CN113525124B - 一种ac唤醒电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种AC唤醒电路，包括：检测电路、隔离电路、唤醒电路；当检测电路的输入端连接交流电网时，检测输入电压是否达到阈值；隔离电路连接检测电路的输出端，用于对输入电压进行隔离，当输入电压达到阈值时输出唤醒信号；唤醒电路传输所述唤醒信号唤醒待充电设备进行充电。本发明可以实现在AC交流电输入时,利用AC交流电作为唤醒信号,唤醒设备开始工作,其电路简单,可靠性强,不需要充电枪或者电动汽车主动发出唤醒信号,便可完成唤醒动作。同时，充电完成后可以进入完全休眠状态，等待进行下一次唤醒，保证极小的静态电流消耗，提高工作效率，减少车载电池能量损耗。

Description

一种AC唤醒电路
技术领域
本发明涉及车载充电领域，特别是涉及一种AC唤醒电路。
背景技术
为了满足电动汽车交流充电功能要求，通常电动汽车OBC车载交流充电机会在充电枪插入电动汽车交流充电口时,接收到电动汽车或者充电枪额外提供的持续的唤醒信号,然后被唤醒开始工作，直到充电枪被拔出充电口时才会休眠。目前在电动汽车OBC车载交流充电机的交流充电唤醒一般是通过CC或CP信号以持续电平或边沿信号方式实现。
目前存在的充电唤醒方式需要通过充电桩或者电动车主动提供持续的唤醒信号，电路复杂、可靠性差,当充电桩或者电动车给出的唤醒信号失效时,充电任务将不能完成。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术中充电唤醒方式需要通过充电桩或者电动车提供唤醒信号的技术问题，提出一种AC唤醒电路。
本发明采用的技术方案是：
本发明提出了一种AC唤醒电路，包括：
检测电路：当检测电路的输入端连接交流电网时，检测输入电压是否达到阈值；
隔离电路：连接所述检测电路的输出端，用于对输入电压进行隔离，当输入电压达到阈值时输出唤醒信号；
唤醒电路：传输所述唤醒信号唤醒待充电设备进行充电。
进一步的，所述检测电路包括：二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电容C1；二极管D1和二极管D2并联后一端与所述交流电网连接，另一端依次与电阻R1、电阻R2串联，电阻R2的另一端接地，电容C1与电阻R2并联。
进一步的，所述隔离电路为光电耦合器U1；光电耦合器U1发光的二极管阳极连接在电阻R1和电阻R2之间，阴极接地；光电耦合器U1的集电极依次连接电阻R3至电阻R5，发射极接地。
进一步的，所述唤醒电路包括：电阻R3至电阻R5、电容C2、MOS管Q1；电容C2与电阻R3并联，MOS管Q1的源极连接在电阻R4和电阻R5之间，MOS管Q1的栅极连接在电阻R3和电阻R4之间；电阻R5的另一端与所述车载电源模块连接，MOS管Q1的漏极与所述使能模块连接。
在一实施例中，所述待充电设备包括：
使能模块：接收唤醒信号，输出工作使能信号；
车载电源模块：接收工作使能信号为控制模块供电；
控制模块：控制转换模块的工作状态，并根据电池组的电量控制使能模块是否停止输出工作使能信号；
转换模块：输入端与检测电路的输入端连接，用于将交流电网的电能转换后给设备的电池组充电。
进一步的，当所述唤醒电路停止输出所述唤醒信号且所述电池组未充满电时，所述控制模块在控制所述使能模块继续输出工作使能信号。
进一步的，当所述电池组充满电时，所述控制模块控制使能模块停止输出工作使能信号，使所述控制模块断电休眠，进而中断所述转换模块与所述交流电网与电池组的连接。
进一步的，所述待充电设备为电动汽车。
与现有技术比较，本发明可以实现在AC交流电输入时,利用AC交流电作为唤醒信号,唤醒设备开始工作,其电路简单,可靠性强,不需要充电枪或者电动汽车主动发出唤醒信号,便可完成唤醒动作。同时，充电完成后可以进入完全休眠状态，等待进行下一次唤醒，保证极小的静态电流消耗，提高工作效率，减少车载电池能量损耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，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为本发明AC唤醒电路的结构示意图；
图2为本发明实施例中AC唤醒电路具体的电路图；
图3为本发明实施例中AC唤醒电路应用在电动汽车中的结构示意图；
图4为图3控制模块的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
随着新能源汽车行业的崛起,新能源汽车充电的需求也在日益增长。目前市面的新能源汽车充电时,都需要汽车或者充电枪提供一个持续的唤醒信号,指示车载充电机唤醒然后开始工作。但是目前市场上的充电方式有以下缺陷:1、电路复杂,需要充电枪或者汽车主动提供持续的唤醒信号,才可以开始工作，此外不同充电枪或者汽车提供的唤醒信号规格不一且兼容性差；2、可靠性差,当充电枪或者汽车给出的唤醒信号失效时,充电任务将不能完成；3、充电完成后唤醒信号会持续的消耗电池的能量，有较大的静态电流损耗。
针对上面提及的现有技术存在的问题，本发明提出一种AC唤醒电路，可用于新能源汽车充电领域不需要充电枪或者电动汽车主动发出唤醒信号,便可完成唤醒动作。但也不局限于此领域，可用于一切电子产品的充电、唤醒领域。
下面结合附图以及应用在新能源汽车充电领域的实施例对本发明的原理及结构进行详细说明。
如图1所示，本发明中的AC唤醒电路包括：依次连接的检测电路、隔离电路、唤醒电路。其中，当检测电路的输入端连接交流电网时，检测输入电压是否达到阈值，当检测到AC输入电压达到一定的阈值时输出信号,给到隔离电路；隔离电路连接检测电路的输出端，隔离输出侧，并输出对应频率和一定宽度的唤醒信号。唤醒电路接收、传输唤醒信号到待充电设备，唤醒待充电设备进行充电。
如图2所示，优选的，检测电路包括：二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电容C1；隔离电路优选为光电耦合器U1；唤醒电路包括：电阻R3至电阻R5、电容C2、P沟道MOS管Q1。具体连接为：二极管D1和二极管D2并联后一端与交流电网连接，另一端依次与电阻R1、电阻R2串联，电阻R2的另一端接地，电容C1与电阻R2并联；光电耦合器U1的发光二极管阳极连接在电阻R1和电阻R2之间，阴极接地；光电耦合器U1的集电极依次连接电阻R3至电阻R5，发射极接地；电容C2与电阻R3并联，MOS管Q1的源极连接在电阻R4和电阻R5之间，MOS管Q1的栅极连接在电阻R3和电阻R4之间；电阻R5的另一端与车载电源模块的输入端连接，MOS管Q1的漏极与使能模块的输入端连接。
AC交流电同时流入二极管D1、二极管D2，且二极管D1、二极管D2是存在导通压降的，所以只有当输入的交流电压达到其导通电压时两者才能导通。然后依次经过电阻R1、再同时流经电阻R2、电容C1、光电耦合器U1的发光二极管，再流入接地端。当光电耦合器U1的发光二极管两端的电压达到二极管的导通压降时，光电耦合器U1的三极管导通，实现输入与输出的电气隔离，两者不会相互影响。此时，光电耦合器U1将输入的交流电压隔离处理，并在光电耦合器U1的三极管一侧输出对应频率和一定宽度的低电平唤醒信号。唤醒电路接收、传输唤醒信号到待充电设备，唤醒待充电设备进行充电。
光电耦合器U1的三极管、车载电源模块、电阻R3至电阻R5、电容C2、MOS管Q1形成了一个回路，即唤醒电路。当流经光电耦合器U1的发光二极管的电流较小时，相应的光电耦合器U1的三极管相当于一个大阻值电阻，此时发生电路因为总电阻过大总电流非常小，相当于断路，此时，MOS管Q1未导通。随着流经光电耦合器U1的发光二极管的电流逐渐增大，相应的光电耦合器U1的三极管相当于阻值逐渐变小的电阻，此时发生电路总电阻减小电路导通，当电阻R4两端的电阻达到MOS管Q1的导通压降时MOS管Q1导通，输出唤醒信号至待充电设备。
如图3所示，本实施例中使用本发明提出的AC唤醒电路的待充电设备为电动汽车，下面以电动汽车唤醒充电为例，阐述本发明的具体使用：
电动汽车的充电设备包括：依次连接的使能模块、车载电源模块、控制模块、转换模块，同时控制模块的输出端与使能模块的输入端连接，转换模块的输入端均与检测电路的输入端连接，转换模块的输出端连接电池组。使能模块用于接收唤醒信号，输出工作使能信号；车载电源模块用于接收工作使能信号，为控制模块供电。控制模块用于控制转换模块的工作状态，并根据电池组的电量控制使能模块是否停止输出工作使能信号。转换模块用于将交流电网的电能转换后给设备的电池组充电。
当唤醒信号传输到使能模块并唤醒使能模块，使能模块将唤醒信号处理成车载电源模块所需的工作使能信号、驱动车载电源模块给控制模块进行供电，控制模块驱动转换模块工作，转换模块将交流电转化处理后给电池组充电。由此可见，本发明实现了利用AC交流电作为唤醒信号，不需要充电枪或者汽车主动发出唤醒信号,即可完成唤醒动作，电路简单，可靠性强。
同时，本实施例中MOS管Q1为P沟道MOS管，其工作原理为低电平导通。所以本发明能配合不同的电阻R3、电容C2参数控制唤醒信号的持续时间。当电容C2的电量未充满前，电阻R3与电阻R4连接点的电平被光电耦合器U1拉低，此时MOS管Q1处于导通状态，传递唤醒信号给使能模块，控制车载电源模块给控制模块供电，从而唤醒转换模块给电池组充电；当电容C2的电量充满时，电阻R3与R4连接点的电平因为电容充电而被抬高，MOS管Q1截止，唤醒信号消失。所以本发明能配合不同的电阻R3、电容C2参数，依据具体的使用场景设计唤醒信号的输出时间。
当唤醒电路输出唤醒信号的时间非常短，即认为唤醒电路仅在交流输入接入时触发一次输出唤醒信号时，控制电路被唤醒后，一方面驱动转换电路工作，另一方面输出辅助供电保持信号至使能模块。此时辅助供电保持信号的作用和唤醒信号一致，用于唤醒使能模块，使车载电源模块提供电能给控制电路和转换电路，从而维持电池组的充电状态。
当唤醒电路能持续输出唤醒信号直至电池组充满电时，唤醒信号唤醒使能模块，使能模块驱动车载电源模块为控制模块供电，转换模块将交流电网的能量转换后给电池组充电。
当唤醒电路能持续输出唤醒信号但不能持续输出至电池组充满电时，若唤醒信号存在，则由唤醒信号唤醒使能模块，若唤醒信号停止输出，则由控制模块输出辅助供电保持信号唤醒使能模块。
如图4所示，控制电路包括：DSP电路、MCU电路、DSP驱动电路、电压电流采样电路。当控制模块从车载电源模块取电后，控制模块中的DSP电路、MCU电路、DSP驱动电路、电压电流采样电路开始工作，根据需要产生PWM驱动信号给到转换模块。转换模块被对应的PWM驱动信号驱动后，将交流电网的电压进行整流、变换等，将交流电网的能量进行变换后输出给电池组进行充电。
当电压电流采样电路检测到电池组充电完成后，电压电流采样电路会反馈一个信号给DSP控制电路，DSP控制电路收到该信号后，停止输出辅助供电保持信号令使能模块进入休眠状态，车载电源模块停止工作，从而DSP控制电路、MCU控制电路、DSP驱动电路停止工作，进而转换电路与交流电网中断连接、停止充电。此时，所有电路断开与车载电源模块的连接，均进入休眠状态，最大限度的减少车载电池的损耗。所以本发明实现了唤醒模块在唤醒动作完成后可以进入完全休眠状态，等待进行下一次唤醒；也实现了电池组充电完成后所有电路模块均进入完全的休眠状态，这样能保证极小的静态电流消耗，提高工作效率，减少车载电池能量损耗。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种AC唤醒电路，其特征在于，包括：
检测电路：当检测电路的输入端连接交流电网时，检测输入电压是否达到阈值；
隔离电路：连接所述检测电路的输出端，当输入电压达到阈值时所述隔离电路将输入的交流电压隔离处理后转换为唤醒信号输出；
唤醒电路：传输所述唤醒信号唤醒待充电设备进行充电；
其中，所述隔离电路采用光电耦合器，所述光电耦合器的控制侧串联在所述检测电路中，且仅在输入电压达到阈值时触发，所述光电耦合器的受控侧串联在所述唤醒电路中，且在所述光电耦合器的控制侧触发时生成所述唤醒信号。
2.如权利要求1所述的AC唤醒电路，其特征在于，所述检测电路包括：二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电容C1；二极管D1和二极管D2并联后一端与所述交流电网连接，另一端依次与电阻R1、电阻R2串联，电阻R2的另一端接地，电容C1与电阻R2并联。
3.如权利要求1所述的AC唤醒电路，其特征在于，所述唤醒电路包括：电阻R3至电阻R5、电容C2、MOS管Q1；电容C2与电阻R3并联，MOS管Q1的源极连接在电阻R4和电阻R5之间，MOS管Q1的栅极连接在电阻R3和电阻R4之间；电阻R5的另一端与车载电源模块连接，MOS管Q1的漏极与使能模块连接。
4.如权利要求1所述的AC唤醒电路，其特征在于，所述隔离电路包括光耦隔离器U1，所述光电耦合器U1的发光二极管阳极连接在电阻R1和电阻R2之间，阴极接地；所述光电耦合器U1的集电极依次连接电阻R3，发射极接地。
5.如权利要求1所述的AC唤醒电路，其特征在于，所述待充电设备包括：
使能模块：接收唤醒信号，输出工作使能信号；
车载电源模块：接收工作使能信号为控制模块供电；
控制模块：控制转换模块的工作状态，并根据电池组的电量控制使能模块是
否停止输出工作使能信号；
转换模块：输入端与检测电路的输入端连接，用于将交流电网的电能转换后给设备的电池组充电。
6.如权利要求5所述的AC唤醒电路，其特征在于，当所述唤醒电路停止输出所述唤醒信号且所述电池组未充满电时，所述控制模块在控制所述使能模块继续输出工作使能信号。
7.如权利要求5所述的AC唤醒电路，其特征在于，当所述电池组充满电时，所述控制模块控制使能模块停止输出工作使能信号，使所述控制模块断电休眠，进而中断所述转换模块与所述交流电网与电池组的连接。
8.如权利要求1所述的AC唤醒电路，其特征在于，所述待充电设备为电动汽车。
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