一种非连续工作的车载控制器电源系统论文和设计-白金阳

全文摘要

本实用新型提供一种非连续工作的车载控制器电源电路,首先通过浪涌抑制模块对车载电源电压进行削峰处理,然后将削峰处理后的车载电源电压进行平滑处理,最后将平滑处理后的车载电源电压进行二次稳压,将原始的车载电源电压将至电源芯片模块的最大耐受电压范围内后,再通过电源芯片模块为微控制单元供电;这样浪涌抑制、滤波以及二次稳压相结合的技术方案,能够大大降低由于为浪涌抑制模块设置过低的击穿电压,导致浪涌抑制模块频繁被击穿而损坏的风险,也能够保证电源芯片模块的输入电压在其最大耐受电压范围,消除大电流负载工作时电压斩波对电源芯片模块的影响,整个电源电路能够通过ISO7637‑2标准的测试,具有更加可靠稳定的性能,成本更低。

主设计要求

1.一种非连续工作的车载控制器电源系统,其特征在于,包括面板开关模块、继电器模块、浪涌抑制模块、自锁模块、滤波模块、稳压模块、电源芯片模块以及微控制单元;所述面板开关模块用于控制所述继电器模块的上电和掉电,其中,当面板开关模块的上电通道启动时,面板开关模块向所述继电器模块输出车载电源电压,使得所述继电器模块上电;当面板开关模块的掉电通道启动时,面板开关模块向所述微控制单元输出低电平信号,然后微控制单元向所述自锁模块输出低电平信号,则继电器模块随着自锁模块的掉电而掉电;所述微控制单元用于在上电时向自锁模块输出高电平信号,在面板开关模块的掉电通道启动或微控制单元检测所述车载控制器发生故障时,向自锁模块输出低电平信号;所述继电器模块用于在上电后输出车载电源电压;所述浪涌抑制模块用于对继电器模块输出的车载电源电压进行削峰处理;所述自锁模块用于接收微控制单元输出的高电平信号与经过削峰处理后的车载电源电压,控制所述继电器模块自锁,保持上电状态;还用于接收微控制单元输出的低电平信号,控制所述继电器模块掉电;所述滤波模块用于对所述经过削峰处理后的车载电源电压进行平滑处理;所述稳压模块用于将经过平滑处理的车载电源电压进行二次稳压,使得经过二次稳压后的车载电源电压在所述电源芯片模块的最大耐受电压范围内;所述电源芯片模块用于接收二次稳压后的车载电源电压,然后为微控制单元供电。

设计方案

1.一种非连续工作的车载控制器电源系统,其特征在于,包括面板开关模块、继电器模块、浪涌抑制模块、自锁模块、滤波模块、稳压模块、电源芯片模块以及微控制单元;

所述面板开关模块用于控制所述继电器模块的上电和掉电,其中,当面板开关模块的上电通道启动时,面板开关模块向所述继电器模块输出车载电源电压,使得所述继电器模块上电;当面板开关模块的掉电通道启动时,面板开关模块向所述微控制单元输出低电平信号,然后微控制单元向所述自锁模块输出低电平信号,则继电器模块随着自锁模块的掉电而掉电;

所述微控制单元用于在上电时向自锁模块输出高电平信号,在面板开关模块的掉电通道启动或微控制单元检测所述车载控制器发生故障时,向自锁模块输出低电平信号;

所述继电器模块用于在上电后输出车载电源电压;

所述浪涌抑制模块用于对继电器模块输出的车载电源电压进行削峰处理;

所述自锁模块用于接收微控制单元输出的高电平信号与经过削峰处理后的车载电源电压,控制所述继电器模块自锁,保持上电状态;还用于接收微控制单元输出的低电平信号,控制所述继电器模块掉电;

所述滤波模块用于对所述经过削峰处理后的车载电源电压进行平滑处理;

所述稳压模块用于将经过平滑处理的车载电源电压进行二次稳压,使得经过二次稳压后的车载电源电压在所述电源芯片模块的最大耐受电压范围内;

所述电源芯片模块用于接收二次稳压后的车载电源电压,然后为微控制单元供电。

2.如权利要求1所述的一种非连续工作的车载控制器电源系统,其特征在于,所述面板开关模块包括开机开关、关机开关以及二极管D1、D2;

所述开机开关一端接入车载电源电压,另一端接二极管D1的阳极,同时,二极管D1的阴极作为面板开关模块的第一输出端,用于当所述开机开关接通时,向所述继电器模块输出车载电源电压;

所述关机开关一端接地,另一端接二极管D2的阴极,同时,二极管D2的阳极作为面板开关模块的第二输出端,用于当所述关机开关接通时,向微控制单元输出低电平信号。

3.如权利要求1所述的一种非连续工作的车载控制器电源系统,其特征在于,所述继电器模块包括继电器与二极管D3,其中继电器包括线圈和开关K;

所述线圈和二极管D3并联,且二极管D3的阳极接地,所述线圈一端接入面板开关模块输出的车载电源电压,另一端接地,用于在接入面板开关模块输出的车载电源电压后上电,且线圈上电后控制所述开关K闭合;

所述开关K一端接入车载电源信号,另一端作为继电器模块的输出端,用于在闭合时向所述浪涌抑制模块输出自身接入的车载电源电压;

所述自锁模块包括NMOS管Q1、三极管Q2以及电阻R1~R3;

所述NMOS管Q1的源极作为自锁模块的第一输入端,用于接入所述浪涌抑制模块输出的经过削峰处理后的车载电源电压;

所述NMOS管Q1的漏极作为自锁模块的输出端,用于在NMOS管Q1导通时,向所述继电器模块输出经过削峰处理后的车载电源电压;

所述NMOS管Q1的栅极接电阻R1的一端,且电阻R1另一端接三极管Q2 的集电极;电阻R3一端连接三极管Q2的基极,另一端连接三极管Q2的发射极;三极管Q2的发射极接地,基极接电阻R2的一端,同时,电阻R2另一端作为自锁模块的第二输入端,用于接入微控制单元给定的高电平信号\/低电平信号,控制三极管Q2的导通\/关断,从而控制NMOS管Q1导通\/关断。

4.如权利要求3所述的一种非连续工作的车载控制器电源系统,其特征在于,所述车载电源电压为24V。

5.如权利要求1所述的一种非连续工作的车载控制器电源系统,其特征在于,所述浪涌抑制模块包括二极管D4、D5;

所述二极管D4的阳极连接二极管D5的阳极,且二极管D5的阴极接地;

所述二极管D4的阴极同时作为浪涌抑制模块的输入端和输出端,分别用于接收继电器模块输出的车载电源电压,并输出经过削峰处理后的车载电源电压。

6.如权利要求1所述的一种非连续工作的车载控制器电源系统,其特征在于,所述滤波模块包括电感L1以及电容C1、C2;

所述电感L1的两端分别作为滤波模块的输入端和输出端,其中,输入端用于接入所述浪涌抑制模块输出的经过削峰处理后的车载电源电压,输出端用于接入外部高电平,并向稳压模块输出经过平滑处理后的车载电源电压;

所述电容C1的正极连接电感L1的输入端,负极接地;

所述电容C2的正极连接电感L1的输出端,负极接地。

7.如权利要求1所述的一种非连续工作的车载控制器电源系统,其特征在于,所述稳压模块包括三极管Q3、电容C3、电阻R4以及二极管D5、D6;

所述二极管D5的阳极作为稳压模块的输入端,用于接入所述滤波模块输出的经过平滑处理后的车载电源电压;

所述三极管Q3的集电极连接二极管D5的阴极,基极连接二极管D6的阴极,发射极作为稳压模块的输出端,用于连接电容C3的正极,并向所述电源芯片模块输出经过二次稳压后的车载电源电压;

所述二极管D6的阳极接地;电阻R4一端连接三极管Q3的集电极,另一端连接三极管Q3的基极;电容C3的负极接地。

8.如权利要求1所述的一种非连续工作的车载控制器电源系统,其特征在于,所述电源芯片模块的输入电压地脚和输出电压地脚接地,输入电压管脚接入所述稳压模块输出的二次稳压后的车载电源电压,输出电压管脚用于向微控制单元输出5V\/3.3V电源。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于电源系统设计技术领域,尤其涉及一种非连续工作的车载控制器电源系统。

背景技术

随着车辆电子技术的发展,单车车载电子设备的数量急剧增加,如车门控制、天窗控制、车载导航及影音系统、防盗系统、空调系统、驻车加热器等。这些电子设备的核心是单片机系统,其供电电源一般为3.3伏或5伏,需要稳定可靠的电源供电电路。比如对于24伏电瓶车辆,可以选择适合车辆电子的线性电源芯片,如TLE4263或TLE4271等,也可选择开关电源芯片,比如LMS4832 或LMS2576H等。

上述芯片虽然具有较宽的输入电压范围,可以耐受40伏-60伏输入电压,但是实践表明如果在电源输入的保护部分处理不当,上述芯片仍然具有很高的损坏比率。其原因主要是由于车辆电气环境复杂,在车辆各种感性负载通断过程中可能会发生“抛负载”现象,从而引起很高电压的浪涌冲击,瞬态电压甚至可以达到200伏左右,也就是说,如果各种车载控制器保护不当,极易造成控制器电路板上元器件的损坏;因此,高性能的车载电源设计是车载电子设备可靠工作的保障。

现有的车载控制器电源系统中,往往只设置有浪涌抑制模块,没有二次稳压,则浪涌抑制模块的击穿电压设置较低,浪涌抑制模块被击穿导通的次数将会非常频繁,容易损坏。而现有技术中为了解决单纯使用浪涌抑制模块进行浪涌保护存在的问题,一般采用有源电压保护的方案;其思想是当供电电源电压在正常范围内时,浪涌电压检测电路控制电子开关保持导通,用电设备正常供电;当电源出现浪涌,电压超出正常范围时,浪涌电压检测电路控制电子开关立即断开,防止浪涌电压对用电设备造成冲击,达到保护用电设备的目的。这种有源电压保护的方案缺点是由于采用分立元件设计,其充电时间及电阻电容值要经过计算,只能对芯片进行浪涌保护,不能从根本上吸收浪涌能量来保护整个系统,包括功率元件。

实用新型内容

为解决上述问题,本实用新型提供一种非连续工作的车载控制器电源系统,能够大大降低由于为浪涌抑制模块设置过低的击穿电压,导致浪涌抑制模块频繁被击穿而损坏的风险,也能够保证电源芯片模块的输入电压在其最大耐受电压范围,消除大电流负载工作时电压斩波对电源芯片模块的影响。

一种非连续工作的车载控制器电源系统,包括面板开关模块、继电器模块、浪涌抑制模块、自锁模块、滤波模块、稳压模块、电源芯片模块以及微控制单元;

所述面板开关模块用于控制所述继电器模块的上电和掉电,其中,当面板开关模块的上电通道启动时,面板开关模块向所述继电器模块输出车载电源电压,使得所述继电器模块上电;当面板开关模块的掉电通道启动时,面板开关模块向所述微控制单元输出低电平信号,然后微控制单元向所述自锁模块输出低电平信号,则继电器模块随着自锁模块的掉电而掉电;

所述微控制单元用于在上电时向自锁模块输出高电平信号,在面板开关模块的掉电通道启动或微控制单元检测所述车载控制器发生故障时,向自锁模块输出低电平信号;

所述继电器模块用于在上电后输出车载电源电压;

所述浪涌抑制模块用于对继电器模块输出的车载电源电压进行削峰处理;

所述自锁模块用于接收微控制单元输出的高电平信号与经过削峰处理后的车载电源电压,控制所述继电器模块自锁,保持上电状态;还用于接收微控制单元输出的低电平信号,控制所述继电器模块掉电;

所述滤波模块用于对所述经过削峰处理后的车载电源电压进行平滑处理;

所述稳压模块用于将经过平滑处理的车载电源电压进行二次稳压,使得经过二次稳压后的车载电源电压在所述电源芯片模块的最大耐受电压范围内;

所述电源芯片模块用于接收二次稳压后的车载电源电压,然后为微控制单元供电。

进一步的,所述面板开关模块包括开机开关、关机开关以及二极管D1、D2;

所述开机开关一端接入车载电源电压,另一端接二极管D1的阳极,同时,二极管D1的阴极作为面板开关模块的第一输出端,用于当所述开机开关接通时,向所述继电器模块输出车载电源电压;

所述关机开关一端接地,另一端接二极管D2的阴极,同时,二极管D2的阳极作为面板开关模块的第二输出端,用于当所述关机开关接通时,向微控制单元输出低电平信号。

进一步的,所述继电器模块包括继电器与二极管D3,其中继电器包括线圈和开关K;

所述线圈和二极管D3并联,且二极管D3的阳极接地,所述线圈一端接入面板开关模块输出的车载电源电压,另一端接地,用于在接入面板开关模块输出的车载电源电压后上电,且线圈上电后控制所述开关K闭合;

所述开关K一端接入车载电源信号,另一端作为继电器模块的输出端,用于在闭合时向所述浪涌抑制模块输出自身接入的车载电源电压;

所述自锁模块包括NMOS管Q1、三极管Q2以及电阻R1~R3;

所述NMOS管Q1的源极作为自锁模块的第一输入端,用于接入所述浪涌抑制模块输出的经过削峰处理后的车载电源电压;

所述NMOS管Q1的漏极作为自锁模块的输出端,用于在NMOS管Q1导通时,向所述继电器模块输出经过削峰处理后的车载电源电压;

所述NMOS管Q1的栅极接电阻R1的一端,且电阻R1另一端接三极管Q2 的集电极;电阻R3一端连接三极管Q2的基极,另一端连接三极管Q2的发射极;三极管Q2的发射极接地,基极接电阻R2的一端,同时,电阻R2另一端作为自锁模块的第二输入端,用于接入微控制单元给定的高电平信号\/低电平信号,控制三极管Q2的导通\/关断,从而控制NMOS管Q1导通\/关断。

可选的,所述车载电源电压为24V。

进一步的,所述浪涌抑制模块包括二极管D4、D5;

所述二极管D4的阳极连接二极管D5的阳极,且二极管D5的阴极接地;

所述二极管D4的阴极同时作为浪涌抑制模块的输入端和输出端,分别用于接收继电器模块输出的车载电源电压,并输出经过削峰处理后的车载电源电压。

进一步的,所述滤波模块包括电感L1以及电容C1、C2;

所述电感L1的两端分别作为滤波模块的输入端和输出端,其中,输入端用于接入所述浪涌抑制模块输出的经过削峰处理后的车载电源电压,输出端用于接入外部高电平,并向稳压模块输出经过平滑处理后的车载电源电压;

所述电容C1的正极连接电感L1的输入端,负极接地;

所述电容C2的正极连接电感L1的输出端,负极接地。

进一步的,所述稳压模块包括三极管Q3、电容C3、电阻R4以及二极管 D5、D6;

所述二极管D5的阳极作为稳压模块的输入端,用于接入所述滤波模块输出的经过平滑处理后的车载电源电压;

所述三极管Q3的集电极连接二极管D5的阴极,基极连接二极管D6的阴极,发射极作为稳压模块的输出端,用于连接电容C3的正极,并向所述电源芯片模块输出经过二次稳压后的车载电源电压;

所述二极管D6的阳极接地;电阻R4一端连接三极管Q3的集电极,另一端连接三极管Q3的基极;电容C3的负极接地。

进一步的,所述电源芯片模块的输入电压地脚和输出电压地脚接地,输入电压管脚接入所述稳压模块输出的二次稳压后的车载电源电压,输出电压管脚用于向微控制单元输出5V\/3.3V电源。

有益效果:

本实用新型提供一种非连续工作的车载控制器电源系统,首先通过浪涌抑制模块对车载电源电压进行削峰处理,然后将削峰处理后的车载电源电压进行平滑处理,最后将平滑处理后的车载电源电压进行二次稳压,将原始的车载电源电压将至电源芯片模块的最大耐受电压范围内后,再通过电源芯片模块为微控制单元供电;这样浪涌抑制、滤波以及二次稳压相结合的技术方案,能够大大降低由于为浪涌抑制模块设置过低的击穿电压,导致浪涌抑制模块频繁被击穿而损坏的风险,也能够保证电源芯片模块的输入电压在其最大耐受电压范围,消除大电流负载工作时电压斩波对电源芯片模块的影响,整个电源系统能够通过ISO7637-2标准的测试,具有更加可靠稳定的性能,成本更低。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种非连续工作的车载控制器电源系统的原理框图;

图2为本实用新型提供的一种非连续工作的车载控制器电源系统的电路原理图的左半部分;

图3为本实用新型提供的一种非连续工作的车载控制器电源系统的电路原理图的右半部分。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一

参见图1,该图为本实施例提供的一种非连续工作的车载控制器电源系统的原理框图。

一种非连续工作的车载控制器电源系统,应用于车载控制器,包括面板开关模块、继电器模块、浪涌抑制模块、自锁模块、滤波模块、稳压模块、电源芯片模块以及微控制单元;

所述面板开关模块用于控制所述继电器模块的上电和掉电,其中,当面板开关模块的上电通道启动时,面板开关模块向所述继电器模块输出车载电源电压,使得所述继电器模块上电;当面板开关模块的掉电通道启动时,面板开关模块向微控制单元(Microcontroller Unit;MCU)输出低电平信号,然后微控制单元向所述自锁模块输出低电平信号,则继电器模块随着自锁模块的掉电而掉电;

所述微控制单元用于在上电时向自锁模块输出高电平信号,在面板开关模块的掉电通道启动或微控制单元检测所述车载控制器发生故障时,向自锁模块输出低电平信号;

所述继电器模块用于在上电后输出车载电源电压;

所述浪涌抑制模块用于对继电器模块输出的车载电源电压进行削峰处理;

所述自锁模块用于接收微控制单元输出的高电平信号经过削峰处理后的车载电源电压,控制所述继电器模块自锁,保持上电状态;还用于接收微控制单元输出的低电平信号,控制所述继电器模块掉电;

所述滤波模块用于对所述经过削峰处理后的车载电源电压进行平滑处理;

所述稳压模块用于将经过平滑处理的车载电源电压进行二次稳压,使得经过二次稳压后的车载电源电压在所述电源芯片模块的最大耐受电压范围内;

所述电源芯片模块用于接收二次稳压后的车载电源电压,然后为微控制单元供电。

需要说明的是,电源系统非连续工作,是指电源系统具有季节性的特点,只在某些时间段,如冬季工作,而不是一个持续性的工作过程;其中,车载电子设备中的车门控制系统、天窗控制系统、空调系统、驻车加热器等,均具有这种时段性、非连续工作的特点。由于车辆电气环境复杂,在车辆各种感性负载通断过程中可能会发生“抛负载”现象,从而引起很高电压的浪涌冲击,如果各种车载控制器保护不当,极易造成控制器电路板上元器件的损坏。而驻车加热器只有在冬季才使用,如果在不使用的季节或者不使用时,控制器电路板仍然通电,无疑会增加电路板损坏的风险。也就是说,本实施例的车载控制器电源系统在不工作的时候,继电器的触点是打开的,即整个电路板不带电;由于不带电,则车上电源的波动或者各种干扰就不会影响到车载控制器电源系统的电路板,从而也就保证了电路板的可靠性。例如,当发生“抛负载”时,24V 的车载电源电压的浪涌电压的峰值可以达到200V左右,其冲击脉冲的持续时间为可以达到350ms,一般常规的设计很难满足ISO7637-2的5a测试,如果电源系统设计没有特殊考虑,在不工作时也带电,浪涌电压就会造成车载控制器电子元器件的烧毁损坏。

现有技术的车载控制器电源系统中,往往只设置有浪涌抑制模块,没有二次稳压,一次性将车载电源电压200V的浪涌峰值降至电源芯片模块的最大耐受电压范围内,如40V;也就是说,在现有技术的情况下,浪涌抑制模块的击穿电压会直接设置为40V,这样只要车载电源电压的浪涌电压的峰值超过40V,浪涌抑制模块中的二极管就会击穿导通,从而通过发热而释放超过40V的峰值电压部分;因此,现有的车载控制器的电源系统中,由于只有浪涌抑制模块,则浪涌抑制模块的击穿电压设置较低,则浪涌抑制模块被击穿导通的次数将会非常频繁,容易损坏,造成电源与地线直接短路。此外,现有的电源系统不能保证电源芯片模块的输入电压在其最大耐受电压范围内,原因是由于浪涌抑制模块的击穿电压存在一定的误差,有可能在车载电源电压的浪涌电压的峰值超过80V时,才会击穿导通;也就是说,低于80V的电压降输入电源芯片模块,而80V已经超过电源芯片模块的最大耐受电压范围40V,从而增加电源芯片模块烧坏的风险。

而本实施例首先通过浪涌抑制模块对车载电源电压进行削峰处理,然后将削峰处理后的车载电源电压进行平滑处理,最后将平滑处理后的车载电源电压进行二次稳压,将原始的车载电源电压将至电源芯片模块的最大耐受电压范围内后,再通过电源芯片模块为微控制单元供电;例如,将浪涌抑制模块的击穿电压设置为80V,再通过滤波模块对80V的电压进行平滑处理,最后通过二次稳压模块将80V的车载电源电压降至40以下,由此可见,这样浪涌抑制、滤波以及二次稳压相结合的技术方案,能够大大降低由于为浪涌抑制模块设置过低的击穿电压,导致浪涌抑制模块频繁被击穿而损坏的风险,也能够保证电源芯片模块的输入电压在其最大耐受电压范围,消除大电流负载工作时电压斩波对电源芯片模块的影响,整个电源系统能够通过ISO7637-2标准的测试,具有更加可靠稳定的性能,成本更低。

实施例二

基于以上实施例,本实施例提供一种非连续工作的车载控制器电源系统的具体实现方式。参见图2和图3,分别为本实施例提供的一种非连续工作的车载控制器电源系统的电路原理图的左半部分和右半部分。

一种非连续工作的车载控制器电源系统,应用于车载控制器,包括面板开关模块、继电器模块、浪涌抑制模块、自锁模块、滤波模块、稳压模块及电源芯片模块;

首先介绍面板开关模块的一种实现方式。

所述面板开关模块包括开机开关、关机开关以及二极管D1、D2;

所述开机开关一端接入车载电源电压,另一端接二极管D1的阳极,同时,二极管D1的阴极作为面板开关模块的第一输出端,用于当所述开机开关接通时,向所述继电器模块输出车载电源电压;

所述关机开关一端接地,另一端接二极管D2的阴极,同时,二极管D2的阳极作为面板开关模块的第二输出端,用于当所述关机开关接通时,向微控制单元输出低电平信号。

下面介绍浪涌抑制模块的一种实现方式。

所述浪涌抑制模块包括二极管D4、D5;

所述二极管D4的阳极连接二极管D5的阳极,且二极管D5的阴极接地;

所述二极管D4的阴极同时作为浪涌抑制模块的输入端和输出端,分别用于接收继电器模块输出的车载电源电压,并输出经过削峰处理后的车载电源电压。

需要说明的是,浪涌抑制模块传统的设计方式布置在电源进线的最前端。本实施例电路与传统的设计方式不同,将浪涌抑制模块布置在继电器触点之后,这样使得在控制器不工作时浪涌抑制模块中的二极管免受浪涌电压的冲击。如果没有继电器,浪涌抑制模块一直接在车辆电源上,只要出现浪涌冲击,浪涌抑制模块中的二极管就会工作,实际上是替其他连接在电源上的电气设备启动了浪涌抑制作用,但频繁的浪涌冲击会缩短浪涌抑制模块中二极管的寿命。

本实施例的二极管D5起到了防止电压反接的作用,同时能够吸收负向的浪涌冲击。同时二极管D1可以防止电压反接,电压反接后继电器不会吸合。

下面介绍继电器模块的一种实现方式。

所述继电器模块包括继电器与二极管D3,其中继电器包括线圈和开关K;

所述线圈和二极管D3并联,且二极管D3的阳极接地,阴极接面板开关模块中二极管D1的阴极,所述线圈一端接入面板开关模块输出的车载电源电压,另一端接地,用于在接入面板开关模块输出的车载电源电压后上电,且线圈上电后控制所述开关K闭合;

所述开关K一端接入车载电源信号,另一端作为继电器模块的输出端,用于在闭合时向所述浪涌抑制模块输出自身接入的车载电源电压。

可选的,所述车载电源电压为24V。

下面介绍自锁模块的一种实现方式。

所述自锁模块包括NMOS管Q1、三极管Q2以及电阻R1~R3;

所述NMOS管Q1的源极作为自锁模块的第一输入端,连接浪涌抑制模块中二极管D4的阴极,用于接入所述浪涌抑制模块输出的经过削峰处理后的车载电源电压;

所述NMOS管Q1的漏极作为自锁模块的输出端,用于在NMOS管Q1导通时,向所述继电器模块输出经过削峰处理后的车载电源电压;

所述NMOS管Q1的栅极接电阻R1的一端,且电阻R1另一端接三极管Q2 的集电极;电阻R3一端连接三极管Q2的基极,另一端连接三极管Q2的发射极;三极管Q2的发射极接地,基极接电阻R2的一端,同时,电阻R2另一端作为自锁模块的第二输入端,用于接入微控制单元给定的高电平信号\/低电平信号,控制三极管Q2的导通\/关断,从而控制NMOS管Q1导通\/关断。

需要说明的是,当面板开关模块的开机开关被按下时,面板开关模块的上电通道被导通,则24V的车载电源电压将沿图2中第一条虚线的路径①,给继电器模块中的线圈上电,线圈上电后,继电器的开关K将闭合;开关K闭合后, 24V的车载电源电压将沿图2中第二条虚线路径②,依次为后续的浪涌抑制模块、滤波模块、稳压模块以及电源芯片模块供电,进而电源芯片模块为微控制单元供电;然而,由于面板开关模块的开机开关只是在按下的时候为继电器模块中的线圈供电,当松开开机开关,即开机开关抬起时,理论上继电器电路中的线圈会掉电,但此时,本实施例的微控制单元已经通过电源芯片模块得电,将会给自锁模块输出高电平信号,高电平将使三极管Q2导通,进而使得NMOS 管Q1导通,则此时24V的车载电源电压将沿图2中的第三条虚线路径③,为继电器模块中的线圈供电,从而保持开关K的闭合,实现继电器模块的自锁。

需要说明的是,当面板开关模块的关机开关被按下时,面板开关模块的掉电通道被导通,则面板开关模块通过二极管D2为微控制单元输出一个低电平,然后微控制单元向自锁模块输出低电平信号,则三极管Q2的基极变为低电平,三极管Q2关断,进而NMOS管Q1关断,也就是图2中的第三条虚线路径③断开,继电器模块中的线圈将掉电,开关K也就断开,从而整个电源系统断开。

驻车加热器只有在冬季才使用,如果在不使用的季节或者不使用时,车载控制器电路板仍然通电,无疑会增加电路板损坏的风险。由此可见,本实施例采用一个继电器控制电源的通断,保证了车载控制器不工作时整个电路板是不带电的,能够大大降低电路板损坏的风险。

下面介绍滤波模块的一种实现方式。

所述滤波模块包括电感L1以及电容C1、C2;

所述电感L1的两端分别作为滤波模块的输入端和输出端,其中,输入端连接浪涌抑制模块中二极管D4的阴极,用于接入所述浪涌抑制模块输出的经过削峰处理后的车载电源电压,输出端连接稳压模块中二极管D5的阳极,用于接入外部高电平,并向稳压模块输出经过平滑处理后的车载电源电压;

所述电容C1的正极连接电感L1的输入端,负极接地;

所述电容C2的正极连接电感L1的输出端,负极接地。

需要说明的是,本实施例在浪涌抑制模块之后布置滤波模块,用来抑制由于斩波调制的大电流负载引起的电流、电压波动。设备中的大电流负载从滤波模块后面的24VP取电。这样的顺序一方面对大电流负载电流波动起到了抑制作用,同时稳压模块只通过很小的电流。在电源芯片模块的前面加一只470微法 50伏的电容,抑制大电流负载对电源输入电压的影响,保证电源芯片模块输入电压的平稳。

下面介绍稳压模块的一种实现方式。

所述稳压模块包括三极管Q3、电容C3、电阻R4以及二极管D5、D6;

所述二极管D5的阳极作为稳压模块的输入端,用于接入所述滤波模块输出的经过平滑处理后的车载电源电压;

所述三极管Q3的集电极连接二极管D5的阴极,基极连接二极管D6的阴极,发射极作为稳压模块的输出端,用于连接电容C3的正极,并向所述电源芯片模块输出经过二次稳压后的车载电源电压;

所述二极管D6的阳极接地;电阻R4一端连接三极管Q3的集电极,另一端连接三极管Q3的基极;电容C3的负极接地。

需要说明的是,三极管Q3相当于一个可变电阻,假设二极管D6为24V的稳压管,而三极管Q3基极和发射极的压降为固定的0.3V,则发射极的输出电压为23.7V,当滤波模块输出的电压高于24V时,高出三极管Q3发射极输出电压23.7V的部分,将会降落在三极管Q3集电极和发射极的结压降上。

需要说明的是,本实施例通过浪涌抑制模块和后面的稳压模块的配合实现了二级削波稳压浪涌抑制保护,能够保证车载控制器通过ISO7637-2的5a测试。将稳压模块布置在滤波模块之后,二极管D5防止电压反接,二极管D6为稳压管,当车载电源电压高于24伏时,三极管Q3输出不会超过24伏。

下面介绍电源芯片模块的一种实现方式。

所述电源芯片模块的输入电压地脚和输出电压地脚接地,输入电压管脚接入所述稳压模块输出的二次稳压后的车载电源电压,输出电压管脚用于向微控制单元输出5V\/3.3V电源。

需要说明的是,图3中GND指的是数字地,VGND指的是车体地,GND 与VGND之前连接一个电感L2或者磁珠,是为了将两者隔离。

由此可见,本实施例通过以上顺序电路的合理设计,一方面保证了车载控制器不工作时整个电路板是断电的,另一方面在车载控制器工作时,通过浪涌抑制模块和稳压模块的合理配合,保证了车载控制器能够通过ISO7637-2试验测试,保障了后续电源芯片模块输入电压的平稳安全,具有简单实用、成本低、可靠性高的特点。

当然,本实用新型还可有其他多种实施例,在不背离本实用新型精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员当然可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

设计图

一种非连续工作的车载控制器电源系统论文和设计

相关信息详情

申请码:申请号:CN201920187103.1

申请日:2019-01-18

公开号:公开日:国家:CN

国家/省市:13(河北)

授权编号:CN209904704U

授权时间:20200107

主分类号:B60R16/03

专利分类号:B60R16/03

范畴分类:32B;32G;

申请人:河北威泰重工机械有限公司;北京理工大学;阿荣旗职业中等专业学校

第一申请人:河北威泰重工机械有限公司

申请人地址:062150 河北省沧州市泊头市交河镇武港路南侧

发明人:白金阳;管继富;高鹏举

第一发明人:白金阳

当前权利人:河北威泰重工机械有限公司;北京理工大学;阿荣旗职业中等专业学校

代理人:郭德忠;李爱英

代理机构:11120

代理机构编号:北京理工大学专利中心 11120

优先权:关键词:当前状态:审核中

类型名称:外观设计

标签:;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  

一种非连续工作的车载控制器电源系统论文和设计-白金阳
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