CN213027990U - 基于lin唤醒的低功耗控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于LIN唤醒的低功耗控制系统，包括：用于发出PWM信号的PWM电路；用于检测是否有该PWM信号输入的芯片，与该PWM电路连接，且该芯片在未检测到该PWM信号时发出休眠信号；用于给该芯片供电的LDO电路，与该芯片连接；与该PWM电路、该芯片以及该LDO电路连接的LIN电路；该LIN电路在收到该PWM信号时唤醒该LDO电路；该LIN电路在该芯片未检测到接收到该PWM信号时关断该LDO电路。本实用新型采用低成本的LIN电路结合PWM信号作为唤醒信号来实现控制系统正常运行和低功耗运行的自动切换，结构简单，成本低廉，减少了电能的浪费，降低了控制系统的整体功耗。

Description

基于LIN唤醒的低功耗控制系统

技术领域

本实用新型涉及汽车电子控制领域，具体涉及一种基于LIN唤醒的低功耗控制系统。

背景技术

随着新能源汽车的快速发展，汽车电子控制系统中的电机控制模块种类也越来越多，汽车行驶过程中蓄电池的供电持久性更受关注，而这受制于汽车电子控制系统中各个控制模块低功耗性能的影响，因此对电机控制模块的功耗要求也非常严格。为了使电机控制模块在无通讯状态下，尽可能的减小模块功耗，需要电机控制模块处于低功耗状态。而常用的设计使用高边防反电路进行实现，该电路需要电荷泵进行驱动，电荷泵的实现一般需单片机内置电荷泵或者外搭电荷泵进行实现，其电路的较复杂、成本较高。而采用低边防反电路时，由于其静态电流较大，不易实现低功耗模式。

鉴于以上弊端，实有必要提供一种低功耗控制系统以克服上述缺陷。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种基于LIN唤醒的低功耗控制系统，采用低成本的LIN电路实现控制系统正常运行和低功耗运行的自动切换，结构简单，成本低廉，减少了电能的浪费，降低了控制系统的整体功耗。

本实用新型提供的一种基于LIN唤醒的低功耗控制系统，包括：

用于发出PWM信号的PWM电路；

用于检测是否有所述PWM信号输入的芯片，与所述PWM电路连接，且在所述芯片未检测到所述PWM信号时发出休眠信号；

用于给所述芯片供电的LDO电路，与所述芯片连接；

与所述PWM电路、所述芯片以及所述LDO电路连接的LIN电路；

所述LIN电路在收到所述PWM信号时唤醒所述LDO电路；

所述LIN电路在所述芯片未检测到所述PWM信号时关断所述LDO电路。

本实用新型利用低成本的LIN电路结合PWM信号作为唤醒信号来实现对LDO电路的关断和唤醒，使LDO电路仅在有PWM信号时给芯片供电，而在无PWM信号时停止给芯片供电，进而实现控制系统正常运行和低功耗运行的自动切换，结构简单，成本低廉，减少了电能的浪费，降低了控制系统的整体功耗。

本实用新型基于LIN唤醒的低功耗控制系统的进一步改进在于，所述LIN电路的本地唤醒端与所述PWM电路连接、使能端与所述芯片连接、控制端与所述LDO电路连接。

本实用新型基于LIN唤醒的低功耗控制系统的进一步改进在于，所述LIN电路的远程唤醒端与外部总线连接。

本实用新型基于LIN唤醒的低功耗控制系统的进一步改进在于，还包括连接于所述PWM电路与所述LIN电路之间的充放电转换电路，所述充放电转换电路包括RC充放电单元和三极管，所述RC充放电单元的输入端与所述PWM电路连接，所述RC充放电单元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LIN电路连接并通过一上拉电阻连接至电源，所述三极管的发射极接地。

本实用新型基于LIN唤醒的低功耗控制系统的进一步改进在于，所述RC充放电单元包括电容、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻的第一端与所述PWM电路连接，所述第一电阻的第二端与所述电容的第一端和所述第二电阻的第一端连接，所述电容的第二端接地，所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端和所述三极管的基极连接，所述第三电阻的第二端接地。

本实用新型基于LIN唤醒的低功耗控制系统的进一步改进在于，还包括同时给所述PWM电路、所述LDO电路和所述LIN电路供电的电源电路。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的原理框图。

图2为本实用新型第二实施例的原理框图。

图3为本实用新型第三实施例的原理框图。

图4为本实用新型实施例中充放电回路的电路图。

具体实施方式

对于汽车电子控制技术领域，通常采用PWM信号作为控制信号，而由于LIN作为一种低成本的串行通信网络，现已广泛应用于汽车中，实现分布式汽车电子系统控制。本实用新型结合现有的汽车电子控制系统的特点，利用LIN电路自带的工作模式转换功能和唤醒端结合PWM信号来实现对控制系统中用于给芯片供电的LDO电路的关断和唤醒，使LDO电路仅在有PWM信号时给芯片供电，而在无PWM信号时停止给芯片供电，进而实现控制系统正常运行和低功耗运行的自动切换，减少了电能的浪费，降低了控制系统的整体功耗。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型基于LIN唤醒的低功耗控制系统作进一步说明。

第一实施例，参阅图1所示，一种基于LIN唤醒的低功耗控制系统，包括：

用于发出PWM信号的PWM电路；

用于检测是否有该PWM信号输入的芯片，与该PWM电路连接，且在该芯片未检测到该PWM信号时发出休眠信号；

用于给该芯片供电的LDO电路，与该芯片连接；

与该PWM电路、该芯片以及该LDO电路连接的LIN电路；

该LIN电路在收到该PWM信号时唤醒该LDO电路；

该LIN电路在该芯片未检测到该PWM信号时关断该LDO电路。

具体来说，该PWM电路为可发出PWM信号的任意电路或控制模块等，其设有PWM信号输出端PWMO，对于汽车电子控制系统来说，该PWM电路可以为ECU电路；

该芯片上设有电源输入端VCC、I/O端以及与该PWM信号输出端连接的信号检测端PWMI，该信号检测端PWMI在接收到PWM信号时为高电平或低电平，在未接收到PWM信号时为低电平或高电平，该芯片为设有上述各端的任意类型单片机或控制模块等；

该LDO电路设有第一使能端EN1以及与该电源输入端VCC连接的电源输出端Vout，当该LDO电路被上电(即电源接入端Vin接入电压)时，若该第一使能端EN1为高电平，则该电源输出端Vout将该电压输出，若该第一使能端EN1为低电平时，则该电源输出端Vout将断开，不输出该电压，该LDO电路为设有上述各端的任意类型低压差线性稳压器；

该LIN电路设有与该第一使能端EN1连接的控制端INH、与该I/O端连接的第二使能端EN2以及与该PWM信号输出端PWMO连接的第一唤醒端Wake_up，该第二使能端EN2、该第一唤醒端Wake_up以及该控制端INH均为高低电平信号端，该LIN电路可以为任意类型的LIN总线收发器，其至少具有正常、准备和休眠三种工作模式，且至少包括一个本地唤醒端以作为第一唤醒端Wake_up，本实施例利用LIN电路的三种工作模式的转换和第一唤醒端Wake_up、并结合控制系统中的PWM信号实现对LDO电路的关断和唤醒，三种工作模式的转换过程实施例如下：

a、当LIN电路被上电(即电源接入端Vs接入电压)时，LIN电路立即进入准备工作模式，此时第二使能端EN2为初始的低电平状态，控制端INH输出高电平信号，当LDO电路被上电时，第一使能端EN1则处于高电平状态，此时LDO电路被唤醒，通过电源输出端Vout输出电压至芯片的电源输入端VCC，则芯片被上电，控制系统开始正常运行。

b、当控制系统开始正常运行时，芯片初始化，初始化后，通过I/O端发出正常工作信号(即高电平信号)至LIN电路，将第二使能端EN2拉至高电平，则LIN电路从准备工作模式转换到正常工作模式，此时，LIN电路的控制端INH仍输出高电平信号，该LDO电路仍处于被唤醒状态，持续给芯片供电。

c、芯片初始化后，同时通过信号检测端PWMI实时检测是否有PWM信号输入，当该芯片未检测到该PWM信号时，通过该I/O端发出休眠信号(即低电平信号)至LIN电路，将第二使能端EN2拉至低电平，则LIN电路将从正常工作模式转换到休眠工作模式，此时，LIN电路的控制端INH处于悬空状态，停止输出高电平信号，相应的，LDO电路的第一使能端EN1处于低电平状态，此时LDO电路则停止向芯片供电，芯片失电，控制系统进入低功耗运行模式。

d、芯片失电后将不再对PWM信号进行检测，此时，如果有PWM信号输入，该LIN电路的第一唤醒端Wake_up将被PWM信号拉至低电平，则LIN电路从休眠工作模式转换到准备工作模式，此时LIN电路的第二使能端EN2仍为低电平状态，控制端INH输出高电平信号，LDO电路被唤醒，再次向芯片供电，芯片被上电，控制系统再次开始正常运行，返回步骤b。

由上述工作模式可知，利用LIN电路中各工作模式的转换功能和第一唤醒端Wake_up、并结合PWM信号可以实现控制系统在有PWM信号时正常运行、在无PWM信号时低功耗运行的模式，无需占用LIN电路的总线通信端口，结构简单、便于实现。

当然，参阅图3所示，根据实际需要，也可以同时利用LIN电路的总线通信端口Lin_Bus作为远程唤醒端口，通过接收外部总线信号，来实现远程唤醒。进而使该LIN电路既可以以PWM信号作为唤醒信号也可以以外部总线信号作为唤醒信号，增加了唤醒的灵活性。

第二实施例，参阅图2所示，对于占空比为100％的PWM信号(即持续高电平)，不足以将第一唤醒端Wake_up拉至低电平，因此，该基于LIN唤醒的低功耗控制系统还包括用于转换该PWM信号的充放电转换电路，该充放电转换电路连接于该PWM电路与该LIN电路之间，包括RC充放电单元和三极管Q1，该RC充放电单元的输入端与该PWM电路连接，该RC充放电单元的输出端与该三极管Q1的基极b连接，该三极管的集电极a与该LIN电路连接并通过一上拉电阻R4连接至电源Vs，该三极管Q1的发射极c接地。

具体来说，参阅图4所示，该RC充放电单元包括电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，该第一电阻R1的第一端与该PWM电路的PWM信号输出端PWMO连接，该第一电阻R1的第二端与该电容C1的第一端和该第二电阻R2的第一端连接，该电容C1的第二端接地，该第二电阻R2的第二端与该第三电阻R3的第一端和该三极管Q1的基极b连接，该第三电阻R3的第二端接地。

该充放电转换电路的工作原理如下：

当无PWM信号输入时，该充放电转换电路因下拉的第三电阻R3的存在，使三极管Q1的基极电压Vb小于开通电压Von，则三极管Q1不导通，此时，三极管Q1的集电极电压Va为高(即第一唤醒端Wake_up为高电平)，LIN电路维持休眠工作模式；

当有PWM信号输入时，该PWM信号(即具有一定占空比的方波信号)通过第一电阻R1和第二电阻R2对电容C1进行充电，充电至三极管Q1的基极电压Vb大于开通电压Von时，三极管Q1导通，此时，三极管Q1的发射极Vc为低，则集电极电压Va为低(即第一唤醒端Wake_up为低电平)，此时，LIN电路将由休眠工作模式转换到准备工作模式；

当LIN电路由休眠工作模式转换到准备工作模式之后，三极管Q1一直处于导通状态，直到无PWM信号输入时，该RC充放电单元的电容C1开始通过第二电阻R2和第三电阻R3进行放电，放电至三极管Q1的基极电压Vb小于开通电压Von时，三极管Q1被关断，此时，三极管Q1的集电极电压Va为高(即第一唤醒端Wake_up为高电平)，LIN电路将不再被唤醒端口唤醒，而是被正常运行的芯片所控制；

上述充放电转换电路，一方面通过该RC充放电单元对PWM信号进行储存和释放转换，使PWM信号具有足够的能量触发三极管Q1导通，另一方面通过电源Vs和上拉电阻R4，使PWM信号的高电平转换成低电平输出，进而将第一唤醒端Wake_up拉至低电平。上述充放电转换电路仅为一较佳实施例，在实际应用中，可以采用能够同时实现上述两方面功能的任意充放电转换电路。

第三实施例，参阅图3所示，该基于LIN唤醒的低功耗控制系统还包括同时给该PWM电路、该LDO电路和该LIN电路供电的电源电路。

具体来说，传统的控制系统通常都设有电源电路，本实施例利用该电源电路同时与该PWM电路、该LDO电路和该LIN电路连接，以保证整个系统的同步性，进而使控制更加及时、准确，另外，该实施例中的充放电转换电路与第二实施例相同，如图4所示，此处不再赘述。

以上仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种基于LIN唤醒的低功耗控制系统，其特征在于，包括：

用于发出PWM信号的PWM电路；

用于检测是否有所述PWM信号输入的芯片，与所述PWM电路连接，且在所述芯片未检测到所述PWM信号时发出休眠信号；

用于给所述芯片供电的LDO电路，与所述芯片连接；

与所述PWM电路、所述芯片以及所述LDO电路连接的LIN电路；

所述LIN电路在收到所述PWM信号时唤醒所述LDO电路；

所述LIN电路在所述芯片未检测到所述PWM信号时关断所述LDO电路。

2.如权利要求1所述的基于LIN唤醒的低功耗控制系统，其特征在于，所述LIN电路的本地唤醒端与所述PWM电路连接、使能端与所述芯片连接、控制端与所述LDO电路连接。

3.如权利要求2所述的基于LIN唤醒的低功耗控制系统，其特征在于，所述LIN电路的远程唤醒端与外部总线连接。

4.如权利要求1所述的基于LIN唤醒的低功耗控制系统，其特征在于，还包括连接于所述PWM电路与所述LIN电路之间的充放电转换电路，所述充放电转换电路包括RC充放电单元和三极管，所述RC充放电单元的输入端与所述PWM电路连接，所述RC充放电单元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LIN电路连接并通过一上拉电阻连接至电源，所述三极管的发射极接地。

5.如权利要求4所述的基于LIN唤醒的低功耗控制系统，其特征在于，所述RC充放电单元包括电容、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻的第一端与所述PWM电路连接，所述第一电阻的第二端与所述电容的第一端和所述第二电阻的第一端连接，所述电容的第二端接地，所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端和所述三极管的基极连接，所述第三电阻的第二端接地。

6.如权利要求1所述的基于LIN唤醒的低功耗控制系统，其特征在于，还包括同时给所述PWM电路、所述LDO电路和所述LIN电路供电的电源电路。

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