CN111301313A - 一种用于车载电子设备的保护装置及车载电子设备 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种用于车载电子设备的保护装置及车载电子设备，其中，保护装置包括电压输入电路、电压转换电路以及供电电路，电压转换电路设置在电压输入电路和供电电路之间，在电压转换电路两端并联设置触发电路，触发电路包括电压比较电路和延时电路；在所述车载电子设备处于开机状态下，在输入电压小于第一预设阈值的情况下，通过延时电路延迟预定时间间隔后向电压转换电路发送第一信号；电压转换电路基于第一信号停止向车载电子设备供电。本公开能够实现车载电子设备在低压状态下自动关机，对车载电子设备达到了低压保护的目的，还能够利用延时电路避免电瓶电压波动引起的车载电子设备反复重启问题。

Description

一种用于车载电子设备的保护装置及车载电子设备
技术领域
本公开涉及负载保护技术领域，具体而言，涉及一种用于车载电子设备的保护装置及车载电子设备。
背景技术
汽车中的车载电子设备均由车辆进行供电，车辆熄火后，汽车的电瓶若持续为车载电子设备进行供电，则有可能耗尽电瓶电量，造成汽车无法启动的问题。
当前，采用以下两种方式，避免车载电子设备耗尽汽车电瓶电量，第一种方式，基于MCU自带模数转换器ADC模块持续监测汽车电瓶的电压，当监测到的电压低于设定阈值时，停止为车载电子设备供电；第二种方式，基于比较器的纯硬件监测方式，当电瓶电压高于比较器设定的高阈值时，则车载电子设备开机；当电瓶电压低于比较器设定的低阈值时，则车载电子设备关机。
但是，第一种方式成本较高，且依赖于MCU内置软件程序，当软件程序异常时，其低压保护功能便失效；第二种方式中的迟滞电路存在高低压阈值不可差距过大的局限性，当电瓶电压在比较器阈值附近剧烈震荡时，迟滞电压比较电路的迟滞作用就会失效，造成车载电子设备反复重启。
发明内容
有鉴于此，本公开的目的在于提供一种用于车载电子设备的保护装置及车载电子设备，能够在关机状态下，基于电压比较电路的判断实现车载电子设备自动开机；在开机状态下，基于电压比较电路的判断实现车载电子设备自动关机；对车载电子设备达到了低压保护的目的；进一步的，还能够利用延时电路避免电瓶电压波动引起的车载电子设备反复重启问题。
第一方面，本公开提供了一种用于车载电子设备的保护装置，其包括电压输入电路、电压转换电路以及供电电路，所述电压转换电路设置在所述电压输入电路和所述供电电路之间，所述供电电路与所述车载电子设备连接，在所述电压转换电路两端并联设置触发电路，所述触发电路包括电压比较电路和延时电路，其中：
在所述车载电子设备处于开机状态下，所述电压比较电路用于判断所述电压输入电路的输入电压与第一预设阈值之间的大小，在所述输入电压小于所述第一预设阈值的情况下，通过延时电路延迟预定时间间隔后向所述电压转换电路发送第一信号；所述电压转换电路基于所述第一信号停止向所述车载电子设备供电。
在一些实施例中，还包括：
在所述车载电子设备处于关机状态下，所述电压比较电路用于判断所述电压输入电路的输入电压与第二预设阈值之间的大小，在所述输入电压大于所述第二预设阈值的情况下，通过所述延时电路延迟预定时间间隔后向所述电压转换电路发送第二信号；所述电压转换电路基于所述第二信号，通过所述供电电路向所述车载电子设备供电。
在一些实施例中，所述触发电路还包括转换单元，所述电压比较电路的输入端与所述电压输入电路的输出端连接，所述电压比较电路的输出端与所述延时电路的输入端连接，所述延时电路的输出端与所述转换单元的输入端相连接，所述转换单元的输出端与所述电压转换电路相连接。
在一些实施例中，在所述车载电子设备处于开机状态下，在所述输入电压小于所述第一预设阈值的情况下，所述电压比较电路向所述转换单元输出高电平信号，所述转换单元将所述高电平信号转换为第一信号；或者，在所述车载电子设备处于关机状态下，在所述输入电压大于所述第二预设阈值的情况下，所述电压比较电路向所述转换单元输出低电平信号，所述转换单元将所述低电平信号转换为第二信号。
在一些实施例中，所述转换单元为三极管；所述延时电路的输出端与所述三极管的基极连接；所述三极管的集电极与所述电压转换电路的使能端连接；所述三极管的发射极接地；
在所述输入电压小于所述第一预设阈值的情况下，所述电压比较电路输出高电平信号至所述三极管的基极；所述三极管的集电极向所述电压转换电路输入第一信号；或者在所述输入电压大于所述第二预设阈值的情况下，所述电压比较电路输出低电平信号至所述三极管的基极；所述三极管的集电极向所述电压转换电路输入第二信号。
在一些实施例中，还包括降压电阻，所述降压电阻设置在所述触发电路中并位于所述电压输入电路和所述电压比较电路之间，所述降压电阻用于调节所述电压输入电路的输入电压。
在一些实施例中，所述延时电路包括电阻和电容，所述预定时间间隔通过所述电阻和/或电容的大小调节。
在一些实施例中，所述电压转换电路用于将所述电压输入电路的输入电压转换为目标电压。
在一些实施例中，所述电压转换电路用于将所述电压输入电路的输入电压转换为目标电压。
第二方面，本公开还提供了一种车载电子设备，其中，包括第一方面中任意一项的所述保护装置。
本公开能够实现能够在输入电压较低时实现车载电子设备自动关机，并且对车载电子设备中的汽车电瓶起到了低压保护的目的，在输入电压较高时，实现开机保护功能；还能够利用延时电路避免电瓶电压波动引起的车载电子设备反复重启问题，对除汽车电瓶之外的其他车载电子设备起到了保护作用。
为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本公开或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本公开所提供的一种用于车载电子设备的保护装置的结构示意图；
图2示出了本公开所提供的一种用于车载电子设备的保护装置的电路示意图。
具体实施方式
为了使得本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开的附图，对本公开的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
为了保持本公开的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。
本公开实施例中提及的微控制单元(Microcontroller Unit，简称MCU)，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机，是把中央处理器(CentralProcess Unit，简称CPU)的频率与规格做适当缩减，将内存、计数器、USB、模数转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。
本公开实施例提及的模数转换器(Analog to Digital Converter，简称ADC),用于将模拟信号转换为数字信号。本公开中，模数转换器特指将电压转换为数字信号，通过对数字信号进行结算得到输入的电压值。
本公开实施例提及的DCDC，表示的是高压(低压)直流电源变换为低压(高压)直流电源。例如车载直流电源上接的DC/DC变换器是把高压的直流电变换为低压的直流电。
为便于对本公开进行理解，首先对用于车载电子设备的保护装置进行详细介绍。
一方面，本公开实施例提供一种用于车载电子设备的保护装置，图1为用于车载电子设备的保护装置的结构示意图，其中，包括电压输入电路11、电压转换电路12以及供电电路13，电压转换电路12设置在电压输入电路11和供电电路13之间，电压输入电路与11车辆电瓶连接，供电电路13与车载电子设备连接，在电压转换电路12两端并联设置触发电路14，触发电路14包括电压比较电路141和延时电路142。
具体来说，本公开实施例中用于车载电子设备的保护装置连接在车辆电瓶和车载电子设备的核心套片之间，车辆电瓶通过该用于车载电子设备的保护装置为车载电子设备的核心套片供电并提供开机保护以及低压断电保护功能。其中，该保护装置中的电压输入电路11的输入端连接车辆电瓶，由车辆电瓶为电压输入电路11提供输入电压，这里的输入电压最高与电瓶电压的额定值12V相同，在实际中由于车辆电瓶反复使用导致的损耗等原因使得输入电压一般低于12V。
为了适于利用车辆电瓶电压为车载电子设备供电，所述电压转换电路12可以用于将电压输入电路11的输入电压转换为车载电子设备的核心套件的所需的用于供电的目标电压，在电压转换电路12向供电电路13进行电压输出的过程中，根据触发电路14中的电压比较电路141输出的信号来控制电压是否正常向所述供电电路13输出。所述电压转换电路12中包括单片机，用于处理预先设置的行为逻辑，电压转换电路12在接收到使能信号之后，单片机基于使能信号的触发，控制电压转换电路12是否向供电电路13进行供电，进而通过供电电路13向车载电子设备供电。其中，供电电路13向车载电子设备供电时，将电压输入电路11的输入电压转换为目标电压，利用目标电压为车载电子设备进行供电。其中，目标电压根据不同的车载电子设备不同，一般为3.7V-5V之间，具体可以根据车载电子设备进行适当的调节。
在持续供电导致车辆电瓶电量降低且未与外接电源连接的过程中，电压输入电路11的输入电压会变小，可能低于上述额定值，如果车载电子设备仍然持续耗电，最终会导致车辆电瓶严重不足甚至损坏，并且电瓶电压波动引起的车载电子设备(例如显示屏等)反复重启，会损坏一部分车载电子设备。这就需要本实施例的保护装置对车载电子设备加以保护，具体的，可以分为两种状态分别对保护装置进行阐述。
第一种状态为在车载电子设备处于开机状态下，也即，电压输入电路11的输入电压足够为车载电子设备提供电压，并正在为车载电子设备提供电时，电压输入电路11的输入电压实时传输给触发电路14中的电压比较电路141，电压比较电路141判断电压输入电路11的输入电压与第一预设阈值之间的大小。其中，第一预设阈值为能够为车载电子设备进行供电时，电压输入电路11输出的最小输入电压，也就是能够保证车载电子设备正常工作的最小电压，例如可以是11.3V。
在判断输入电压小于第一预设阈值的情况下，通过延时电路142延迟预定时间间隔后向电压转换电路12发送第一信号；电压转换电路12基于第一信号停止向车载电子设备供电。这里的延迟预定时间间隔的目的在基于延时电路142的特性，例如可以设置为3S，避免电压转换电路12的反复开启和关断。
进一步地，为了便于电压比较电路141的比较结果能够转换为是否驱动电压转换电路12输出电压的使能信号，如图1所示，本公开的触发电路14还包括转换单元143，电压比较电路141的输入端与电压输入电路11的输出端连接，电压比较电路141的输出端与延时电路142的输入端连接，延时电路142的输出端与转换单元143的输入端相连接，转换单元143的输出端与电压转换电路12相连接。这样，在电压比较电路141判断输入电压小于第一预设阈值的情况下，电压比较电路141向转换单元143输出高电平信号，转换单元143将高电平信号转换为第一信号，电压转换电路12基于第一信号停止向车载电子设备供电。
在一个具体实施方式中，该转换单元143可以为三极管。具体的，在转换单元143为三极管时，延时电路142的输出端与三极管的基极连接；三极管的集电极与电压转换电路12的使能端连接；三极管的发射极接地。
在电压比较电路141判断输入电压小于第一预设阈值的情况下，电压比较电路141输出高电平信号至三极管的基极。此时，三极管的基极、发射极导通，使得三极管的集电极生成逐渐降低的使能信号，将该逐渐降低的使能信号作为第一信号，之后，三极管的集电极向电压转换电路12的使能端输出该第一信号。所述电压转换电路12在接收到第一信号之后，控制电压转换电路12停止向供电电路13进行供电，进而停止向车载电子设备供电，从而实现车载电子设备低压保护和自动关机的目的。
第二种状态为在车载电子设备处于关机状态下，电压输入电路11与车辆电瓶相连接，接收车辆电瓶的电压，使得电压输入电路11的输入电压实时传输给触发电路14中的电压比较电路141。电压比较电路141在接收到输入电压之后，将实时判断电压输入电路11的输入电压与第二预设阈值之间的大小。其中，第二预设阈值为能够支持车载电子设备进行开机时，电压输入电路11输出的最小输入电压，例如可以是11.7V。
在电压比较电路141判断输入电压大于第二预设阈值的情况下，通过延时电路142延迟预定时间间隔后向电压转换电路12发送第二信号；电压转换电路12基于第二信号，通过供电电路13开始向车载电子设备供电。这里的延迟预定时间间隔的目的在基于延时电路142的特性，例如可以设置为3S，避免电压转换电路12的反复开启和关断。
在电压比较电路141判断输入电压大于第二预设阈值的情况下，电压比较电路141向转换单元143输出低电平信号，转换单元143将低电平信号转换为第二信号，电压转换电路12基于第二信号开始向车载电子设备供电。
在转换单元143为三极管时，延时电路142的输出端与三极管的基极连接；三极管的集电极与电压转换电路12的使能端连接；三极管的发射极接地，在电压比较电路141判断输入电压大于第二预设阈值的情况下，电压比较电路141输出低电平信号至三极管的基极。此时，三极管的基极、发射极截断，使得三极管的集电极生成逐渐提升的使能信号，将该逐渐提升的使能信号作为第二信号，之后，三极管的集电极向电压转换电路12的使能端输出该第二信号。电压转换电路12在接收到第一信号之后，控制电压转换电路12开始向供电电路13进行供电，从而能够向车载电子设备供电，从而实现车载电子设备开机保护的目的。
进一步地，如上所述，延时电路142可以延迟预定时间间隔后向电压转换电路12发送第一信号或者第二信号，这里的延迟预定时间间隔的目的在基于延时电路142的特性，避免电压转换电路12的反复开启和关断。
如图2所示，为本公开的用于车载电子设备的保护装置的电路示意图，其中，延时电路142采用RC电路形式，包括电阻1421和电容1422，其中，电阻1421和电容1422可以为一个或多个，可以通过调整电阻1421和/或电容1422的大小来调节预定时间间隔。
考虑到在开机状态下，电压输入电路的输入电压基于其他因素(其他原器件、自身稳定性等)的影响，提供的输入电压可能会有一些浮动，在电压比较电路所比较的第一预设阈值和第二预设阈值差距较小时，利用延时电路142的延时性，避免输入电压波动引起的车载电子设备反复重启问题。
如图2所示，考虑到电压比较电路141中的比较器存在输入电压较低、高低压阈值的局限性，因此本公开的保护装置还包括降压电阻15，降压电阻15设置在触发电路14中并位于电压输入电路11和电压比较电路141之间，该降压电阻15用于调节电压输入电路11的输入电压，控制输入电压落入电压比较电路141的比较范围内。
本公开的另一方面还提供了一种车载电子设备，该车载电子设备包括上述的保护装置，该车载电子设备具有较好的低压保护特性，并且能够避免由于输入电压不稳定导致的反复重启问题。
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。
尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。
以上对本公开多个实施例进行了详细说明，但本公开不限于这些具体的实施例，本领域技术人员在本公开构思的基础上，能够做出多种变型和修改实施例，这些变型和修改都应落入本公开所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于车载电子设备的保护装置，其特征在于，包括电压输入电路、电压转换电路以及供电电路，所述电压转换电路设置在所述电压输入电路和所述供电电路之间，所述供电电路与所述车载电子设备连接，在所述电压转换电路两端并联设置触发电路，所述触发电路包括电压比较电路和延时电路，其中：
在所述车载电子设备处于开机状态下，所述电压比较电路用于判断所述电压输入电路的输入电压与第一预设阈值之间的大小，在所述输入电压小于所述第一预设阈值的情况下，通过延时电路延迟预定时间间隔后向所述电压转换电路发送第一信号；所述电压转换电路基于所述第一信号停止向所述车载电子设备供电。
2.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，还包括：
在所述车载电子设备处于关机状态下，所述电压比较电路用于判断所述电压输入电路的输入电压与第二预设阈值之间的大小，在所述输入电压大于所述第二预设阈值的情况下，通过所述延时电路延迟预定时间间隔后向所述电压转换电路发送第二信号；所述电压转换电路基于所述第二信号，通过所述供电电路向所述车载电子设备供电。
3.根据权利要求1或2所述的保护装置，其特征在于，所述触发电路还包括转换单元，所述电压比较电路的输入端与所述电压输入电路的输出端连接，所述电压比较电路的输出端与所述延时电路的输入端连接，所述延时电路的输出端与所述转换单元的输入端相连接，所述转换单元的输出端与所述电压转换电路相连接。
4.根据权利要求3所述的保护装置，其特征在于，在所述车载电子设备处于开机状态下，在所述输入电压小于所述第一预设阈值的情况下，所述电压比较电路向所述转换单元输出高电平信号，所述转换单元将所述高电平信号转换为第一信号；或者，在所述车载电子设备处于关机状态下，在所述输入电压大于所述第二预设阈值的情况下，所述电压比较电路向所述转换单元输出低电平信号，所述转换单元将所述低电平信号转换为第二信号。
5.根据权利要求4所述的保护装置，其特征在于，所述转换单元为三极管；所述延时电路的输出端与所述三极管的基极连接；所述三极管的集电极与所述电压转换电路的使能端连接；所述三极管的发射极接地；
在所述输入电压小于所述第一预设阈值的情况下，所述电压比较电路输出高电平信号至所述三极管的基极；所述三极管的集电极向所述电压转换电路输入第一信号；或者在所述输入电压大于所述第二预设阈值的情况下，所述电压比较电路输出低电平信号至所述三极管的基极；所述三极管的集电极向所述电压转换电路输入第二信号。
6.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，还包括降压电阻，所述降压电阻设置在所述触发电路中并位于所述电压输入电路和所述电压比较电路之间，所述降压电阻用于调节所述电压输入电路的输入电压。
7.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述延时电路包括电阻和电容，所述预定时间间隔通过所述电阻和/或电容的大小调节。
8.根据权利要求1或2或4-7中任一项所述的保护装置，其特征在于，所述电压转换电路用于将所述电压输入电路的输入电压转换为目标电压。
9.根据权利要求3所述的保护装置，其特征在于，所述电压转换电路用于将所述电压输入电路的输入电压转换为目标电压。
10.一种车载电子设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任意一项的所述保护装置。
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