專利名稱：汽車控制單元的斷電計時電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及計時電路，特別是汽車控制單元的斷電計時電路。
技術(shù)背景汽車中的電子控制単元在連接電源的情況下保存有狀態(tài)數(shù)據(jù)，斷開電源后，這些狀態(tài)數(shù)據(jù)要么永遠(yuǎn)保存要么永不保存，在電子控制単元重新上電初始化以后，這些狀態(tài)數(shù)據(jù)需要重新設(shè)置。為了測試或者維修的目的，有時候需要短暫斷開電子控制単元的電源。另夕卜，具有起動/停止功能的汽車在重新啟動時，汽車電源電壓可能會出現(xiàn)10秒左右接近掉 電的非正常電壓?，F(xiàn)有技術(shù)中為了滿足在短時間斷電的情況下仍然能保持?jǐn)嚯姇r的狀態(tài)數(shù)據(jù)、而長時間則不保存的要求，在現(xiàn)有電路中增加ー個實時時鐘電路，并利用ー個儲能電源對實時時鐘電路供電，對實時時鐘電路設(shè)定電子控制單元需要的斷電時間，在電子控制單元斷電時，實時時鐘電路進(jìn)行定時計數(shù)，當(dāng)斷電時間大于設(shè)計值時，不保持上次的狀態(tài)，否則保持。這種增加實時時鐘電路的方法會增加很多電路成本，并且使電子控制單元電路復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種汽車控制單元的斷電計時電路，所述的這種汽車控制單元的斷電計時電路要解決現(xiàn)有技術(shù)中汽車電子控制單元的斷電后計時電路復(fù)雜、成本高的技術(shù)問題。本實用新型的這種汽車控制単元的斷電計時電路，包括一個汽車控制單元的單片機(jī)的ー個第一輸入輸出端、ー個第二輸入輸出端和一個模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端，還包括一個復(fù)合三極管和ー個場效應(yīng)管，所述的復(fù)合三極管由ー個NPN型三極管和ー個PNP型三極管組成，其中，所述的單片機(jī)通過第一輸入輸出端連接電源，所述的PNP型三極管的集電極與所述的場效應(yīng)管的漏極連接，所述的第二輸入輸出端通過ー個第一串聯(lián)電阻器連接場效應(yīng)管的柵極，ー個第二串聯(lián)電阻器和ー個接地電容器組成濾波電路，場效應(yīng)管源極輸出的信號經(jīng)濾波電路后進(jìn)入所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端，利用ー個第一電容器通過所述的復(fù)合三極管充電，利用ー個并聯(lián)電阻器為第一電容器提供放電回路，利用場效應(yīng)管實現(xiàn)反饋信號的導(dǎo)通與切斷。進(jìn)ー步的，所述的PNP型三極管的基極與所述的NPN型三極管的集電極連接，所述的第一輸入輸出端與NPN型三極管的基極連接，NPN型三極管的發(fā)射極接地，PNP型三極管的發(fā)射極與電源正極連接，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端通過ー個第二串聯(lián)電阻器與場效應(yīng)管的源極連接，PNP型三極管的集電極又與第一電容器的一端連接，所述的第一電容器的另一端接地，所述的并聯(lián)電阻器與第一電容器并聯(lián)，并聯(lián)電阻器的一端接地，并聯(lián)電阻器的另一端與場效應(yīng)管的漏極連接，第二輸入輸出端又與一個第四電阻器的一端連接，所述的第四電阻器的另一端接地，場效應(yīng)管的柵極又與ー個第三電容器的一端連接，所述的第三電容器的另一端接地，場效應(yīng)管的源極又與ー個第二電阻器連接，所述的第二電阻器的另一端接地，模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端又與ー個接地電容器的一端連接，所述的接地電容器的另一端接地。進(jìn)ー步的，通過改變所述的第一電容器的容量和與所述第一電容器并聯(lián)的電阻器的阻值來改變計時時間。本實用新型的工作原理是汽車電子控制單元的單片機(jī)在第一次上電Power on時，第一輸入輸出端向復(fù)合三極管中的NPN型三極管的基極輸出高電平，復(fù)合三極管中NPN型三極管的集電極打開PNP型三極管，電流通過PNP型三極管的集電極對接地電容器充電。同時，第二輸入輸出端保持低電平，維持場效應(yīng)管關(guān)閉。上述狀態(tài)在汽 車電子控制單元單片機(jī)在第一次上電Power on后一直保持。在汽車電子控制單元單片機(jī)在測試、維修以及啟動/停止功能運行過程中斷電時，第一輸入輸出端向復(fù)合三極管中的NPN型三極管的基極輸出低電平，復(fù)合三極管中NPN型三極管的集電極關(guān)閉PNP型三極管，接地電容器通過與第一電容器并聯(lián)的電阻器放電，接地電容器兩端的電壓隨放電時間的增加而下降。在汽車電子控制單元再次上電Power on吋，汽車電子控制單元的單片機(jī)的第一輸入輸出端首先保持低電平，第二輸入輸出端向場效應(yīng)管的柵極輸出高電平，場效應(yīng)管導(dǎo)通，汽車電子控制單元單片機(jī)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端取得接地電容器兩端的電壓值，汽車電子控制単元單片機(jī)根據(jù)接地電容器兩端的當(dāng)前電壓值與汽車電子控制單元的單片機(jī)第一次上電后模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端的電壓值之間的差異來判斷斷電所經(jīng)過的時間，再根據(jù)用戶設(shè)定的斷電時間門限值來選擇保護(hù)單片機(jī)現(xiàn)場狀態(tài)數(shù)據(jù)或者放棄現(xiàn)場狀態(tài)數(shù)據(jù)，同時關(guān)閉場效應(yīng)管并打開復(fù)合三極管，對電容器重新充電，準(zhǔn)備下一次斷電計時。本實用新型和已有技術(shù)相比較，其效果是積極和明顯的。本實用新型在汽車電子控制單元的單片機(jī)的輸入輸出端上設(shè)置了復(fù)合三極管、場效應(yīng)管、電容器和電阻器，利用電容器和電阻器構(gòu)成充放電電路，利用復(fù)合三極管、場效應(yīng)管實現(xiàn)充放電轉(zhuǎn)換，利用單片機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端檢測電容器兩端的電壓值，根據(jù)電容器兩端的電壓的下降情況來判斷斷電所經(jīng)過的時間，再根據(jù)用戶設(shè)定的斷電時間門限值來選擇單片機(jī)的動作。本實用新型便于調(diào)整計時時間，控制及判斷簡單，占用單片機(jī)資源少，采用場效應(yīng)管的開關(guān)電路可防止高壓下對單片機(jī)造成破壞，電路簡単，降低了斷電后計時措施的成本。

圖I是本實用新型的汽車控制単元的斷電計時電路的原理圖。圖2是本實用新型的汽車控制單元的斷電計時電路中的單片機(jī)電源Power信號、第一輸入輸出端信號、第二輸入輸出端信號和模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端信號的邏輯控制圖。
具體實施方式
實施例I如圖I和圖2所示，本實用新型一種汽車控制單元的斷電計時電路，包括一個汽車電子控制単元的單片機(jī)MCU中的ー個第一輸入輸出端SWl、ー個第二輸入輸出端SW2和ー個模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端CHECK，還包括一個復(fù)合三極管Ql和ー個場效應(yīng)管Q2，所述的復(fù)合三極管Ql由ー個NPN型三極管和ー個PNP型三極管組成，其中，汽車控制単元的單片機(jī)通過第一輸入輸出端SWl直接控制電路的電源，PNP型三極管的集電極與所述的場效應(yīng)管Q2的漏極連接，第二輸入輸出端SW2通過第一串聯(lián)電阻器R5直接控制場效應(yīng)管Q2的柵極，第二串聯(lián)電阻器R3和接地電容器C2組成濾波電路，場效應(yīng)管Q2源極輸出的信號經(jīng)濾波電路后直接進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端CHECK，第一電容器Cl通過復(fù)合三極管Ql直接進(jìn)行充電，并聯(lián)電阻器Rl為第一電容器Cl提供相應(yīng)的放電回路，場效應(yīng)管Q2實現(xiàn)反饋信號的導(dǎo)通與切斷功能。進(jìn)ー步的，通過改變電容器Cl的容量和并聯(lián)電阻器Rl的阻值來改變計時時間。本實施例的工作原理是汽車電子控制單元的單片機(jī)在第一次上電Power on時，第一輸入輸出端SWl向復(fù)合三極管中的NPN型三極管的基極輸 出高電平，復(fù)合三極管中NPN型三極管的集電極打開PNP型三極管，電流通過PNP型三極管的集電極對接地電容器C2充電。同吋，汽車電子控制單元的單片機(jī)的第二輸入輸出端SW2保持低電平，維持場效應(yīng)管Q2關(guān)閉。上述狀態(tài)在汽車電子控制單兀單片機(jī)在第一次上電Power on后一直保持。在汽車電子控制單元單片機(jī)在測試或者維修過程中斷電時，第一輸入輸出端SWl向復(fù)合三極管中的NPN型三極管的基極輸出低電平，復(fù)合三極管中NPN型三極管的集電極關(guān)閉PNP型三極管，接地電容器C2通過電阻器Rl放電,接地電容器C2兩端的電壓隨放電時間的增加而下降。在汽車電子控制單元再次上電Power on吋，汽車電子控制單元的單片機(jī)的第一輸入輸出端Sffl首先保持低電平，第二輸入輸出端SW2向場效應(yīng)管Q2的柵極輸出高電平，場效應(yīng)管Q2導(dǎo)通，汽車電子控制單元單片機(jī)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端取得接地電容器C2兩端的電壓值，汽車電子控制單元單片機(jī)根據(jù)接地電容器C2兩端的當(dāng)前電壓值與汽車電子控制單元的單片機(jī)第一次上電后模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端的電壓值之間的差異來判斷斷電所經(jīng)過的時間，再根據(jù)用戶設(shè)定的斷電時間門限值來選擇保護(hù)單片機(jī)現(xiàn)場狀態(tài)數(shù)據(jù)或者放棄現(xiàn)場狀態(tài)數(shù)據(jù)，同時關(guān)閉場效應(yīng)管Q2并打開復(fù)合三極管，對接地電容器C2重新充電，準(zhǔn)備下一次斷電計吋。具體的，本實用新型的第一輸入輸出端SW1、第二輸入輸出端SW2為MCU的1/0輸出，CHECK輸出為MCU的A/D輸入。當(dāng)MCU輸出SWl為高電平時，Cl充電；MCU輸出SWl為低電平時，Cl通過Rl放電，當(dāng)MCU輸出SW2高電平時，因為CHECK端是輸入，所以Q2導(dǎo)通，如果Cl兩端電壓高于MCU電源電壓(5伏)吋，Q2的柵極最大只能是SWl輸入的電壓(5伏)，所以Q2為不完全打開，CHECK端信號電壓略低于5伏，如果Cl兩端電壓低于MCU電源電壓(5伏)吋，Q2的柵極是SWl輸入的電壓(5伏)，所以Q2為完全打開，CHECK端信號電壓等于Cl兩端電壓，通過檢測CHECK端的電壓來檢測斷電的時間。測試完成，關(guān)閉Q2，再打開Ql，此狀態(tài)下，Cl開始充電，C2通過R3、R2放電，已準(zhǔn)備下次測試。圖2中，On表示高電平，Off表示低電平。本實施例中，各元件的功能如下表名稱I功能描述
MCU 微處理器或單片機(jī)，完成相應(yīng)的控制邏輯及計時判斷功能。
"Ql復(fù)合三極管，可通過控制Ql實現(xiàn)對Cl的充放電控制。
"Cl電容器，儲能及計時電路的核心器件?？筛淖兤淙萘縼韺崿F(xiàn)計時時間
的控制。
■r! *11^Q2場效應(yīng)管(MOSFET)，電壓檢測開關(guān)。
"R2電阻器，C2的放電用電阻器。
"R3電阻器，RC濾波用電阻器。
~C2電容器，RC濾波用電容器。
"R4電阻器，確定初始狀態(tài)電阻器，C3放電電阻器。
"R5電阻器，RC濾波用電阻器。
"C3電容器，RC濾波用電容器。本實用新型更具體的一個實施方式是，PNP型三極管的基極與NPN型三極管的集電極連接，第一輸入輸出端SWl與NPN型三極管的基極連接，NPN型三極管的發(fā)射極接地，PNP型三極管的發(fā)射極與電源正極VBATl連接，PNP型三極管的集電極與場效應(yīng)管Q2的漏極連接，第ニ輸入輸出端SW2通過第一串聯(lián)電阻器R5與場效應(yīng)管Q2的柵極連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端CHECK通過第二串聯(lián)電阻器R3與場效應(yīng)管Q2的源極連接，PNP型三極管的集電極又與第一電容器Cl的一端連接,第一電容器Cl的另一端接地并且與并聯(lián)電阻器Rl的一端連接，并聯(lián)電阻器Rl的另一端與場效應(yīng)管Q2的漏極連接，第二輸入輸出端SW2又與電阻器R4的一端連接，電阻器R4的另一端接地，場效應(yīng)管Q2的柵極又與電容器C3的一端連接，電容器C3的另一端接地，場效應(yīng)管Q2的源極又與電阻器R2連接，電阻器R2的另一端接地，模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端CHECK又與接地電容器C2的一端連接，接地電容器C2的另一端接地。上述實施例僅為本實用新型中ー較佳的實施例，其他根據(jù)本實用新型的設(shè)計電路或衍生出的設(shè)計，應(yīng)包含于本專利申請的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種汽車控制單元的斷電計時電路，包括一個汽車控制單元的單片機(jī)的ー個第一輸入輸出端、ー個第二輸入輸出端和一個模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端，還包括一個復(fù)合三極管和ー個場效應(yīng)管，所述的復(fù)合三極管由ー個NPN型三極管和ー個PNP型三極管組成，其特征在于所述的單片機(jī)通過第一輸入輸出端連接電源，所述的PNP型三極管的集電極與所述的場效應(yīng)管的漏極連接，所述的第二輸入輸出端通過ー個第一串聯(lián)電阻器連接場效應(yīng)管的柵極，一個第二串聯(lián)電阻器和ー個接地電容器組成濾波電路，場效應(yīng)管源極輸出的信號經(jīng)濾波電路后進(jìn)入所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端，利用ー個第一電容器通過所述的復(fù)合三極管充電，利用一個并聯(lián)電阻器為第一電容器提供放電回路，利用場效應(yīng)管實現(xiàn)反饋信號的導(dǎo)通與切斷。
2.如權(quán)利要求I所述的汽車控制單元的斷電計時電路，其特征在于所述的PNP型三極管的基極與所述的NPN型三極管的集電極連接，所述的第一輸入輸出端與NPN型三極管的基極連接，NPN型三極管的發(fā)射極接地，PNP型三極管的發(fā)射極與電源正極連接，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端通過ー個第二串聯(lián)電阻器與場效應(yīng)管的源極連接，PNP型三極管的集電極又與第一電容器的一端連接，所述的第一電容器的另一端接地，所述的并聯(lián)電阻器與第一電容器并聯(lián)，并聯(lián)電阻器的一端接地，并聯(lián)電阻器的另一端與場效應(yīng)管的漏極連接，第二輸 入輸出端又與一個第四電阻器的一端連接，所述的第四電阻器的另一端接地，場效應(yīng)管的柵極又與ー個第三電容器的一端連接，所述的第三電容器的另一端接地，場效應(yīng)管的源極又與ー個第二電阻器連接，所述的第二電阻器的另一端接地，模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端又與ー個接地電容器的一端連接，所述的接地電容器的另一端接地。
專利摘要一種汽車控制單元的斷電計時電路，適用于汽車電子控制單元的控制電路，包括單片機(jī)的兩個數(shù)字控制端口和一個模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端口，并配合以復(fù)合三極管、場效應(yīng)管、電容器和電阻器等半導(dǎo)體元件，利用電容器和電阻器構(gòu)成充放電電路，利用復(fù)合三極管、場效應(yīng)管構(gòu)成開關(guān)電路，開關(guān)電路可根據(jù)實際需要，由單片機(jī)來實現(xiàn)開關(guān)的控制邏輯，由模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端檢測電容器兩端的電壓值，根據(jù)電壓的檢測結(jié)果來判斷斷電經(jīng)歷時間，再根據(jù)用戶設(shè)定的斷電時間門限值來選擇單片機(jī)的動作。本實用新型便于調(diào)整計時時間，控制及判斷簡單，占用單片機(jī)資源少，開關(guān)電路中利用場效管的特性可防止高壓對單片機(jī)的破壞，電路簡單，同時降低了成本。
文檔編號G05B19/042GK202486551SQ20122005910
公開日2012年10月10日 申請日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者夏振宇, 王輝, 董文輝 申請人:延鋒偉世通電子科技(上海)有限公司