CN111509967B - Dc-dc上电自启动控制电路及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种DC‑DC上电自启动控制电路及其控制方法，能够使得车载蓄电池的电压低于关断电压时可以短暂启动工作。本申请的电路包括：延时电路、比较电路、以及启动电路；延时电路的输出端与比较电路的第一比较输入端相连，给比较电路提供延时的电压信号，延时电路的输入端与电源的供电端相连；比较电路的第二比较输入端与供电端电连接，为第一比较输入端提供参考比较电压，比较电路的输出端与启动电路的控制端连接，给启动电路提供控制信号；启动电路的输入端与供电端连接，启动电路的输出端与DC‑DC电源管理模块的使能端连接。
Description
技术领域
本申请实施例涉及电路控制领域，具体涉及一种DC-DC上电自启动控制电路及其控制方法。
背景技术
对于在车载终端设备的供电电压都设置有最低电压启动点，以起到对车辆蓄电池低压保护，即车载供电电压低于最低电压启动点，则车载电源不对车载终端设备供电，实现对车载蓄电池的电压保护，以免车载蓄电池过度发电，降低车载蓄电池的使用寿命。
要实现对车载蓄电池的电源管理，一般采用带阈值电压设置的DC-DC电源管理模块，所谓阈值电压是指设定的一个启动电压和关断电压，比如：设置车载电源的电压高于12.5V启动，低于12.45V时关断电源，这两个电压点就是阈值电压。现有技术中，当车载蓄电池采用采用带阈值电压设置的DC-DC电源管理模块时，若车载蓄电池的电压低于12.45V，DC-DC电源管理模块不会启动，也就不会有车载电源的电压输出到车载终端设备，但车载终端设备中有些终端设备的工作电压并不需要达到DC-DC电源管理模块设置的关断电压，这些终端设备要求插入连接车载蓄电池时可以短暂启动工作，比如用于采集车载蓄电池电压的终端设备。
发明内容
本申请实施例提供了一种DC-DC上电自启动控制电路及其控制方法，能够使得车载蓄电池的电压低于关断电压时可以短暂启动工作。
本申请实施例第一方面提供一种DC-DC上电自启动控制电路，包括：
延时电路、比较电路、以及启动电路；
所述延时电路的输出端与所述比较电路的第一比较输入端相连，所述延时电路的输入端与电源的供电端相连；
所述比较电路的第二比较输入端与所述供电端电连接，为第一比较输入端提供参考比较电压，所述比较电路的输出端与所述启动电路的控制端连接，给所述启动电路提供控制信号；
所述启动电路的输入端与所述供电端连接，所述启动电路的输出端与DC-DC电源管理模块的使能端连接。
可选地，所述延时电路包括电容C1和电阻R2；
所述电阻R2的一端与所述电源的供电端连接，所述电阻R2的另一端与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端与所述电源的负极连接。
可选地，所述比较电路为比较器，所述比较器的反相端为所述比较电路的第一比较输入端，所述比较器的同相端为所述比较电路的第二比较输入端，所述比较器的输出端为所述比较电路的输出端；
所述比较器的反相端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端连接所述供电端；
所述比较器的同相端连接于所述延时电路的所述电阻R2与所述电容C1之间；
所述比较器的输出端与所述启动电路的控制端连接。
可选地，所述启动电路为PNP三极管，所述启动电路的输入端为所述PNP三极管的集电极，所述启动电路的控制端为所述PNP三极管的基极，所述启动电路的输出端为所述PNP三极管的发射极；
所述PNP三极管的集电极与所述电源的供电端相连；
所述PNP三极管的基极与所述比较器的输出端相连；
所述PNP三极管的发射极与所述DC-DC电源管理模块的使能端连接。
可选地，所述PNP三极管的基极与所述比较器的输出端连接之间连接有并联有上拉电阻R3，所述上拉电阻R3的一端与所述电源的供电端连接，所述上拉电阻R3的另一端连接于所述PNP三极管的基极与所述比较器的输出端之间。
可选地，所述电阻R1的阻值等于所述电阻R2。
可选地，所述电阻R2＝500K～1MΩ。
可选地，所述电容C1＝10uF～22uF。
可选地，所述DC-DC电源管理模块为TPS54360。
本申请实施例第二方面提供一种DC-DC上电自启动控制方法，所述方法利用如前述第一方面所述的DC-DC上电自启动控制电路进行对DC-DC电源管理模块进行启动，所述方法包括：
当所述延时电路接入电源时，所述延时电路中的电容开始充电并向所述比较电路的第一比较输入端输出电容电压；
所述比较电路比较第一比较输入端的所述电容电压与第二比较输入端的参考比较电压，输出控制信号；
所述启动电路根据所述控制信号控制所述DC-DC电源管理模块。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请的DC-DC上电自启动控制电路简单可靠，包括延时电路、比较电路以及启动电路，其中启动电路巧妙绕开DC-DC电源管理模块设置的串联电阻分压，直接与DC-DC电源管理模块的使能端连接，该启动电路受延时电路和比较电路的配合产生一定时长的控制信号控制，使得启动电路可以在一定时长内可以低电压启动DC-DC电源管理模块，从而实现车载蓄电池的电压低于关断电压时可以短暂启动工作。
附图说明
图1本申请实施例中DC-DC上电自启动控制电路的一个结构示意图；
图2本申请实施例中DC-DC上电自启动控制方法的一个流程示意图；
图3为本申请实施例DC-DC上电自启动控制电路工作过程中比较器的同相端和反相端电压变化趋势示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种DC-DC上电自启动控制电路及其控制方法，能够使得车载蓄电池的电压低于关断电压时可以短暂启动工作。
下面对本申请的DC-DC上电自启动控制电路实施例进行描述，请查阅图1，本申请所述的DC-DC是指高压直流电源降低压直流电源模块(high voltage DC power supplylow voltage DC power supply，DC-DC)。DC-DC由外部电阻R4、R5和DC-DC电源管理模块串联组成，DC-DC电源管理模块的启动电压比较小，以TPS54360为例，TPS54360的启动电压仅有1.2V，车载蓄电源的正常电压在11.8V至14.8V之间，要设置为12.5V的启动电压，就靠外部电阻R4、R5和DC-DC电源管理模块串联分压起作用，通过改变外部电阻R4、R5的阻值大小就可以实现。本申请的DC-DC上电自启动控制电路针对的就是车载蓄电池的电压比DC-DC电源管理模块的启动电压高，但已经比DC-DC的启动电压低的情况。
本申请包括：延时电路101、比较电路102、以及启动电路103；延时电路101的输出端与比较电路102的第一比较输入端相连，延时电路101的输入端与电源的供电端相连；比较电路101的第二比较输入端与电源的供电端电连接，为第一比较输入端提供参考比较电压，比较电路102的输出端与启动电路103的控制端连接，给启动电路103提供控制信号；启动电路103的输入端与电源的供电端连接，启动电路103的输出端与DC-DC电源管理模块104的使能端UVLO连接。
具体来说，延时电路101是由电容C1和电阻R2组成的RC延时电路，电阻R2的一端与电源的供电端连接，电阻R2的另一端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端与电源的负极连接。
具体来说，比较电路102为比较器，比较器的反相端为比较电路102的第一比较输入端，比较器的同向端为比较电路102的第二比较输入端，比较器的输出端为比较电路102的输出端；比较器的反相端通过与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端连接供电端；比较器的同相端连接于延时电路101的电阻R2与电容C1之间；比较器的输出端与启动电路103的控制端连接。
具体来说，启动电路103为PNP三极管，启动电路103的输入端为PNP三极管的集电极，启动电路103的控制端为PNP三极管的基极，启动电路103的输出端为PNP三极管的发射极；PNP三极管的集电极与电源的供电端相连；PNP三极管的基极与比较器的输出端相连；PNP三极管的发射极与DC-DC电源管理模块的使能端UVLO连接。PNP三极管的基极与比较器的输出端连接之间连接有并联有上拉电阻R3，上拉电阻R3的一端与电源的供电端连接，上拉电阻R3的另一端连接于PNP三极管的基极与比较器的输出端之间。
请参阅图2与图3，利用如上述的DC-DC上电自启动控制电路进行对DC-DC电源管理模块进行启动，本申请DC-DC上电自启动控制电路的工作原理过程是：
201、当延时电路接入电源时，延时电路中的电容开始充电并向所述比较电路的第一比较输入端输出电容电压。
当终端设备插入车载蓄电池时，由于DC-DC上电自启动控制电路中延时电路101的RC作用，延时电路101中电容C1处于充电的过程中，充电过程电压变化如图3中的“+”线条所示。
202、比较电路比较第一比较输入端的电容电压与第二比较输入端的参考比较电压，输出控制信号。
如图3所示，在步骤201的电容C1的充电过程中，比较电路102的比较器同相端与延时电路101连接，比较电路102的比较器反相端电压在电容C1的充电时长内比同相端高，见图3中的“-”线条所示，此时比较器输出低电平，该低电平即为比较电路的控制信号。
203、启动电路根据控制信号控制所述DC-DC电源管理模块。
步骤202的控制信号，即低电平使得作为启动电路的PNP三极管的基极电压被拉低，使得PNP三极管导通，此时电源电压通过PNP三极管到达DC-DC电源管理模块的使能端UVLO，DC-DC电源管理模块使能驱动电压与蓄电池电压一致，DC-DC启动输出。
需要说明的是，当DC-DC上电自启动控制电路中延时电路101的电容C1充电完成，比较器的同相端和反相端电压一致时，比较器输出高电平，该高电平为比较电路的另一控制信号，该高电平使得作为启动电路的PNP三极管的基极电压被拉高，阻止PNP三极管导通，此时电源电压不能通过PNP三极管到达DC-DC电源管理模块的使能端UVLO，DC-DC电源管理模块未达到启动电压，DC-DC关闭。
值得注意的是，本申请中的DC-DC上电自启动控制电路的启动保持时间可以通过调整延时电路的电阻R2阻值和/或电容C1的电容量得到，加大电容C1的电容量或减少电阻R2的电阻值等可以延长的DC-DC上电自启动控制电路的启动保持时间，该启动保持时间T可以根据以下的公式计算:
T＝RC*ln{(V1-V0)/(V1+Vt)}；
其中V1为电容C1充满电电压，V0为电容C1初始电压，Vt为T时间电容C1电压，R为R2电阻值，C为电容C1的电容量。
一般来说，R2与C1组合成的RC延时电路101，R2选择500K～1MΩ的电阻，电容C1选择电容量为10uF～22uF。R1阻值与R2相同。一般终端设备从启动到电压采集、以及上传平台的过程需要3-5分钟，为了保险起见，DC-DC上电自启动控制电路的启动保持时间一般在450秒左右。
综上所述，可知本申请的DC-DC上电自启动控制电路简单可靠，包括延时电路、比较电路以及启动电路，其中启动电路巧妙绕开DC-DC电源管理模块设置的串联电阻分压，直接与DC-DC电源管理模块的使能端连接，该启动电路受延时电路和比较电路的配合产生一定时长的控制信号控制，使得启动电路可以在一定时长内可以低电压启动DC-DC电源管理模块，从而实现车载蓄电池的电压低于关断电压时可以短暂启动工作。
以上内容时结合具体实施例方式对本申请做出的说明，不能认定为本申请的具体实施仅限于这些实施例。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干的变换与替换，此时都应视为属于本申请的保护范围。
Claims (6)
1.一种DC-DC上电自启动控制电路，其特征在于，包括：延时电路、比较电路、以及启动电路；
所述延时电路的输出端与所述比较电路的第一比较输入端相连，所述延时电路的输入端与电源的供电端相连；
所述比较电路的第二比较输入端与所述供电端电连接，为第一比较输入端提供参考比较电压，所述比较电路的输出端与所述启动电路的控制端连接，给所述启动电路提供控制信号；
所述启动电路的输入端与所述供电端连接，所述启动电路的输出端与DC-DC电源管理模块的使能端连接，以在所述启动电路的控制端接收到所述控制信号时，通过所述使能端启动所述DC-DC电源管理模块；
所述延时电路包括电容C1和电阻R2；
所述电阻R2的一端与所述电源的供电端连接，所述电阻R2的另一端与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端与所述电源的负极连接；
所述比较电路为比较器，所述比较器的反相端为所述比较电路的第一比较输入端，所述比较器的同相端为所述比较电路的第二比较输入端，所述比较器的输出端为所述比较电路的输出端；
所述比较器的反相端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端连接所述供电端；
所述比较器的同相端连接于所述延时电路的所述电阻R2与所述电容C1之间；
所述比较器的输出端与所述启动电路的控制端连接；
所述启动电路为PNP三极管，所述启动电路的输入端为所述PNP三极管的集电极，所述启动电路的控制端为所述PNP三极管的基极，所述启动电路的输出端为所述PNP三极管的发射极；
所述PNP三极管的集电极与所述电源的供电端相连；
所述PNP三极管的基极与所述比较器的输出端相连；
所述PNP三极管的发射极与所述DC-DC电源管理模块的使能端连接；
所述PNP三极管的基极与所述比较器的输出端之间并联有上拉电阻R3，所述上拉电阻R3的一端与所述电源的供电端连接，所述上拉电阻R3的另一端连接于所述PNP三极管的基极与所述比较器的输出端之间。
2.根据权利要求1所述的DC-DC上电自启动控制电路，其特征在于，所述电阻R1的阻值等于所述电阻R2的阻值。
3.根据权利要求2所述的DC-DC上电自启动控制电路，其特征在于，所述电阻R2的值为500KΩ至1MΩ。
4.根据权利要求3所述的DC-DC上电自启动控制电路，其特征在于，所述电容C1的值为10uF至22uF。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的DC-DC上电自启动控制电路，其特征在于，所述DC-DC电源管理模块为TPS54360。
6.一种DC-DC上电自启动控制方法，其特征在于，所述方法利用如权利要求1所述的DC-DC上电自启动控制电路对DC-DC电源管理模块进行启动，所述方法包括：
当所述延时电路接入电源时，所述延时电路中的电容开始充电并向所述比较电路的第一比较输入端输出电容电压；
所述比较电路比较第一比较输入端的所述电容电压与第二比较输入端的参考比较电压，输出控制信号；
所述启动电路根据所述控制信号控制所述DC-DC电源管理模块。
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