CN112710887A - 电压检测电路、车载电子设备的控制装置及控制方法 - Google Patents

电压检测电路、车载电子设备的控制装置及控制方法 Download PDF

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王军
刘国清
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Abstract

本发明涉及一种电压检测电路、车载电子设备的控制装置及控制方法。该电路用于车载电子设备供电电源的电压骤降测试，包括：驱动电路，驱动电路的输入端与供电电源的输出端连接，用于根据供电电源的标准供电电压生成预设电压，预设电压小于标准供电电压；开关管，开关管的输出端为电压检测电路的输出端，开关管的控制端与供电电源的输出端连接，开关管的输入端与驱动电路的输出端连接，用于在供电电源的实际供电电压小于预设电压时输出第一电压信号，第一电压信号用于控制车载电子设备的功能模块进行降频或降功耗。通过控制车载电子设备的功能模块进行降频或降功耗，达到消除供电电源的供电电压瞬态变化对产品性能的影响的目的。

Description

电压检测电路、车载电子设备的控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及电子技术领域，特别是涉及一种电压检测电路、车载电子设备的控制装置及控制方法。
背景技术
GB/T28046.2《道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第2部分：电气负荷的4.6供电电压瞬态变化》对汽车控制系统的供电电压瞬时下降提出了详细的测试要求。现有的供电电压瞬态变化的测试方法是将实验脉冲同时加到受测装置的有效输入端，试验脉冲存在100ms的电压骤降过程，其中，实验脉冲上升和下降的时间不超过10ms。
通过电压骤降过程中产品各部分是否正常工作，来判定产品的功能状态。随着技术的发展，越来越多的客户要求产品在供电电压瞬态变化测试过程中要满足A级功能要求，即瞬态变化测试过程不能对产品造成任何影响。在供电电压瞬态变化实际测试过程中产品只能满足B级功能要求，即供电电压的瞬态变化会对产品性能有轻微的影响。或者额外增加辅助升压电路，在电压骤降过程中当电压跌落到某一电压时，启动辅助升压电路，使系统维持正常工作，从而达到A级功能要求，但是增加辅助升压电路的成本较高。
发明内容
基于此，基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种电压检测电路。
一种电压检测电路，用于车载电子设备供电电源的电压骤降测试，包括：
驱动电路，驱动电路的输入端与供电电源的输出端连接，用于根据供电电源的标准供电电压生成预设电压，预设电压小于标准供电电压；
开关管，开关管的输出端为电压检测电路的输出端，开关管的控制端与供电电源的输出端连接，开关管的输入端与驱动电路的输出端连接，用于在供电电源的实际供电电压小于预设电压时输出第一电压信号，第一电压信号用于控制车载电子设备的功能模块进行降频或降功耗。
在其中一个实施例中，驱动电路包括：
第一分压电路，第一分压电路的第一端为驱动电路的输入端；
第二分压电路，第二分压电路的第一端为驱动电路的输出端，第二分压电路的第一端与第一分压电路的第二端连接，第二分压电路的第二端与开关管的输出端连接，用于向开关管提供预设电压。
在其中一个实施例中，第一分压电路包括：
串联的二极管D1和电阻R1，二极管D1的正极为第一分压电路的第一端，电阻R1的另一端与第二分压电路的第一端连接。
在其中一个实施例中，第一分压电路还包括：
电阻R2，串联于电阻R1的另一端与第二分压电路的第一端之间；
电容C1，与电阻R2并联。
在其中一个实施例中，第二分压电路包括：
并联的电阻R3和电容C2，电阻R3的一端为第二分压电路的第一端；
电阻R4，电阻R4的一端与电阻R3的另一端连接并接地，电阻R4的另一端为第二分压电路的第二端。
在其中一个实施例中，开关管包括PNP型三极管，开关管的控制端是基极、开关管的输入端是发射极、开关管的输出端是集电极。
在其中一个实施例中，电压检测电路还包括：
电阻R5，位于开关管的控制端与供电电源的输出端之间。
上述电压检测电路中，开关管的控制端与供电电源的输出端连接，控制端的电压为供电电源的实际供电电压，并且通过驱动电路向开关管的输入端提供小于供电电源的标准供电电压的预设电压，开关管的输出端在实际供电电压小于预设电压时输出用于控制车载电子设备的功能模块进行降频或降功耗的第一电压信号。本申请通过开关管在实际供电电压小于预设电压时输出的第一电压信号，控制车载电子设备的功能模块进行降频或降功耗，使得车载电子设备的功能模块在实际供电电压小于预设电压(供电电源的供电电压瞬时下降)时也能正常工作，达到消除供电电源的供电电压瞬态变化对产品性能的影响的目的。
一种车载电子设备的控制装置，包括：
电压检测电路，为上述任一项所述的电压检测电路；
控制模块，控制模块的输入端与电压检测电路的输出端连接，控制模块的输出端与车载电子设备的功能模块连接，用于根据第一电压信号生成第一控制指令，第一控制指令用于控制功能模块进行降频或降功耗。
在其中一个实施例中，控制模块包括：
设置单元，用于设置检测阈值；
比较单元，比较单元的第一输入端为控制模块的输入端，比较模块的输出端为控制模块的输出端，比较单元的第二输入端与设置单元连接，用于在第一电压信号大于检测阈值时生成第一控制指令。
上述车载电子设备的控制装置中，开关管的控制端与供电电源的输出端连接，控制端的电压为供电电源的实际供电电压，并且通过驱动电路向开关管的输入端提供小于供电电源的标准供电电压的预设电压，开关管的输出端在实际供电电压小于预设电压时输出用于控制车载电子设备的功能模块进行降频或降功耗的第一电压信号，控制模块根据第一电压信号向车载电子设备的功能模块发送控制所述功能模块进行降频或降功耗的第一控制指令。本申请通过开关管在实际供电电压小于预设电压时输出的第一电压信号，控制模块根据第一电压信号生成控制车载电子设备的功能模块进行降频或降功耗的第一控制指令，使得车载电子设备的功能模块在实际供电电压小于预设电压(供电电源的供电电压瞬时下降)时也能正常工作，达到消除供电电源的供电电压瞬态变化对产品性能的影响的目的。
一种车载电子设备的控制方法，用于控制上述任一项所述的车载电子设备的控制装置，所述方法包括以下步骤：
检测到供电电源的实际供电电压小于预设电压时，生成第一电压信号；
根据第一电压信号生成第一控制指令；
通过第一控制指令控制车载电子设备的功能模块进行降频或降功耗。
上述车载电子设备的控制方法，在检测到供电电源的实际供电电压小于预设电压时，生成第一电压信号，并根据第一电压信号得到第一控制指令后，通过第一控制指令控制车载电子设备的功能模块进行降频或降功耗。使得车载电子设备的功能模块在实际供电电压小于预设电压(供电电源的供电电压瞬时下降)时也能正常工作，达到消除供电电源的供电电压瞬态变化对产品性能的影响的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1中电压检测电路的结构框图；
图2为实施例2中电压检测电路的结构框图；
图3为实施例3中电压检测电路的电路示意图；
图4为实施例4中电压检测电路的电路示意图；
图5为实施例5中电压检测电路的电路示意图；
图6为一实施例中车载电子设备的控制装置的结构框图；
图7为另一实施例中车载电子设备的控制装置的结构框图；
图8为一实施例中车载电子设备的控制方法的流程图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。
可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
参见图1，为实施例1中电压检测电路的结构框图。
在其中一个实施例中，提供一种电压检测电路，用于车载电子设备供电电源的电压骤降测试，如图1，该电压检测电路包括：驱动电路10和开关管20；
驱动电路10的输入端与供电电源的输出端连接，驱动电路10根据供电电源提供的标准供电电压VT生成预设电压Vo，其中，预设电压Vo小于标准供电电压VT；
开关管20的输出端为电压检测电路的输出端TP1，开关管20的控制端与供电电源的输出端连接，开关管20的输入端与驱动电路的输出端连接，用于在供电电源的实际供电电压Vin小于预设电压Vo时输出第一电压信号，第一电压信号用于控制车载电子设备的功能模块进行降频或降功耗。
标准供电电压VT指的车载电子设备对应的车载供电系统的供电电压。例如对于12V车载供电系统标准供电电压VT＝12V，对于24V车载供电系统标准供电电压VT＝24V。
本申请中的电压检测电路通过开关管20在供电电源的实际供电电压Vin小于预设电压Vo时输出的第一电压信号，控制车载电子设备的功能模块进行降频或降功耗，使得车载电子设备的功能模块在实际供电电压小于预设电压(供电电源的供电电压瞬时下降)时也能正常工作，达到消除供电电源的供电电压瞬态变化对产品性能的影响的目的。
在其中一个实施例中，第一电压信号为高电平电压信号。
在其中一个实施例中，标准供电电压VT＝12V，预设电压Vo大于4.5V，或者标准供电电压VT＝24V，预设电压Vo大于9V。
参见图2，为实施例2中电压检测电路的结构框图。
如图2，在其中一个实施例中，驱动电路10包括：
第一分压电电路102，第一分压电路102的第一端为驱动电路10的输入端；
第二分压电路104，第二分压电路104的第一端为驱动电路10的输出端，第二分压电路104的第一端与第一分压电路102的第二端连接，第二分压电路104的第二端与开关管20的输出端连接，用于向开关管20提供预设电压。通过调节第一分压电路102和第二分压电路104可以调整根据标准供电电压VT生成的预设电压Vo的大小。
参见图3，为实施例3中电压检测电路的电路示意图。
如图3，在其中一个实施例中，第一分压电路102包括：
串联的二极管D1和电阻R1，二极管D1的正极为第一分压电路102的第一端，电阻R1的另一端与第二分压电路104的第一端连接。
参见图4，为实施例4中电压检测电路的电路示意图。
如图4，在其中一个实施例中，第二分压电路104包括：
并联的电阻R3和电容C2，电阻R3的一端为第二分压电路104的第一端；
电阻R4，电阻R4的一端与电阻R3的另一端连接并接地，电阻R4的另一端为第二分压电路104的第二端。当供电电源提供的实际供电电压Vin从标准供电电压VT骤降时，电容C2放电，使得第二分压电路104向开关管20输入端提供的电压保持不变，即虽然实际供电电压Vin小于标准供电电压VT，第二分压电路104中电阻R3分得的电压变小，但是电容C2此时放电，使得第二分压电路104向开关管20输入端提供的电压保持不变，为预设电压Vo。
在其中一个实施例中，电容C2放电过程持续时间大于或等于车载电子设备的供电电压瞬时下降的持续时间，例如100ms。
在其中一个实施例中，电阻R1为百欧级电阻，电阻R3均为兆欧级电阻，且电阻R3的阻值远大于电阻R1的阻值。
在其中一个实施例中，开关管20包括PNP型三极管，开关管的控制端是基极、开关管的输入端是发射极、开关管的输出端是集电极。
在其中一个实施例中，开关管20包括NPN型三极管，开关管的控制端是基极、开关管的输入端是集电极、开关管的输出端是发射极。在其他实施例中，开关管20包括MOS管，在实际应用中可以根据需要选择不同类型的开关管。
参见图5，为实施例5中电压检测电路的电路示意图。
如图5，在其中一个实施例中，第一分压电路102还包括：
电阻R2，串联于电阻R1的另一端与第二分压电路104的第一端之间；即电阻R1、电阻R2和电阻R3串联；
电容C1，与电阻R2并联。通过电阻R2及与电阻R2并联的电容C1，可以更精确的调整分压。
在其中一个实施例中，电压检测电路还包括：
电阻R5，位于开关管20的控制端与供电电源的输出端之间。
在其中一个实施例中，电阻R1为百欧级电阻，电阻R2和电阻R3均为兆欧级电阻，且电阻R3的阻值远大于电阻R1的阻值和电阻R2的阻值之和。
以下以图5所示的电压检测电路的电路示意图为例，对电压检测电路的工作过程进行说明。车载电子设备正常工作过程中，供电电源向依次串联的二极管D1、电阻R1、电阻R2和电阻R3提供的实际供电电压Vin＝VT，二极管D1导通时，两端的电压约等于0可以忽略不计，此时，VR1+VR2+VR3＝VT，且电容C1和电容C2开始充电，直至电容C1两端的电压VC1＝VR2,电容C2两端的电压VC2＝VR3，开关管20的发射极电压Ve＝VR3＝Vo，开关管20的基极电压Vb＝Vin>Ve,开关管20处于关闭状态，此时开关管的集电极电压Vc＝0V,电压检测电路的输出端TP1输出低电平信号。车载电子设备的供电电压瞬时下降时，供电电源提供的实际供电电压Vin<VT，电容C1和电容C2放电，开关管20的发射极电压等于供电电源在电阻R3上的分压以及电容C2放电提供的电压，此时Ve＝Vo保持不变，开关管20的基极电压Vb＝Vin，当Vin<Vo，即Vb<Ve时，开关管20导通，此时开关管的集电极电压为实际供电电压Vin在电阻R4上的分压，Vc＝VR4>0，电压检测电路的输出端TP1输出高电平信号。当选取R1＝0.5MΩ，R2＝1MΩ，R3＝8.5MΩ时，在车载电子设备正常工作时，开关管20处于关闭状态，电压检测电路的功耗为：P＝Vin2/(R1+R2+R3)。以典型12V车载电子设备供电为例(D1导通电压很小，压降近似计算可忽略不计)，P＝0.014mW(近似值)，以典型24V车载电子设备供电为例，P＝0.058mW(近似值)。电压检测电路的功耗较小，对车载电子设备的影响较小，可以忽略不计，不会对车载电子设备的正常工作造成影响。
上述电压检测电路中，开关管的控制端与供电电源的输出端连接，控制端的电压为供电电源的实际供电电压，并且通过驱动电路向开关管的输入端提供小于供电电源的标准供电电压的预设电压，开关管的输出端在实际供电电压小于预设电压时输出用于控制车载电子设备的功能模块进行降频或降功耗的第一电压信号。本申请通过开关管在实际供电电压小于预设电压时输出的第一电压信号，控制车载电子设备的功能模块进行降频或降功耗，使得车载电子设备的功能模块在实际供电电压小于预设电压(供电电源的供电电压瞬时下降)时也能正常工作，达到消除供电电源的供电电压瞬态变化对产品性能的影响的目的。
参见图6，为一实施例中车载电子设备的控制装置的结构框图。
如图6，在其中一个实施例中，提供一种车载电子设备的控制装置，包括：
电压检测电路302，为上述任一项所述的电压检测电路；
控制模块304，控制模块304的输入端与电压检测电路302的输出端TP1连接，控制模块304的输出端与车载电子设备的功能模块306连接，用于根据第一电压信号生成第一控制指令，第一控制指令用于控制功能模块306进行降频或降功耗。
上述车载电子设备的控制装置中的电压检测电路包括开关管，开关管的控制端与供电电源的输出端连接，控制端的电压为供电电源的实际供电电压，并且通过驱动电路向开关管的输入端提供小于供电电源的标准供电电压的预设电压，开关管的输出端在实际供电电压小于预设电压时输出用于控制车载电子设备的功能模块进行降频或降功耗的第一电压信号，控制模块根据第一电压信号向车载电子设备的功能模块发送控制所述功能模块进行降频或降功耗的第一控制指令。本申请通过开关管在实际供电电压小于预设电压时输出的第一电压信号，控制模块根据第一电压信号生成控制车载电子设备的功能模块进行降频或降功耗的第一控制指令，使得车载电子设备的功能模块在实际供电电压小于预设电压(供电电源的供电电压瞬时下降)时也能正常工作，达到消除供电电源的供电电压瞬态变化对产品性能的影响的目的。
在其中一个实施例中，功能模块306包括MCU模块、DDR模块。在其他实施例中，功能模块306还包括在第一控制指令的控制下进行降频或降功耗的其他功能模块。。
在其中一个实施例中，控制模块304接收到电压检测电路302发送的第一电压信号后，在1us内生成并发送第一控制指令给功能模块306。
参见图7，为另一实施例中车载电子设备的控制装置的结构框图。
如图7，在其中一个实施例中，控制模块304包括：设置单元和比较单元；
设置单元用于设置检测阈值；比较单元的第一输入端为控制模块304的输入端，比较模块的输出端为控制模块304的输出端，比较单元的第二输入端与设置单元连接，用于在第一电压信号大于检测阈值时生成第一控制指令。通过设置检测阈值，可以避免电磁干扰对电压检测电路输出端TP1输出的第一电压信号的影响。在实际应用中，可以根据开关管20导通时，开关管20输出端的第一电压值，以及开关管20关闭时，开关管20输出端的第二电压值来设置检测阈值的数值。本申请通过控制模块304在供电电源的实际供电电压小于预设电压(供电电源的供电电压瞬时下降)时，控制功能模块306进行降频或降功耗工作，关闭不必要的功耗，保证主系统中的大电容维持设备在供电电压瞬时下降过程中(供电电压下降持续100ms时间内)的工作，使得车载电子设备能在供电电压跌落瞬间维持产品的正常工作，供电电压瞬时下降测试结果为A级，达到客户的需求。
参见图8，为一实施例中车载电子设备的控制方法的流程图。
如图8，在其中一个实施例中，提供一种车载电子设备的控制方法，用于控制上述任一项所述的车载电子设备的控制装置，所述方法包括以下步骤：
S102，检测到供电电源的实际供电电压小于预设电压时，生成第一电压信号。
S104，根据第一电压信号生成第一控制指令。
S106，通过第一控制指令控制车载电子设备的功能模块进行降频或降功耗。
上述车载电子设备的控制方法，在检测到供电电源的实际供电电压小于预设电压时，生成第一电压信号，并根据第一电压信号得到第一控制指令后，通过第一控制指令控制车载电子设备的功能模块进行降频或降功耗。使得车载电子设备的功能模块在实际供电电压小于预设电压(供电电源的供电电压瞬时下降)时也能正常工作，达到消除供电电源的供电电压瞬态变化对产品性能的影响的目的。
在其中一个实施例中，提供一种车载电子设备，包括上述任一项所述的车载电子设备的控制装置。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电压检测电路，用于车载电子设备供电电源的电压骤降测试，其特征在于，包括：
驱动电路，所述驱动电路的输入端与供电电源的输出端连接，用于根据所述供电电源的标准供电电压生成预设电压，所述预设电压小于所述标准供电电压；
开关管，所述开关管的输出端为所述电压检测电路的输出端，所述开关管的控制端与所述供电电源的输出端连接，所述开关管的输入端与所述驱动电路的输出端连接，用于在所述供电电源的实际供电电压小于预设电压时输出第一电压信号，所述第一电压信号用于控制车载电子设备的功能模块进行降频或降功耗。
2.根据权利要求1所述的电压检测电路，其特征在于，所述驱动电路包括：
第一分压电路，所述第一分压电路的第一端为所述驱动电路的输入端；
第二分压电路，所述第二分压电路的第一端为所述驱动电路的输出端，所述第二分压电路的第一端与所述第一分压电路的第二端连接，所述第二分压电路的第二端与所述开关管的输出端连接，用于向所述开关管提供预设电压。
3.根据权利要求2所述的电压检测电路，其特征在于，所述第一分压电路包括：
串联的二极管D1和电阻R1，所述二极管D1的正极为所述第一分压电路的第一端，所述电阻R1的另一端与所述第二分压电路的第一端连接。
4.根据权利要求3所述的电压检测电路，其特征在于，所述第一分压电路还包括：
电阻R2，串联于所述电阻R1的另一端与所述第二分压电路的第一端之间；
电容C1，与所述电阻R2并联。
5.根据权利要求2所述的电压检测电路，其特征在于，所述第二分压电路包括：
并联的电阻R3和电容C2，所述电阻R3的一端为所述第二分压电路的第一端；
电阻R4，所述电阻R4的一端与所述电阻R3的另一端连接并接地，所述电阻R4的另一端为所述第二分压电路的第二端。
6.根据权利要求1所述的电压检测电路，其特征在于，所述开关管包括PNP型三极管，所述开关管的控制端是基极、所述开关管的输入端是发射极、所述开关管的输出端是集电极。
7.根据权利要求1所述的电压检测电路，其特征在于，还包括：
电阻R5，位于所述开关管的控制端与所述供电电源的输出端之间。
8.一种车载电子设备的控制装置，其特征在于，包括：
电压检测电路，为权利要求1-7任一项所述的电压检测电路；
控制模块，所述控制模块的输入端与所述电压检测电路的输出端连接，所述控制模块的输出端与车载电子设备的功能模块连接，用于根据所述第一电压信号生成第一控制指令，所述第一控制指令用于控制所述功能模块进行降频或降功耗。
9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，所述控制模块包括：
设置单元，用于设置检测阈值；
比较单元，所述比较单元的第一输入端为所述控制模块的输入端，所述比较模块的输出端为所述控制模块的输出端，所述比较单元的第二输入端与所述设置单元连接，用于在所述第一电压信号大于检测阈值时生成第一控制指令。
10.一种车载电子设备的控制方法，其特征在于，用于控制权利要求8或9所述的车载电子设备的控制装置，所述方法包括以下步骤：
检测到供电电源的实际供电电压小于预设电压，生成第一电压信号；
根据第一电压信号生成第一控制指令；
通过所述第一控制指令控制所述车载电子设备的功能模块进行降频或降功耗。
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