本實用新型涉及到新能源汽車電子技術領域，特別是一種新能源汽車電子VCU模塊的低功耗休眠電路及休眠方法。

背景技術：

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，越來越多的電子系統(tǒng)在汽車上得到了應用，完成不同的測量、控制、和驅動等功能，電子控制系統(tǒng)的增加，同時也增加了供電電源的消耗。新能源車輛在停駛后的一段時間內，系統(tǒng)內所有的電子控制單元(如整車VCU、電池管理系統(tǒng)、高壓控制單元、電機控制器等)仍處于工作狀態(tài)，其總電流可達幾百mA,需要在汽車不運行以及所選的電子設備不工作時，關閉控制模塊或進入低功耗狀態(tài)，避免導致電池耗盡。為了應對不斷增長的低功耗需求，汽車電子應用處理器除了改善器件的特性，采用更先進的工藝，在電路和系統(tǒng)上進行優(yōu)化，還采用多種低功耗設計，如不同的工作模式(正常模式、空閑模式、休眠模式)，在空閑模式下，處理器的功耗約為幾mA，在休眠模式下，單片機的功毫為uA級，極大的降低了電源的消耗，當處理器處于休眠狀態(tài)下，其功耗可以忽略不計，但是在整個電子系統(tǒng)中，為ECU模塊供電的電源仍處于工作狀態(tài)下，與處理器相連接的各種外設接口，仍然存在電源的消耗?，F有的技術方案中有采用對電源進行控制的方法，通過硬件直接對電源進行開關控制，其不足之處是當電源關閉后，處理器掉電后，CPU和定時器等電路的時鐘全部被凍結，只有重新上電并硬件復位后才能再次進入工作狀態(tài)，處理器RAM中的數據全部丟失，程序將從頭開始執(zhí)行。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種新能源汽車電子VCU模塊的低功耗休眠電路，其包括主電源控制電路、主電源、輔助電源控制電路、輔助電源、接口電路、處理器、CAN收發(fā)器組成；

主電源控制電路與主電源相連接，所述主電源控制電路用于控制所述主電源的供電輸出，所述主電源與接口電路、處理器、CAN收發(fā)器相連接并為其提供工作電源；

輔助電源控制電路與輔助電源相連接，所述輔助電源控制電路用于控制所述輔助電源的供電輸出，輔助電源與處理器、CAN收發(fā)器相連接并為其提供在休眠狀態(tài)時的工作電源，處理器與CAN收發(fā)器、主電源控制電路、輔助電源控制電路相連接。

較佳地，所述主電源控制電路與所述處理器相連接并受處理器控制，所述處理器產生一個控制信號并發(fā)送至所述主電源控制電路，所述主電源控制電路控制所述主電源進入工作狀態(tài)或休眠狀態(tài)，當所述主電源處于工作狀態(tài)時，輸出一個穩(wěn)定電壓給所述接口電路、處理器和CAN收發(fā)器；

輔助電源控制電路與所述處理器相連接并受處理器控制，所述處理器產生一個控制信號發(fā)送至所述主電源控制電路，所述主電源控制電路控制輔助電源進入工作狀態(tài)或休眠狀態(tài)，當輔助電源工作時，所述輔助電源輸出一個穩(wěn)定電壓，給所述處理器和CAN收發(fā)器提供休眠工作電源。

較佳地，所述處理器與主電源控制、輔助電源電路相連接，當處理器處理工作狀態(tài)時，控制主電源工作，給系統(tǒng)的接口電路、CAN收發(fā)器和處理器自身提供工作電源，處理器的外設與接口電路進行通訊并實現電路的正常工作，CAN收發(fā)器處于正常工作狀態(tài)；

當處理器接收不到CAN信息時或需要進入休眠模式時，自動關閉外設接口電路，保存堆棧，使CAN收發(fā)器進入休眠模式，同時輸出一個信號給輔助電源控制電路，接通輔助電源，當檢測到輔助電源工作正常后，處理器輸出一個信號給主電源控制電路，關閉主電源，系統(tǒng)轉由輔助電源供電，處理器配置外部中斷，用來喚醒停止模式，配置相關的GPIO到相應的電平以確保省電，并對相關數據進行備份保存后進入STOP模式，ECU模塊進入休眠狀態(tài)。

較佳地，所述處理器在休眠狀態(tài)下，如果有外部中斷觸發(fā)或CAN總線上有信息活動時，顯性電平會觸發(fā)CAN喚醒動作，激活處理器的CAN接收中斷，處理器重新進入正常工作模式，其GPIO輸出電平控制信號，接通主電源，關閉輔助電源，使系統(tǒng)重新進入工作狀態(tài)。

本實用新型具有以下有益效果：

本實用新型提供的新能源汽車電子VCU模塊的低功耗休眠電路采用低功耗設計，通過使用輔助電源與主電源配合工作，通過軟件控制處理器工作在不同的工作模式下，從軟件從次上，控制硬件的工作頻率和硬件的工作時間，在低功耗時使系統(tǒng)活動減少，內核時鐘關閉，鎖相環(huán)、flash存儲器、模數轉換器等模塊關閉,從而降低處理器自身功耗的。同時，使外部接口芯片大部分電源被切斷,從而達到可能的最小系統(tǒng)功耗,此時處理器可以被外部的引腳、復位或者使用低功耗時鐘的周期性喚醒源所喚醒?；蛲ㄟ^CAN總線網絡，產生喚醒中斷，使系統(tǒng)重新進入工作狀。通過芯片的休眠模式切換，使系統(tǒng)在不的狀態(tài)下采用不同的工作模式(休眠模式，工作模式，低功耗模式)，降低系統(tǒng)功耗，最大程度的節(jié)約了新能源汽車電子VCU模塊的能耗。

當然，實施本實用新型的任一產品并不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例描述所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型提供的新能源汽車電子VCU模塊的低功耗休眠電路框圖；

圖2為本實用新型提供的新能源汽車電子VCU模塊的低功耗休眠電路結構圖；

圖3為本實用新型提供的低功耗休眠電路處理器在工作狀態(tài)下的工作示意圖；

圖4為本實用新型提供的低功耗休眠電路處理器在休眠狀態(tài)下的工作示意圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

如圖1所示，本實用新型實施例提供了一種新能源汽車電子VCU模塊的低功耗休眠電路，其包括主電源控制電路、主電源、輔助電源控制電路、輔助電源、接口電路、處理器、CAN收發(fā)器組成；

主電源控制電路與主電源相連接，所述主電源控制電路用于控制所述主電源的供電輸出，所述主電源與接口電路、處理器、CAN收發(fā)器相連接并為其提供工作電源；

輔助電源控制電路與輔助電源相連接，所述輔助電源控制電路用于控制所述輔助電源的供電輸出，輔助電源與處理器、CAN收發(fā)器相連接并為其提供在休眠狀態(tài)時的工作電源，處理器與CAN收發(fā)器、主電源控制電路、輔助電源控制電路相連接。

如圖1、圖2所示，所述主電源控制電路與所述處理器相連接并受處理器控制，所述處理器產生一個控制信號并發(fā)送至所述主電源控制電路，所述主電源控制電路控制所述主電源進入工作狀態(tài)或休眠狀態(tài)，當所述主電源處于工作狀態(tài)時，輸出一個穩(wěn)定電壓給所述接口電路、處理器和CAN收發(fā)器；

輔助電源控制電路與所述處理器相連接并受處理器控制，所述處理器產生一個控制信號發(fā)送至所述主電源控制電路，所述主電源控制電路控制輔助電源進入工作狀態(tài)或休眠狀態(tài)，當輔助電源工作時，所述輔助電源輸出一個穩(wěn)定電壓，給所述處理器和CAN收發(fā)器提供休眠工作電源。

所述處理器在休眠狀態(tài)下，如果有外部中斷觸發(fā)或CAN總線上有信息活動時，顯性電平會觸發(fā)CAN喚醒動作，激活處理器的CAN接收中斷，處理器重新進入正常工作模式，其GPIO輸出電平控制信號，接通主電源，關閉輔助電源，使系統(tǒng)重新進入工作狀態(tài)。

休眠電路構成如圖2所示，主電源由U1、C1、V1、L1、R5、R6、C2、C3組成一個開關型集成穩(wěn)壓器，可提供一個驅動能力達3A，具有良好的線性和負載調節(jié)特性的電源,其輸出電壓通過電阻R5、R6分壓實現調節(jié)輸出，圖中C1為Cboost電容，V1為整流管，L1為儲能電感，為開關管工作提供保證，并通過電容C2、C3進行濾波，產生一個穩(wěn)定電壓VCC0，為整個系統(tǒng)提供正常工作時所需的電源。主電源控制電路由電阻R1、R2、R3、R4、和三極管Q1、Q2及控制信號S1組成，當S1為低電平時，三極管Q1截止，三極管Q2導通，開關穩(wěn)壓器U1的ON/OFF引腳為高電平，開關穩(wěn)壓器U1開始工作。主電源輸出電路由二極管V3和V4組成，當主電源工作時，電壓VCC0通過二極管V3、V4分別為處理器、CAN收發(fā)器、和接口電路提供工作電源。

輔助電源由三極管Q4、Q5、電阻R10、C4、穩(wěn)壓管V2，濾波電容C5組成，當三極管Q4導通時，電源VBB通過三極管Q4、電阻R10分壓、穩(wěn)壓管V2穩(wěn)壓、三極管Q5基極濾波電容C4濾波后，在穩(wěn)壓管V2上產生一個穩(wěn)定的電壓VD2，其輸出電壓VDD等于VD2與三極管Q5的Ube極結電壓之差。輔助電源控制電路由電阻R7、R8、R9、和三極管Q3及控制信號S2組成，當S2為高電平時，三極管Q3、Q4導通，在穩(wěn)壓管V2上產生一個穩(wěn)定的電壓VD2，三極管Q5導通，并經電容C5濾波輸出一個穩(wěn)定的電壓VDD。輔助電源工作狀態(tài)檢測電路由電阻R11、R12、電容C6組成，主要用于檢測輔助電源電路是否投入工作狀態(tài)，當三極管Q4導通后，在穩(wěn)壓管V2上產生一個電壓VD2以后，該電壓被電阻R1、R12分壓并經電容C6濾波后，得到一個采樣電壓，送入到處理器U2的ADC采樣通道AN0，通過對AN0通道的采樣值獲取，可判斷輔助電源是否處于工作并輸出狀態(tài)。

ECU模塊在工作過程中，主電源工作，為系統(tǒng)提供電源，處理器通過CAN收發(fā)器接收總線上的CAN信息，并進行相應的處理，當整車系統(tǒng)進入停駛狀態(tài)時，總線上的控制節(jié)點先后被關閉，ECU模塊接收不到總線上的CAN信息，此進處理器準備進入休眠模式，其處理流程如圖3所示，處理器首先對其外部的GPIO進行處理，將部分端器配置到相應的電平，以降低功耗，如圖2所示，CAN收發(fā)器休眠控制端口STB連接到處理器的控制端口PA3，在正常模式處理器將PA3配置為一個低電平。在這種模式下,收發(fā)器可以通過CAN線路CANH和CANL傳輸和接收數據。將總線上的差分接收信號轉換成數字信號經RXD輸出到處理器。進入休眠模式時，處理器將PA3端口配置為高電平，此時CAN收發(fā)器U3進入休眠模式，電流下降至微安級。

隨后，處理器將其輸出端口PA1(S2)置為高電平，當PA1(S2)為高電平時，通過電阻R7、R8分壓，送入到三極管Q3的基極，三極管Q3導通，Q3的集電極為低電平，三極管Q4導通，在穩(wěn)壓管V2上產生一個穩(wěn)定的電壓VD2，三極管Q5導通，并經電容C5濾波輸出一個穩(wěn)定的電壓VDD。輔助電源工作狀態(tài)檢測電路由電阻R11、R12、電容C6組成，主要用于檢測輔助電源電路是否投入工作狀態(tài)，當三極管Q4導通后，在穩(wěn)壓管V2上產生一個電壓VD2以后，該電壓被電阻R1、R12分壓并經電容C6濾波后，得到一個采樣電壓，送入到處理器U2的ADC采樣通道AN0，通過對AN0通道的采樣值獲取，可判斷輔助電源是否處于工作并輸出狀態(tài)。

當處理器檢測到AN0通道有電壓存在并達到相應的電壓值時，表明輔助電源已經投入正常工作，處理器通過軟件關閉其內部ADC模塊，外設模塊，并配置CAN喚醒中斷后，重新初始化CAN模塊，隨后設置一個備份寄存器并關閉看門狗模塊，用于系統(tǒng)喚醒后的狀態(tài)查詢，最后將處理器的GPIO端口PA0(S1)置為高電平，當PA0(S1)為高電平時，三極管Q1導通，三極管Q2截止，開關穩(wěn)壓器U1的ON/OFF引腳為低電平，開關穩(wěn)壓器U1停止工作。主電源VCC0輸出關閉。此時輔助電源已經正常工作，系統(tǒng)供電轉由輔助電源VDD提供。在輔助電源工作時，由于在主電源和輔助電源之間串接了一個二極管V3，防止了輔助電源反串到主電源電路為接口電路提供工作電源。

處在休眠狀態(tài)下的ECU模塊，總電流下降至微安級，此時，處理器內部時鐘及看門狗模塊，ADC模塊、外設模塊等均處理停止狀態(tài)，運行數據均保存在RAM單元，當系統(tǒng)重新進入工作狀態(tài)時，總線上有信息活動時，CAN信號通過CAN線路CANH和CANL傳輸和接收數據。將總線上的差分接收信號轉換成數字信號經RXD輸出到處理器。當RXD輸出端口有電平脈沖信號輸出時，觸發(fā)CAN喚醒中斷，處理器的軟件跳轉到CAN喚醒中斷處理程序中，其處理流程如圖4所示，當產生喚醒中斷時，系統(tǒng)重新對CAN模塊進行初始化，并配置相應的接收中斷后完成中斷配置，并配置外部中斷，修改備份寄存器后，對外部的GPIO進行處理，將PA3配置為低電平，使CAN收發(fā)器進入正常工作狀態(tài)。隨后開啟ADC模塊，外設模塊，和看門狗模塊，系統(tǒng)轉入正常工作狀態(tài)，最后處理器將輸出端口PA2(S1)配置為低電平，PA1(S2)置為低電平，當S1為低電平時，三極管Q1截止，三極管Q2導通，開關穩(wěn)壓器U1的ON/OFF引腳為高電平，開關穩(wěn)壓器U1開始工作。主電源電路輸出電壓VCC0，電壓VCC0通過二極管V3、V4分別為處理器、CAN收發(fā)器、和接口電路提供工作電源。同時當PA1(S2)為低電平時，三極管Q3截止，Q3的集電極為高電平，三極管Q4截止，在穩(wěn)壓管V2無電壓，三極管Q5截止輔助電源關閉。

本實用新型提供的新能源汽車電子VCU模塊的低功耗休眠電路采用低功耗設計，通過使用輔助電源與主電源配合工作，使處理器不同的工作模式，最大程度的節(jié)約了新能源汽車電子VCU模塊的能耗。

以上公開的本實用新型優(yōu)選實施例只是用于幫助闡述本實用新型。優(yōu)選實施例并沒有詳盡敘述所有的細節(jié)，也不限制該實用新型僅為所述的具體實施方式。顯然，根據本說明書的內容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本實用新型的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地理解和利用本實用新型。本實用新型僅受權利要求書及其全部范圍和等效物的限制。