CN115503637A - 一种车载rtc的供电管理电路 - Google Patents

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巩鹏亮
何梧舟
霍鹏鹏
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Abstract

本发明属于汽车仪表技术领域，具体涉及一种车载RTC的供电管理电路。车载RTC的供电管理电路不仅包括电池供电电路，还包括系统供电电路，系统供电电路与电池供电电路并联，并联点用于连接RTC的供电输入端，电池供电电路上还串设开关管，开关管用于在车辆系统电源输出端电压小于设定电压阈值时导通，以通过供电电池为车载RTC供电，在车辆系统电源输出端电压大于设定电压阈值时断开，以通过车辆系统电源为车载RTC供电。即通过仅在车辆系统电源不输出电压(即车辆下电)时，利用供电电池为RTC供电，减少了供电电池的使用时间，即更换供电电池的时间间隔会延长，在相同时间内减少了供电电池的更换次数，即减少了因频繁更换供电电池的维修成本。

Description

一种车载RTC的供电管理电路
技术领域
本发明属于汽车仪表技术领域，具体涉及一种车载RTC的供电管理电路。
背景技术
随着车载电子技术的发展与提高，有很多总成部件含有时钟显示功能，例如：仪表总成、中控音响总成、商用客车车载时钟等，因此车载端需要使用RTC(实时时钟)，基于RTC持续运行的需求，需要对RTC持续不间断的供电，若出现供电间断，则车载RTC复位，导致RTC时间不准确。
针对不同种类的车辆，对车载RTC的供电方式也不相同，乘用车实现RTC时钟的供电方式是由整车电源提供。当车辆停车熄火时，整车供电是不切断的，所有的总成部件将进入低功耗模式。在低功耗模式下：单个总成件要求待机工作电流小于1mA；整车的休眠电流小于20mA。对于乘用车客户来说，在3个月内是不会影响客户使用的。
商用车的整车电气设计与乘用车不相同。商用车在总电源处设计有“总闸开关”，即当车辆熄火时，总闸开关断开，因此对于有“RTC时钟”要求的总成件，要保持内部时钟正常运行，总成内部都有一个“电池”给“RTC时钟模块”进行供电，来维持RTC时钟运行。这些“电池”的特性都是“不可充电”，其电压一般为3.3V或3.6V，并且随着时间的推移，放电电压会逐渐降低，降低到一定程度后需要更换供电电池，即基于供电电池为车载RTC供电时，会存在因电池寿命，需定期更换车载RTC的供电电池，来保证车载RTC的正常供电，从而在商用车的使用中会存在频繁更换供电电池所产生的维修成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车载RTC的供电管理电路，用以解决现有技术针对商用车设置单独的供电电池为车载RTC供电时，需频繁更换供电电池而产生后期维修成本的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种车载RTC的供电管理电路，包括电池供电电路，所述电池供电电路包括串设在电池供电电路上的供电电池，还包括系统供电电路；所述系统供电电路的一端与电池供电电路的一端并联，并联点用于连接RTC的供电输入端，系统供电电路的另一端用于连接车辆系统电源输出端，电池供电电路的另一端与接地端相连；电池供电电路上还串设有开关管，所述开关管用于在车辆系统电源输出端电压小于设定电压阈值时导通，以通过供电电池为车载RTC供电，在车辆系统电源输出端电压大于设定电压阈值时断开，以通过车辆系统电源为车载RTC供电。
其有益效果为：通过设置包括系统供电电路以及电池供电电路的供电管理电路，并在电池供电电路上设置开关管，以在有车辆系统电源输出时断开，在无车辆系统电源输出时导通，即通过设置开关管，能够在有车辆系统电源输出时，通过系统电源为车载RTC供电，在无车辆系统电源输出时，通过供电电池为车载RTC供电，保证了持续不间断的为车载RTC的供电过程，并且仅在无车辆系统电源输出时，才会通过供电电池为车载RTC供电，即减少了供电电池的使用时间，进而更换供电电池的时间间隔会延长，即相较于现有技术的仅利用供电电池为RTC供电的方式，在相同时间内减少了供电电池的更换次数，进而减少了更换供电电池的维修成本。
进一步地，所述开关管的控制端连接在系统供电电路上。
通过将开关管的控制端连接在系统供电电路上，能够通过系统供电电路上的电压来控制开关管的通断，即在系统供电电路上无电压时，控制开关管导通，使得在系统电源不向RTC供电时，通过供电电池向RTC供电，在系统供电电路上有电压时，控制开关管断开，使得在系统电源向RTC供电时，通过断开开关管阻断供电电池向RTC的供电过程。
进一步地，所述系统供电电路上还串置有第一防反二极管，所述第一防反二极管的导通方向与系统供电电路的供电方向相同。
在系统供电电路上设置一个防反二极管，能够在供电电池为RTC供电时，避免供电电池向系统放电导致车辆安全问题，进而保证了供电电池向RTC供电过程的安全。
进一步地，所述供电电池与并联点之间的电路上还串置有第二防反二极管，所述第二防反二极管的导通方向与电池供电电路供电方向相同。
在电池供电电路上设置一个防反二极管，使得供电电池仅能通过电池供电电路向外放电，阻断向供电电池充电，因供电电池为不能充电的供电电池，因此基于防反二极管的设置保证了不为供电电池充电的过程，进而保证了供电电池的安全，即保证了车辆的安全。
进一步地，所述开关管的控制端还经采样电阻连接至接地端。
通过在接地端与开关管的控制端之间串设采样电阻，通过对采样电阻进行电压采样能够得出车辆系统电源是否有电压输出，进而通过获取采样电阻的采样结果，能够得到开关管的开关管状态。
进一步地，所述系统供电电路还包括电容，所述电容串设在系统供电电路与接地端之间。
通过在系统供电电路与接地端设置电容，能够在系统供电时起到滤波作用，并且在系统供电断开初期，因电容存储有电能，能够对外放电，进而能够使得系统供电电路的输出电压逐渐减小，来保证在车辆系统电源供电向供电电池供电的模式转换过程中，对RTC的持续不间断供电。
进一步地，在并联点与RTC的供电输入端之间还串设限流电阻。
通过在并联点与RTC的供电输入端之间串设环路电阻，能够在车端负载短路时，防止电池过载引起爆炸，即当RTC电路短路时，限制供电电池以及系统电源向外输出的电流，提高了系统安全。
进一步地，开关管为MOS管，MOS管的源极和漏极串联在供电电池的正极与并联点之间，MOS管的栅极连接在系统供电电路上。
当开关管为MOS管时，并且通过将MOS管的通断端(即源极和漏极)串联在供电电路上，将MOS管的控制端(即栅极)连接在系统供电电路上，能够实现当车辆系统电源输出端有电压输出且电压大于设定电压阈值时，MOS管的控制端与导通端不能形成导通压降，因此MOS管无法导通，此时由系统电源为RTC供电；当车辆系统电源输出端无电压输出或输出电压小于设定电压阈值时(即系统电源不能为RTC供电时)，MOS管的控制端与导通端形成导通压降，因此MOS管导通，实现由供电电池向RTC供电。基于上述分析通过将开关管设置为MOS管，并经上述设置，能够在系统电源为RTC供电时断开，在系统电源不为RTC供电时导通，让供电电源为RTC供电，即通过此设置无需对开关管设置控制器，即可实现开关管的通断过程，并满足RTC的供电需求。
附图说明
图1是本发明的车载RTC的供电管理电路示意图；
图2是本发明的车载RTC的供电管理电路的电路工作时序。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
车载RTC的供电管理电路实施例：
本实施例针对的是商用车(以下简称车辆)的车载RTC的供电管理，设计了车载RTC的供电管理电路，为了保证车辆的车载RTC供电的持续不间断性，本实施例的电路中设置了供电电池为RTC供电的电池供电电路，并且为了使得供电电池的使用寿命延长，本实施例中在电池供电电路上设置了开关管，并增设了系统电源向车载RTC供电的系统供电电路，以在系统电源的输出电压大于设定电压阈值时(即系统电源对外工作时)，断开开关管，进而通过系统供电电路为车载RTC供电，即通过增设系统供电电路减少了供电电池的使用时间，进而增长了供电电池的使用寿命，更换供电电池的时间间隔会延长，即相较于现有技术的仅利用供电电池为RTC供电的方式，在相同时间内减少了供电电池的更换次数，进而减少了更换供电电池的维修成本。
具体的本实施例车载RTC的供电管理电路如图1所示：
包括接地端、系统供电电路以及电池供电电路，具体的系统供电电路包括系统供电输入端、系统供电输出端、串设在系统供电输入端与系统供电输出端之间的第一防反二极管D1以及串设在系统供电输入端与接地端之间的电容。其中系统电源输入端用于连接车辆系统电源输出端(即图1中VDD3V3)，图1中所示，车辆的系统电源经总闸开关后，再经转换模块，将3.3V电源输出，本实施例的系统电源输出端连接的车辆系统电源输出端的电压为3.3V。第一防反二极管D1的导通方向与系统供电电路的供电方向相同，基于此第一防反二极管D1的设置，能够在供电电池为RTC供电时，避免供电电池向系统放电导致车辆安全问题，进而保证了供电电池向RTC供电过程的安全。而且通过在系统供电输入端与接地端之间串设电容，能够在系统供电时起到滤波作用，并且在系统供电断开初期，因电容存储有电能，能够对外放电，进而能够使得系统供电电路的输出电压逐渐减小，来保证在车辆系统电源供电向供电电池供电的模式转换过程中，对RTC的持续不间断供电。
具体的电池供电电路包括电池供电输出端，以及串联于接地端与电池供电输出端之间的供电电池BAT1、第二防反二极管D3和开关管Q1；其中电池供电输出端与系统供电输出端相连接后形成总输出端(连接点即为图1中的A点)，总输出端经环路电阻R2连接至车载RTC的供电输入端(即图1中的VDD33_RTC)，开关管Q1为MOS管，MOS管的源极和漏极串联在供电电池的正极与电池供电输出端之间，MOS管的源极与供电电池的正极之间还串置有第二防反二极管，所述第二防反二极管的导通方向与电池供电电路供电方向相同。MOS管的栅极经第三防反二极管D2连接在系统供电电路输入端与系统供电电路输出端之间的电路上，MOS管的栅极还经检测电阻R1连接至接地端。
通过本实施例MOS管的设置，当开关管为MOS管时，并且通过将MOS管的通断端(即源极和漏极)连接在供电电池与电池供电输出端之间，将MOS管的控制端(即栅极)连接在系统供电输入端与系统供电输出端之间的电路上，能够实现当车辆系统电源输出端有电压输出且电压大于设定电压阈值时，MOS管的控制端与导通端不能形成导通压降，因此MOS管无法导通，此时由系统电源为RTC供电；当车辆系统电源输出端无电压输出或输出电压小于设定电压阈值时(即系统电源不能为RTC供电时)，MOS管的控制端与导通端形成导通压降，因此MOS管导通，实现由供电电池向RTC供电。基于上述分析通过将开关管设置为MOS管，并经上述设置，能够在系统电源为RTC供电时断开，在系统电源不为RTC供电时导通，让供电电源为RTC供电，即通过此设置无需对开关管设置控制器，即可实现开关管的通断过程，并满足RTC的供电需求。
而第二防反二极管D3的设置使得仅能通过供电电池向外放电，阻断向供电电池充电的过程，因供电电池为不能充电的供电电池，因此基于防反二极管的设置保证了不为供电电池充电的过程，进而保证了供电电池的安全，即保证了车辆的安全。
检测电阻R1因设置在接地端与MOS管的栅极(即控制端)之间，且MOS管的栅极又连接系统供电输入端，因此通过检测电阻两端的电压能够得出车辆系统电源是否有电压输出，进而通过获取检测电阻的电压，能够得到MOS管的开关管状态。
如图1，本实施例中还在总输出端与RTC的供电输入端之间还串设环路电阻R2。此环路电阻R2的设置能够在车端负载短路时，防止电池过载引起爆炸，并当RTC电路短路时，限制供电电池以及系统电源向外输出的电流，提高了系统安全。
基于本实施例的车载RTC的供电管理电路设置，能够实现如下车载RTC的供电管理方法的过程：
1、当系统正常工作时(如图2所示的总闸开关为开状态)：电源监测电路(即图1中的MOS管控制端所连接的电路)采样到系统工作电压后，断开MOS开关，由系统电源向“RTC”时钟供电。
1)系统电源VDD3V3通过二极管D1向RTC时钟电源VDD33_RTC供电。
2)系统电源VDD3V3通过二级管D2和电阻R1对地(GND)形成回路，使“B”点的电压接近VDD3V3，此时开关管Q1处于截止状态。
3)当电池BAT的电压低于系统VDD3V3(3.3V)电压时，图1所示“C”点电压接近系统VDD3V3(3.3V)电压，二极管D3处于截止状态，无法对BAT电池进行充电。
4)当电池BAT的电压高于系统VDD3V3(3.3V)电压时，图1所示“C”点电压接近电池BAT的电压(3.6V)，Q1管子截止，同时Q1管子续流二极管截止，保证了电池“BAT(3.6V)”无法向VDD33_RTC供电。
2、当系统断电后(如图2所示的总闸开关为关状态)：电压监测电路没有采样到系统工作电压后，导通MOS开关，由“RTC”供电电池向“RTC”时钟供电。
1)系统供电VDD3V3逐步降低，造成取样点“B”点电压逐步降低，当取样点“B”点电压大于0.5V时，Q1管子导通，迅速切换为BAT1向RTC时钟电路供电。
2)系统供电VDD3V3降为0V时，B电压为“0V”，三级管Q1完全导通，BAT电池向RTC时钟电路供电。
3)系统供电VDD3V3降为0V时，二极管D1处于截止状态，BAT1电池无法向系统VDD3V3供电。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种车载RTC的供电管理电路，包括电池供电电路，所述电池供电电路包括串设在电池供电电路上的供电电池，其特征在于，还包括系统供电电路；所述系统供电电路的一端与电池供电电路的一端并联，并联点用于连接RTC的供电输入端，系统供电电路的另一端用于连接车辆系统电源输出端，电池供电电路的另一端与接地端相连；电池供电电路上还串设有开关管，所述开关管用于在车辆系统电源输出端电压小于设定电压阈值时导通，以通过供电电池为车载RTC供电，在车辆系统电源输出端电压大于设定电压阈值时断开，以通过车辆系统电源为车载RTC供电。
2.根据权利要求1所述的车载RTC的供电管理电路，其特征在于，所述开关管的控制端连接在系统供电电路上。
3.根据权利要求1或2所述的车载RTC的供电管理电路，其特征在于，所述系统供电电路上还串置有第一防反二极管，所述第一防反二极管的导通方向与系统供电电路的供电方向相同。
4.根据权利要求2所述的车载RTC的供电管理电路，其特征在于，所述供电电池与并联点之间的电路上还串置有第二防反二极管，所述第二防反二极管的导通方向与电池供电电路供电方向相同。
5.根据权利要求2所述的车载RTC的供电管理电路，其特征在于，所述开关管的控制端还经采样电阻连接至接地端。
6.根据权利要求1所述的车载RTC的供电管理电路，其特征在于，所述系统供电电路还包括电容，所述电容串设在系统供电电路与接地端之间。
7.根据权利要求1所述的车载RTC的供电管理电路，其特征在于，在并联点与RTC的供电输入端之间还串设限流电阻。
8.根据权利要求1所述的车载RTC的供电管理电路，其特征在于，开关管为MOS管，MOS管的源极和漏极串联在供电电池的正极与并联点之间，MOS管的栅极连接在系统供电电路上。
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