CN212343310U - 用于车载电子设备的保护装置和车载电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种用于车载电子设备的保护装置和车载电子设备，该保护装置包括电压输入电路、电压转换电路以及供电电路，电压转换电路设置在电压输入电路和供电电路之间，电压输入电路与车辆电瓶连接，供电电路与车载电子设备连接，在电压转换电路两端并联设置触发电路，触发电路包括电压比较电路，其中:电压比较电路用于判断电压输入电路的输入电压与预设阈值之间的大小，在输入电压小于预设阈值的情况下，向电压转换电路发送第一信号；电压转换电路基于第一信号停止向车载电子设备供电。本公开能够达到监测车辆电瓶的电压、实现车辆电瓶低压保护的效果，可有效防止车载电子设备持续耗电导致的车辆电瓶电量耗尽。

Description

用于车载电子设备的保护装置和车载电子设备

技术领域

本公开涉及车载设备技术领域，尤其涉及一种用于车载电子设备的保护装置和车载电子设备。

背景技术

目前，车载电子设备的种类越来越多，例如车载GPS终端、车载电子狗、倒车雷达、行车记录仪、车载导航系统等等，这些车载电子设备一般不设立独立的供电电源，而直接采用车辆电瓶作为供电电源。为避免车辆熄火后后装的车载电子设备持续工作耗尽车辆电瓶电量，后装的车载电子设备的供电普遍没有接在汽车常电上，而是接在了诸如车窗、车门等熄火后直接断电的电路上，这样一旦车辆熄火，后装的车载电子设备将失去电源，对于没有加装备用电池的设备，就会立刻处于关机状态，不仅所有功能失效，还可能造成很多已保存的数据也会随着完全断电而丢失。因此，需要在车辆熄火之后保证后装的车载电子设备在不损伤车辆电瓶的前提下，仍然处于低功耗的工作状态，保持一定的功能，如碰撞唤醒紧急拍摄、设备睡眠热启动、GPS记录车辆位置信息等功能，同时严格控制设备功耗，防止耗尽车辆电瓶电量。

在现有技术中，一般是通过MCU自带的ADC模块持续监测车辆电瓶的电压，当检测到电瓶的电压低于预设阈值时，则关闭车载电子设备，避免由车载电子设备导致的持续耗电。但是，采用这种方式进行低压保护，一方面需要设置专门的MCU，增加了车载电子设备的硬件成本，另一方面，基于ADC 模块做电瓶电压检测以进行电压保护，依赖于MUC的内置软件程序，当软件程序出现异常时，低压保护功能失效，存在耗尽车辆电瓶电量的风险，甚至可能会造成车辆电瓶的损坏。

发明内容

基于现有技术中存在的上述问题，本公开实施例提出了一种用于车载电子设备的保护装置以及车载电子设备，用于在不增加硬件成本的基础上实现对车辆电瓶的低压保护。

一方面，本公开提出了一种用于车载电子设备的保护装置，其包括电压输入电路、电压转换电路以及供电电路，所述电压转换电路设置在所述电压输入电路和所述供电电路之间并用于提供目标电压，所述电压输入电路与车辆电瓶连接，所述供电电路与所述车载电子设备连接，在所述电压转换电路两端并联设置触发电路，所述触发电路包括电压比较电路，其中：

所述电压比较电路用于判断所述电压输入电路的输入电压与预设阈值之间的大小，在所述输入电压小于所述预设阈值的情况下，向所述电压转换电路发送第一信号；所述电压转换电路基于所述第一信号停止向所述车载电子设备供电。

在一些实施例中，所述电压比较电路还用于在所述输入电压大于或等于所述预设阈值的情况下，向所述电压转换电路发送第二信号；所述电压转换电路基于所述第二信号，通过所述供电电路向所述车载电子设备供电。

在一些实施例中，所述触发电路还包括转换单元，所述电压比较电路的输入端与所述电压输入电路的输出端连接，所述电压比较电路的输出端与所述转换单元的输入端相连接，所述转换单元的输出端与所述电压转换电路相连接。

在一些实施例中，所述转换单元为三极管；所述电压比较电路的输出端与所述三极管的基极连接；所述三极管的集电极与所述电压转换电路连接；所述三极管的发射极接地。

在一些实施例中，所述电压比较电路包括：

比较器以及与所述比较器相连接的至少一个电阻，所述预设阈值通过所述电阻调节。

在一些实施例中，所述电压转换电路包括DCDC器件U900，所述DCDC器件U900具有使能端。

在一些实施例中，所述电压比较电路包括：电阻R911、电阻R905、电阻 R929、电阻R902、电阻R934、电阻R945、电阻R946、电阻R950、电容C911、电容C905、电容C903、比较器U901、芯片907、三极管Q904，所述电阻R911 和R905并联后的一端与所述电压输入电路相连，所述电阻R911和R905并联后的另一端与所述比较器U901的反相输入端相连，电容C911、电阻R929和电阻R902并联连接在比较器U901的反相输入端与地之间，电阻R945与电容C903并联连接在比较器U901的正向输入端与地之间，电阻R946连接在比较器U901的正向输入端与输出端之间，电阻R950连接在所述比较器U901的正电源端与正向输入端之间，比较器U901的负电源端接地，电阻R934连接在比较器U901的正向输入端与比较器U901的引脚5之间，所述比较器U901 的正电源端通过电容C905接地，芯片U907的输入端与所述电压输入电路相连，芯片U907的输出端与所述比较器U901的正电源端相连，所述比较器U901 通过电阻R1连接到三极管Q904的基级，所述三极管Q904的发射级接地，所述三极管Q904的集电极连接到所述电压转换电路中的DCDC芯片U900的使能端。

在一些实施例中，所述预设阈值为11.1V-11.5V之间。

在一些实施例中，所述目标电压为4.2V-5V之间。

另一方面，本公开还提供了一种车载电子设备，其包括权上述技术方案中任意一项的所述保护装置。

根据本公开的车载电子设备低压保护电路和车载电子设备，基于简单电子器件搭建用于电压比较的电路，将基于车辆电瓶电压的输入电压与预设低压保护值进行比较，达到监测车辆电瓶的电压、实现车辆电瓶低压保护的效果。该车载电子设备低压保护电路设计简单、成本低，降低了硬件成本，提高了车辆电瓶低压保护的稳定性，可有效防止车载电子设备持续耗电导致的车辆电瓶电量耗尽，避免对车辆电瓶造成损害，延长车辆电瓶的使用寿命。

附图说明

附图是用来提供对本公开实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开实施例，但并不构成对本公开实施例的限制。在附图中：

图1是根据本公开实施例的用于车载电子设备的保护装置的结构示意图；

图2是根据本公开实施例的保护装置的电路示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本公开的实施例作进一步详细描述，但不作为对本公开的限定。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

以下对本公开实施例中提及的部分属于进行解释说明。

本公开实施例中提及的微控制单元(Microcontroller Unit，简称MCU)，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机，是把中央处理器(CentralProcess Unit，简称CPU)的频率与规格做适当缩减，将内存、计数器、USB、模数转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

本公开实施例提及的模数转换器(Analog to Digital Converter，简称 ADC),用于将模拟信号转换为数字信号。本公开中，模数转换器特指将电压转换为数字信号，通过对数字信号进行结算得到输入的电压值。

本公开实施例提及的DCDC，表示的是高压(低压)直流电源变换为低压 (高压)直流电源。例如车载直流电源上接的DC/DC变换器是把高压的直流电变换为低压的直流电。

本公开实施例提供了一种用于车载电子设备的保护装置，如图1所示，包括：电压输入电路、电压转换电路以及供电电路，所述电压转换电路设置在所述电压输入电路和所述供电电路之间，所述电压输入电路与车辆电瓶连接，所述供电电路与所述车载电子设备连接，在所述电压转换电路两端并联设置触发电路，所述触发电路包括电压比较电路，其中:

所述电压比较电路用于判断所述电压输入电路的输入电压与预设阈值之间的大小，在所述输入电压小于所述预设阈值的情况下，向所述电压转换电路发送第一信号；所述电压转换电路基于所述第一信号停止向所述车载电子设备供电。

在一些实施例中，所述电压比较电路还用于在所述输入电压大于或等于所述预设阈值的情况下，向所述电压转换电路发送第二信号；所述电压转换电路基于所述第二信号，通过所述供电电路向所述车载电子设备供电。

为了适于将基于车辆电瓶电压的输入电压转换成车载电子设备的核心套件的目标电压，所述电压转换电路可以用于将车辆电瓶的电压(例如车辆电瓶提供12V的供电电压)转换为车载电子设备的核心套件的供电电压(一般为5V的供电电压)。

具体来说，该用于车载电子设备的保护装置连接在车辆电瓶和车载电子设备的核心套片之间，车辆电瓶通过该用于车载电子设备的保护装置为车载电子设备的核心套片供电并提供低压保护功能。其中，该用于车载电子设备的保护装置中的电压输入电路的输入端连接车辆电瓶，由车辆的电瓶为电压输入电路提供输入电压，这里的输入电压最高与电瓶电压的额定值12V相同，在实际中由于电瓶的损耗应低于12V；为了适于将基于车辆电瓶电压的输入电压转换成车载电子设备的核心套件的目标电压，所述电压转换电路可以用于将输入电压转换为车载电子设备的核心套件的用于供电的目标电压，其中，这里的目标电压根据不同的车载电子设备不同，一般为4.2V-5V之间,在电压转换电路向供电电路进行电压输出的过程中，根据触发电路中电压比较电路输出的信号来控制电压的输出。

这里的触发电路设置在所述电压输入电路和所述供电电路之间并且与所述电压转换电路并联，用于将电压输入电路的输入电压与预设阈值进行比较，当输入电压小于预设阈值时，所述电压比较电路输出第一信号，该第一信号用于使所述电压转换电路关闭电压的输出，使得该电压转换电路输出的电压为OV，低压保护功能生效，此时，车辆电瓶不再为车载电子设备供电。

当然，在所述电压输入电路与预设阈值比较的过程中，当输入电压大于或者等于预设阈值时，电压比较电路输出第二信号，该第二信号使所述电压转换电路开通电压的输出，使得该电压转换电路输出的电压为目标电压，保证持续为车载电子设备供电。

根据本公开的用于车载电子设备的保护装置，基于简单的电子器件搭建用于电压比较的电路，将来源于车辆电瓶电压的输入电压与预设阈值进行比较，达到监测车辆电瓶电压、实现车辆电瓶低压保护的效果。该电路设计简单、成本低，降低了硬件成本，提高了电池电瓶低压保护的稳定性，可有效防止车载电子设备持续耗电导致的车辆电瓶电量耗尽，避免对车辆电瓶造成损害，延长车辆电瓶的使用寿命。

根据一种优选实施方式，这里的预设阈值是预设的低压保护值，例如可以为11.1V-11.5V之间，优选的所述预设阈值可以为11.3V，从而所述电压比较电路将所述输入电压与预设阈值的11.3V进行比较，当所述输入电压小于所述预设阈值11.3V时，输出用于使所述电压转换电路关闭供电电压的信号。

为了便于触发电路中的电压比较电路的输出信号转换为使能信号的变化信号，如图1所示，在另一个实施方式中，所述触发电路还包括转换单元，所述电压比较电路的输入端与所述电压输入电路的输出端连接，所述电压比较电路的输出端与所述转换单元的输入端相连接，所述转换单元的输出端与所述电压转换电路相连接。

具体地，在所述输入电压大于或等于所述预设阈值的情况下，所述电压比较电路向所述转换单元输出高电平信号，所述转换单元将所述高电平信号转换为表示使能信号降低的第二信号；在所述输入电压小于所述预设阈值的情况下，所述电压比较电路向所述转换单元输出低电平信号，所述转换单元将所述低电平信号转换为表示使能信号提升的第一信号。

这里的转换单元可以是任意装置，只要使得电压比较电路输出的高低电平信号转换为指示电压转换电路输出或者不输出电压的信号即可。在一个实施方式中，所述转换单元为三极管；所述电压比较电路的输出端与所述三极管的基极连接；所述三极管的集电极与所述电压转换电路连接；所述三极管的发射极接地。

具体地，在所述输入电压大于或等于所述预设阈值的情况下，所述三极管导通，所述电压比较电路输出高电平信号至所述三极管的基极；所述三极管的集电极向所述电压转换电路输出表示使能信号降低的第二信号；或者，在所述输入电压小于所述预设阈值的情况下，所述三极管关断，所述电压比较电路输出低电平信号至所述三极管的基极；所述三极管的集电极向所述电压转换电路输出表示使能信号提升的第一信号。

进一步地，为了使得电压比较电路能够实现将输入电压与预设阈值大小之间进行判断，该电压比较电路包括比较器以及与所述比较器相连接的至少一个电阻，所述预设阈值通过所述电阻调节。

下面结合具体的实施方式进行详细解释。

图2示出了根据一种示例性实施例的用于车载电子设备的保护装置的电路示意图，如图2所示，所述电压转换电路包括DCDC器件U900，其可以是单片机；所述电压比较电路包括：电阻R911、电阻R905、电阻R929、电阻 R902、电阻R934、电阻R945、电阻R946、电阻R950、电容C911、电容C905、电容C903、比较器U901、三极管Q904，所述电阻R911和R905并联后的一端与所述电压输入电路相连，所述电阻R911和R905并联后的另一端与所述比较器U901的反相输入端相连，电容C911、电阻R929和电阻R902并联连接在比较器U901的反相输入端与地之间，电阻R945与电容C903并联连接在比较器U901的正向输入端与地之间，电阻R946连接在比较器U901的正向输入端与输出端之间，电阻R950连接在所述比较器U901的正电源端与正向输入端之间，比较器U901的负电源端接地，电阻R934连接在比较器U901的正向输入端与比较器U901的引脚5之间，所述比较器U901的正电源端通过电容C905接地，芯片U907的输入端与所述电压输入电路相连，芯片U907的输出端与所述比较器U901的正电源端相连，所述比较器U901通过电阻R1连接到三极管Q904的基级，所述三极管Q904的发射级接地，所述三极管Q904 的集电极连接到所述电压转换电路中的DCDC芯片的使能端。

在图2所示的用于车载电子设备的保护装置的电路中，VCC_BM为基于车辆电瓶电压的输入电路的输入电压，一般初始为12V，VBUS为车载电子设备的核心套片的供电目标电压们，一般设置为4.2V-5V之间。电瓶电压通过电压输入电路作为输入电压进入电压转换电路，由电压转换电路进行电压转换，输出例如4.2V-5V的目标电压提供给车载电子设备的核心套片。在电压比较电路中，可以通过调整位于比较器U901周围的与其相连接的电阻的电阻值来调整设置所述预设阈值，例如调节电阻R950，R934的电阻值。

这样，当输入电压大于或者等于预设阈值时，比较器U901的输出为高电平信号，三极管Q904导通，使能信号DCDC_EN降低并输出第二信号，电压转换电路中的DCDC器件U900生效，输出4.2V-5V的供电目标电压，当输入电压小于预设阈值时，比较器U901的输出为低电平信号，三极管Q904关断，使能信号DCDC_EN拉高并输出第一信号，电压转换电路中的DCDC器件U900 关断，无电压输出，VBUS电压为OV，低压保护功能生效。该电压比较电路基于简单的电子器件来实现，设计简单，成本低，降低了车载电子设备的硬件成本，有助于提高车辆电瓶低压保护的稳定性。

另一方面，本公开还提供了一种车载电子设备，其包括上述技术方案中的用于车载电子设备的保护装置。

根据本公开的车载电子设备，基于简单的电子器件搭建用于电压比较的电路，将来源于车辆电瓶电压的输入电压与预设阈值进行比较，达到监测车辆电瓶电压、实现车辆电瓶低压保护的效果。该电路设计简单、成本低，降低了硬件成本，提高了电池电瓶低压保护的稳定性，可有效防止车载电子设备持续耗电导致的车辆电瓶电量耗尽，避免对车辆电瓶造成损害，延长车辆电瓶的使用寿命。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

以上对本公开多个实施例进行了详细说明，但本公开不限于这些具体的实施例，本领域技术人员在本公开构思的基础上，能够做出多种变型和修改实施例，这些变型和修改都应落入本公开所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于车载电子设备的保护装置，其特征在于，包括电压输入电路、电压转换电路以及供电电路，所述电压转换电路设置在所述电压输入电路和所述供电电路之间并用于提供目标电压，所述供电电路与所述车载电子设备连接，在所述电压转换电路两端并联设置触发电路，所述触发电路包括电压比较电路，其中：

所述电压比较电路用于判断所述电压输入电路的输入电压与预设阈值之间的大小，在所述输入电压小于所述预设阈值的情况下，向所述电压转换电路发送第一信号；所述电压转换电路基于所述第一信号停止向所述车载电子设备供电。

2.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述电压比较电路还用于在所述输入电压大于或等于所述预设阈值的情况下，向所述电压转换电路发送第二信号；所述电压转换电路基于所述第二信号，通过所述供电电路向所述车载电子设备供电。

3.根据权利要求1或2所述的保护装置，其特征在于，所述触发电路还包括转换单元，所述电压比较电路的输入端与所述电压输入电路的输出端连接，所述电压比较电路的输出端与所述转换单元的输入端相连接，所述转换单元的输出端与所述电压转换电路相连接。

4.根据权利要求3所述的保护装置，其特征在于，所述转换单元为三极管；所述电压比较电路的输出端与所述三极管的基极连接；所述三极管的集电极与所述电压转换电路连接；所述三极管的发射极接地。

5.根据权利要求4所述的保护装置，其特征在于，所述电压比较电路包括：比较器以及与所述比较器相连接的至少一个电阻，所述预设阈值通过所述电阻调节。

6.根据权利要求5所述的保护装置，其特征在于，所述电压转换电路包括DCDC器件U900，所述DCDC器件U900具有使能端。

7.根据权利要求6所述的保护装置，其特征在于，所述电压比较电路包括：电阻R911、电阻R905、电阻R929、电阻R902、电阻R934、电阻R945、电阻R946、电阻R950、电容C911、电容C905、电容C903、比较器U901、芯片907、三极管Q904，所述电阻R911和R905并联后的一端与所述电压输入电路相连，所述电阻R911和R905并联后的另一端与所述比较器U901的反相输入端相连，电容C911、电阻R929和电阻R902并联连接在比较器U901的反相输入端与地之间，电阻R945与电容C903并联连接在比较器U901的正向输入端与地之间，电阻R946连接在比较器U901的正向输入端与输出端之间，电阻R950连接在所述比较器U901的正电源端与正向输入端之间，比较器U901的负电源端接地，电阻R934连接在比较器U901的正向输入端与比较器U901的引脚5之间，所述比较器U901的正电源端通过电容C905接地，芯片U907的输入端与所述电压输入电路相连，芯片U907的输出端与所述比较器U901的正电源端相连，所述比较器U901通过电阻R1连接到三极管Q904的基级，所述三极管Q904的发射级接地，所述三极管Q904的集电极连接到所述电压转换电路中的DCDC芯片的使能端。

8.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述预设阈值为11.1V-11.5V之间。

9.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述目标电压为4.2V-5V之间。

10.一种车载电子设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任意一项的所述保护装置。

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