CN113485200A - 用于电子器件的控制装置、方法、移动装备和存储介质 - Google Patents

用于电子器件的控制装置、方法、移动装备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明包括用于电子器件的控制装置、方法、移动装备和存储介质。用于电子器件的控制装置包括：采样部，其配置成获取电子器件的工作数据；处理部，其包括数模转换单元，并且其配置成基于工作数据来生成用于控制电子器件的控制信号；以及驱动部，其配置成基于控制信号来输出用于驱动电子器件的动力。

Description

用于电子器件的控制装置、方法、移动装备和存储介质
技术领域
本发明涉及汽车控制技术领域。具体而言，本发明涉及一种用于电子器件的控制装置、方法、移动装备和存储介质。
背景技术
在电子电路中，存在许多以变化的工作电流进行操作的电子器件。在这样的情况下，如果一个电子器件的工作电流由于某些原因而不期望地超过该电子器件的某个最高工作限额（例如，最高工作电流、最高工作电压等），则有可能使得该电子器件被损坏。此外，有可能需要对电子器件的工作电流等参数进行控制以使得其工作在需要的状态。
感测设备属于上述类型的电子器件，因为感测设备中的某一个或多个参数通常随着外界环境参数变化，由此实现对外界环境参数的测量。随着智能化发展，各种感测设备逐渐在越来越小型化的工具或装备上取得应用。然而，在现有的运输工具（例如，移动交通工具）或各种移动设备（例如，AI机器人）中，由于诸如可用体积、固有电路布置等的设计和成本限制，通常不会自带专用于实现对电子器件进行控制的电路。
发明内容
按照本发明的一个方面，提供一种用于电子器件的控制装置，其包括：采样部，其配置成获取电子器件的工作数据；处理部，其包括数模转换单元，并且其配置成基于工作数据来生成用于控制电子器件的控制信号；以及驱动部，其配置成基于控制信号来输出用于驱动电子器件的动力。
作为以上方案的替代或补充，根据本发明一实施例的用于电子器件的控制装置还包括转换部，其配置成将具有电流形式的工作数据转换为电压形式。
作为以上方案的替代或补充，根据本发明一实施例的用于电子器件的控制装置还包括控制部，其配置成基于工作数据来控制电子器件的状态。
作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的用于电子器件的控制装置中，控制部进一步配置成将工作数据表示的工作值与参考数据表示的参考阈值进行比较，并且在工作值超过参考阈值的情况下使得电子器件处于停止状态，或者在工作值不超过参考阈值的情况下使得电子器件处于工作状态。
作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的用于电子器件的控制装置中，控制部还包括作为通断单元的金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET。
作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的用于电子器件的控制装置中，电子器件位于运输工具或移动设备上。
按照本发明的另一个方面，提供一种用于电子器件的控制方法，其包括：采样步骤：获取电子器件的工作数据；处理步骤：基于工作数据来生成用于控制电子器件的控制信号，并且包括数模转换子步骤；以及驱动步骤：基于控制信号来输出用于驱动电子器件的动力。
作为以上方案的替代或补充，根据本发明一实施例的用于电子器件的控制方法还包括转换步骤：将具有电流形式的工作数据转换为电压形式。
作为以上方案的替代或补充，根据本发明一实施例的用于电子器件的控制方法还包括控制步骤：基于工作数据来控制电子器件的状态。
作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的用于电子器件的控制方法中，控制步骤还包括：将工作数据表示的工作值与参考数据表示的参考阈值进行比较，并且在工作值超过参考阈值的情况下使得电子器件处于停止状态，或者在工作值不超过参考阈值的情况下使得电子器件处于工作状态。
作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的用于电子器件的控制方法中，控制步骤还包括利用MOSFET执行通断子步骤。
作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的用于电子器件的控制方法中，电子器件位于运输工具或移动设备上。
按照本发明的又一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有可由处理器执行的程序指令，所述程序指令在由所述处理器执行时，执行根据本发明一个方面的任一实施例所述的用于电子器件的控制方法。
按照本发明的还一个方面，提供一种移动装备，其包括根据本发明一个方面的任一实施例所述的用于电子器件的控制装置。
根据本发明的一个或多个实施例的用于电子器件的电流控制装置和方法等能够实现精确控制电子器件的工作电流、对电子器件进行限流保护等功能。
附图说明
本发明的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变得更加清晰和更容易理解，附图中相同或相似的单元采用相同的标号表示。附图包括：
图1是根据本发明的一个实施例的用于电子器件的控制装置100的示意性框图；
图2为根据本发明的一个实施例的用于电子器件的控制装置100的具体电路图示例；以及
图3是根据本发明的一个实施例的用于电子器件的控制方法200的示意性框图。
具体实施方式
在本说明书中，参照其中图示了本发明示意性实施例的附图更为全面地说明本发明。但本发明可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的各实施例旨在使本文的披露全面完整，以将本发明的保护范围更为全面地传达给本领域技术人员。
诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。诸如“第一”和“第二”之类的用语并不表示单元在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元之用。
下文参考根据本发明实施例的方法和系统的流程图说明、框图和/或流程图来描述本发明。将理解这些流程图说明和/或框图的每个框、以及流程图说明和/或框图的组合可以由计算机程序指令来实现。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理设备的处理器以构成机器，以便由计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的这些指令创建用于实施这些流程图和/或框和/或一个或多个流程框图中指定的功能/操作的部件。还应该注意在一些备选实现中，框中所示的功能/操作可以不按流程图所示的次序来发生。例如，依次示出的两个框实际可以基本同时地执行或这些框有时可以按逆序执行，具体取决于所涉及的功能/操作。
在可适用的情况下，可以使用硬件、软件或硬件和软件的组合来实现由本公开提供的各种实施例。另外，在可适用的情况下，在不脱离本公开的范围的情况下，本文中阐述的各种硬件部件和/或软件部件可以组合成包括软件、硬件和/或两者的复合部件。在可适用的情况下，在不脱离本公开的范围的情况下，本文中阐述的各种硬件部件和/或软件部件可以被分离成包括软件、硬件或两者的子部件。另外，在可适用的情况下，设想的是软件部件可以被实现为硬件部件，以及反之亦然。
现在参考图1，图1是根据本发明的一个实施例的用于电子器件的控制装置100的示意性框图。其中，电子器件可以是具有需要被调整以使得相关的电路部分产生最期望的数据的工作参数的电子器件。例如，相关的电路部分可以是传感器电路，其中的一个或多个电子器件可以被调整为工作在特定的电压或电流下以实现期望的感测精度、期望的感测范围、期望的感测灵敏度等等。虽然给出了电子器件的示例，但是要理解，本发明的技术方案所能实现效果的任何电子器件均应在本发明的适用范围内。
在图1的实施例中，控制装置100可以包括采样部110、处理部120和电压生成部130。采样部110可以配置成获取电子器件的工作数据，例如工作电压数据、工作电流数据等。在对电流数据进行采样的实施例中，采样部110可以包括镜像电流电路。在对电压数据进行采样的实施例中，采样部110可以包括采样电阻器。处理部120可以包括数模转换单元（DAC），并且可以配置成基于工作数据来生成用于控制电子器件的控制信号。驱动部130可以配置成基于控制信号来输出用于驱动电子器件的动力，诸如电压、电流等。
在常规设计中，车辆等运输工具或其他小型化可移动装备使用自带的升压芯片（例如车规级DC-DC升压芯片）而不是车规级APD供电芯片作为驱动部130来为器件提供期望的动力，并且不带有过流或过压保护功能。常规的驱动部130可以响应于来自处理部120中的控制单元（例如，微控制单元（MCU）、电子控制单元（ECU）等）产生的数字信号来输出相应的动力。由于数字信号固有的属性，其精度往往受到限制，例如其输出通常是特定数量的具有特定电平的信号。在3位数据输出端的情况下，可以输出诸如0-7的信号，以二进制分别可以表示为000、001、010、011、100、101、110、111。转而，响应于控制单元产生的数字信号而由驱动部130生成的动力信号的值也只能具有对应的特定数量的值，使得控制精度较低。
通过在处理部120中并入DAC，可以由控制单元控制DAC输出模拟线性电压，并进一步使得下游的驱动部130的输出范围更大、精度更高、调整速度更快，从而方便对各个电子器件进行工作电压的测试并提高工作效率，来将电子器件的工作状态定位成更加接近期望的最佳点。
在另一个实施例中，装置100还可以包括转换部140，其可以配置成将具有电流形式的工作数据转换为电压形式。在某些场景下，将电流数据转换为电压数据是较为有利的。例如，当电子器件的工作电流较小时，如果直接将采样的电流数据用作反馈、比较、加减等后续处理，容易产生较大的相对误差，使得电路的整体精度下降。此时，通过包括诸如电阻器之类的元件的转换部140对电流数据进行转换，可以得到数值较为合理的电压数据，从而便于后续操作。用作转换部140的电阻的值可以视情况而定进行调整，以使得所产生的采样电压在需要的范围内。
在另一个实施例中，装置100还可以包括控制部150，其可以配置成基于工作数据来控制电子器件的状态。电子器件的状态可以包括工作状态和停止状态，诸如不连接到有效动力源的状态或与整体电路分开的状态。控制部150还可以配置成将工作数据表示的工作值与参考数据表示的参考阈值进行比较，并且在工作值超过参考阈值的情况下使得电子器件处于停止状态，或者在工作值不超过参考阈值的情况下使得电子器件处于工作状态。例如，在工作值超过参考阈值的情况下，若电子器件已经处于停止状态，则控制部150可以使得电子器件保持处于停止状态，若电子器件处于工作状态，则控制部150可以使得电子器件由工作状态转为停止状态。
在一个实施例中，控制部150可以包括作为比较单元152的运算放大器，从其第一输入端输入（例如，表示采样的工作电压值的）工作数据，并且从其第二端输入（例如，表示参考阈值的）参考数据。其中，参考阈值可以根据需要来设定。例如，参考阈值可以是器件可以正常工作时的最大电流值与作为转换部140的电阻的电阻值的乘积。例如，参考阈值可以设定为略小于上述乘积，从而为保障器件不受损坏留出一定的安全边际。在一个实施例中，第一输入端为反向输入端且第二输入端为正向输入端，则当采样的工作电压值高于参考阈值时，比较单元152输出低电平，当采样的工作电压值低于参考阈值时，比较单元152输出高电平。
此外，控制部还可以包括通断单元，通断单元例如是金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、双极型晶体管（BJT）等器件。在使用MOSFET的情形下，由于MOSFET的导通阻抗较小，可以使得带有其的电路的损耗相应地较小；并且由于MOSFET的控制逻辑简单，因此也可以降低电路的复杂性。在采用N沟道型场效应晶体管的情况下，可以将其栅极连接到比较单元152的输出。因此，在比较单元152输出低电平、即采样的工作电压值高于参考阈值的情况下，作为通断单元154的场效应晶体管被关断，从而停止向电子器件继续供应驱动力，反之亦然。如此，可以在电子器件的工作电流可能造成电子器件损坏的情况下，及时地切断过大的电流或电压供应，实现保护电子器件的目的。
要理解的是，虽然在以上给出了控制部150中的比较单元152和通断单元154的示例性实施例，但是在可适用的情况下，控制部150中的各个元件可以被其他元件代替，并且其连接方式可以发生相应的改变。例如，采样的工作电压数据可以连接到比较单元152的正向输入端，而参考电压数据可以连接到比较单元152的反向输入端。相应地，可以将N沟道型场效应晶体管替换为P沟道型场效应晶体管，以实现本发明的目的。
通过如上文所描述的采样部110、转换部140和控制部150可以实现对电子器件的过流或过压保护，并且通过采样部110、转换部140、DAC以及电路的原有部件（例如，车规级控制器和车规级升压电路）可以实现对用于驱动电子器件的动力的较为精确的控制。在一个实施例中，电子器件位于运输工具或移动设备上。在此情况下，通过将采样部110和转换部140适当地连接在电路中，可以实现对采样部110和转换部140的复用，从而减小在运输工具或移动设备上对于电路板空间的占用。此外，使用例如上文中示例的部件来作为采样部110、转换部140、控制部150等，可以进一步减小对电路板空间的占用。而且，添加DAC单元而不是引入用于精确控制输出电压的整套电路可以减少对固有的常规电路布局的修改，便于制造并进一步节省电路板空间。
下面参考图2，给出根据本发明的一个实施例的用于电子器件的控制装置100的具体电路图示例。
在图2的实施例中，处理部120包括MCU控制器和DAC芯片，驱动部130示例为DC-DC升压芯片，采样部110示例为镜像电流电路，转换部140示例为电阻R3，控制部150中的比较单元152示例为运算放大器且通断单元154示例为N沟道场效应晶体管。在该示例中，电子器件示例为车载激光雷达中的雪崩二极管（APD）。
在具有高级辅助驾驶、自动驾驶等功能的车辆中，可能采用激光雷达作为传感器来感测环境中的光照强度。在其中，对环境光照进行感测的接收电路的重要器件为APD。由于感测场景以及感测需求的变化，或者由于制造工艺的差别，需要对APD的驱动电压（即，反向工作电压）进行适当的设定，以使得APD以期望的光电检测灵敏度、精度、感测范围等工作。例如，在夜晚环境，可能需要进行高灵敏度感测，而在光照条件较好的白天，可以选择在保证安全的情况下适当降低感测的灵敏度、精确度和感测范围等，以实现解决能耗等效果。另外，APD工作在反向电压中，并且其中的电流随着所接收的光的强度的改变而改变。因此，需要对APD的工作电压进行限制，即，限流保护，以免因不期望地出现的高强度光照使得APD被击穿而损坏。
在图2的实施例中，通过镜像电流电路采集APD的工作电流。并通过电阻R3转换为工作电压信号。工作电压信号一方面被输入到控制部150的运算放大器以用于与参考阈值进行比较，从而实现对APD的过流保护；另一方面被反馈回到处理部的MCU控制器，MCU控制器使能DAC芯片的工作，使DC-DC升压芯片输出电压VOUT。
假设DAC经由电阻阻值为R的电阻器将电压信号VDAC连接到DC-DC升压芯片，并且升压芯片的输出如图2中所示依次连接到电阻R1和R2，然后接地。R1和R2的存在可以使得在没有反馈信号时电路中的DC-DC升压芯片依然可以正常工作。如果将R1和R2之间的电压作为反馈电压VFB输入到DC-DC升压芯片的反馈引脚，则DC-DC升压芯片的输出电压VOUT可以满足以下表达式：
VOUT = ( VFB-VDAC ) R1/R + VFB ( 1 + R1/R2 )
此外，在没有DAC输入时，VOUT满足以下表达式：
VOUT = VFB ( 1 + R1/R2 )。
通过根据需要改变上式中的变量，即使在多个电子器件（例如APD）之间存在固有的制造偏差的情况下，也可以为各个电子器件提供使其工作在期望状态的动力。
现在参考图3，图3是根据本发明的一个实施例的用于电子器件的控制方法200的示意性流程图。
用于电子器件的控制方法200可以包括采样步骤S101：获取电子器件的工作数据，例如工作电压数据、工作电流数据等。其中，电子器件可以位于运输工具或移动设备上，诸如各种车辆、载运器、智能机器人等。在对电流数据进行采样的实施例中，可以利用镜像电流电路进行采样。在对电压数据进行采样的实施例中，可以利用采样电阻器进行采样。
方法200还可以包括处理步骤S103：基于工作数据来生成用于控制电子器件的控制信号，并且包括数模转换子步骤。
通过在处理步骤S103中并入数模转换子步骤，可以控制DAC输出模拟线性电压，并进一步在后续步骤中使得输出物理量的范围更大、精度更高、调整速度更快，从而方便对各个电子器件进行工作电压的测试并提高工作效率，来将电子器件的工作状态定位成更加接近期望的最佳点。
方法200可以包括驱动步骤S104：基于控制信号来输出用于驱动电子器件的动力，诸如电压、电流等。
方法200还可以包括转换步骤S102：将具有电流形式的工作数据转换为电压形式。在某些场景下，将电流数据转换为电压数据是较为有利的。例如，当电子器件的工作电流较小时，如果直接将采样的电流数据用作反馈、比较、加减等后续处理，容易产生较大的相对误差，使得电路的整体精度下降。此时，通过利用诸如电阻器之类的元件对电流数据进行转换，可以得到数值较为合理的电压数据，从而便于后续操作。用于转换步骤的电阻的值可以视情况而定进行调整，以使得所产生的采样电压在需要的范围内。
方法200还可以包括控制步骤S105：基于工作数据来控制电子器件的状态。电子器件的状态可以包括工作状态和停止状态，诸如不连接到有效动力源的状态或与整体电路分开的状态。控制步骤S105还可以包括：将工作数据表示的工作值与参考数据表示的参考阈值进行比较，并且在工作值超过参考阈值的情况下使得电子器件处于停止状态，或者在工作值不超过参考阈值的情况下使得电子器件处于工作状态。控制步骤S105还可以包括利用MOSFET执行通断子步骤。
例如，控制步骤S105可以利用诸如运算放大器之类的元件来实现比较子步骤。该步骤包括从运算放大器的第一输入端输入（例如，表示采样的工作电压值的）工作数据，并且从运算放大器的第二端输入（例如，表示参考阈值的）参考数据。其中，参考阈值可以根据需要来设定。例如，参考阈值可以是器件可以正常工作时的最大电流值与用于转换步骤S102的电阻的电阻值的乘积。例如，参考阈值还可以设定为略小于上述乘积，从而为保障器件不受损坏留出一定的安全边际。在一个实施例中，第一输入端为反向输入端且第二输入端为正向输入端，则当采样的工作电压值高于参考阈值时，在比较子步骤中输出低电平，当采样的工作电压值低于参考阈值时，在比较子步骤中输出高电平。
注意的是，流程图中的各个框的顺序可以交换执行、多次执行、或根据需要进行省略。例如，虽然在图3中控制步骤S105在驱动步骤S104之后，但是视情况而定，控制步骤S105也可以发生在驱动步骤S104之前。例如，在能够实现本发明的技术效果并解决本发明的技术问题的前提下，可以省略转换步骤S102。
通过如上文所描述的方法，可以实现对电子器件的过流或过压保护，并且通过在处理步骤S103中并入数模转换子步骤可以实现对用于驱动电子器件的动力的较为精确的控制。
按照本发明的又一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有可由处理器执行的程序指令，所述程序指令在由处理器执行时，执行根据本发明的一个方面的任一实施例所述的用于电子器件的控制方法。
按照本发明的再一个方面，提供一种移动装备，其包括根据本发明的一个方面的任一实施例所述的用于电子器件的控制装置。所述移动装备诸如是运输工具或移动设备，其包括但不限于各种车辆、载运器、智能机器人等。
前述公开不旨在将本公开限制为所公开的精确形式或特别使用领域。因此，设想的是，鉴于本公开，无论在本文中明确描述还是暗示，本公开的各种替代实施例和/或修改都是可能的。在已经像这样描述了本公开的实施例的情况下，本领域普通技术人员将认识到的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以在形式和细节上进行改变。因此，本公开仅由权利要求限制。

Claims (14)

1.一种用于电子器件的控制装置，包括：
采样部，其配置成获取所述电子器件的工作数据；
处理部，其包括数模转换单元，并且其配置成基于所述工作数据来生成用于控制所述电子器件的控制信号；以及
驱动部，其配置成基于所述控制信号来输出用于驱动所述电子器件的动力。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括转换部，其配置成将具有电流形式的所述工作数据转换为电压形式。
3.根据权利要求1或2所述的装置，还包括控制部，其配置成基于所述工作数据来控制所述电子器件的状态。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述控制部进一步配置成将所述工作数据表示的工作值与参考数据表示的参考阈值进行比较，并且
在所述工作值超过所述参考阈值的情况下使得所述电子器件处于停止状态；或者
在所述工作值不超过所述参考阈值的情况下使得所述电子器件处于工作状态。
5.根据权利要求3所述的装置，其中，所述控制部还包括通断单元，所述通断单元用于控制向所述电子器件传送所述动力的路径的通断。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电子器件位于运输工具或移动设备上。
7.一种用于电子器件的控制方法，包括：
采样步骤：获取所述电子器件的工作数据；
处理步骤：基于所述工作数据来生成用于控制所述电子器件的控制信号，并且包括数模转换子步骤；以及
驱动步骤：基于所述控制信号来输出用于驱动所述电子器件的动力。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括转换步骤：将具有电流形式的所述工作数据转换为电压形式。
9.根据权利要求7或8所述的方法，还包括控制步骤：基于所述工作数据来控制所述电子器件的状态。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述控制步骤还包括：
将所述工作数据表示的工作值与参考数据表示的参考阈值进行比较，并且
在所述工作值超过所述参考阈值的情况下使得所述电子器件处于停止状态；或者
在所述工作值不超过所述参考阈值的情况下使得所述电子器件处于工作状态。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述控制步骤还包括利用通断单元执行通断子步骤，所述通断子步骤用于控制向所述电子器件传送所述动力的路径的通断。
12.根据权利要求7所述的方法，其中，所述电子器件位于运输工具或移动设备上。
13.一种计算机可读存储介质，其上存储有可由处理器执行的程序指令，所述程序指令在由所述处理器执行时，执行根据权利要求7-12中任一项所述的用于电子器件的控制方法。
14.一种移动装备，其包括根据权利要求1-6中任一项所述的用于电子器件的控制装置。
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