硬件和软件接口控制电源开关的电路

摘要

本发明涉及一种硬件和软件接口控制电源开关的电路，包括：与车载电源连接的第一比较器，预设有第一比较电压值，用于比较车载电源的电压是否高于第一比较电压值：若高于，则输出第一控制信号以让控制开关闭合；若低于，则输出第二控制信号给车载微控制单元以控制车载微控制单元运行；与车载电源连接的第二比较器，预设有第二比较电压值，第二比较电压值小于第一比较电压值，用于比较车载电源的电压是否高于第二比较电压值：若低于，则输出第一电量参考信号给车载微控制单元以参考。本发明通过设置两个比较器，提供精确的电压监测，实现了硬件控制电源通路中的控制开关和硬件启动车载微控制单元，还实现了合理的延长车载设备的工作时间。

说明书

技术领域

本发明涉及供电技术领域，特指一种硬件和软件接口控制电源开关的电路。

背景技术

车载设备的供电电路通常利用车载微控制单元(MCU)来实现电压监测，在车载MCU内设置一个电压阈值，当监测到车载电源的电压低于该电压阈值时，就控制供电电路断开以停止车载设备的工作，当监测到车载电源的电压高于该电压阈值时，就控制供电电路导通以让车载设备开始工作。

然而车载MCU的基准电压的精准度较差，使得MCU监测存在的误差较大，其很难保证车载设备的合理工作时长。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种硬件和软件接口控制电源开关的电路，解决现有的车载MCU监测存在的误差较大而很难保证车载设备的合理工作时长的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种硬件和软件接口控制电源开关的电路，用于控制车载电源与车载设备间的电源通路的通断，所述电源通路中连接有控制开关，所述车载电源还与车载微控制单元连接；所述控制电源开关的电路包括：

与所述车载电源连接的第一比较器，所述第一比较器与所述控制开关和所述车载微控制单元连接，所述第一比较器内预设有第一比较电压值，所述第一比较器用于比较所述车载电源的电压是否高于所述第一比较电压值：

若所述车载电源的电压高于所述第一比较电压值，则所述第一比较器输出第一控制信号给所述控制开关以控制所述控制开关闭合使得所述电源通路导通并为车载设备供电；

若所述车载电源的电压低于所述第一比较电压值，则所述第一比较器输出第二控制信号给所述车载微控制单元以控制所述车载微控制单元运行；以及

与所述车载电源连接的第二比较器，所述第二比较器与所述车载微控制单元连接，所述第二比较器内预设有第二比较电压值，所述第二比较电压值小于所述第一比较电压值，所述第二比较器用于比较所述车载电源的电压是否高于所述第二比较电压值：

若所述车载电源的电压低于所述第二比较电压值，则所述第二比较器输出第一电量参考信号给所述车载微控制单元以供所述车载微控制单元参考。

本发明通过在车载电源与控制开关和车载微控制单元之间连接两个比较器(也即第一比较器和第二比较器，其中的第一比较器可视为高电压比较器，第二比较器可视为低电压比较器)，提供精确的电压监测，并输出信号给控制开关和车载微控制单元，实现了硬件控制电源通路中的控制开关和硬件启动车载微控制单元，还实现了合理的延长车载设备的工作时间。利用设置的第二比较器能够为车载微控制单元提供第一电量参考信号，以实现车载微控制单元的电压校准，从而保证车载微控制单元更精准的监测车载电源的电压状态。

本发明硬件和软件接口控制电源开关的电路的进一步改进在于，所述第一比较器和所述第二比较器并联。

本发明硬件和软件接口控制电源开关的电路的进一步改进在于，所述车载微控制单元接收所述第一电量参考信号，并根据所述第一电量参考信号对基准电压进行校准。

本发明硬件和软件接口控制电源开关的电路的进一步改进在于，所述第二比较器在所述车载电源的电压高于所述第二比较电压值时，所述第二比较器输出第二电量参考信号给所述车载微控制单元。

本发明硬件和软件接口控制电源开关的电路的进一步改进在于，所述车载微控制单元包括监测电路，所述监测电路用于监测所述车载电源的电压；

所述车载微控制单元接收到所述第二比较器发送的所述第一电路参考信号后，利用所述第一电路参考信号校准所述监测电路。

本发明硬件和软件接口控制电源开关的电路的进一步改进在于，所述第一比较电压值为12.2V，所述第二比较电压值为11.8V。

本发明硬件和软件接口控制电源开关的电路的进一步改进在于，所述控制开关由P型MOS管和N型MOS管串接连接构成。

本发明硬件和软件接口控制电源开关的电路的进一步改进在于，所述车载微控制单元与所述控制开关连接以控制所述控制开关。

附图说明

图1为本发明硬件和软件接口控制电源开关的电路的电路图。

图2为本发明硬件和软件接口控制电源开关的电路中第一比较器和第二比较器中IN-端接入的芯片电路图。

图3为本发明硬件和软件接口控制电源开关的电路控制车载电源通断与否的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参阅图1，本发明提供了一种硬件和软件接口控制电源开关的电路，可使得车载电源的控制方式更加灵活，合理的延长车载设备的工作时间。本发明控制电源开关的电路在硬件上包括两个比较器，通过两个比较器提供相对精确的电压监测，并输出信号给车载微控制单元和控制开关。一个比较器可视为高电压比较器，另一个比较器可视为低电压比较器，在高电压比较器监测到车载电源的电压高于第一比较电压值时，通过第一控制信号控制电源通路中的控制开关闭合，利用车载电源为车载设备供电，实现车载设备的硬件启动功能，此时的车载微控制单元可处于关机状态，或者车载微控制单元中的监测电路处于不工作状态。在高电压比较器监测到车载电源的电压低于第一比较电压值时，通过第二控制信号控制车载微控制单元运行，利用车载微控制单元实现对车载电源的软件控制。在第二比较器也即低电压比较器监测到车载电源的电压低于第二比较电压值时，发送第一电量参考信号给车载微控制单元，提供一个校准参考电压给车载微控制单元，从而让车载微控制单元实现校准功能，保证车载微控制单元更精准的监测电池电压状态。下面结合附图对本发明硬件和软件接口控制电源开关的电路进行说明。

参阅图1，显示了本发明硬件和软件接口控制电源开关的电路的电路图。下面结合图1，对本发明硬件和软件接口控制电源开关的电路进行说明。

如图1所示，本发明的硬件和软件接口的控制电源开关的电路，用于控制车载电源与车载设备间的电源通路的通断，在该电源通路中连接有控制开关，该控制开关的闭合和断开能够控制电源通路的通断，进而实现是否对车载设备进行供电。在车载电源处还连接有车载微控制单元，该车载微控制单元用于通过软件实现对车载电源的电压监测以及根据电压监测的结果对控制开关的控制。

本发明的硬件和软件接口的控制电源开关的电路包括第一比较器21和第二比较器22，第一比较器21与车载电源连接，该第一比较器21还与控制开关和车载微控制单元连接，第一比较器21内预设有第一比较电压值，该第一比较器21用于比较车载电源的电压是否高于第一比较电压值；若车载电源的电压高于第一比较电压值，则第一比较器21输出第一控制信号给控制开关以控制该控制开关闭合使得电源通路导通并为车载设备供电；若车载电源的电压低于第一比较电压值，则第一比较器21输出第二控制信号给车载微控制单元以控制该车载微控制单元运行。第二比较器22与车载电源连接，该第二比较器22还与车载微控制单元连接，第二比较器22内预设有第二比较电压值，该第二比较电压值小于第一比较电压值，第二比较器用于比较车载电源的电压是否高于第二比较电压值，若车载电源的电压低于该第二比较电压值，则第二比较器22输出第一电量参考信号给车载微控制单元以供车载微控制单元参考。

本发明的电路由于第一比较电压值大于第二比较电压值，所以第一比较器相对于第二比较器可被视为高电压比较器，第二比较器相对于第一比较器可被视为低电压比较器。

本发明的第一比较器实现了硬件启动功能，在车载电源的电压高于第一比较电压值时，第一比较器直接利用第一控制信号让控制开关闭合，让电源电路导通，为车载设备供电，使得车载设备可正常工作。在该种情况下，车载微控制单元(也即MCU)则处于关机状态。

本发明的第一比较器还具有开关功能，用于实现控制车载微控制单元的启动运行，在车载电源的电压低于第一比较电压值时，第一比较器利用第二控制信号启动车载微控制单元，让车载微控制单元运行以对车载电源进行电压监测，实现对车载电源的软件控制功能。通过第一比较器作为车载微控制单元的开关，能够节省能耗，在车载电源的电量较低时，才启动软件功能来实现对车载电源的智能化控制，以充分利用车载电源的电量，确保车载设备的待机时间。

本发明的第二比较器用于校准车载微控制单元，其为车载微控制单元提供第一电量参考信号，能够解决车载微控制单元的基准电压的精准度较差导致的监测误差较大的问题，通过校准可保证车载微控制单元能更精准的监测车载电源的电压状态。

在本发明的一种具体实施方式中，如图1所示，第一比较器21和第二比较器22并联。

具体地，第一比较器21的接口IN+和第二比较器22的接口IN+连接在一起，并与车载电源连接，车载电源的电压信号输入至第一比较器21的接口IN+和第二比较器22的接口IN+。进一步地，在车载电源的电压信号和第一比较器21的接口IN+及第二比较器22的接口IN+之间串接有电阻R16和电阻R18。在车载电源的电压信号和第一比较器21的接口IN+及第二比较器22的接口IN+之间还连接一电容C11，该电容C11的另一端接地。在车载电源的电压信号和第一比较器21的接口IN+及第二比较器22的接口IN+之间还连接有电阻R17和电阻R15，该电阻R15的另一端接地。其中的电阻R15至电阻R18为分压电阻，精度为±0.5％。电容C11为稳压电容，可保持输入的电压稳定，还能够保证检测精度。

进一步地，第一比较器21的接口IN-和第二比较器22的接口IN-接入一参考电压，结合图2所示，该参考电压采用SGM431B芯片提供，参考电压在2.5V±0.5％。利用SGM431B芯片提高第一比较器和第二比较器的精度，保证该两个比较器的精度为±0.1V。

较佳地，第一比较电压值为12.2V，第二比较电压值为11.8V。在车载电源的电压高于第一比较电压值，也即高于12.2V时，第一比较器输出第一控制信号给控制开关，让控制开关闭合以为车载设备供电。在车载电源的电压低于12.2V时，第一比较器输出第二控制信号，给车载微控制单元，控制该车载微控制单元启动运行。在车载电源的电压低于第二比较电压值，也即低于11.8V时，第二比较器输出第一电量参考信号给车载微控制单元，车载微控制单元里利用第一电量参考信号进行电压校准，以提高自身的检测精度。

在本发明的一种具体实施方式中，车载微控制单元接收第一电量参考信号，并根据该第一电量参考信号对基准电压进行校准。

车载微控制单元在启动运行之后，对车载电源的电压进行监测，并根据预先设计好的软件程序来实现软件控制功能，而车载微控制单元的比较判断依据是基准电压，但该基准电压存在精准度较差的问题，进而使得软件控制的误差也较大。在车载微控制单元接收到第一电量参考信号后，比较该第一电量参考信号对应的第二比较电压值与其自身的基准电压的大小，若基准电压小于第二比较电压值，则将基准电压调整至等于第二比较电压值，从而实现了基准电压的校准。

进一步地，第二比较器在车载电源的电压高于第二比较电压值时，第二比较器输出第二电量参考信号给车载微控制单元以供车载微控制单元参考。

在车载微控制单元接收到第二电量参考信号时，该车载微控制单元可知晓此时的车载电源的电压处于第一比较电压值和第二比较电压值之间，车载设备的供电与否完全取决于车载微控制单元的控制。

在本发明的一种具体实施方式中，车载微控制单元包括监测电路，监测电路用于监测车载电源的电压；车载微控制单元接收到第二比较器发送的第一电路参考信号后，利用第一电路参考信号校准监测电路。

较佳地，监测电路可为ADC，用于监测车载电源的电压。第二比较器输出第一电量参考信号给车载微控制单元时，该车载微控制单元将该第一电量参考信号作为校准电压参考，以对监测电路的进行校准，具体地，车载微控制单元比较第二比较电压值和监测电路的基准电压的大小，若监测电路的基准电压小于该第二比较电压值，则将该监测电路的基准电压调整至等于第二比较电压值，从而实现了基准电压的校准。

在本发明的一种具体实施方式中，控制开关由P型MOS管和N型MOS管串接连接构成。

如图3所示，P型MOS管和N型MOS管组成一个或门，连接在电源通路中作为控制开关，第一比较器输出的第一控制信号用于硬件开启电路，控制P型MOS管和N型MOS管导通以接通车载电源和车载设备，使得车载设备可正常工作。

当车载电源的电压小于第一比较电压时，电源通路的通断取决于车载微控制单元的输出信号MCU_CTL，用于软件控制电源通路的开关。

在本发明的一种具体实施方式中，车载微控制单元与控制开关连接以控制该控制开关，实现对电源电路的通断的软件控制。其中车载微控制单元可与现有技术中的车载MCU的控制功能相同，其可通过软件编程实现在一定的电压允许范围内保持车载电源开启，确保车载设备的待机时间。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。