CN207399164U

CN207399164U - 车用电控系统唤醒电路

Info

Publication number: CN207399164U
Application number: CN201721413567.7U
Authority: CN
Inventors: 李林; 钟发平; 朱建新; 蒋中明; 李旦
Original assignee: Corun Hybrid Power Technology Co Ltd
Current assignee: Hunan Copower EV Battery Co Ltd
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2018-05-22
Anticipated expiration: 2027-10-30

Abstract

本实用新型提供了一种车用电控系统唤醒电路，二极管D1的阴极上依次串联电阻R3和R5后连接到NPN三极管Q1的基极上，二极管D1的阳极作为IG电源输入端，二极管D1与电阻R3之间取点依次串接电阻R1和R2后接地，电阻R1和R2之间取点作为IG电源信号输入的采样监控点，NPN三极管Q1的发射极直接接地，NPN三极管Q1的集电极串联电阻R6后连接到PNP三极管Q2的基极，PNP三极管Q2的发射极连接二极管D2的阴极，二极管D2的阳极作为常电电源输入端，PNP三极管Q2的集电极连接电阻R9，电阻R9的另一端连接到NPN三极管Q3的集电极上且电阻R9的该端作为唤醒信号输出端，NPN三极管Q3的基极连接电阻R11后作为单片机I/O信号输入端。本实用新型电路简单，提高系统唤醒的可靠性。

Description

车用电控系统唤醒电路

技术领域

本实用新型涉及一种车用电控系统唤醒电路。

背景技术

近几年来，随着经济的高速发展，越来越多的家庭开始使用汽车，伴随着经济的发展，汽车技术一直在不断进步，车辆越来越电气化、智能化，汽车上搭载的电控系统越来越多，人们对汽车的安全性和可靠性要求也越来越高，而电控系统的唤醒可靠性是汽车安全性和可靠性的一个重要指标。

传统的电控系统唤醒电路通常由IG电源信号产生之后，然后经过滤波、三极管导通产生上升沿，从而唤醒整个电控系统。传统的电控系统唤醒电路，在单片机检测到IG电源信号消失之后，会发送信号给电源控制电路进入低功耗模式，但是如果在系统执行进入低功耗模式时，IG电源信号产生，此时电源管理芯片捕捉不到IG电源信号产生时触发的上升沿，这样会造成系统无法唤醒，严重影响系统的可靠性。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种电路简单、可有效提高系统的抗干扰性从而提高系统唤醒可靠性的车用电控系统唤醒电路。通过以下方案实现：

一种车用电控系统唤醒电路，二极管D1的阴极上依次串联电阻R3和电阻R5后连接到NPN三极管Q1的基极上，二极管D1的阳极作为IG电源输入端，二极管D1的阳极上串接电容C1后接地，二极管D1与电阻R3之间取点依次串接电阻R1和电阻R2后接地，在电阻R1和电阻R2之间取点作为IG电源信号输入的采样监控点IG_AD，电阻R3和电阻R5之间取点分别连接电容C2、电阻R4后接地，电阻R5和NPN三极管Q1的基极之间取点连接电容C3后接地，NPN三极管Q1的发射极直接接地，NPN三极管Q1的集电极串联电阻R6后连接到PNP三极管Q2的基极，PNP三极管Q2的发射极连接二极管D2的阴极，二极管D2的阳极作为常电电源输入端，二极管D2的阳极串接电容C4后接地，PNP三极管Q2的基极和发射极之间串接电阻R7，PNP三极管Q2的集电极分别连接电阻R8、电阻R9，电阻R8的另一端接地，电阻R9的另一端连接到NPN三极管Q3的集电极上且电阻R9的该端作为唤醒信号输出端，NPN三极管Q3的基极连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端作为单片机I/O信号输入端，NPN三极管Q3的基极和电阻R11之间取点连接电阻R10后接地，NPN三极管Q3的发射极直接接地。

进一步地，所述电阻R1、R2为分压电阻，电阻R1的阻值为15KΩ～100KΩ，电阻R2的阻值为7.5KΩ～20KΩ，且电阻R1与电阻R2的阻值比为2～5；所述电阻R3、R4、R5、R6、R7、R9、R11为限流电阻，电阻R3的阻值为1KΩ～10KΩ，电阻R4的阻值为20KΩ～100KΩ，电阻R5的阻值为510Ω～5.1KΩ，电阻R6的阻值为1KΩ～10KΩ；电阻R7的阻值为68KΩ～150KΩ，电阻R9的阻值为2KΩ～10KΩ，电阻R11的阻值为300Ω～3KΩ；所述电阻R8、R10为下拉电阻，电阻R8的阻值为51KΩ～200KΩ，电阻R10的阻值为10KΩ～51KΩ。

进一步地，所述电容C1、C4为ESD电容，电容C1的容值为0.01nF～10nF，电容C4的容值为0.01nF～10nF；所述电容C2、C3为滤波电容，电容C2的容值为0.047μF～0.47μF，电容C3的容值为0.047μF～0.47μF。实际使用时，电容C1、C4的容值可根据电路板的实际要求进行选择，电容C2、C3的容值可根据相对应的电阻值及需要滤除的高频信号的频率进行选择。

所述IG电源输入端、常电电源输入端接收的电压均为12V，所述单片机I/O信号输入端接收的信号电压为0～3.3V或0～5V，即单片机I/O信号输入端可接收3.3V电压供电的单片机或5V电压供电的单片机发出的电压信号。

实际使用时，车用电控系统唤醒电路中的IG电源输入端、常电电源输入端分别连接IG电源、常电电源(即12V铅酸蓄电池)的输出端(即正极端)，一般情况下，12V铅酸蓄电池的负极端接地，所以将唤醒电路中需接地的元件直接连接到12V铅酸蓄电池的负极上即可；单片机I/O信号输入端连接单片机I/O口，唤醒信号输出端连接待唤醒的电源管理芯片。待各端口都连接好且车载电控系统供电后，当单片机通过IG电源信号输入的采样监控点IG_AD检测到IG电源信号消失后，单片机I/O口输出高电平，经过限流电阻R11输入到NPN三极管Q3的基极，此时NPN三极管Q3导通，则NPN三极管Q3的集电极为低电平，即唤醒信号输出端置低，随后车载电控系统进入低功耗模式，单片机掉电，单片机I/O口输出的高电平释放，NPN三极管Q3截止；当汽车钥匙打开，IG电源信号输入产生，经过电阻R3、电容C2组成的阻容滤波，然后经过电阻R5的限流和电容C3的滤波，IG电源信号进入NPN三极管Q1的基极，使NPN三极管Q1导通，进一步在PNP三极管Q2的发射极和基极即电阻R7的两端形成电位差，从而使PNP三极管Q2导通，由于有下拉电阻R8的存在，可在PNP三极管Q2导通前确保PNP三极管Q2的集电极为低电平，则在PNP三极管Q2导通时，PNP三极管Q2的集电极会产生一个由低到高的上升沿，经过限流电阻R9之后，从唤醒信号输出端输入到待唤醒的电源管理芯片，从而将其唤醒。如果在车载电控系统执行进入低功耗模式时，IG电源信号产生，这时单片机还未掉电，单片机I/O口输出的高电平还未释放，NPN三极管Q3还是导通状态，NPN三极管Q3的集电极还是为低电平，即唤醒信号输出端置低，那么当车载电控系统执行完低功耗命令进入低功耗模式后，单片机I/O口输出的高电平释放，PNP三极管Q2的集电极也会产生一个由低到高的上升沿，这样就使得本实用新型的车用电控系统唤醒电路较好地消除了电控系统在执行低功耗指令时与IG电源信号产生之间存在的时差问题，极大地提高了车载电控系统唤醒的可靠性。

汽车整车内部噪声干扰非常大，如果不采取噪声抑制措施，很容易造成传输信号失真而造成误判，严重时造成车用电控系统无法工作。本实用新型的车用电控系统唤醒电路，电路简单，在常电电源输入端通过配置ESD电容C4，有效消除静电对电控系统的干扰，同时在电路中使用电阻R3和电容C2组成的RC滤波电路，有效地滤除高频干扰，在NPN三极管Q3的基极使用下拉电阻R10，可消除不确定状态，极大地提高唤醒电路的可靠性，同时提高整车安全性。

附图说明

图1为实施例1中车用电控系统唤醒电路示意图。

具体实施方式

实施例只是为了说明本实用新型的一种实现方式，不作为对本实用新型保护范围的限制性说明。

实施例1

一种车用电控系统唤醒电路，如图1所示，二极管D1的阴极上依次串联电阻R3和电阻R5后连接到NPN三极管Q1的基极上，二极管D1的阳极作为IG电源输入端，二极管D1的阳极上串接电容C1后接地，二极管D1与电阻R3之间取点依次串接电阻R1和电阻R2后接地，在电阻R1和电阻R2之间取点作为IG电源信号输入的采样监控点IG_AD，电阻R3和电阻R5之间取点分别连接电容C2、电阻R4后接地，电阻R5和NPN三极管Q1的基极之间取点连接电容C3后接地，NPN三极管Q1的发射极直接接地，NPN三极管Q1的集电极串联电阻R6后连接到PNP三极管Q2的基极，PNP三极管Q2的发射极连接二极管D2的阴极，二极管D2的阳极作为常电电源输入端，二极管D2的阳极串接电容C4后接地，PNP三极管Q2的基极和发射极之间串接电阻R7，PNP三极管Q2的集电极分别连接电阻R8、电阻R9，电阻R8的另一端接地，电阻R9的另一端连接到NPN三极管Q3的集电极上且电阻R9的该端作为唤醒信号输出端，NPN三极管Q3的基极连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端作为单片机I/O信号输入端，NPN三极管Q3的基极和电阻R11之间取点连接电阻R10后接地，NPN三极管Q3的发射极直接接地。

其中，电阻R1、R2为分压电阻，电阻R1的阻值为15KΩ～100KΩ，电阻R2的阻值为7.5KΩ～20KΩ，且电阻R1与电阻R2的阻值比为2～5；电阻R3、R4、R5、R6、R7、R9、R11为限流电阻，电阻R3的阻值为1KΩ～10KΩ，电阻R4的阻值为20KΩ～100KΩ，电阻R5的阻值为510Ω～5.1KΩ，电阻R6的阻值为1KΩ～10KΩ，电阻R7的阻值为68KΩ～150KΩ，电阻R9的阻值为2KΩ～10KΩ，电阻R11的阻值为300Ω～3KΩ；电阻R8、R10为下拉电阻，电阻R8的阻值为51KΩ～200KΩ，电阻R10的阻值为10KΩ～51KΩ。

电容C1、C4为ESD电容，电容C1的容值为0.01nF～10nF，电容C4的容值为0.01nF～10nF；电容C2、C3为滤波电容，电容C2的容值为0.047μF～0.47μF，电容C3的容值为0.047μF～0.47μF。

IG电源输入端、常电电源输入端接收的电压均为12V，单片机I/O信号输入端接收的信号电压为0～3.3V或0～5V。

下面以具体参数来说明本实施例的工作方式：

假设单片机I/O信号输入端接收的信号即单片机I/O口输出的电压为0～3.3V，电容C1的容值为4.7nF，电容C2的容值为0.1μF，电容C3的容值为0.1μF，电容C4的容值为4.7nF，电阻R1的阻值为33KΩ，电阻R2的阻值为10KΩ，电阻R3的阻值为10KΩ，电阻R4的阻值为33KΩ，电阻R5的阻值为2KΩ，电阻R6的阻值为5.1KΩ，电阻R7的阻值为100KΩ，电阻R8的阻值为100KΩ，电阻R9的阻值为5.1KΩ，电阻R10的阻值为10KΩ，电阻R11的阻值为1KΩ，二极管D1、D2的导通压降为0.7V，三极管Q1、Q2、Q3的导通压降为0.4V。

当IG电源信号低于3V时，则IG电源信号输入的采样监控点IG_AD的电压V_{IG_AD}为：

V_{IG_AD}＜R2×(3-0.7)/(R1+R2)＝10×(3-0.7)/(33+10)≈0.535V

单片机检测到IG电源信号输入的采样监控点IG_AD的电压低于0.535V时，单片机I/O口对单片机I/O信号输入端输出的电压为3.3V高电平，NPN三极管Q3导通，NPN三极管Q3的集电极即唤醒信号输出端约为0.4V低电平，随后车载电控系统开始进入低功耗模式，当IG电源信号下降到1V以下时，则NPN三极管Q1的基极电压小于0.7V，那么NPN三极管Q1就会截止，PNP三极管Q2随后也会截止。

当IG电源信号产生即12V时，NPN三极管Q1的基极电压V_{Q1_B}为12V－0.7V＝11.3V，此时NPN三极管Q1导通，则PNP三极管Q2的基极电压V_{Q2_B}为：

V_{Q2_B}＝0.7+[R6×(12-0.7-0.4)/(R6+R7)]≈0.7+0.53＝1.23V

PNP三极管Q2的发射极电压V_{Q2_E}为：

V_{Q2_E}＝12V－0.7V＝11.3V，

计算得到PNP三极管Q2的发射极和基极电压差约为10V，此时PNP三极管Q2导通，则PNP三极管Q2的集电极电压V_{Q2_C}为：

V_{Q2_C}＝12V－0.7V－0.4V＝10.9V，

那么PNP三极管Q2的集电极的电压经过电阻R9限流后输出给电源管理芯片，从而在R9的输出端即唤醒信号输出端产生一个由0.4V～10.9V的上升沿，从IG电源信号(12V)产生到上升沿完全形成这一过程在微秒级范围内完成。

当车载电控系统正在执行低功耗指令的过程中，IG电源信号(12V)产生，单片机I/O口控制输出给唤醒电路的单片机I/O信号输入端还为3.3V高电平，这时NPN三极管Q3还是导通状态，这时NPN三极管Q3的集电极即唤醒信号输出端还是约为0.4V的低电平，当车载电控系统一进入低功耗模式，单片机失电，单片机I/O口输出的高电平释放，NPN三极管Q3截止，这样NPN三极管Q3的集电极即唤醒信号输出端马上上升到10.9V，这样就产生了一个0.4V～10.9V的上升沿，同样的，这一过程在微秒级范围内完成。

Claims

1.一种车用电控系统唤醒电路，其特征在于：二极管D1的阴极上依次串联电阻R3和电阻R5后连接到NPN三极管Q1的基极上，二极管D1的阳极作为IG电源输入端，二极管D1的阳极上串接电容C1后接地，二极管D1与电阻R3之间取点依次串接电阻R1和电阻R2后接地，在电阻R1和电阻R2之间取点作为IG电源信号输入的采样监控点，电阻R3和电阻R5之间取点分别连接电容C2、电阻R4后接地，电阻R5和NPN三极管Q1的基极之间取点连接电容C3后接地，NPN三极管Q1的发射极直接接地，NPN三极管Q1的集电极串联电阻R6后连接到PNP三极管Q2的基极，PNP三极管Q2的发射极连接二极管D2的阴极，二极管D2的阳极作为常电电源输入端，二极管D2的阳极串接电容C4后接地，PNP三极管Q2的基极和发射极之间串接电阻R7，PNP三极管Q2的集电极连接电阻R8、电阻R9，电阻R8的另一端接地，电阻R9的另一端连接到NPN三极管Q3的集电极上且电阻R9的该端作为唤醒信号输出端，NPN三极管Q3的基极连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端作为单片机I/O信号输入端，NPN三极管Q3的基极和电阻R11之间取点连接电阻R10后接地，NPN三极管Q3的发射极直接接地。

2.如权利要求1所述的车用电控系统唤醒电路，其特征在于：所述电阻R1、R2为分压电阻，电阻R1的阻值为15KΩ～100KΩ，电阻R2的阻值为7.5KΩ～20KΩ，且电阻R1与电阻R2的阻值比为2～5；所述电阻R3、R4、R5、R6、R7、R9、R11为限流电阻，电阻R3的阻值为1KΩ～10KΩ，电阻R4的阻值为20KΩ～100KΩ，电阻R5的阻值为510Ω～5.1KΩ，电阻R6的阻值为1KΩ～10KΩ；电阻R7的阻值为68KΩ～150KΩ，电阻R9的阻值为2KΩ～10KΩ，电阻R11的阻值为300Ω～3KΩ；所述电阻R8、R10为下拉电阻，电阻R8的阻值为51KΩ～200KΩ，电阻R10的阻值为10KΩ～51KΩ。

3.如权利要求1或2所述的车用电控系统唤醒电路，其特征在于：所述电容C1、C4为ESD电容，电容C1的容值为0.01nF～10nF，电容C4的容值为0.01nF～10nF；所述电容C2、C3为滤波电容，电容C2的容值为0.047μF～0.47μF，电容C3的容值为0.047μF～0.47μF。

4.如权利要求1或2所述的车用电控系统唤醒电路，其特征在于：所述IG电源输入端、常电电源输入端接收的电压均为12V，所述单片机I/O信号输入端接收的信号电压为0～3.3V或0～5V。