本發(fā)明涉及車載零部件技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及車載電子器件技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

車載電子器件由車載的電池進(jìn)行供電，車載電池的標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓是12V。但在車輛啟動(dòng)時(shí)，由于存在發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火啟動(dòng)等情況，車載電池的輸出電壓并不是穩(wěn)定地恒定在12V上，而是存在先出現(xiàn)短暫的電壓驟降，然后再恢復(fù)到12V的過程。為了使得車載電子器件不受到電壓驟變?cè)斐傻膿p傷，在車載電子線路中會(huì)配備啟停穩(wěn)壓器。啟停穩(wěn)壓器中的升壓電路(Boost電路)主要采用肖特基二極管整流方式，當(dāng)電池電壓下降到6V時(shí)，如果負(fù)載功率過大(超過200W)，電池端的沖擊電流將達(dá)到38A以上，此時(shí)肖特基元件整流的最大承受電流30A可以勉強(qiáng)支撐5S的穩(wěn)壓輸出，之后輸出模式切換到旁路管(Bypass-Mosfet)模式供電。但在一些情況下旁路管(Bypass-Mosfet)模式可能會(huì)失效，即旁路管(Bypass-Mosfet)會(huì)處于開路狀態(tài)。如果Bypass-Mosfet處于失效狀態(tài)，則供電回路繼續(xù)升壓電路供電，負(fù)載電流會(huì)繼續(xù)流經(jīng)肖特基元件再供負(fù)載端使用。當(dāng)長時(shí)間大功率電流經(jīng)過肖特基元件后，由于肖特基元件的壓降大，功率損耗大，發(fā)熱量大，故易導(dǎo)致肖特基元件擊穿開路，此時(shí)負(fù)載端無電壓供電，車輛負(fù)載設(shè)備將不能工作。如果啟停穩(wěn)壓器在車輛上供電于ECU等車輛控制模塊，出現(xiàn)上述狀況后，ECU無法供電會(huì)導(dǎo)致車輛不能行駛，影響用戶的使用，還可能導(dǎo)致車輛出現(xiàn)安全隱患，嚴(yán)重時(shí)在高速行駛會(huì)影響人身安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提出一種車載啟停穩(wěn)壓器電路，包括：主旁路電路和冗余旁路電路，主旁路電路和冗余旁路電路并聯(lián)在輸入端和輸出端之間，所述冗余旁路電路包括：MCU控制單元、PWM芯片、升壓穩(wěn)壓電路和抗噪聲回路。MCU控制單元連接到檢測管腳，MCU控制單元根據(jù)檢測管腳的電平發(fā)出升壓信號(hào)至PWM芯片啟動(dòng)升壓過程，升壓穩(wěn)壓電路進(jìn)行升壓；升壓過程結(jié)束PWM芯片切換升壓穩(wěn)壓電路為旁路模式，抗噪聲回路連接到PWM芯片。

在一個(gè)實(shí)施例中，升壓穩(wěn)壓電路包括：采樣電路、升壓電路和旁路電路。采樣電路包括采樣電阻。升壓電路包括升壓電感和第四開關(guān)管。旁路電路包括第三開關(guān)管。采樣電阻、升壓電感和第三開關(guān)管串接在輸入端和輸出端之間。

在一個(gè)實(shí)施例中，PWM芯片發(fā)出信號(hào)將第三開關(guān)管導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)冗余旁路。

在一個(gè)實(shí)施例中，采樣電路還包括由電阻和電容組成的濾波隔離元件。

在一個(gè)實(shí)施例中，升壓電路還包括電阻，升壓電路還進(jìn)行斬波。

在一個(gè)實(shí)施例中，旁路電路還包括電阻，旁路電路還進(jìn)行整流。

在一個(gè)實(shí)施例中，PWM芯片是電流型PWM芯片，型號(hào)為LM5122。

在一個(gè)實(shí)施例中，抗噪聲回路連接在PWM芯片的不同管腳之間。

在一個(gè)實(shí)施例中，抗噪聲回路包括：抗噪聲二極管、抗噪聲電容和軟起動(dòng)電容。

在一個(gè)實(shí)施例中，主旁路電路包括主開關(guān)管，主開關(guān)管是40V/120A的低內(nèi)阻P-MOSFET管。

本發(fā)明的車載啟停穩(wěn)壓器電路提供冗余旁路電路，能在主旁路電路出現(xiàn)開路狀態(tài)時(shí)提供冗余旁路，即能滿足針對(duì)汽車啟動(dòng)時(shí)電池電壓波動(dòng)的穩(wěn)壓需求，也能滿足由給負(fù)載電路長期供電的功能，不會(huì)導(dǎo)致電子元器件損壞而影響車輛行駛，該車載啟停穩(wěn)壓器電路易于實(shí)現(xiàn)，可靠性高且成本低。

附圖說明

本發(fā)明上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變的更加明顯，在附圖中相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的特征，其中：

圖1揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的車載啟停穩(wěn)壓器電路的電路框圖。

圖2揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的車載啟停穩(wěn)壓器電路的電路結(jié)構(gòu)圖。

圖3揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的車載啟停穩(wěn)壓器電路中抗噪聲電路的等效電路圖。

圖4揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的車載啟停穩(wěn)壓器電路的仿真波形圖。

具體實(shí)施方式

參考圖1所示，圖1揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的車載啟停穩(wěn)壓器電路的電路框圖。該車載啟停穩(wěn)壓器電路，包括：主旁路電路100和冗余旁路電路200，主旁路電路100和冗余旁路電路200并聯(lián)在輸入端IN和輸出端OUT之間。冗余旁路電路包括：MCU控制單元202、PWM芯片204、升壓穩(wěn)壓電路206和抗噪聲回路208。MCU控制單元202連接到檢測管腳，MCU控制單元202根據(jù)檢測管腳的電平發(fā)出升壓信號(hào)至PWM芯片204啟動(dòng)升壓過程，升壓穩(wěn)壓電路206進(jìn)行升壓。升壓過程結(jié)束PWM芯片204切換升壓穩(wěn)壓電路206為旁路模式，抗噪聲回路208連接到PWM芯片204。

在一個(gè)實(shí)施例中，升壓穩(wěn)壓電路包括：采樣電路、升壓電路和旁路電路。采樣電路包括采樣電阻，還包括由電阻和電容組成的濾波隔離元件。升壓電路包括升壓電感和第四開關(guān)管，還包括電阻。升壓電路中的升壓電感實(shí)現(xiàn)升壓的功能，升壓電路整體還實(shí)現(xiàn)斬波功能。旁路電路包括第三開關(guān)管，旁路電路還包括電阻。PWM芯片發(fā)出信號(hào)將第三開關(guān)管導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)冗余旁路。旁路電路還實(shí)現(xiàn)整流功能。采樣電阻、升壓電感和第三開關(guān)管串接在輸入端和輸出端之間，當(dāng)?shù)谌_關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，輸入端和輸出端連通實(shí)現(xiàn)旁路功能?？乖肼暬芈愤B接在PWM芯片的不同管腳之間?？乖肼暬芈钒ǎ嚎乖肼暥O管、抗噪聲電容和軟起動(dòng)電容。

參考圖2所示，圖2揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的車載啟停穩(wěn)壓器電路的電路結(jié)構(gòu)圖。圖2所示的電路圖是圖1所示的電路框圖的一種具體實(shí)現(xiàn)。

在圖2所示的實(shí)施例中，該車載啟停穩(wěn)壓器電路的輸入端為輸入管腳KL30，輸出端為輸出管腳KL30_S。主旁路電路包括主開關(guān)管Q2，主開關(guān)管Q2連接在輸入端和輸出端之間。在一個(gè)實(shí)施例中，主開關(guān)管Q2是一個(gè)40V/120A的低內(nèi)阻P-MOSFET管，由輸入端直接導(dǎo)通到輸出端，由于MOSFET管的內(nèi)阻較低所以經(jīng)過主旁路電路的損耗可忽略。

繼續(xù)參考圖2所示，在輸入端和輸出端之間還連接有冗余旁路電路，冗余旁路電路與主旁路電路并聯(lián)。冗余旁路電路包括：MCU控制單元MCU、PWM芯片IC1、升壓穩(wěn)壓電路和抗噪聲回路。

MCU控制單元MCU連接到兩個(gè)檢測管腳：第一檢測管腳KL15和第二檢測管腳KL50。MCU控制單元MCU根據(jù)第一檢測管腳KL15和第二檢測管腳KL50的電平發(fā)出升壓信號(hào)。升壓信號(hào)會(huì)啟動(dòng)升壓(Boost)過程。PWM芯片IC1是電流型PWM芯片，型號(hào)為LM5122。升壓穩(wěn)壓電路包括采樣電路、升壓電路和旁路電路。采樣電路由采樣電阻R2實(shí)現(xiàn)。升壓電路包括升壓電感L1和第四開關(guān)管Q4。旁路電路包括第三開關(guān)管Q3。抗噪聲回路包括抗噪聲二極管D2、抗噪聲電容C7和軟啟動(dòng)電容C6。

MCU控制單元MCU連接到主開關(guān)管Q2，在主開關(guān)管Q2的電路中還包括輔助電阻R1。MCU控制單元MCU還連接到PWM芯片IC1。具體而言，MCU控制單元連接到PWM芯片IC1的管腳UVLO。

采樣電路中除了采樣電阻R2以外，還包括濾波隔離元件：電阻R3、電阻R4和電容C1。采樣電路連接到輸入端的輸入管腳KL30，采樣電路還與PWM芯片IC1連接。具體而言，采樣電路連接到PWM芯片IC1中的管腳CSN和CSP。

升壓電路包括升壓電感L1和第四開關(guān)管Q4，還包括輔助的電阻R5和R12。升壓電路與PWM芯片IC1以及采樣電路連接。具體而言，升壓電感L1與采樣電阻R2連接，第四開關(guān)管Q4連接到PWM芯片IC1的管腳LO。

旁路電路中除了第三開關(guān)管Q3以外，還包括輔助的電阻R6和R7。旁路電路與升壓電路以及PWM芯片IC1相連接。具體而言，第三開關(guān)管Q3連接到升壓電路中升壓電感L1與第四開關(guān)管Q4的連接點(diǎn)，第三開關(guān)管Q3還連接到PWM芯片IC1的管腳HO。

抗噪聲回路連接在PWM芯片IC1的不同管腳之間。具體而言，抗噪聲二極管D2和抗噪聲電容C7串聯(lián)，抗噪聲二極管D2連接到PWM芯片IC1的管腳LO。軟啟動(dòng)電容C6與抗噪聲電容C7連接，在軟啟動(dòng)電容C6與抗噪聲電容C7之間的連接點(diǎn)連接到PWM芯片IC1的管腳SS，軟啟動(dòng)電容C6的另一端通過輔助電容R9連接到PWM芯片IC1的管腳UVLO。

在圖2所示的電路中，還包括其他的輔助元器件，包括：形成接地端GND(KL31管腳)的開關(guān)管Q1，其他元器件均是通過開關(guān)管Q1接地，在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)管Q1是MOS管；跨接在輸入端(KL30管腳)和接地端GND之間的電解電容E1、跨接在輸出端(KL30_S管腳)和接地端GND之間的電解電容E2；連接在PWM芯片IC1的管腳BST和VCC之間的二極管D1和電容C2；連接在PWM芯片IC1的管腳RES和SLOPE之間的電阻R11和電容C3；連接在PWM芯片IC1的管腳COMP和FB之間的電容C4、電容C5和電阻R10；將在PWM芯片IC1的管腳SYNRT接地的電阻R8。PWM芯片IC1的其余管腳的連接方式如下：管腳OPT、管腳AGND、管腳DAP和管腳PGND互相連接；管腳SW連接到輸出端(管腳KL30_S)；管腳VIN、管腳VCC和管腳MODE互相連接；管腳SYNCOUT閑置。

冗余旁路電路的冗余旁路功能實(shí)現(xiàn)如下：PWM芯片IC1的管腳HO輸出持續(xù)的高電平，該高電平使得第三開關(guān)管Q3導(dǎo)通。參考圖2所示的電路結(jié)構(gòu)圖，在Q3導(dǎo)通的情況下，輸入端與輸出端直接導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)了旁路的功能。該旁路與主開關(guān)管Q2是并聯(lián)的，因此是冗余旁路。

當(dāng)MCU控制單元MCU檢測到第一檢測管腳KL15和第二檢測管腳KL50上為高電平時(shí)MCU控制單元MCU發(fā)出升壓信號(hào)，啟動(dòng)升壓(Boost)過程。在升壓過程中，PWM芯片IC1的管腳SS上的電壓上升到1.2V，PWM芯片IC1發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)使得第三開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q4導(dǎo)通，升壓電感L1實(shí)現(xiàn)升壓功能將輸出端的輸出管腳KL30_S的輸出電壓維持在12V。當(dāng)?shù)诙z測管腳KL50上的高電平持續(xù)5秒的時(shí)間后，MCU控制單元MCU發(fā)出關(guān)斷信號(hào)關(guān)斷升壓過程。關(guān)斷升壓過程后，PWM芯片IC1的管腳HO輸出持續(xù)的高電平，該高電平使得第三開關(guān)管Q3導(dǎo)通，開啟旁路功能，輸入端和輸出端直接導(dǎo)通由電池供電，此時(shí)電池電壓已經(jīng)穩(wěn)定因此不再需要進(jìn)行升壓。

當(dāng)電池的啟動(dòng)電壓在12V以下，通常為6V～12V時(shí)，上述過程能夠正常進(jìn)行。當(dāng)電池的啟動(dòng)電壓較高，在12V～16V時(shí)，PWM芯片IC1的管腳SS上可能會(huì)耦合到開關(guān)噪聲，SS管腳上的開關(guān)噪聲會(huì)引起PWM芯片IC1的誤動(dòng)作，使得旁路功能被錯(cuò)誤的關(guān)閉，即關(guān)斷第三開關(guān)管Q3。當(dāng)SS管腳上的開關(guān)噪聲足夠大時(shí)，可能會(huì)超過PWM芯片IC1的內(nèi)部比較器的比較門檻，然后引發(fā)內(nèi)部比較器誤動(dòng)作而發(fā)出信號(hào)關(guān)斷旁路功能。為了提升抗噪聲的能力，本發(fā)明的冗余旁路電路中還提供了抗噪聲回路?？乖肼暬芈钒乖肼暥O管D2、抗噪聲電容C7和軟啟動(dòng)電容C6。當(dāng)PWM芯片IC1的管腳SS上的電壓上升到1.2V時(shí)，PWM芯片IC1的管腳LO會(huì)輸出一個(gè)窄脈沖信號(hào)。PWM芯片IC1的管腳LO通過抗噪聲二極管D2和抗噪聲電容C7連接到PWM芯片IC1的管腳SS上，因此該窄脈沖信號(hào)也通過抗噪聲二極管D2和抗噪聲電容C7被耦合到PWM芯片IC1的管腳SS上。PWM芯片IC1的管腳SS與軟起動(dòng)電容C6連接，因此該窄脈沖能夠使得軟起動(dòng)電容C6的充電過程產(chǎn)生跳變，調(diào)變的等效結(jié)果是提高了PWM芯片IC1的內(nèi)部比較器的滯回。PWM芯片IC1的管腳HO輸出高電平，該高電平在PWM芯片IC1的管腳BST、二極管D1和電容C2的輔助下被輸出至第三開關(guān)管Q3，第三開關(guān)管Q3由該高電平開啟，實(shí)現(xiàn)冗余的旁路功能。圖3揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的車載啟停穩(wěn)壓器電路中抗噪聲電路的等效電路圖。圖3中的VSS表示PWM芯片IC1的管腳SS上的電壓，ISS表示PWM芯片IC1的管腳SS上的電流，C6是軟起動(dòng)電容，C7是抗噪聲電容，D2是抗噪聲二極管，LO表示PWM芯片IC1的管腳LO上產(chǎn)生的窄脈沖。圖4揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的車載啟停穩(wěn)壓器電路的仿真波形圖。圖4的上半部分是PWM芯片IC1的管腳LO的輸出波形，可見在PWM芯片IC1的管腳SS上的電壓上升到1.2V的時(shí)刻T在當(dāng)PWM芯片IC1的管腳LO上輸出了一個(gè)窄脈沖。圖4的上半部分是PWM芯片IC1的管腳SS上，或者說是軟起動(dòng)電容C6上的電壓變化波形，由于窄脈沖通過抗噪聲電容C7耦合到了PWM芯片IC1的管腳SS上，進(jìn)一步被耦合至軟起動(dòng)電容C6，使得軟起動(dòng)電容C6的充電波形產(chǎn)生一個(gè)跳變，能提高PWM芯片IC1內(nèi)部比較器的滯回，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的旁路(Bypass)功能。

本發(fā)明的車載啟停穩(wěn)壓器電路提供冗余旁路電路，能在主旁路電路出現(xiàn)開路狀態(tài)時(shí)提供冗余旁路，即能滿足針對(duì)汽車啟動(dòng)時(shí)電池電壓波動(dòng)的穩(wěn)壓需求，也能滿足由給負(fù)載電路長期供電的功能，不會(huì)導(dǎo)致電子元器件損壞而影響車輛行駛，該車載啟停穩(wěn)壓器電路易于實(shí)現(xiàn)，可靠性高且成本低。

上述實(shí)施例是提供給熟悉本領(lǐng)域內(nèi)的人員來實(shí)現(xiàn)或使用本發(fā)明的，熟悉本領(lǐng)域的人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對(duì)上述實(shí)施例做出種種修改或變化，因而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不被上述實(shí)施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。