护的车载多媒体低功耗休眠装置，其特征在于：

所述MOS管为P沟道增强型，所述三极管为NPN型。

7.一种基于数据保护的车载多媒体低功耗休眠方法，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一权利要求所述的基于数据保护的车载多媒体低功耗休眠装置，方法包括：

1)设备处于深度休眠状态时，检测点火ACC信号状态；

2)检测到点火ACC信号有效时，执行步骤3)，检测到点火ACC信号无效时，返回步骤1)；

3)设备启动，正常工作；

4)CPU处理器输出电源控制信号为高电平；

5)CPU处理器检测信号输入端电压是否为高电平，信号输入端电压为高电平时，执行步骤6)，否则返回步骤2)；

6)进行数据保存，CPU处理器输出电源控制信号为低电平，设备进入深度休眠状态。