CN209913482U - 一种欠压保护电路，双目相机装置及自动驾驶系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种欠压保护电路，双目相机装置及自动驾驶系统，欠压保护电路包括电压输入端、分压电路、控制电路、开关电路和电压输出端；电压输入端用于接收电池单元输出的电源电压；分压电路与电压输入端连接，用于对电源电压进行分压，得到分压电压；控制电路用于比较分压电压和第一阈值电压，并在对电池单元放电过程中，当分压电压大于或等于第一阈值电压时，向开关电路发送导通控制信号，当分压电压小于第一阈值电压时，向开关电路发送关断控制信号；开关电路连接于电压输入端与电压输出端之间，用于在接收到导通控制信号时，控制导通电压输入端与电压输出端之间的连接，在接收到关闭控制信号时，控制断开电压输入端与电压输出端之间的连接。

Description

一种欠压保护电路，双目相机装置及自动驾驶系统

技术领域

本实用新型涉及汽车电子技术领域，尤其涉及一种欠压保护电路，双目相机装置及自动驾驶系统。

背景技术

在汽车辅助驾驶和自动驾驶领域，只通过单一摄像头进行环境感知的技术已经越来越难以满足复杂的路况检测需求，加之随着传感器技术和机器视觉技术的发展，从而涌现出了越来越多的基于双路摄像头(以下简称双目)的图像处理装置，其基于视差算法进行目标检测，对视差图像进行分析从而得到障碍物信息，目前主要应用于智能汽车领域。

目前蓄电池技术迟迟停滞不前，但车载用电设备越来越多，功耗越来越大，对蓄电池的使用寿命提出了更大的挑战。

实用新型内容

本实用新型提出一种欠压保护电路，双目相机装置及自动驾驶系统，用于解决现有技术中因车载电设备增多而使蓄电池的使用寿命缩短的问题。

为实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供一种欠压保护电路，并采用如下技术方案：

一种欠压保护电路，应用于电池单元，所述欠压保护电路包括电压输入端、分压电路、控制电路、开关电路和电压输出端；所述电压输入端用于接收所述电池单元输出的电源电压；所述分压电路与所述电压输入端连接，用于对所述电源电压进行分压，得到分压电压；所述控制电路用于比较所述分压电压和第一阈值电压，并在对所述电池单元放电过程中，当所述分压电压大于或等于所述第一阈值电压时，向所述开关电路发送导通控制信号，当所述分压电压小于所述第一阈值电压时，向所述开关电路发送关断控制信号；

所述开关电路连接于所述电压输入端与所述电压输出端之间，用于在接收到所述导通控制信号时，控制导通所述电压输入端与所述电压输出端之间的连接，在接收到所述关断控制信号时，控制断开所述电压输入端与所述电压输出端之间的连接。

根据本实用新型的另外一个方面，提供一种双目相机装置，并采用如下技术方案：

该双目相机装置包括上述的欠压保护电路。

根据本实用新型的又一个方面，提供自动驾驶系统，并采用如下技术方案：

该自动驾驶系统包括上述的双目相机装置。

本实用新型通过在控制电路中设置比较电路，比较电路中设有电压比较器，通过电压比较器采集蓄电池的电压，并在控制电路中设计了电压阈值电路，调整蓄电池保护的电压阈值，并设计了施密特触发电路功能，调整打开和关断的电压阈值，防止阈值小造成反复开关现象。解决汽车用电设备对蓄电池的损害，避免用电设备对电池的过度放电，延长蓄电池的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1表示本实用新型实施例一所述的欠压保护电路的结构示意图；

图2表示本实用新型实施例二所述的欠压保护电路的结构示意图；

图3表示实用新型实施例所述的D101输出电压计算方法示意图；

图4表示本实用新型实施例三所述的欠压保护电路的结构示意图；以及

图5表示本实用新型实施例四所述的欠压保护电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例所述的一种欠压保护电路，应用于电池单元，参见图1所示，所述欠压保护电路包括电压输入端VIN、分压电路11、控制电路12，开关电路13和电压输出端VOUT；其中，所述电压输入端VIN用于接收所述电池单元输出的电源电压；所述分压电路11与所述电压输入端VIN连接，用于对所述电源电压进行分压，得到分压电压；所述控制电路12用于比较所述分压电压和第一阈值电压，并在对所述电池单元放电过程中，当所述分压电压大于或等于所述第一阈值电压时，向所述开关电路13发送导通控制信号，当所述分压电压小于所述第一阈值电压时，向所述开关电路13发送关断控制信号；所述开关电路13连接于所述电压输入端VIN与所述电压输出端VOUT之间，用于在接收到所述导通控制信号时，控制导通所述电压输入端VIN与所述电压输出端VOUT之间的连接，在接收到所述关断控制信号时，控制断开所述电压输入端VIN与所述电压输出端VOUT之间的连接。

本实用新型实施例，通过在电池单元，电压输入端VIN与电压输出端VOUT之间，增加欠压保护电路，以达到减少汽车用电设备对蓄电池的损害，避免用电设备对电池单元的过度放电，延长蓄电池的使用寿命。

在实际操作中，具体可参见图2，在图2中，D101为低静态电流可调节精密分流稳压器,本实施例以ATL431AQDBZR为例说明，也可以用其他同功能或者同类型的器件替代。该器件D101第2PIN恒定输出2.5V电压，通过电阻R109/R101/R113，使得D101的第1PIN输出电压为5V，计算方法参见图3所示。本实用新型以5V为基准说明，也可以通过R109/R101/R113的搭配，得到其他不同的基准电压。

图2中U101A为电压比较器，本实用新型以TLV1702AQDGKRQ1为例说明，也可以用其他同功能或者同类型的器件替代。该器件当第3PIN的电压高于第2PIN的电压时，U101A的第1PIN输出高电平，本实用新型通过电阻R104上拉至VIN网络。U101A的第2PIN恒定输入电压为5V，U101A的第3PIN输入电压取决于电阻R102和R107对VIN的分压。图2中U101A的第3PIN得到的电压为R107/(R102+R107)*VIN。按照图2中标识的阻值，U101A的第3PIN得到的电压为0.254*VIN，假定该设备用于24V电压汽车，得到为电压为6.096V，由于U101A的第2PIN输入电压为5V，3PIN的电压高于第2PIN的电压。U101A的第1PIN输出高电平。蓄电池电量下降，电压逐渐降低，当电压低于19.685V时，U101A的第3PIN得到的电压为0.254*VIN，得到为电压低于5V，U101A的第1PIN输出低平。经过上述过程，能够检测蓄电当前电压是否高于19.685V。

更具体的，图2中Q103为NPN三极管。Q101为PMOS管，当U101A的第1PIN输出高电平时候。Q103的基极承受正压，Q103导通，Q103的第3PIN变为低电平，电阻R108/R103形成分压，SD#网络得到的电压为1/2VIN，PMOS管的栅极低于源极电压，PMOS导通，从而实现VIN给VOUT供电，当U101A的第1PIN输出低电平时候。Q103的基极为0V，Q103截止，Q103的第3PIN变为高电平，SD#网络得到的电压为VIN，PMOS管的栅极等于源极电压，PMOS截止，从而实现VIN停止给VOUT供电。

经过上述过程，实现了电压低于19.685V时停止供电，电压高于19.685V时，开始供电。

作为优选的实施方式，欠压保护电路还包括阈值电压提供电路，用于提供所述第一阈值电压至比较电路。因此，具体到图2中，上述实施例的19.685V这个阈值也可以通过电阻R102和R107分压获得，调整阻值，即可实现不同的阈值。

进一步的，所述控制电路12还用于在对电池单元充电过程中，在所述分压电压小于第二阈值电压时，向所述开关电路13发送关断控制信号，在所述分压电压大于所述第二阈值电压时，向所述开关电路13发送导通控制信号。参见图2所示，作为优选的实施方式，所述控制电路12包括比较器U101A、第一晶体管Q103、第一电阻R104、第二电阻R105、第三电阻R108和第四电阻R103，其中，所述比较器U101A的正相输入端接入所述分压电压，所述比较器U101A的反相输入端接入所述第一阈值电压，所述比较器U101A的输出端与所述第二电阻R105的第一端连接；所述第二电阻R105的第二端与所述第一晶体管Q103的控制极连接；第一晶体管Q103为NPN型三极管，第一晶体管Q103的控制极为其基极，第一晶体管Q103的第一极为其集电极，第一晶体管Q103的第二极为其发射极。

在现有技术中，晶体管分为三极管、薄膜晶体管和MOS管(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)，对于薄膜晶体管和MOS管来说，控制极为栅极，第一极为源极或漏极，第二极为漏极或源极。

更进一步的，所述第一电阻R104连接于所述比较器U101A的输出端与所述电压输入端之间；所述第一晶体管Q103的第一极与所述第三电阻R108的第一端连接，所述第一晶体管的第二极与第一电压端连接；所述第四电阻R103的第二端与所述开关电路13的控制端连接；所述第四电阻R103连接于所述开关电路13的控制端与所述电压输入端之间。

参见图2所示，作为优选的实施方式，所述分压电路11包括第一分压电阻R102和第二分压电阻R107；所述第一分压电阻R102连接于所述电压输入端VIN和所述比较器U101A的正相输入端之间，所述第二分压电阻R107的第一端与所述比较器U101A的同相输入端连接，所述第二电阻R107的第二端与所述第一电压端连接，第一电压端为地端。

上述实施例虽然能够实现欠压保护，但是由于在阈值附近19.685V时，电压稍高此电压，用电设备供电，但是负载电流增大，会再拉低该电压低于19.685V。设备会再次断电，如此形成不断的开关机操作，对蓄电池和设备都是很大的损害，因此通过以下实施例对欠压保护电路做进一步的优化。

作为优选的实施方式，所述控制电路12还包括第三分压电阻R112、第二晶体管Q104、第五电阻R111、第六电阻R110、第七电阻R114、第三晶体管Q102和第八电阻R106，其中，第二晶体管为NMOS管，第三晶体管为NPN型三极管；所述第二分压电阻R107的第二端通过所述第三分压电阻R112与所述第一电压端连接；所述第二晶体管Q104的控制极通过所述第五电阻R111与所述第三晶体管的第一极连接，所述第二晶体管Q104的第一极与所述第二分压电阻R107的第二端连接，所述第二晶体管Q104的第二极与所述第一电压端连接；所述第六电阻R110连接于所述电压输入端与所述第三晶体管NPN的第一极之间，所述第七电阻R114连接于所述第三晶体管NPN的第一极与所述第一电压端之间；所述第三晶体管NPN的第二极与所述第一电压端连接，所述第三晶体管NPN的控制极通过所述第八电阻R106与所述比较器U101A的输出端连接。

具体参见图4所示，图4较图2增加R122/Q104/Q102等器件。假设当前电压为24V。U101A的第2PIN电压为5V，U101A的第3PIN为24*(R107+R112)/(R102+R107+R112)＝7.1V。U101A的第3PIN电压高于第2PIN电压，U101A的第1PIN输出高电平。Q101打开供电。Q102的基极承受正压，Q102导通，Q102的发射极变为低电平，同时Q104的栅极为低电平，Q104截止。

当蓄电池电量逐渐降低，电压逐渐下降，当电压低于于5*(R102+R107+R112)/(R107+R112)＝16.9V时，U101A的第3PIN电压低于5V。U101A的第3PIN电压低于第2PIN电压，U101A的第1PIN输出低电平。Q101关断。Q102的基极电压为0，Q102截止，Q102的发射极变为高电平(VIN*R110/(R110+R114))。同时Q104的栅极为高电平。Q104导通，Q104的第3PIN为0.相当于R112被短路。此时U101A的第3PIN电压为16.9*R107/(R102+R107)＝4.29V，更加使Q101可靠关断。当蓄电池电压在16.9V往上上升时候，直到超过5*(R102+R107)/R107＝19.6875V。U101A的第3PIN电压高于5V,超过第2PIN电压，U101A的第1PIN输出高电平。Q101打开供电。Q102的基极承受正压，Q102导通，Q102的发射极变为低电平。同时Q104的栅极为低电平。Q104截止。U101A的第3PIN为19.6875*(R107+R112)/(R102+R107+R112)＝5.823V。保证Q101可靠打开供电。

优选地，所述开关电路13包括开关晶体管Q101；所述开关晶体管Q101的控制极为所述开关电路13的控制端；开关晶体管Q101为PMOS管，所述开关晶体管Q101的控制极与所述第三电阻R103的第二端连接，所述开关晶体管Q101的第一极与所述电压输入端连接，所述开关晶体管Q101的第二极与所述电压输出端连接。

优选地，所述阈值电压提供电路包括可调分流稳压器D101、第一提供电阻R113、第二提供电阻R109和第三提供电阻R101，其中，所述可调分流稳压器D101的第一端用于输出所述第一阈值电压；所述可调分流稳压器D101的第二端通过所述第一提供电阻与所述第一电压端连接，所述可调分流稳压器的第二端用于输出固定电压；所述可调分流稳压器D101的第三端与所述第一电压端连接；所述第二提供电阻连接于所述可调分流稳压器D101的第一端与所述可调分流稳压器的第二端之间；所述第三提供电阻R101连接于所述可调分流稳压器D101的第一端与所述电压输入端之间。

经过上述过程，从而实现了放电过程，电压低于16.9V时候，切断电路，保护蓄电池不过放，当蓄电池充电的时候，只有超过19.6875V时候，电路才能被打开。从而避免了蓄电池电压在某一点的时候，形成不断的开关操作。

上述的电阻阻值可以调节不同阻值，从而实现不同的欠压保护阈值和电路供电开启阈值。

电路经过进一步优化，所述的欠压保护电路，还包括瞬态电压抑制TVS二极管D105，保证电路的可靠性。如图5所示。所述TVS二极管D105的阴极与所述电压输入端连接，所述TVS二极管D105的阳极与所述第一电压端连接。

优选地，所述的欠压保护电路还包括第一去耦电容C101、第二去耦电容C102、第三去耦电容C103和第四去耦电容C104，其中，所述第一去耦电容C101连接于所述电压输入端与所述第一电压端之间；所述第二去耦电容C102连接于所述电压输出端与所述第一电压端之间；所述第三去耦电容C103连接于所述比较器U101A的正相输入端与所述第一电压端之间；所述第四去耦电容C104连接于所述比较器U101A的反相输入端与所述第一电压端之间。

本实用新型提供的双目相机装置包括上述的欠压保护电路。

本实用新型提供的一种自动驾驶系统包括上述的双目相机装置。

本实用新型通过在控制电路中设置电压比较器，通过电压比较器采集蓄电池的电压，并在控制电路中设计了电压阈值电路，调整蓄电池保护的电压阈值，并设计了施密特触发电路功能，调整打开和关断的电压阈值，防止阈值小造成反复开关现象。解决汽车用电设备对蓄电池的损害，避免用电设备对电池的过度放电，延长蓄电池的使用寿命。

除上述有益效果之外，本实用新型还具有如下优势：

1采用无源器件，避免了采用MCU等可编程器件和软件降低可靠性。从而实现纯硬件的保护功能，不会出现死机或者逻辑性错误，可靠性更高。

2.降低成本，设计采用较少的器件，实现了预设的功能，同时由于阻值和器件选型的低功耗设计，降低总体的功耗。

3.电路中的阈值可以根据阻值设计，灵活性更高，也可以轻松适配12V等供电设备的需求。

Claims (11)

1.一种欠压保护电路，应用于电池单元，其特征在于，所述欠压保护电路包括电压输入端(VIN)、分压电路(11)、控制电路(12)、开关电路(13)和电压输出端(VOUT)；

所述电压输入端(VIN)用于接收所述电池单元输出的电源电压；

所述分压电路(11)与所述电压输入端(VIN)连接，用于对所述电源电压进行分压，得到分压电压；

所述控制电路(12)与所述开关电路(13)连接，用于比较所述分压电压和第一阈值电压，并在对所述电池单元放电过程中，当所述分压电压大于或等于所述第一阈值电压时，向所述开关电路(13)发送导通控制信号，当所述分压电压小于所述第一阈值电压时，向所述开关电路(13)发送关断控制信号；

所述开关电路(13)连接于所述电压输入端(VIN)与所述电压输出端(VOUT)之间，用于在接收到所述导通控制信号时，控制导通所述电压输入端(VIN)与所述电压输出端(VOUT)之间的连接，在接收到所述关断控制信号时，控制断开所述电压输入端(VIN)与所述电压输出端(VOUT)之间的连接。

2.如权利要求1所述的欠压保护电路，其特征在于，还包括阈值电压提供电路，与所述控制电路(12)的比较电路连接，用于提供所述第一阈值电压至所述控制电路(12)的比较电路。

3.如权利要求2所述的欠压保护电路，其特征在于，所述控制电路包括比较器(U101A)、第一晶体管(Q103)、第一电阻(R104)、第二电阻(R105)、第三电阻(R108)和第四电阻(R103)，其中，

所述比较器(U101A)的正相输入端接入所述分压电压，所述比较器(U101A)的反相输入端接入所述第一阈值电压，所述比较器(U101A)的输出端与所述第二电阻(R105)的第一端连接；

所述第二电阻(R105)的第二端与所述第一晶体管(Q103)的控制极连接；第一晶体管(Q103)为NPN型三极管，第一晶体管(Q103)的控制极为其基极，第一晶体管(Q103)的第一极为其集电极，第一晶体管(Q103)的第二极为其发射极；

所述第一电阻(R104)连接于所述比较器(U101A)的输出端与所述电压输入端(VIN)之间；

所述第一晶体管(Q103)的第一极与所述第三电阻(R108)的第一端连接，所述第一晶体管(Q103)的第二极与第一电压端连接；

所述第三电阻(R108)的第二端与所述开关电路(13)的控制端连接；

所述第四电阻(R103)连接于所述开关电路(13)的控制端与所述电压输入端(VIN)之间。

4.如权利要求3所述的欠压保护电路，其特征在于，所述分压电路包括第一分压电阻(R102)和第二分压电阻(R107)；

所述第一分压电阻(R102)连接于所述电压输入端(VIN)和所述比较器(U101A)的正相输入端之间，所述第二分压电阻(R107)的第一端与所述比较器(U101A)的正向输入端连接，所述第二分压电阻(R107)的第二端与所述第一电压端连接，第一电压端为地端。

5.如权利要求4所述的欠压保护电路，其特征在于，所述控制电路还包括第三分压电阻(R112)、第二晶体管(Q104)、第五电阻(R111)、第六电阻(R110)、第七电阻(R114)、第三晶体管(Q102)和第八电阻(R106)，其中，第二晶体管为NMOS管，第三晶体管为NPN型三极管；

所述第二分压电阻(R107)的第二端通过所述第三分压电阻(R112)与所述第一电压端连接；

所述第二晶体管(Q104)的控制极通过所述第五电阻(R111)与所述第三晶体管(Q102)的第一极连接，所述第二晶体管(Q104)的第一极与所述第二分压电阻(R107)的第二端连接，所述第二晶体管(Q104)的第二极与所述第一电压端连接；

所述第六电阻(R110)连接于所述电压输入端(VIN)与所述第三晶体管(Q102)的第一极之间，所述第七电阻(R114)连接于所述第三晶体管的第一极与所述第一电压端之间；

所述第三晶体管的第二极与所述第一电压端连接，所述第三晶体管的控制极通过所述第八电阻(R106)与所述比较器(U101A)的输出端连接。

6.如权利要求3至5中任一权利要求所述的欠压保护电路，其特征在于，所述开关电路(13)包括开关晶体管(Q101)；所述开关晶体管(Q101)的控制极为所述开关电路(13)的控制端；开关晶体管为PMOS管；

所述开关晶体管(Q101)的控制极与所述第三电阻(R108)的第二端连接，所述开关晶体管(Q101)的第一极与所述电压输入端(VIN)连接，所述开关晶体管(Q101)的第二极与所述电压输出端连接(VOUT)。

7.如权利要求3所述的欠压保护电路，其特征在于，所述阈值电压提供电路包括可调分流稳压器(D101)、第一提供电阻(R113)、第二提供电阻(R109)和第三提供电阻(R101)，其中，

所述可调分流稳压器(D101)的第一端用于输出所述第一阈值电压；

所述可调分流稳压器(D101)的第二端通过所述第一提供电阻与所述第一电压端连接，所述可调分流稳压器(D101)的第二端用于输出固定电压；

所述可调分流稳压器(D101)的第三端与所述第一电压端连接；

所述第二提供电阻(R109)连接于所述可调分流稳压器(D101)的第一端与所述可调分流稳压器(D101)的第二端之间；

所述第三提供电阻(R101)连接于所述可调分流稳压器(D101)的第一端与所述电压输入端(VIN)之间。

8.如权利要求3至5中任一权利要求所述的欠压保护电路，其特征在于，还包括瞬态电压抑制TVS二极管(D105)；

所述TVS二极管(D105)的阴极与所述电压输入端(VIN)连接，所述TVS二极管(D105)的阳极与所述第一电压端连接。

9.如权利要求3至5中任一权利要求所述的欠压保护电路，其特征在于，还包括第一去耦电容(C101)、第二去耦电容(C102)、第三去耦电容(C103)和第四去耦电容(C104)，其中，

所述第一去耦电容(C101)连接于所述电压输入端(VIN)与所述第一电压端之间；

所述第二去耦电容(C102)连接于所述电压输出端(VOUT)与所述第一电压端之间；

所述第三去耦电容(C103)连接于所述比较器(U101A)的正相输入端与所述第一电压端之间；

所述第四去耦电容(C104)连接于所述比较器(U101A)的反相输入端与所述第一电压端之间。

10.一种双目相机装置，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的欠压保护电路。

11.一种自动驾驶系统，其特征在于，包括权利要求10所述的双目相机装置。

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