CN207530522U - 一种具有耐接地偏移和高静电保护的电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有耐接地偏移和高静电保护的电路，包括三极管Q1、稳压二极管ZD1、稳压二极管ZD2、芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2及电容C3，电阻R1一端连ACC控制信号输出端，电阻R1另一端与稳压二极管ZD1负极连接，稳压二极管ZD1正极与稳压二极管ZD2负极及三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极与电阻R2一端及电阻R3一端连接，芯片U1的第一引脚与电阻R3另一端及电容C1一端连接，第十四引脚、电容C2一端及电容C3一端连电源VCC，第二引脚与电阻R4一端连接，电阻R4另一端连单片机的IO口。本实用新型具有耐接地偏移和高静电保护。

Description

一种具有耐接地偏移和高静电保护的电路

技术领域

本实用新型涉及电学技术领域，尤其涉及一种具有耐接地偏移和高静电保护的电路。

背景技术

GPS车载终端需要ACC检测电路来检测ACC的状态，根据ACC状态来设置车载终端的工作状态，所以GPS车载终端上基本都需要有ACC检测接口，该ACC检测接口需要满足正负1V的接地偏移和正负15KV的静电抗干扰要求，才能保证在实际应用中的稳定。其中，接地偏移是指不同接地点之间的电位差，比如一个组件的电源接地与信号接地的参考点可能不一致，就可以说存在接地偏移。在汽车里，ACC是指在汽车还没有发动之前，如果有钥匙ACC档，只要将钥匙拨到这个位置，一些用电不太大的设备，比如：收音机，点烟器等就通电了。当汽车点火的时候，需要一个强电流，这时ACC会停止供电，等汽车点火结束，ACC又开始供电。

传统的做法是GPS车载终端主板通过三极管来采集ACC的状态，传统电路的缺点是当接地偏移在1V时，三极管很容易误导通，导致对ACC状态的误判，当15KV的静电电压到来时，因为此时三极管BE级的电压大于击穿电压Vebo(6V)，所以三极管的BE级容易击穿，导致三极管永久损坏。另外，由三极管输出的电压易抖动，会引起干扰。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种具有耐接地偏移和高静电保护的电路，电路简单，可靠，易于实现，具有一定的应用与推广价值。

本实用新型是这样实现的：

一种具有耐接地偏移和高静电保护的电路，包括三极管Q1、稳压二极管ZD1、稳压二极管ZD2、芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2及电容C3，所述电阻R1的一端连接至汽车供电系统的ACC控制信号输出端，所述电阻R1的另一端与稳压二极管ZD1的负极连接，所述稳压二极管ZD1的正极分别与稳压二极管ZD2的负极及三极管Q1的基极连接，所述稳压二极管ZD2的正极及三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极分别与电阻R2的一端及电阻R3的一端连接，所述电阻R2的另一端连接至电源VCC，所述芯片U1的第一引脚分别与电阻R3的另一端及电容C1的一端连接，所述芯片U1的第三引脚、第五引脚、第九引脚、第十一引脚、第十三引脚、第七引脚及电容C1的另一端接地，所述芯片U1的第十四引脚、电容C2的一端及电容C3的一端连接至电源VCC，所述电容C2的另一端及电容C3的另一端接地，所述芯片U1的第四引脚、第六引脚、第八引脚、第十引脚及第十二引脚悬空，所述芯片U1的第二引脚与电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端连接至汽车供电系统的单片机的IO口。

进一步地，所述芯片U1的型号为74LS14或74LS04。

本实用新型的优点在于：本实用新型是利用两个3.3V的稳压二极管ZD1、稳压二极管ZD2，其中串联在三极管Q1基级的稳压二极管ZD1将接地偏移从0.7V提高到4V，并联在三极管Q1的BE级之间的稳压二极管ZD2为静电提供旁路回路，有效保护三极管Q1。同时，后级用74LS14施密特触发器来有效消除输入电压抖动引起的干扰。

本实用新型提高了电路的可靠性和降低了设计的复杂程度，用在GPS车载终端上，通过静电测试和接地偏移的实验测试，耐正负15KV静电电压不损坏，1V接地偏移不发生误判，改善了原先电路不能通过15KV静电的问题，经过多次的ACC输入检测，并没有发现误判。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型一种具有耐接地偏移和高静电保护的电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作出进一步地详细说明，但本实用新型的结构并不仅限于以下实施例。

请参阅图1所示，本实用新型的一种具有耐接地偏移和高静电保护的电路，包括三极管Q1、稳压二极管ZD1、稳压二极管ZD2、芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2及电容C3，所述芯片U1的型号为74LS14或74LS04，74LS14为六反相器(施密特触发器)；

具体的电路连接关系为：所述电阻R1的一端连接至汽车供电系统的ACC控制信号输出端，将ACC的信号输出给电阻R1，所述电阻R1的另一端与稳压二极管ZD1的负极连接，所述稳压二极管ZD1的正极分别与稳压二极管ZD2的负极及三极管Q1的基极连接，所述稳压二极管ZD2的正极及三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极分别与电阻R2的一端及电阻R3的一端连接，所述电阻R2的另一端连接至电源VCC，所述芯片U1的第一引脚分别与电阻R3的另一端及电容C1的一端连接，所述芯片U1的第三引脚、第五引脚、第九引脚、第十一引脚、第十三引脚、第七引脚及电容C1的另一端接地，所述芯片U1的第十四引脚、电容C2的一端及电容C3的一端连接至电源VCC，所述电容C2的另一端及电容C3的另一端接地，所述芯片U1的第四引脚、第六引脚、第八引脚、第十引脚及第十二引脚悬空，所述芯片U1的第二引脚与电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端连接至汽车供电系统的单片机(CPU)的IO口，给CPU识别，并用于ACC输入检测。

本实用新型的工作原理如下：

本电路由一个电阻R1(限流电阻)、稳压二极管ZD1(3.3V)、稳压二极管ZD2、NPN型三极管Q1、电阻R2(上拉电阻)、电阻R3、电容C1、芯片U1、电阻R4、电容C2及电容C3构成。电阻R3和电容C1为芯片U1起信号滤波的作用，电容C2和电容C3为芯片U1起电源滤波的作用，电阻R4起到限流的作用。

1、当钥匙在ACC档时，从ACC控制信号输出端(ACC)输出的电压为电源电压24V，电路通过电阻R1限流和稳压二极管ZD1稳压后，使NPN型三极管Q1导通，NPN型三极管Q1的集电极输出低电平，再经由电阻R3和电容C1进行信号滤波后，进入芯片U1，通过芯片U1来有效消除输入电压抖动引起的干扰，再由电阻R4限流后输出低电平给单片机的IO口(ACC_IN_CPU)，同时由电容C2和电容C3进行电源滤波。当钥匙在OFF档时，ACC控制信号输出端输出的电压为0V，NPN型三极管Q1截止，NPN型三极管Q1的集电极输出高电平，则电阻R4输出高电平给ACC控制信号输入端。

2、当正1V的接地偏移到来时，钥匙还在OFF档时，ACC控制信号输出端(ACC)输出的电压由0V变为1V，因为1V小于电路的导通电压4V(稳压二极管ZD1的稳压电压3.3V加上三极管BE的导通压降0.7V)，所以NPN型三极管Q1截止，NPN型三极管Q1集电极输出高电平，则电阻R4输出高电平给单片机的IO口(ACC_IN_CPU)，保证了电路稳定工作，不会产生误判。

3、当静电到来时，如果静电方向从GND到ACC，那么稳压二极管ZD2在1、2脚之间电压大于0.7V后导通，并且把1、2脚之间电压嵌位到0.7V，该三极管BE级的电压小于击穿电压Vebo(6V)，从而有效的保护了三极管不被击穿。

4、在复杂环境中，受到各种干扰的条件下，为了消除ACC电压上升和下降过程中出现的波形不理想的情况，可能引起的电阻R4输出给ACC控制信号输入端(ACC)的高低电平快速抖动的情况，用电阻R3和电容C1对信号进行RC滤波，该滤波基本上可以滤除100uS以下的脉冲杂波，但是同时也会导致波形的上升下降沿变缓，信号变差，所以在后端用74LS14施密特触发器对滤波后的波形进行整形，获得理想的方波波形，给单片机提供良好的波形输入，消除误判。通过以上电路的处理，ACC控制信号输出端(ACC)输出的电压为24V高电平的时候，单片机的IO口(ACC_IN_CPU)能获得良好的低电平；ACC控制信号输出端(ACC)输出的电压为0V低电平的时候，单片机的IO口(ACC_IN_CPU)能获得良好的高电平；软件上也不需要做复杂滤波处理，直接读取IO状态做控制即可，大大降低了软件难度和提高检测的可靠性。其中C2、C3为芯片U1提供电源滤波。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (2)

1.一种具有耐接地偏移和高静电保护的电路，其特征在于：包括三极管Q1、稳压二极管ZD1、稳压二极管ZD2、芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2及电容C3，所述电阻R1的一端连接至汽车供电系统的ACC控制信号输出端，所述电阻R1的另一端与稳压二极管ZD1的负极连接，所述稳压二极管ZD1的正极分别与稳压二极管ZD2的负极及三极管Q1的基极连接，所述稳压二极管ZD2的正极及三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极分别与电阻R2的一端及电阻R3的一端连接，所述电阻R2的另一端连接至电源VCC，所述芯片U1的第一引脚分别与电阻R3的另一端及电容C1的一端连接，所述芯片U1的第三引脚、第五引脚、第九引脚、第十一引脚、第十三引脚、第七引脚及电容C1的另一端接地，所述芯片U1的第十四引脚、电容C2的一端及电容C3的一端连接至电源VCC，所述电容C2的另一端及电容C3的另一端接地，所述芯片U1的第四引脚、第六引脚、第八引脚、第十引脚及第十二引脚悬空，所述芯片U1的第二引脚与电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端连接至汽车供电系统的单片机的IO口。

2.如权利要求1所述的一种具有耐接地偏移和高静电保护的电路，其特征在于：所述芯片U1的型号为74LS14或74LS04。