CN210298095U - 一种低功耗车载待机电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种低功耗车载待机电路，包括处理器模块、供电模块和电路开关模块；供电模块包括与电池连接的输入端，向处理器模块供电的输出端和启动使能端；电路开关模块包括与汽车点火线连接的输入端和与处理器模块的输入端连接的输出端，电路开关模块的输出端还通过电平隔离电路连接启动使能端；处理器模块还包括与电平隔离电路连接的第一输出端和通信端口，通信端口控制外部主电源***通断和接收主电源的关机指令。本实用新型实现“软关机”功能的同时，有效将车载电子产品的待机功耗控制在1uA以内。可靠性强，采用电子元器件少，成本低具有很高的抗干扰能力；除了适用于车载电子产品之外，还适用其它对待机功耗要求极高的电子类产品。

Description

一种低功耗车载待机电路

技术领域

本实用新型涉及车载电子***领域，特别涉及一种具有ACC唤醒和软关机功能的超低功耗车载待机电路。

背景技术

现在的汽车上带软件***的车载电子产品越来越多：车载娱乐***、倒车雷达产品、ADAS产品、电子后视镜、数字仪表、车联网产品、TPMS等；这些带有软件***的电子产品在汽车熄火时不能直接由ACC进行“硬关机”，即ACC直接通过EN脚关断电源，因为硬关机属于突然的断电，容易导致数据写入到闪存的动作突然停止，数据得不到保存，造成数据丢失。

因此电子产品需要实现“软关机”，即***完成数据写入动作，并把功能逐个关闭后，再断电关机。通常具有“软关机”功能的产品，在汽车熄火后的MCU和供电给MCU的电路不断电，只处于低功耗状态。导致电子产品的整机待机功耗在1mA至10mA之间。但是，这种情况下挂载的电子产品越多，总待机电流就越大，从而导致汽车放置一个星期甚至一两天就可能由于电瓶亏电而无法启动。

因此目前车厂对单个汽车电子产品的待机电流要求越来越高，基本是要控制在100uA以下。这样就增加了产品的设计难度或需要采用价格昂贵的专用器件才能满足车厂要求。

发明内容

本实用新型为了解决上述技术问题，提供了一种具有ACC唤醒和软关机功能的超低功耗车载待机电路。

一种低功耗车载待机电路，包括处理器模块、供电模块和电路开关模块；所述供电模块包括与电池连接的输入端，向所述处理器模块供电的输出端和启动使能端；所述电路开关模块包括与汽车点火线连接的输入端和与所述处理器模块的输入端连接的输出端，所述电路开关模块的输出端还通过电平隔离电路连接所述启动使能端；所述处理器模块还包括与所述电平隔离电路连接的第一输出端和通信端口，所述通信端口控制外部主电源***通断和接收所述主电源的关机指令；所述电平隔离电路包括同向并联的第一单向电路和第二单向电路，所述第一单向电路的输入单连接所述汽车点火线，所述第二单向电路的输入端连接所述第一输出端。

进一步的，所述第一单向电路包括第一二极管，所述第一二极管正极和负极分别连接所述汽车点火线和所述启动使能端。

进一步的，所述第二单向电路包括第二二极管，所述第二二极管正极和负极分别连接所述第一输出端和所述启动使能端。

进一步的，所述通信端口包括控制外部主电源***通断开机控制端和接收所述主电源关机指令的关机控制端。

进一步的，所述电路开关模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻以及三极管；所述三极管的集电极通过第一电阻连接所述供电模块的输出端，并连接所述处理器模块的输入端，基极通过所述第二电阻连接所述汽车点火线，发射极接地；所述第三电阻一端连接在所述第二电阻和所述汽车点火线之间的节点，另一端接地。

进一步的，所述电路开关模块还包括串接在所述汽车点火线和所述第一电阻之间的稳压管，所述稳压管的正极连接所述汽车点火线，负极连接所述第一电阻。

进一步的，所述三极管的基极还连接接地的电容。

进一步的，所述供电模块的输入端和/或输出端连接接地的电容。

进一步的，所述供电模块为LDO变压模块。

本实用新型的一种低功耗车载待机电路所起到的有益效果包括：

1、实现“软关机”功能的同时，有效将车载电子产品的待机功耗控制在1uA以内。

2、本实用型新方案可靠性强，采用电子元器件少，成本低具有很高的抗干扰能力；除了适用于车载电子产品之外，还适用其它对待机功耗要求极高的电子类产品。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的架构原理图。

图2为本实用新型实施例中的电路示意图。

其中，处理器模块为U1、处理器模块U1的第一输出端为GPIO1、处理器模块U1的输入端为GPIO2、处理器模块U1的开机控制端为GPIO3、处理器模块U1的关机控制端TX和RX；

供电模块为U2、输入端为VIN、输出端为VOUT、启动使能端为EN ；

电路开关模块为1、第一电阻为R1、第二电阻为R2、第三电阻为R3、三极管为Q1、稳压管为ZD1；

电平隔离电路为2，第一单向电路为21、第二单向电路为21、主电源***为3；

汽车点火线ACC-IN，电池BAT-IN。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围作出更为清楚的界定。

如图1所示，本实施例所公开的一种低功耗车载待机电路，主要包括处理器模块U1、电平隔离电路2、供电模块U2和电路开关模块1。

其中，供电模块U2用于向处理器模块U1、电路开关模块1提供电源，保证其正常工作。电路开关模块1用于检测汽车点火线ACC-IN的状态，并将该状态转换为高电平信号发送给处理器模块U1和供电模块U2，控制供电模块U2的开启和控制处理器模块U1的状态转换。处理器模块U1则用于根据电路开关模块1的信号也向控制供电模块U2的开启和关闭，同时向主电源***3发送通断使能信号，使主电源***3启动。由于供电模块U2的开启和关闭同时受到电路开关模块1和处理器模块U1的控制，因此还需通过电平隔离电路2来对两个控制信号进行控制，从而防止两个信号之间的相互干扰。

在具体工作过程当中，汽车点火，从而电路开关模块1识别到了汽车点火线ACC-IN的电平变化，从而向供电模块U2发送开关使能信号，供电模块U2接收到了信号后，进入工作状态，向处理器模块U1供电，从而处理器模块U1得电后工作，向主电源***3发送指令，使主电源***3也进入工作。在这个过程当中，处理器模块U1还向供电模块U2发送开关使能信号从而实现工作状态的自锁。当汽车熄火后，汽车点火线ACC-IN关闭，供电模块U2的工作状态还通过处理器模块U1锁定，而主电源***3关闭时将向处理器模块U1发送关机指令后，处理器模块U1停止向供电模块U2发送开关使能信号，供电模块U2关闭，处理器模块U1也随之关闭。此时处理器模块U1和主电源***3都处于shutdown状态，总待机电流控制在1uA以内，实现超低功耗待机。

如图2所示，在一些实施例中，电路开关模块1电路开关模块1包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及三极管Q1。其中三极管Q1为BJT三极管。具体的，该三极管Q1的集电极通过第一电阻R1连接供电模块U2的输出端VOUT实现取电，同时集电极还连接处理器模块U1的输入端GPIO2，当三极管Q1导通时，处理器模块U1的输入端GPIO2电平则被拉低。三极管Q1的基极通过第二电阻R2连接汽车点火线ACC-IN，发射极接地。第二电阻R2为限流电阻，限制三极管Q1BE极的电流大小。而第三电阻R3为下拉电阻，其一端连接在第二电阻R2和汽车点火线ACC-IN之间的节点，另一端接地。保证汽车点火线ACC-IN为低电平时，电路开关模块1的输出端为低电平。优选的，三极管Q1的基极还连接接地的用于滤波的电容C3。

另外，为了防止电压抖动，电路开关模块1还设置一个稳压管ZD1，该稳压管ZD1串接在汽车点火线ACC-IN和第一电阻R1之间的稳压管ZD1，稳压管ZD1的正极连接汽车点火线ACC-IN，负极连接第一电阻R1。只有当汽车点火线ACC-IN信号的电压高于6.8V时，稳压管ZD1才能导通，从而避免低电压抖动导致误触发的情况。

在一些实施例中，处理器模块U1可以是一个可编程处理器，其可以包括输入端GPIO2、第一输出端GPIO1和通信端口，其中通信端口包括开机控制端GPIO3和关机控制端。在上述端口中，输入端GPIO2、输出端GPIO1以及开机控制端GPIO3可以使PGIO端口，其输出信号为高低电平信号，并根据信号的不同来实现状态转换。而关机控制端则可以使UART协议的传输端口。

其中处理器模块U1的输入端连接电路开关模块1中三极管Q1的集电极，第一输出端GPIO1连接供电模块U2的启动使能端EN，开机控制端GPIO3连接主电源***3的使能端，主电源***3通过接收和识别该开机控制端GPIO3的信号即可以实现***的启动。关机信号端则用于接收主电源***3的关机指令，从而处理器模块U1可以切换输出到供电模块U2的信号。

在供电模块U2方面，其包括与汽车电池BAT-IN连接的输入端VIN，向处理器模块U1供电的输出端VOUT和启动使能端EN。在一些实施例中，供电模块U2为LDO变压模块。因此其启动使能端EN则是可以接受高电平信号和低电平信号，当启动使能端EN电位为高时，供电模块U2则进入工作状态，否则出对外供电。

为了减少电源输出的噪音，供电模块U2的输入端和/或输出端连接接地的电容C1以及C2。其中电容C1为对汽车电池的滤波，电容C2为对输出电压的滤波。

在电平隔离电路2方面，其包括同向并联的第一单向电路21和第二单向电路22，第一单向电路21的输入单连接汽车点火线ACC-IN，第二单向电路22的输入端连接第一输出端GPIO1。

其中，第一单向电路21包括第一二极管D1，第一二极管D1正极和负极分别连接汽车点火线ACC-IN和启动使能端EN。第二单向电路22包括第二二极管D2，第二二极管D2正极和负极分别连接第一输出端和启动使能端EN。由于该两个二极管的作用，输出到启动使能端EN的信号并不会相互影响，即当汽车点火线ACC-IN为低，处理器模块U1的第一输出端GPIO1为高时，由于第一二极管D1的作用，启动使能端EN的电位并不会被汽车点火线ACC-IN拉低，供电模块U2的启动受到处理器模块U1控制。相反当汽车点火线ACC-IN为高，处理器模块U1的第一输出端为低时，由于第二二极管的作用，启动使能端EN的电位并不会被处理器模块U1拉低，供电模块U2的启动受到汽车点火线ACC-IN控制。

在主电源***3启动前，点火时，汽车点火线ACC-IN电压升高，其经过第一单向电路21后启动供电模块U2，从而激活处理器模块U1，使其进入工作状态，此时处理器模块U1也向供电模块U2的启动使能端EN发送使能信号，使其持续工作，此时无论汽车是否熄火，其在处理器模块U1的作用下实现了自锁，等待主电源***3的关闭指令，当接收到主电源***3的关机指令时，处理器模块U1可以从容地关闭各个模块，最后只需要将供电模块U2的启动使能端EN置低，供电模块U2停止向处理器模块U1供电，实现处理器模块U1等关机。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种低功耗车载待机电路，其特征在于，包括处理器模块、电平隔离电路、供电模块和电路开关模块；所述供电模块包括与电池连接的输入端，向所述处理器模块供电的输出端和启动使能端；所述电路开关模块包括与汽车点火线连接的输入端和与所述处理器模块的输入端连接的输出端，所述电路开关模块的输出端还通过电平隔离电路连接所述启动使能端；所述处理器模块还包括与所述电平隔离电路连接的第一输出端和通信端口，所述通信端口控制外部主电源***通断和接收所述主电源的关机指令；所述电平隔离电路包括同向并联的第一单向电路和第二单向电路，所述第一单向电路的输入单连接所述汽车点火线，所述第二单向电路的输入端连接所述第一输出端。

2.根据权利要求1所述的低功耗车载待机电路，其特征在于，所述第一单向电路包括第一二极管，所述第一二极管正极和负极分别连接所述汽车点火线和所述启动使能端。

3.根据权利要求1或2所述的低功耗车载待机电路，其特征在于，所述第二单向电路包括第二二极管，所述第二二极管正极和负极分别连接所述第一输出端和所述启动使能端。

4.根据权利要求2所述的低功耗车载待机电路，其特征在于，所述通信端口包括控制外部主电源***通断开机控制端和接收所述主电源关机指令的关机控制端。

5.根据权利要求1所述的低功耗车载待机电路，其特征在于，所述电路开关模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻以及三极管；所述三极管的集电极通过第一电阻连接所述供电模块的输出端，并连接所述处理器模块的输入端，基极通过所述第二电阻连接所述汽车点火线，发射极接地；所述第三电阻一端连接在所述第二电阻和所述汽车点火线之间的节点，另一端接地。

6.根据权利要求5所述的低功耗车载待机电路，其特征在于，所述电路开关模块还包括串接在所述汽车点火线和所述第一电阻之间的稳压管，所述稳压管的正极连接所述汽车点火线，负极连接所述第一电阻。

7.根据权利要求5中所述的低功耗车载待机电路，其特征在于，所述三极管的基极还连接接地的电容。

8.根据权利要求1所述的低功耗车载待机电路，其特征在于，所述供电模块的输入端和/或输出端连接接地的电容。

9.根据权利要求1所述的低功耗车载待机电路，其特征在于，所述供电模块为LDO变压模块。

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