CN104333214A - 基于555定时器的车载直流电源转换接口模块 - Google Patents

Abstract

一种基于555定时器的车载直流电源转换接口模块，含有：滤波电路、电源噪声放大电路、控制信号产生电路及控制电路；所述滤波电路为RC高通波电路，所述电源噪声放大电路为两级三极管放大电路，所述控制信号产生电路为由555定时器组成的单稳态触发器电路，所述控制电路为场效应管控制电路。本发明电路简单，成本低，体积小，处理信号实时，响应速度快，不存在死机现象；且实现让车载电子设备跟随汽车的启动和熄火来自动开启和关断电子设备电源，从而免去了频繁地插拔电子设备电源的过程，实现了节约电能及减少了汽车设备空耗。

Description

基于555定时器的车载直流电源转换接口模块

技术领域

    本发明涉及电子技术领域，特别涉及车载直流电源相关技术。

背景技术

现在的汽车一般都会配备像有行车记录仪，导航仪，电子狗等等这样的需要在车辆行驶期间长期工作的车载电子设备。使用这些电子设备时，一般都需要手动将设备的电源线连接到汽车的点烟器或者诊断口电源转接口上面。而汽车的点烟器接口和诊断口的直流电源是长期输出的。这就需要电子设备在不使用时手动拔掉电源线，以节约用电和保护设备。

电源噪声是电磁干扰的一种，其传导噪声的频谱大致为10kHz~30MHz，最高可达150MHz。电源噪声，特别是瞬态噪声干扰，其上升速度快、持续时间短、电压振幅度高、随机性强，对微机和数字电路易产生严重干扰。

汽车自带的直流电源都会包含有电源噪声。电源噪声在汽车熄火时的电压峰-峰值有正负10毫伏左右，汽车运行时，电源噪声电压峰-峰值在正负100毫伏以上。汽车启动行驶之后的汽车直流电源电源噪声峰-峰值比汽车熄火状态高出100毫伏左右。

技术内容

基于上述技术的不足及汽车自带的直流电源在汽车在熄火及运行时电源噪声电压峰-峰值的巨大差别，本发明的目的是，将幅值超过100毫伏电源噪声从直流电源中被分离出来，经过信号整形放大之后进而生产一个控制信号，来判断汽车是否启动，进而控制电源模块是否产生输出；即当汽车电源电源噪声小于100毫伏时证明汽车没有启动，就不输出汽车直流电源，当汽车电源电源噪声大于100毫伏时证明汽车已经启动运行了，就输出汽车直流电源，以实现让车载电子设备跟随汽车的启动和熄火来自动开启和关断电子设备电源，从而免去了频繁地插拔电子设备电源的过程。

   本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种基于555定时器的车载直流电源转换接口模块，所述模块包含有：

滤波电路，用于汽车直流电源电源噪声的采集；

电源噪声放大电路，用于放大电源噪声；

控制信号产生电路，用于将放大之后的电源噪声经该电路，得到一个幅值较大，脉冲宽度可调的方波信号，即控制信号；

控制电路，用于控制汽车电源端口的电源是否有输出。

所述的基于555定时器的车载直流电源转换接口模块，其滤波电路为RC高通波电路。

所述的基于555定时器的车载直流电源转换接口模块，其电源噪声放大电路为两级三极管放大电路。

所述的基于555定时器的车载直流电源转换接口模块，其控制信号产生电路为由555定时器组成的单稳态触发器电路。

所述的基于555定时器的车载直流电源转换接口模块，其控制电路为场效应管控制电路。

本发明的优点在于电路元件少，电路简单，成本低，体积小，处理信号实时，响应速度快，不存在死机现象；且实现让车载电子设备跟随汽车的启动和熄火来自动开启和关断电子设备电源，从而免去了频繁地插拔电子设备电源的过程，实现了节约电能及减少了汽车设备空耗。

附图说明

   图1为本发明的原理示意框图；

   图2为本发明的工作流程示意图；

图3为本发明的整体电路示意图；

   图4为本发明的用555定时器芯片搭建的单稳态触发器控制电路示意图；

   图5为图4电路具体工作波形示意图；

   图6为本发明的滤波电路为RC高通波电路示意图；  

 图7为本发明的电源噪声放大电路为两级三极管放大电路示意图；

图8为本发明的控制电路为场效应管控制电路示意图。

具体实施方式：

如图1、图2、图3所示，本发明的滤波电路由电容器C3和电阻器R2组成；本发明的电源噪声放大电路由电容器C7，电阻器R5、R6、R8、R9，NPN型三极管Q1、Q2组成。本发明的控制信号产生电路由电容器C1、C2，电阻器R1，U1定时器芯片555组成。本发明的控制电路由N沟道场效应管Q3、Q4，电阻器R3组成。本发明的电源噪声放大电路和控制信号产生电路的供电电源调理电路由U2三端稳压芯片7805，电容器C4、C6组成。

本发明中，汽车输出的12V或24V直流电源经过电源插座J1接入基于555定时器的车载直流电源转换接口模块。电源插座J1的1脚连接三端稳压芯片U2的输入端1脚，经过U2的调理，U2的3脚输出+5V的电压给其他电路供电。电源插座J1的1脚连接RC高通滤波器电路的输入端，汽车输出的+12V或+24V直流电源经过电容器C3之后得到电源的电源噪声。采样到的电源噪声幅值大于50毫伏。该电源噪声经过电阻R2限流之后输入到由三极管Q2构成的一级反相放大电路，信号被放大160倍，然后经过电容C7输出放大后的信号，该信号再经过有三极管Q1组成的二级反相放大电路，信号再被放大160倍。最后得到的信号约为5V，然后输入到555芯片的输入端2脚（因为555定时器芯片要求输入信号要有一定的电压幅度，所以如果输入到555芯片的信号比较弱，那么就需要将输入的直流电源噪音信号进行放大之后再送到555的输入端。）

如图4、图5所示，为用555定时器芯片搭建的单稳态触发器控制电路。该电路的输入端2脚只要检查到有底高低这样变化的脉冲时就会在输出端3脚输出一个低高低变化的脉冲控制信号。

555芯片的输出端3脚Vo输出的低高低变化的脉冲控制信号接到软开关电路的场效应管Q3和Q4的栅极，进而控制场效应管的通断。场效应管的输入端漏极连接的是汽车直流电。场效应管的输出端源极连接的是“基于555定时器的车载直流电源转换接口模块”的输出口插座。输出口插座连接的是车载电子产品的电源线；

输出电源接口插座J3经过场效应管Q4后输出直流+12V到+24V， J2经过场效应管Q3后输出直流+5V。

如图6所示，为本发明的滤波电路为RC高通波电路示意图。通过调节电阻R2的阻值来实现调节输入放大电路的电源噪声的幅值。

如图7所示，为本发明的电源噪声放大电路为两级三极管放大电路示意图；其工作过程为：三极管Q2和电阻R8、R9和电容器C7组成一级反相放大电路。三极管Q1和电阻R5，R6组成二级反相放大电路。

由于上拉电阻R9的作用，二极管Q2的基极有5V的电压，使得二极管Q2处于导通状态。

RC滤波电路输出的峰峰值100毫伏电源噪声经过三极管Q2的基极输入到一级反相放大电路。由于三极管8050的电压放大倍数约为160，所以电源噪声信号经过一级反相放大电路输出之后变为峰峰值5V的噪声信号（因为放大电路的供电电源是5V，所以放大电路的输出信号幅值最大跟供电电源相当）。峰峰值5V的噪声信号经过电容器C7之后，滤除直流成分，输出了被一级反相放大了的电源噪声信号。

被一级反相放大了的电源噪声信号接着输入到二级反相放大电路。因为输入到二级反相放大电路的噪音信号已经有一定的幅值，所以可以直接使得二极管Q1导通而得到放大。

增加二级放大电路的原因一是可以使得峰峰值小于50毫伏电源噪音可以被进一步放大；二是经过两次反相放大，从二级反相放大电路输出的噪音信号就跟一级反相放大电路输入的波形保持同相位。这样如果采样到的输入信号是高电平，那么输出信号也是高电平，如果采样到的输入信号是低电平，那么输出信号也是低电平。

如图8所示，为本发明的控制电路为场效应管控制电路示意图。其由N沟道场效应管Q3、Q4及电阻R3组成，其工作过程为：

N沟道场效应管的栅极如果是低电平，那么N沟道场效应管的漏极到源极就不导通。相反如果N沟道场效应管的栅极是高电平，那么N沟道场效应管的漏极到源极就导通。

电阻R3将N沟道场效应管Q3、Q4的栅极下拉到地，使得Q3、Q4的栅极平时都为低电平。这样N沟道场效应管Q3、Q4的漏极到源极平时不导通，模块输出无电压。

当控制电路中的555芯片的3脚输出低电平时，使得Q3、Q4的栅极都为低电平。这样N沟道场效应管Q3、Q4的漏极到源极不导通，模块电源插座J2、J3输出无电压。

当控制电路中的555芯片的3脚输出高电平时，使得电阻R3上面产生压降，也使得Q3、Q4的栅极都为高电平。这样N沟道场效应管Q3、Q4的漏极到源极都导通，模块电源插座J2、J3输出对应的+12到+24V和 +5V电压。

Claims (5)

1.一种基于555定时器的车载直流电源转换接口模块，其特征在于，所述模块包含有：

滤波电路，用于汽车直流电源电源噪声的采集；

电源噪声放大电路，用于放大电源噪声；

控制信号产生电路，用于将放大之后的电源噪声经该电路，得到一个幅值较大，脉冲宽度可调的方波信号，即控制信号；

控制电路，用于控制汽车电源端口的电源是否有输出。

2.根据权利要求1所述的基于555定时器的车载直流电源转换接口模块，其特征在于：所述滤波电路为RC高通波电路。

3.根据权利要求1或2所述的基于555定时器的车载直流电源转换接口模块，其特征在于，所述电源噪声放大电路为两级三极管放大电路。

4.根据权利要求1所述的基于555定时器的车载直流电源转换接口模块，其特征在于：所述控制信号产生电路为由555定时器组成的单稳态触发器电路。

5.根据权利要求1或2所述的基于555定时器的车载直流电源转换接口模块，其特征在于，所述控制电路为场效应管控制电路。