專利名稱：車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置及其穩(wěn)壓方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置及其穩(wěn)壓方法。
背景技術(shù)：
基于微控制器系統(tǒng)的車身電子控制器通常采用電瓶供電，由于電瓶(車身電源) 電壓比較高而且不穩(wěn)定，而微控制器本身需要穩(wěn)定的+5V或者更低電壓供電，所以在系統(tǒng)中必須具有電源模塊，電源模塊將輸入的電壓降低并去耦后為微控制器提供穩(wěn)定的電源。電源電路一般分為LDO和DC/DC兩類，其中LDO電源通過適當(dāng)消耗多余的電能來控制電壓，而DC/DC電源通過控制電源開通時間來控制電壓。LDO電源的成本比較低，但是能源效率低，電路發(fā)熱較大；DC/DC電源效率較高，發(fā)熱少，但是成本比較高。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，在為控制器功能增加的同時，電路規(guī)模也不斷增大，其正常工作時消耗的電流也越來越大，傳統(tǒng)的LDO電路由于發(fā)熱量大，往往不能滿足實際的使用需求，尤其是在對產(chǎn)品體積和效率要求較高的產(chǎn)品中，必須采用DC/DC技術(shù)為微控制器提供電源的方案由于DC/DC技術(shù)復(fù)雜，一般需要專用的電源芯片，具體電路如圖1所示，圖1 是現(xiàn)有技術(shù)車身電子控制器內(nèi)部的DC/DC電源的電路原理示意圖。該電源電路由電瓶200 供電，包括DC/DC電源芯片11、與DC/DC電源芯片連接的開關(guān)電路12，與開關(guān)電路12的輸出端電連接的儲能電路13、以及取樣電路14，所述儲能電路的輸出端分別與所述取樣電路的輸入端以及所述微控制器100的電源輸入端電連接。由于要增加DC/DC電源芯片，因此使系統(tǒng)的成本顯著增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題而提供的一種生產(chǎn)成本低、電源效率高、輸入到微控制器的輸入電源電壓自控、具有節(jié)能效果的車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置，由車身電源供電，包括與車身電源的輸出端電連接的開關(guān)電路、與開關(guān)電路的輸出端電連接的儲能電路、以及取樣電路，所述儲能電路的輸出端分別與所述取樣電路的輸入端以及所述微控制器的電源輸入端電連接；其特點是，還包括一 DC/DC自穩(wěn)壓電路，所述的DC/DC自穩(wěn)壓電路包括一驅(qū)動電路、一穩(wěn)壓控制電路以及車身電子控制器中的微控制器；所述的驅(qū)動電路的輸出端與開關(guān)電路的輸入端電連接；所述微控制器的控制端與所述穩(wěn)壓控制電路的輸入端電連接；所述的穩(wěn)壓控制電路的輸入端還與所述的取樣電路的輸出端電連接，該穩(wěn)壓控制電路的輸出端與所述的驅(qū)動電路的輸入端電連接。上述車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置，其中，所述的穩(wěn)壓控制電路包括一比較電路、一 PWM電路、一基準(zhǔn)電壓源；所述的基準(zhǔn)電壓源的輸出端與所述的比較電路的輸入端電連接；所述的比較電路的輸入端與所述的取樣電路的輸出端電連接；所述的比較電路的輸出端與所述的PWM電路的輸入端電連接，該PWM電路的輸出端與所述驅(qū)動電路的輸入端電連接，所述PWM電路的輸入端并與所述微控制器的控制端電連接。上述車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置，其中，所述的穩(wěn)壓控制電路包括一比較電路、一 PWM電路、一基準(zhǔn)電壓源；所述的基準(zhǔn)電壓源的輸出端與所述的比較電路的輸入端電連接；所述的比較電路的輸入端與所述的取樣電路的輸出端電連接；所述的比較電路的輸出端與所述的P麗電路的輸入端電連接，該PWM電路的輸出端與所述驅(qū)動電路的輸入端電連接；所述的比較電路、PWM電路以及基準(zhǔn)電壓源均由微控制器中自帶的上述電路構(gòu)成。上述車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置，其中，所述的PWM電路設(shè)置為電流復(fù)位模式。上述車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置，其中，所述的驅(qū)動電路包括
一啟動電路和一驅(qū)動三極管。上述車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置，其中，所述的啟動電路包括相串聯(lián)的一啟動電阻和一二極管，所述二極管的負(fù)極與所述驅(qū)動三極管的基極電連接。上述車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置，其中，所述的驅(qū)動三極管的集電極與所述開關(guān)電路的輸入端電連接。上述車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置，其中，所述的開關(guān)電路由一上拉電阻和一與其相連接的開關(guān)管構(gòu)成。車身電子控制器中由微控制器自控的DC/DC自穩(wěn)壓方法，其特點是，包括以下步驟
給微控制器上電，此時輸入到微控制器的電源電壓有一個上升的過程，當(dāng)輸入的電壓達到微控制器最低工作電壓時，微控制器開始工作；
穩(wěn)壓控制電路不斷將基準(zhǔn)電壓源與取樣的電源電壓進行比較，并將該比較結(jié)果送到微控制器進行數(shù)據(jù)處理；
一旦微控制器檢測到的經(jīng)比較后的電源電壓達到微控制器所需的工作電壓時，該微控制器即控制PWM電路進行占空比的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，使輸入的電壓穩(wěn)定在額定值；
當(dāng)車身電子控制器需要休眠時，微控制器自動控制減少PWM電路的輸出占空比，以降低自身的供電電壓，減少休眠電流；
當(dāng)車身電子控制器被喚醒后，微控制器自動控制自動增加PWM電路的輸出占空比，以升高對該微控制器自身供電電壓達到額定值。上述車身電子控制器中微控制器的DC/DC自穩(wěn)壓方法，其中，所述的穩(wěn)壓控制電路包括一比較電路、一 PWM電路、一基準(zhǔn)電壓源；所述的基準(zhǔn)電壓源的輸出端與所述的比較電路的輸入端電連接；所述的比較電路的輸入端與所述的取樣電路的輸出端電連接；所述的比較電路的輸出端與所述的PWM電路的輸入端電連接，該PWM電路的輸出端與所述驅(qū)動電路的輸入端電連接，所述PWM電路的輸入端并與所述微控制器的控制端電連接。由于本發(fā)明采用了以上的技術(shù)方案，其產(chǎn)生的技術(shù)效果是明顯的
1、本發(fā)明采用微控制器控制其本身的電源供應(yīng)，自行調(diào)節(jié)電壓，省去了專用的DC/DC 電源芯片，直接降低了產(chǎn)品的成本。2、可按照需要自行調(diào)整工作電壓，實現(xiàn)降低功耗的目的。比如在需要休眠時降低電源電壓，減少電源消耗。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)車身電子控制器內(nèi)部的DC/DC自穩(wěn)壓裝置的電路原理示意圖。圖2是本發(fā)明車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置的電路方框圖。圖3是本發(fā)明車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置的一種實施例的電路原理示意圖。圖4是本發(fā)明車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置另一種實施例的電路原理示意圖。
具體實施例方式請參閱圖2，圖2是本發(fā)明車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置的電路原理示意圖。本發(fā)明車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置，與電源(車身電瓶) 200連接，由該電源供電。所述的DC/DC自穩(wěn)壓裝置包括與電源的輸出端電連接的開關(guān)電路21、與開關(guān)電路的輸出端電連接的儲能電路22、以及取樣電路23，所述儲能電路的輸出端分別與所述取樣電路的輸入端以及所述微控制器的電源輸入端電連接。還包括一 DC/DC 自穩(wěn)壓電路，所述的DC/DC自穩(wěn)壓電路包括一驅(qū)動電路Μ、一穩(wěn)壓控制電路25以及車身電子控制器中的微控制器沈；所述的驅(qū)動電路的輸出端與開關(guān)電路的輸入端電連接；所述的穩(wěn)壓控制電路的輸入端與微控制器沈的控制端電連接；所述的穩(wěn)壓控制電路的輸入端還與所述的取樣電路的輸出端電連接，該穩(wěn)壓控制電路的輸出端與所述的驅(qū)動電路的輸入端電連接。所述的穩(wěn)壓控制電路25包括一比較電路251、一 PWM電路252、一基準(zhǔn)電壓源253 ； 所述的基準(zhǔn)電壓源的輸出端與所述的比較電路的輸入端電連接；所述的比較電路的輸入端與所述的取樣電路的輸出端電連接；所述的比較電路的輸出端與所述的PWM電路的輸入端電連接，該PWM電路的輸出端與所述驅(qū)動電路的輸入端電連接，所述PWM電路的輸入端并與所述微控制器的控制端電連接。本發(fā)明的由微控制器自控的穩(wěn)壓的方法是
步驟一、給微控制器上電，當(dāng)輸入的電壓達到微控制器最低工作電壓時，微控制器開始工作；
步驟二、穩(wěn)壓控制電路不斷將基準(zhǔn)電壓源與取樣的電源電壓進行比較，并將該比較結(jié)果送到微控制器進行數(shù)據(jù)處理；
步驟三、一旦微控制器檢測到的經(jīng)比較后的電源電壓達到微控制器所需的工作電壓時，該微控制器即控制PWM電路進行占空比的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，使輸入的電壓穩(wěn)定在額定值；
步驟四、當(dāng)車身電子控制器需要休眠時，微控制器自動控制減少PWM電路的輸出占空比，以降低自身的供電電壓，減少休眠電流；
當(dāng)車身電子控制器被喚醒后，微控制器自動控制自動增加PWM電路的輸出占空比，以升高對該微控制器自身供電電壓達到額定值。請參閱圖3，圖3是本發(fā)明車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置的一種實施例的電路原理示意圖。本發(fā)明車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置中，所述的開關(guān)電路由一上拉電阻Rl和一與其相連接的開關(guān)管Ql構(gòu)成，該開關(guān)管例如由MOS管構(gòu)成。所述的儲能電路由一二極管D1、一電感Ll以及一充電電容Cout構(gòu)成，所述電感 Ll的一端與開關(guān)管Ql的源極電連接，另一端與充電電容電連接，并與微控制器的電源輸入端電連接。所述二極管Dl的負(fù)極與電感Ll與開關(guān)管Ql的源極電連接點電連接。所述的取樣電路由電阻R2、R3相串聯(lián)構(gòu)成，連接在所述電感Ll的輸出端。該取樣電路的輸出端與比較電路的輸入端電連接。該取樣電路按比例采樣輸出電壓，提供給微控制器作比較判斷
所述的驅(qū)動電路包括一啟動電路和一驅(qū)動三極管Q2。所述的啟動電路包括相串聯(lián)的一啟動電阻R4和一二極管D2，所述二極管的負(fù)極與所述驅(qū)動三極管的基極電連接。所述的驅(qū)動三極管的集電極與所述開關(guān)電路的輸入端電連接。所述的比較電路可以由一運算放大器或其他芯片電路構(gòu)成，所述的P麗電路和基準(zhǔn)電壓源均可由現(xiàn)有的模塊構(gòu)成。所述的微控制器可由一單片機ICl構(gòu)成。本發(fā)明的工作原理是系統(tǒng)上電時，電源輸入通過Rl為和R4、D2為Q2提供偏置電壓，Q2開通，Ql開通，電源經(jīng)過Ql和Ll到達微控制器電源端，為Cout充電，使微控制器電源端電壓從O開始上升。由于上電時電源電壓有一個上升的過程，在輸入到微控制器的電壓達到微控制器最低工作電壓時，微控制器開始工作。穩(wěn)壓控制電路迅速將從輸入的電源電壓取樣的數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)電壓源進行比較比較，一旦微控制器檢測到輸入電源電壓達到所需的工作電壓時，則控制開啟PWM電路進行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，使電源電壓穩(wěn)定在額定值。在系統(tǒng)需要休眠時，微控制器將自動降低輸出的PWM占空比，將電源電壓調(diào)低到微控制器最低工作電壓附近，以最大限度地降低靜態(tài)工作電流。請參閱圖4，圖4是本發(fā)明車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置另一種實施例的電路原理示意圖。與上述實施例的不同點是本實施例中，所述的穩(wěn)壓控制電路中的比較電路、PWM電路以及基準(zhǔn)電壓源均由微控制器中自帶的上述電路構(gòu)成，這樣可充分利用微控制器中的資源。所述的穩(wěn)壓控制電路31包括一比較電路311、一 PWM電路312、一基準(zhǔn)電壓源313 ；所述的基準(zhǔn)電壓源的輸出端與所述的比較電路的輸入端電連接；所述的比較電路的輸入端并與所述的取樣電路的輸出端電連接；所述的比較電路的輸出端與所述的 PWM電路的輸入端電連接，該PWM電路的輸出端與所述驅(qū)動電路的輸入端電連接。該實施例中，本發(fā)明采用微控制器輸出PWM信號，自行調(diào)節(jié)電壓。為了更好的實現(xiàn)以上方法，還可利用該微控制內(nèi)部的電流復(fù)位(current reset)模式，PWM模塊在啟動電流復(fù)位模式后，能自動地輸出PWM值，一旦輸出電壓超過預(yù)設(shè)值，則立刻重新啟動新一周期的PWM，實現(xiàn)了自動的電壓調(diào)節(jié)，最大程度地減小了微控制器內(nèi)部的資源消耗。本發(fā)明具有降低產(chǎn)品成本、向微控制器輸入的電源電壓可自動控制、系統(tǒng)靈活、以及節(jié)能的優(yōu)點。以上所述僅為舉例性的說明，而并非為限制本發(fā)明。任何本技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的非實質(zhì)性的改進和調(diào)整，仍應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置，由車身電源供電，包括與車身電源的輸出端電連接的開關(guān)電路、與開關(guān)電路的輸出端電連接的儲能電路、以及取樣電路，所述儲能電路的輸出端分別與所述取樣電路的輸入端以及所述微控制器的電源輸入端電連接； 其特征在于，還包括一 DC/DC自穩(wěn)壓電路，所述的DC/DC自穩(wěn)壓電路包括一驅(qū)動電路、一穩(wěn)壓控制電路以及車身電子控制器中的微控制器；所述的驅(qū)動電路的輸出端與開關(guān)電路的輸入端電連接；所述微控制器的控制端與所述穩(wěn)壓控制電路的輸入端電連接；所述的穩(wěn)壓控制電路的輸入端還與所述的取樣電路的輸出端電連接，該穩(wěn)壓控制電路的輸出端與所述的驅(qū)動電路的輸入端電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述的穩(wěn)壓控制電路包括一比較電路、一 PWM電路、一基準(zhǔn)電壓源；所述的基準(zhǔn)電壓源的輸出端與所述的比較電路的輸入端電連接；所述的比較電路的輸入端與所述的取樣電路的輸出端電連接；所述的比較電路的輸出端與所述的PWM電路的輸入端電連接，該PWM電路的輸出端與所述驅(qū)動電路的輸入端電連接，所述PWM電路的輸入端并與所述微控制器的控制端電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述的穩(wěn)壓控制電路包括一比較電路、一 PWM電路、一基準(zhǔn)電壓源；所述的基準(zhǔn)電壓源的輸出端與所述的比較電路的輸入端電連接；所述的比較電路的輸入端與所述的取樣電路的輸出端電連接；所述的比較電路的輸出端與所述的PWM電路的輸入端電連接，該PWM電路的輸出端與所述驅(qū)動電路的輸入端電連接；所述的比較電路、PWM電路以及基準(zhǔn)電壓源均由微控制器中自帶的上述電路構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述的PWM電路設(shè)置為電流復(fù)位模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述的驅(qū)動電路包括一啟動電路和一驅(qū)動三極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述的啟動電路包括相串聯(lián)的一啟動電阻和一二極管，所述二極管的負(fù)極與所述驅(qū)動三極管的基極電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述的驅(qū)動三極管的集電極與所述開關(guān)電路的輸入端電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置，其特征在于，所述的開關(guān)電路由一上拉電阻和一與其相連接的開關(guān)管構(gòu)成。
9.車身電子控制器中由微控制器自控的DC/DC自穩(wěn)壓方法，其特征在于，包括以下步驟給微控制器上電，此時輸入到微控制器的電源電壓有一個上升的過程，當(dāng)輸入的電壓達到微控制器最低工作電壓時，微控制器開始工作；穩(wěn)壓控制電路不斷將基準(zhǔn)電壓源與取樣的電源電壓進行比較，并將該比較結(jié)果送到微控制器進行數(shù)據(jù)處理；一旦微控制器檢測到的經(jīng)比較后的電源電壓達到微控制器所需的工作電壓時，該微控制器即控制PWM電路進行占空比的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，使輸入的電壓穩(wěn)定在額定值；當(dāng)車身電子控制器需要休眠時，微控制器自動控制減少PWM電路的輸出占空比，以降低自身的供電電壓，減少休眠電流；當(dāng)車身電子控制器被喚醒后，微控制器自動控制自動增加PWM電路的輸出占空比，以升高對該微控制器自身供電電壓達到額定值。
10.車身電子控制器中微控制器的DC/DC自穩(wěn)壓方法，其特征在于，所述的穩(wěn)壓控制電路包括一比較電路、一 PWM電路、一基準(zhǔn)電壓源；所述的基準(zhǔn)電壓源的輸出端與所述的比較電路的輸入端電連接；所述的比較電路的輸入端與所述的取樣電路的輸出端電連接；所述的比較電路的輸出端與所述的PWM電路的輸入端電連接，該PWM電路的輸出端與所述驅(qū)動電路的輸入端電連接，所述PWM電路的輸入端并與所述微控制器的控制端電連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓裝置，由車身電源供電；包括與開關(guān)電路、與開關(guān)電路的輸出端電連接的儲能電路、以及取樣電路，儲能電路的輸出端分別與取樣電路的輸入端以及微控制器的電源輸入端電連接；其特點是，還包括一DC/DC自穩(wěn)壓電路包括一驅(qū)動電路、一穩(wěn)壓控制電路以及微控制器；驅(qū)動電路的輸出端與開關(guān)電路的輸入端電連接；微控制器的控制端與穩(wěn)壓控制電路的輸入端電連接；穩(wěn)壓控制電路的輸入端還與取樣電路的輸出端電連接，該穩(wěn)壓控制電路的輸出端與驅(qū)動電路的輸入端電連接。本發(fā)明還公開了車身電子控制器中由微控制器自控的穩(wěn)壓方法。具有降低產(chǎn)品成本、微控制器輸入電源電壓可控、系統(tǒng)靈活、以及節(jié)能的優(yōu)點。
文檔編號H02M3/156GK102324844SQ20111028561
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者廖洪浪, 張曉 , 高挺 申請人:浙江科博達工業(yè)有限公司, 科博達技術(shù)有限公司