CN209086778U - 一种多路输入休眠和唤醒的低功耗电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多路输入休眠和唤醒的低功耗电路，包括常规电源电路、带ON\OFF的低压差线性稳压器LDO电源电路、传感器电源电路、CAN通信电路、单片机MCU及附属电路，常规电源电路给传感器电源电路和通过LDO电路给单片机MCU及附属电路供电，当LDO电路处于OFF时，停止供电；当LDO电路处于ON时，正常供电；增加CAN通信电路控制LDO电路的开和关，一方面通过CAN总线激活CAN通信电路，实现远程唤醒功能；另一方面通过按键唤醒电路激活CAN通信电路，实现本地唤醒功能；压差线性稳压器LDO电路在无激活指令时，自动进入OFF状态。本实用新型的有益效果是：一是电路设计简单、静态功耗小；二是只能通过CAN总线上指定的ID报文，才唤醒相应电路电源，从而进一步降低电源消耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种车用座椅控制器电路，具体地说，涉及一种对低功耗要求极高的座椅控制器。
背景技术
随着现代汽车工业和电子技术的不断发展，电子化程度越来越高，车载电子设备不断增多，耗电量越来越大。为了减少在点火开关关闭以后蓄电池电能的过度消耗，汽车电子控制单元(Electronic Control Unit,ECU)在规定的时间内没有接收到信号输入，ECU自动进入休眠(Standby)模式，即低功耗模式来使蓄电池保持充足的电量。
电动座椅控制器系统主要硬件包括电机、传感器和微控制单元(MicrocontrollerUnit,MCU)。控制系统以MCU为核心连接各个部件，控制座椅位置的调整。驾驶员通过按键(8个方向的数字信号)或者中控通过控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)发送报文输入控制信号。控制信号通过MCU，输出电机驱动信号，驱动电机调整座椅的前端和垂直升降、水平滑动和座椅角度4个位置。如上所述座椅控制系统的低功耗尤为重要。
目前，电动座椅控制器降低静态功耗的技术方案，如图1所示。
该方案设计简单，产品MCU进入低功耗模式，CAN收发模块进入休眠模式，传感器电源关闭。但该方案有几个缺点：
第一、经过产品开发测试，静态功耗在150uA左右，静态功耗还是比较大。满足不了整车厂的静态功耗要求。
第二、只要CAN总线上有报文，和自己无关的ID报文也可以把产品从休眠模式唤醒。
实用新型内容
本实用新型正是为了解决上述技术问题而设计的一种多路输入休眠和唤醒的低功耗电路。该技术方案提供一种可以关断LDO(low dropout regulator，低压差线性稳压器)和通过CAN唤醒帧唤醒电路。本电路可以实现本地唤醒和远程CAN唤醒，远程CAN唤醒需要特定的CAN帧才能把MCU唤醒。使产品在低功耗模式下，静态功耗小于35uA。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种多路输入休眠和唤醒的低功耗电路，包括常规电源电路、带ON\OFF的低压差线性稳压器LDO电源电路、传感器电源电路、CAN通信电路、单片机MCU及附属电路，常规电源电路给传感器电源电路和通过LDO电路给单片机MCU及附属电路供电，当低压差线性稳压器LDO电路处于OFF时，停止供电；当低压差线性稳压器LDO电路处于ON时，正常供电；增加CAN通信电路，一方面通过CAN总线激活CAN通信电路使其INH脚处于高电平，打开低压差线性稳压器LDO电路，进入正常供电模式，实现远程唤醒功能；另一方面通过按键唤醒电路激活CAN通信电路使其INH脚处于高电平，从而打开低压差线性稳压器LDO电路，进入正常供电模式，实现本地唤醒功能；低压差线性稳压器LDO电路在无激活指令时，自动进入OFF状态。
所述一种多路输入休眠和唤醒的低功耗电路，远程唤醒通过CAN通信电路收到CAN唤醒帧，CAN收发器会短时唤醒，INH输出高电平，通过低压差线性稳压器LDO电路打开常规电源输出5V，给单片机电路，按键电路和CAN收发器供电；单片机恢复供电后通过串行外设接口SPI通信使CAN通信电路正常工作。
所述一种多路输入休眠和唤醒的低功耗电路，单片机MCU通过串行外设接口SPI通信对CAN通信电路设置，允许指定的ID报文把CAN收发器从休眠状态唤醒。
所述一种多路输入休眠和唤醒的低功耗电路，CAN通信电路包括CAN收发器U2、电源滤波电容C7和C8，CAN收发器的SPI和RXD、TXD引脚和单片机相连；电阻R5、R9和电容C9构成上电脉冲电路和CAN收发器WAKE引脚相连，CAN通信电路采用TJA1145芯片。
所述一种多路输入休眠和唤醒的低功耗电路，常规电源电路包括带ON/OFF端口的线性电源IC U1、输入滤波电容C1、C2、C3、C4，防反接二极管D1，ON/OFF控制端口的限流保护电阻R1和下拉电阻R4，CAN通信电路的INH端和电阻R1相连，输出滤波电容C5、C6，输出5V电源和CAN通信电路和按键电路相连。
所述一种多路输入休眠和唤醒的低功耗电路，按键唤醒电路包括二极管D2-D10共9个二极管，电阻R8、R13、R17和R21共4个电阻，以及三极管Q1和Q2与R5相连构成的唤醒电路；8个按键任意一个按键按下时，PNP三极管Q1饱和导通，使NPN三极管Q2饱和导通，把CAN收发器WAKE引脚由高电平变为低电平，产生下降沿脉冲，从而使CAN收发器唤醒。
本实用新型的有益效果是：一是电路设计简单、静态功耗小；二是只能通过CAN总线上指定的ID报文，才使产品从休眠模式唤醒，从而进一步降低了对电源的消耗。
附图说明
图1为现有技术电动座椅控制器功能框图。
图2为本实用新型电动座椅控制器功能框图。
图3为本实用新型的电路原理图。
图4为本实用新型的实施例原理图。
图5为本实用新型本地唤醒电路的等效电路图。
图6为本实用新型实施例输出电平仿真验证图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
如图2－4所示，本实用新型一种多路输入休眠和唤醒的低功耗电路，包括带ON\OFF的低压差线性稳压器LDO的常规电源电路、传感器电源电路、单片机MCU及附属电路，常规电源电路给传感器电路供电和通过低压差线性稳压器LDO电路给单片机MCU及附属电路供电，MCU控制传感器电源电路。CAN通信电路的INH引脚控制带ON\OFF的低压差线性稳压器LDO的常规电源电路的开和关。INH引脚为高电平控制LDO打开输出5V。反之为低电平时，LDO关闭，对外输出为零。正常工作时INH引脚为高电平，休眠工作时INH引脚为低电平。两种方式唤醒系统，一种通过CANBUS激活CAN通信电路使其INH脚处于高电平，从而打开低压差线性稳压器LDO电路，进入正常供电模式，实现远程唤醒功能；另一种通过按键唤醒电路激活CAN通信电路使其INH脚处于高电平，从而打开低压差线性稳压器LDO电路，进入正常供电模式，实现本地唤醒功能。
所述一种多路输入休眠和唤醒的低功耗电路，远程唤醒通过CAN通信电路收到CAN唤醒帧，CAN收发器会短时唤醒，INH输出高电平，打开低压差线性稳压器LDO电路输出5V，给单片机电路，按键电路和CAN收发器供电；单片机恢复供电后通过串行外设接口SPI通信使CAN通信电路正常工作。
所述一种多路输入休眠和唤醒的低功耗电路，单片机MCU通过串行外设接口SPI通信对CAN通信电路设置，允许指定的ID报文把CAN收发器从休眠状态唤醒。
所述一种多路输入休眠和唤醒的低功耗电路，CAN通信电路包括CAN收发器U2、电源滤波电容C7和C8，CAN收发器的SPI和RXD、TXD引脚和单片机相连；电阻R5、R9和电容C9构成上电脉冲电路和CAN收发器WAKE引脚相连，CAN通信电路采用TJA1145芯片。
所述一种多路输入休眠和唤醒的低功耗电路，常规电源电路包括带ON/OFF端口的线性电源IC U1、输入滤波电容C1、C2、C3、C4，防反接二极管D1，ON/OFF控制端口的限流保护电阻R1和下拉电阻R4，CAN通信电路的INH端和电阻R1相连，输出滤波电容C5、C6，输出5V电源和CAN通信电路和按键电路相连。
所述一种多路输入休眠和唤醒的低功耗电路，按键唤醒电路包括二极管D2-D10共9个二极管，电阻R8、R13、R17和R21共4个电阻，以及三极管Q1和Q2与R5相连构成的唤醒电路；8个按键任意一个按键按下时，PNP三极管Q1饱和导通，使NPN三极管Q2饱和导通，把CAN收发器WAKE引脚由高电平变为低电平，产生下降沿脉冲，从而使CAN收发器唤醒。
本实用新型电路的工作原理如下：
TJA1145有5种工作模式如下表1所示
表1:TJA1145的5种工作模式
TJA1145有工作模式的切换，对寄存器的设置如下表2所示
表2:TJA1145工作模式切换与寄存器设置
设计休眠机制为：ECU一段时间接受不到特定的CAN帧，MCU通过SPI通信设置TJA1145的MC寄存器为001.控制其进入休眠状态。此时，TJA1145的INH管脚输出高阻态，这样常规电源模块里的R1524S-050B的CE控制端口输入低电平，其停止对外供电。ECU的5V供电被切断，不再消耗任何功率，CAN收发器工作在低功耗状态。
设计唤醒机制为：
本地唤醒：本地唤醒，按下8个按键其中的任何一个按键都能把CAN收发器从休眠状态唤醒，TJA1145的INH端输出高电平。常规电源模块里的R1524S-050B的CE端输入高电平，5V恢复对外供电。
当按下S1，等效电路图如图5所示：
电阻R8对地导通，Q1的发射级E和基机B产生压差，E和B之间导通。假设Q1和Q2饱和导通，Q2的基级电压为0.7V可知：
可见IBS＞iB,Q1处于饱和状态。
当按下按键时，Q1和Q2饱导通，Vwake由12V变为0V
仿真结果：如图6所示，其中纵轴为电压值，单位为伏特(V)；横轴为时间，单位为秒(S)。
2、远程唤醒
当整个系统休眠时，CAN收发器只有收到唤醒帧，CAN收发器从休眠状态变为正常工作。INH引脚输出高电平，常规电源模块里R1524S-050B的CE端输入高电平，5V恢复对外供电。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下得出的其他任何与本实用新型相同或相近似的产品，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种多路输入休眠和唤醒的低功耗电路，包括常规电源电路、带ON\OFF的低压差线性稳压器LDO电源电路、传感器电源电路、CAN通信电路、单片机MCU及附属电路，常规电源电路给传感器电源电路和通过LDO电路给单片机MCU及附属电路供电，当低压差线性稳压器LDO电路处于OFF时，停止供电；当低压差线性稳压器LDO电路处于ON时，正常供电；其特征在于：增加CAN通信电路，一方面通过CAN总线激活CAN通信电路使其INH脚处于高电平，打开低压差线性稳压器LDO电路，进入正常供电模式，实现远程唤醒功能；另一方面通过按键唤醒电路激活CAN通信电路使其INH脚处于高电平，从而打开低压差线性稳压器LDO电路，进入正常供电模式，实现本地唤醒功能；低压差线性稳压器LDO电路在无激活指令时，自动进入OFF状态。
2.根据权利要求1所述的一种多路输入休眠和唤醒的低功耗电路，其特征在于：远程唤醒通过CAN通信电路收到CAN唤醒帧，CAN收发器会短时唤醒，INH输出高电平，控制低压差线性稳压器LDO电路打开常规电源输出5V，给单片机电路，按键电路和CAN收发器供电；单片机恢复供电后通过串行外设接口SPI通信使CAN通信电路正常工作。
3.根据权利要求2所述的一种多路输入休眠和唤醒的低功耗电路，其特征在于：单片机MCU通过串行外设接口SPI通信对CAN通信电路设置，允许指定的ID报文把CAN收发器从休眠状态唤醒。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种多路输入休眠和唤醒的低功耗电路，其特征在于：CAN通信电路包括CAN收发器U2、电源滤波电容C7和C8，CAN收发器的SPI和RXD、TXD引脚和单片机相连；电阻R5、R9和电容C9构成上电脉冲电路和CAN收发器WAKE引脚相连，CAN通信电路采用TJA1145芯片。
5.根据权利要求1所述的一种多路输入休眠和唤醒的低功耗电路，其特征在于：常规电源电路包括带ON/OFF端口的线性电源IC U1、输入滤波电容C1、C2、C3、C4，防反接二极管D1，ON/OFF控制端口的限流保护电阻R1和下拉电阻R4，CAN通信电路的INH端和电阻R1相连，输出滤波电容C5、C6，输出5V电源和CAN通信电路及按键电路相连。
6.根据权利要求1所述的一种多路输入休眠和唤醒的低功耗电路，其特征在于：按键唤醒电路包括二极管D2-D10共9个二极管，电阻R8、R13、R17和R21共4个电阻，以及三极管Q1和Q2与R5相连构成的唤醒电路；8个按键任意一个按键按下时，PNP三极管Q1饱和导通，使NPN三极管Q2饱和导通，把CAN收发器WAKE引脚由高电平变为低电平，产生下降沿脉冲，从而使CAN收发器唤醒。
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|---|---|---|---|---|
| CN112075943A (zh) * | 2020-09-02 | 2020-12-15 | 北京华益精点生物技术有限公司 | 血糖仪开机通讯装置及血糖仪开机通讯方法 |
| CN112540558A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-03-23 | 蚌埠依爱消防电子有限责任公司 | 一种降低两线制产品功耗的实现方法 |
| CN113131606A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-07-16 | 浙江航芯科技有限公司 | 一种低功耗主副电源自动切换电路 |
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