CN215186048U - 一种备电供电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种备电供电电路，涉及车载供电技术领域，包括一级电源开关电路、二级电源开关电路以及三级电源开关电路，所述的一级电源开关电路、二级电源开关电路以及三级电源开关电路依次连接，一级电源开关电路和二级电源开关电路之间设有用于外接备电电池的VBAT I N接口，且一级电源开关电路设有网络USB‑4.5V，网络USB‑4.5V电平的变化可以控制外部电源从网络USB‑4.5供电给一级电源开关电路、二级电源开关电路以及三级电源开关电路，或者控制备电电池从VBAT I N接口供电给一级电源开关电路、二级电源开关电路以及三级电源开关电路，本实用新型可以自行控制对测量设备进行充电，也可以由测量设备控制是否进行充电，多种充电方式进行选择，满足消费者体验感。

Description

一种备电供电电路

技术领域

本实用新型涉及车载供电技术领域，具体来说，涉及一种备电供电电路。

背景技术

随着科技的发展，越来越多的行业，如车辆运输行业，重工行业等亟需对接网络，实现车网互联从而监控运输车的实时状态，为此，一种小型车载定位器也应运而生。

目前，测量设备在一段时间内需多次上报数据，多个上报数据周期的平均功耗为13.1mah左右，不接ACC及电源则失去外部供电，影响测量设备上报数据。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型能够作为备电电路，可以对终端设备进行充电，解决测量设备没电影响上报数据的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种备电供电电路，包括一级电源开关电路、二级电源开关电路以及三级电源开关电路，所述的一级电源开关电路、二级电源开关电路以及三级电源开关电路依次连接，一级电源开关电路和二级电源开关电路之间设有用于外接备电电池的VBATIN接口，且一级电源开关电路设有网络USB-4.5V；

网络USB-4.5V电平的变化可以控制外部电源从网络USB-4.5供电给一级电源开关电路、二级电源开关电路以及三级电源开关电路，或者控制备电电池从VBATIN接口供电给一级电源开关电路、二级电源开关电路以及三级电源开关电路。

作为上述技术方案的改进，所述的一级电源开关电路包括MOS管Q5和二极管D9，MOS管Q5设有漏极端、源极端以及栅极端，栅极端与二极管D9的正极连接，源极端与二极管D9的负极连接，漏极端与VBATIN接口连接，所述二极管D9的正极与网络USB-4.5V连接。

作为上述技术方案的改进，所述的二级电源开关电路包括MOS管Q21和电阻R25，MOS管Q21设有漏极端、源极端以及栅极端，栅极端与源极端之间设有电阻R25，且源极端与二极管D9的负极端连接，漏极端设有供电网络VCC-4.5V，栅极端通过电阻R26与三级电源开关电路连接。

作为上述技术方案的改进，所述的MOS管Q5和MOS管Q21之间设有二极管D10，二极管D10的正极端与VBATIN端口连接，负极端连接在MOS管Q5的源极端和MOS管Q21的源极端之间。

作为上述技术方案的改进，所述的三级电源开关电路包括晶体管Q25、三极管Q22以及电阻R124，所述的晶体管Q25设有栅极端、漏极端以及源极端，三极管Q22设有发射极、基极以及集电极，栅极端设有用于连接主控模块的POWER-ON接口，电阻R124连接在栅极端和源极端之间，漏极端与三极管Q22的集电极连接，三极管Q22的发射极与源极端连接，三极管Q22的基极与网络USB-4.5V连接，所述晶体管Q25的漏极端通过电阻R26与MOS管Q21的栅极端连接。

作为上述技术方案的改进，所述晶体管Q25型号为2N7002。

作为上述技术方案的改进，所述的MOS管Q5、MOS管Q21两者型号相同，型号均为DMP2305U。

本实用新型的有益效果是：经过电路结构上的改进，本实用新型可以自行控制对测量设备进行充电，也可以由测量设备控制是否进行充电，多种充电方式进行选择，满足消费者体验感。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的流程图；

图3为本实用新型GPS电源的电路原理图；

图4为本实用新型的备电供电电路的原理图。

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。

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本实用新型创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

本实用新型揭示了一种基于电池供电的定位终端低功耗装置，包括主控模块1、GSM模块2以及GPS模块3，所述的GPS模块3、GSM模块2均与主控模块1连接，且GSM模块2外接有车载平台4和GSM电源5，所述的主控模块1设有多个IO端口，且通过IO端口控制GSM模块2与车载平台4之间通信链路的正常连接，控制GSM模块2进入休眠、唤醒以及浮空输入任意一种模式，使主控模块1在停机模式和开机模式之间循环，在主控模块1进入停机模式时，关断GSM电源5与GSM模块2之间连接，保留GSM模块2与主控模块1创建的网络(TCP/IP)链路。

在上述实施例中，主控模块1与GSM模块2正常连接时，会创建网络(TCP/IP)链路，本实用新型的主控模块1采用的芯片为STM32系列，型号为STM32F103RCT6，在终端休眠时，主控模块1进入停机模式，在此之前，通过IO端口使GSM模块2进入睡眠模式，从而保持GSM模块2与车载平台4之间通信链路的正常，芯片STM32F103RCT6设有EC600_DTR引脚，主控模块1通过控制EC600_DTR引脚，控制GSM模块2进入休眠模式及唤醒模式，保证GSM模块2随着主控模块1的模式而改变。

进一步的，唤醒模式设有唤醒时间，唤醒时间包括第一时间点和第二时间点，在第一时间点内唤醒主控模块1，从GPS模块3获取定位信息，在第二时间点内唤醒主控模块1和GSM模块2，上报工况信息，并在车载平台4应答后立即进入休眠模式。

其中，所述的第一时间点包括在2分钟上报之前的第50秒时，唤醒主控模块1，打开GPS模块3进行定位，如果定位则立即关闭GPS模块3，如果定位时间超过35秒未定位成功，关闭GPS模块3，同时继续进入主控模块1的停机模式；第二时间点包括主控模块1在第一时间点内进入停机模式直至2分钟上报工况信息时，立刻唤醒主控模块1和GSM模块2，在收到车载平台4应答后，主控模块1进入休眠模式，并使得主控模块1进入停机模式。

在上述实施例中，参考图1，在2分钟上报之前的50秒时，首先唤醒主控模块1，以便打开GPS模块3定位，如果定位则立即关闭GPS模块3，如果超过35秒未定位成功也关闭GPS模块3，同时继续进入主控模块1的停机模式，直到2分钟上报时唤醒主控模块1及GSM模块2，同时立即上报一条工况信息，并在收到车载平台4应答后，立即在进入休眠。

再进一步的，主控模块1处于停机模式，且在外部中断到来时，唤醒主控模块1，并使得主控模块1在低功耗状态中循环，计算当前进入停机时间，对时间进行累加，判断是否到达需退出休眠时的状态，或判断是否到达需上报位置信息的时间；如果到达，则退出低功耗模式，如果未到达，则主控模块1继续进行停机模式，并将主控模块1没有通讯链接任务的IO端口设置为浮空输入模式。

在上述实施例中，在停机模式中，通过外部中断唤醒，这里用到RTC中断，当RTC中断到来时，唤醒主控模块1，但此时，主控模块1仍在低功耗功能循环当中，并计算当前已经进入停机的时间，进行累加，判断是否到达需退出休眠时的状态，或者是否到达了需上报位置信息的时间，如果到达，则退出该低功耗模式，否则，主控模块1继续进入停机模式，在停机模式下，单片机的耗电电流会达到微安级别，此时，再将用不到的IO端口设置为浮空输入模式，这样最大限度的减少了主控模块1的漏电，当主控模块1进入停机模式时，耗电量在800微安左右。对于GSM模块2，通过IO端口使GSM模块2进入待机模式，这里并不完全关断GSM电源5，虽然完全关断GSM电源5比让GSM模块2进入睡眠模式省电，但是GSM模块2进入睡眠模式时，是会保留创建的网络(TCP/IP)链路，这样，当主控模块1唤醒后，直接上报位置信息，在进入停机模式所耗费的时间是最短的，也是最省电的。

另外，参考图3，所述的GPS模块3外接有GPS电源6，所述的GPS电源6包括电源芯片U9和上拉电阻R80，电源芯片U9设有VIN管脚，VIN管脚通过上拉电阻R80与主控模块1连接，具体来说，VIN管脚通过上拉电阻R80与主控模块1的GSP-EN端口连接。在调试过程中去掉GPS电源的上拉电阻R80，当主控模块1进入停机模式时，就可以把GPS_EN端口置为浮空输入模式，从而减少漏电。

参考图4，所述的主控模块1外接有备电供电电路，备电供电电路包括一级电源开关电路331、二级电源开关电路332以及三级电源开关电路333，所述的一级电源开关电路331、二级电源开关电路332以及三级电源开关电路333依次连接，一级电源开关电路331和二级电源开关电路332之间设有用于外接备电电池335的VBATIN接口，且一级电源开关电路331设有网络USB-4.5V，网络USB-4.5V电平的变化可以控制外部电源334从网络USB-4.5供电给一级电源开关电路331、二级电源开关电路332以及三级电源开关电路333，或者控制备电电池335从VBATIN接口供电给一级电源开关电路331、二级电源开关电路332以及三级电源开关电路333。

其中，所述的一级电源开关电路331包括MOS管Q5和二极管D9，MOS管Q5设有漏极端、源极端以及栅极端，栅极端与二极管D9的正极连接，源极端与二极管D9的负极连接，漏极端与VBATIN接口连接，所述二极管D9的正极与网络USB-4.5V连接。所述的二级电源开关电路332包括MOS管Q21和电阻R25，MOS管Q21设有漏极端、源极端以及栅极端，栅极端与源极端之间设有电阻R25，且源极端与二极管D9的负极端连接，漏极端设有供电网络VCC-4.5V，栅极端通过电阻R26与三级电源开关电路连接。所述的MOS管Q5和MOS管Q21之间设有二极管D10，二极管D10的正极端与VBATIN端口连接，负极端连接在MOS管Q5的源极端和MOS管Q21的源极端之间。

在上述实施例中，当外部电源334供电时，网络USB-4.5V电平变高，外部电源334通过二极管D9为一级电源开关电路331、二级电源开关电路332以及三级电源开关电路333供电，MOS管Q5关闭，防止外部电源334源源不断充电造成过充的现象发生，当外部电源334断电后，网络USB-4.5V电平变低，MOS管Q5导通，备电电池335开始为一级电源开关电路331、二级电源开关电路332以及三级电源开关电路333供电，二极管D9可以阻止供电的电流流向外部电源334的电路，从而维持MOS管Q5的导通状态，并减少漏电至外部电源334的电路的风险，二极管D10作为电源切换时的续流二极管，防止切换外部供电过程中因为MOS管Q5开关速度而造成一级电源开关电路331、二级电源开关电路332以及三级电源开关电路333的电源抖动。

所述的三级电源开关电路333包括晶体管Q25、三极管Q22以及电阻R124，所述的晶体管Q25设有栅极端、漏极端以及源极端，三极管Q22设有发射极、基极以及集电极，栅极端设有用于连接主控模块的POWER-ON接口，电阻R124连接在栅极端和源极端之间，漏极端与三极管Q22的集电极连接，三极管Q22的发射极与源极端连接，三极管Q22的基极与网络USB-4.5V连接，所述晶体管Q25的漏极端通过电阻R26与MOS管Q21的栅极端连接。

MOS管Q5、MOS管Q21以及晶体管Q25组成一个主电的电源开关，外部电源334供电时，网络USB_4.5V通过三极管Q22拉低MOS管Q21的电平，打开电源开关。当备电电池335供电时，三极管Q22关闭，电源开关则由与POWER_ON接口连接的主控模块控制，主控模块可以通过控制晶体管Q25，在必要时，比如备电电池335电压过低或环境温度过高，主控模块可以通过POWER-ON接口彻底关闭备电，以保护备电电池335。

在整个电路系统中，当仅用备电供电电路中的备电电池335供电时，电流因二极管D9的作用无法流过外部电源334，备用供电电路可隔离开来，从而在电路上减少了备电休眠时的电流功耗，经过调试及优化得出结论：阻断备电电池335供电可减少2ma左右的电流。极大的改善频繁上报设备的备电电池335使用时间。

本实用新型的有益效果是：经过电路结构上的改进，本实用新型可以自行控制对测量设备进行充电，也可以由测量设备控制是否进行充电，多种充电方式进行选择，满足消费者体验感。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围。

Claims (7)

1.一种备电供电电路，其特征在于，包括一级电源开关电路、二级电源开关电路以及三级电源开关电路，所述的一级电源开关电路、二级电源开关电路以及三级电源开关电路依次连接，一级电源开关电路和二级电源开关电路之间设有用于外接备电电池的VBATIN接口，且一级电源开关电路设有网络USB-4.5V；

网络USB-4.5V电平的变化可以控制外部电源从网络USB-4.5供电给一级电源开关电路、二级电源开关电路以及三级电源开关电路，或者控制备电电池从VBATIN接口供电给一级电源开关电路、二级电源开关电路以及三级电源开关电路。

2.根据权利要求1所述的一种备电供电电路，其特征在于，所述的一级电源开关电路包括MOS管Q5和二极管D9，MOS管Q5设有漏极端、源极端以及栅极端，栅极端与二极管D9的正极连接，源极端与二极管D9的负极连接，漏极端与VBATIN接口连接，所述二极管D9的正极与网络USB-4.5V连接。

3.根据权利要求2所述的一种备电供电电路，其特征在于，所述的二级电源开关电路包括MOS管Q21和电阻R25，MOS管Q21设有漏极端、源极端以及栅极端，栅极端与源极端之间设有电阻R25，且源极端与二极管D9的负极端连接，漏极端设有供电网络VCC-4.5V，栅极端通过电阻R26与三级电源开关电路连接。

4.根据权利要求3所述的一种备电供电电路，其特征在于，所述的MOS管Q5和MOS管Q21之间设有二极管D10，二极管D10的正极端与VBATIN端口连接，负极端连接在MOS管Q5的源极端和MOS管Q21的源极端之间。

5.根据权利要求3所述的一种备电供电电路，其特征在于，所述的三级电源开关电路包括晶体管Q25、三极管Q22以及电阻R124，所述的晶体管Q25设有栅极端、漏极端以及源极端，三极管Q22设有发射极、基极以及集电极，栅极端设有用于连接主控模块的POWER-ON接口，电阻R124连接在栅极端和源极端之间，漏极端与三极管Q22的集电极连接，三极管Q22的发射极与源极端连接，三极管Q22的基极与网络USB-4.5V连接，所述晶体管Q25的漏极端通过电阻R26与MOS管Q21的栅极端连接。

6.根据权利要求5所述的一种备电供电电路，其特征在于，所述晶体管Q25型号为2N7002。

7.根据权利要求3-4任意一项所述的一种备电供电电路，其特征在于，所述的MOS管Q5、MOS管Q21两者型号相同，型号均为DMP2305U。

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