用于汽车仪表电源的电压分配管理方法与流程

1.本发明涉及汽车仪表电源设置领域，具体涉及一种用于汽车仪表电源的电压分配管理方法。


背景技术：

2.汽车仪表越来越朝多功能、高智能、屏显化、交互性方向发展，且适应宽电压、低功耗、多输出、高可靠、强抗扰的技术要求，要求仪表内部对电源系统不同电压需求的转换、带载能力的分配与电源时序的受控管理有足够的设计预案。很多汽车仪表往往对功能需求、电源负载能力、受控逻辑、性能可靠性考虑不足，从而带来潜在的功能不完整、极限不满足、干扰不适应的问题，具体位：
3.(1)功能不完整：
4.例如，整车kl15电off下，漏开关量采集或唤醒；或不满足低功耗休眠要求，出现暗电流超标、时序异常的问题。
5.(2)极限不满足：
6.例如，标准要求的极限低压时，仪表不能工作或功能打折；整车出现极限高压或供电系统异常时，仪表又极易损坏。
7.(3)干扰不适应：
8.整车的电磁环境、电压变化、错接窜电，仪表易功能失效等。


技术实现要素：

9.针对现有技术中存在的缺陷，本发明解决的技术问题为：提供一种用于汽车仪表电源的电压分配管理方法，以解决背景技术的问题。
10.为达到以上目的，本发明提供的用于汽车仪表电源的电压分配管理方法，包括以下步骤：
11.蓄电池电源分配流程：将蓄电池电源分为两路，一路进行滤波和降压后得到蓄电池常开电源，另一路通过受控电路输出为受控常开电源并为对应的器件供电；将蓄电池常开电源分为2路，一路降压后作为系统常开电源，系统常开电源为整车off下仍要求仪表后台低功耗工作的器件的电源，所述器件包括mcu，将系统常开电源通过受控电路为对应电压的器件供电；将蓄电池常开电源的另一路降压后通过受控电路为对应电压的器件供电。
12.在上述技术方案的基础上，将蓄电池常开电源的所述另一路降压后通过受控电路为对应电压的器件供电的流程包括：蓄电池常开电源的另一路降压后，分别通过2路受控电路使能输出为第二电源和第三电源；第二电源用于：作为液晶lcm和核心板can(rx)模块的工作电源，作为lvds解串芯片的工作电源和io接口电源，作为音频解码、cvbs解码和5v～3.3v通信电平转换的工作电源，作为核心板工作唤醒监控电源；第三电源用于：作为lvds解串差分信号电源。
13.在上述技术方案的基础上，蓄电池常开电源的所述另一路还经过一路受控电路使
能输出为第四电源，其用于：作为lcm背光输入电源和车速采集接口电路的上拉电源。
14.在上述技术方案的基础上，所述第四电源还用于：经恒流升压输出后作为lcm内部led的背光电源，led的亮度调节通过由系统常开电源供电的mcu输出pwm波形控制。
15.在上述技术方案的基础上，所述系统常开电源通过受控电路为对应电压的器件供电的流程包括：系统常开电源分别通过2路受控电路控制使能输出为第五电源和第六电源；第五电源用于：作为音频驱动、通信电平转换和核心板输入电源；第六电源用于：作为模拟量和开关量ad采样的基准电压，作为usb和开关量选通器芯片工作电源，作为车速输入输出的上拉电源。
16.在上述技术方案的基础上，所述第五电源还用于：经降压后输出为核心板内部工作电源。
17.在上述技术方案的基础上，所述第六电源还用于：经降压后输出为cvbs解码芯片的工作电源。
18.在上述技术方案的基础上，所述受控常开电源为对应的器件供电的流程包括：在整车关机后，作为采集和监控开关量状态的上拉电源；经受控电路并降压后，控制使能输出为第一降压电源和第二降压电源；第一降压电源用于：作为负载电源和车速传感器电源，第二降压电源作为气压传感器电源。
19.在上述技术方案的基础上，该方法还包括以下步骤：
20.ign+电源分配流程：将ign+电源滤波后，一方面作为采集和监控开关量状态的上拉电源；另一方面受mcu监控是否上下电，上电时作为正常工作模式的触发信号，下电时作为下电模式的触发信号。
21.在上述技术方案的基础上，所述受控电路包括电容c1、5个电阻、2个三极管和2个二极管；5个电阻分别为：第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4和第五电阻r5；2个三极管分别为：第一三极管q1和第二三极管q2；2个二极管分别为：第一二极管d1和第二二极管d2；
22.第一三极管q1的发射极e、第二电阻r2和电容c1并联；第二电阻r2的一端与第一电阻r1串联后接入第一三极管q1的基极d，另一端接地；第一三极管q1的集电极c通过第三电阻r3分别与第二三极管q2的基极d、第四电阻r4相连，第四电阻r4还与第二三极管q2的发射极e相连，第二三极管q2的集电极c与第一二极管d1的阳极相连；第一二极管d1的阴极与第二二极管d2的阴极相连后与第五电阻r5连接，第五电阻r5通过第六电阻r6接地；电流经过第五电阻r5后输出至上述经受控电路控制的各电源的使能端；该电路使用时，将ign+电源与第一电阻r1串联，将系统常开电源与第二三极管q2的发射极e串联，将mcu与第二二极管d2的阳极串联。
23.与现有技术相比，本发明的优点在于：
24.本发明能够根据功能需求、用电场景、负载特性、可靠性保证等，实现具体的降压措施，进而可以采用不用电气参数的dc-dc电源、ldo电源相结合，以实现指标、成本、可靠性的平衡和保证，具体效果包括：
25.(1)实现了汽车tft全屏智能仪表，不同电源网络的管理、分配和控制，可靠地实现了正常工作、off下低功耗及休眠的供电模式的管理；
26.(2)实现了24v电系汽车供电瞬降至9v时，仍能正常工作，确保满足严格的电气标
准，提高可靠性；
27.(3)液晶背光可实现pwm背光调节亮度，每档通过恒流控制亮度不变，亮度不受外界电压的变化而变化
28.(4)具有电源防正负反接、电源反串、电压短路、电气干扰的保护功能，有效避免器件失效和功能不良；
29.与此同时，申请人已在内部的实车电气环境应用本发明，不仅未发现失效，而且实测暗电流可达＜1.2ma，远低于客户要求。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本发明实施例中用于汽车仪表电源的电压分配管理网络的示意图；
32.图2为本发明实施例中受控电路的电路图。
具体实施方式
33.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
34.附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
35.首先介绍一下本发明的研发原理：
36.针对一款24v电系tft液晶全屏智能仪表，要求满足汽车电气试验标准电压骤降低于9v仍能工作，off休眠能唤醒、暗电流＜2ma，具有cvbs接口夜视显示、lvds接口中控投屏，和旋音频输出及报警，输出12v@2a带载等功能要求。
37.基于整车主供电系统由蓄电池与发电机并行供电组成，通过钥匙或一键启动控制主供电系统的off、acc、on、start四种状态。其中，acc、on由蓄电池供电，start发电机发电后为主供电，反过来给蓄电池充电，这是车辆工作时的主要供电形态。
38.在此基础上，以24v电系tft液晶全屏智能仪表为例，本发明实施例中的用于汽车仪表电源的电压分配管理方法，包括以下步骤：
39.蓄电池电源分配流程：参见图1所示，将蓄电池电源“bat+”(网络1)分为两路，一路进行滤波和降压后得到蓄电池常开电源(网络3)，该常开电源的电压为7v，作为后续降压的基础电源，不予受控(即只要“bat+”有电，蓄电池常开电源就有7v)；另一路通过受控电路(ⅰ，即可以通过该电路关闭和开启)输出为受控常开电源“bat+_1”(网络4)并为对应的器件供电。
40.参见图1所示，将蓄电池常开电源(网络3)分为2路，一路降压后作为不予受控的系
统常开电源(网络7)，系统常开电源(网络7)为整车off下仍要求仪表后台低功耗工作的器件(例如mcu、can、e2prom等芯片)的电源，将系统常开电源(网络7)通过受控电路为对应电压的器件供电；将另一路降压后通过受控电路为对应电压的器件供电。
41.优选的，参见图1所示，上述将蓄电池常开电源的另一路降压后通过受控电路为对应电压的器件供电的流程包括：蓄电池常开电源的另一路降压后，分别通过2路受控电路(ⅱ和ⅲ)使能输出3.3v的第二电源(网络8)和1.2v的第三电源(网络9)。第二电源(网络8)用于：作为液晶lcm和核心板can(rx)模块(只接收)的工作电源，作为lvds解串芯片的工作电源和io接口电源，作为音频解码、cvbs解码和5v～3.3v通信电平转换的工作电源，作为核心板工作唤醒监控电源。第三电源(网络9)用于：作为lvds解串差分信号电源。
42.优选的，参见图1所示，上述蓄电池常开电源的另一路还经过一路受控电路(ⅳ)使能输出7v_1的第四电源(网络10)，其用于：作为lcm背光输入电源和车速采集接口电路的上拉电源。
43.优选的，参见图1所示，第四电源(网络10)还用于：经恒流升压输出后作为lcm内部led的背光电源(网络15)，led的亮度调节通过由系统常开电源(网络7)供电的mcu输出pwm波形控制，每档亮度恒定，不受外部电源变化的影响。
44.优选的，参见图1所示，上述系统常开电源(网络7)通过受控电路为对应电压的器件供电的流程包括：系统常开电源(网络7)分别通过2路受控电路(
ⅴ
和ⅵ)，控制使能输出5v_1的第五电源(网络11)、以及5v_2的第六电源(网络12)，即第五电源(网络11)和第六电源(网络12)的电压均与系统常开电源相同。第五电源(网络11)用于音频驱动、通信电平转换和核心板输入电源；第六电源(网络12)用于：作为模拟量和开关量ad采样的基准电压，作为usb电源、开关量选通器芯片工作电源、以及车速输入输出的上拉电源。
45.优选的，参见图1所示，第五电源(网络11)还用于：经降压后输出为3.3v的核心板内部工作电源(网络13)。
46.优选的，参见图1所示，第六电源(网络12)还用于：经降压后输出为1.8v的cvbs解码芯片的工作电源(网络14)。
47.优选的，参见图1所示，上述受控常开电源(网络4)为对应的器件供电的流程包括：
48.(1)在整车关机后，作为采集和监控开关量状态的上拉电源(网络16)，以实现off下开关量的采集及休眠唤醒。
49.(2)经受控电路(ⅶ)并降压后，控制使能输出为12v@2a的第一降压电源(网络5)和5v@100ma的第二降压电源(网络6)；第一降压电源(网络5)用于：作为负载电源和车速传感器电源，第二降压电源(网络6)作为气压传感器电源。
50.优选的，该方法还包括以下步骤：
51.ign+(ignition switch，点火开关)电源分配流程：将ign+电源(网络2)滤波后，一方面作为采集和监控开关量状态的上拉电源(网络16)；另一方面受mcu监控是否上下电，上电时作为正常工作模式的触发信号，下电时作为下电模式的触发信号。同时，mcu监控其电压状态，则为开关量采集的ad做同比例参考，避免上拉电压发生变化，ad状态同步变化而误判断开关状态。
52.优选的，参见图2所示，上述受控电路包括电容c1、5个电阻、2个三极管和2个二极管。5个电阻分别为：第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4和第五电阻r5；2个
三极管分别为：第一三极管q1和第二三极管q2；2个二极管分别为：第一二极管d1和第二二极管d2。
53.第一三极管q1的发射极e、第二电阻r2和电容c1并联；第二电阻r2的一端与第一电阻r1串联后接入第一三极管q1的基极d，另一端接地。第一三极管q1的集电极c通过第三电阻r3分别与第二三极管q2的基极d、第四电阻r4相连，第四电阻r4还与第二三极管q2的发射极e相连，第二三极管q2的集电极c与第一二极管d1的阳极相连。第一二极管d1的阴极与第二二极管d2的阴极相连后与第五电阻r5连接，第五电阻r5通过第六电阻r6接地；电流经过第五电阻r5后输出至上述经受控电路控制的各电源的使能端“pwrn_en”。
54.该电路使用时，将ign+电源(网络2)与第一电阻r1串联，将系统常开电源(网络7)与第二三极管q2的发射极e串联，将mcu(具体为mcu软件控制的“mcu_pwrn_en_ctrl”)与第二二极管d2的阳极串联。
55.参见上文可知，本发明能够根据功能需求、用电场景、负载特性、可靠性保证等，实现具体的降压措施，进而可以采用不用电气参数的dc-dc电源、ldo电源相结合，以实现指标、成本、可靠性的平衡和保证，具体效果包括：
56.(1)实现了汽车tft全屏智能仪表，不同电源网络的管理、分配和控制，可靠地实现了正常工作、off下低功耗及休眠的供电模式的管理；
57.(2)实现了24v电系汽车供电瞬降至9v时，仍能正常工作，确保满足严格的电气标准，提高可靠性；
58.(3)液晶背光可实现pwm背光调节亮度，每档通过恒流控制亮度不变，亮度不受外界电压的变化而变化
59.(4)具有电源防正负反接、电源反串、电压短路、电气干扰的保护功能，有效避免器件失效和功能不良；
60.与此同时，申请人已在内部的实车电气环境应用本发明，不仅未发现失效，而且实测暗电流可达＜1.2ma，远低于客户要求。
61.本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读存储介质上，计算机可读存储介质可以包括计算机可读存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。
62.如本领域普通技术人员公知的，术语计算机可读存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机可读存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且
可包括任何信息递送介质。
63.示例性的，计算机可读存储介质可以是前述实施例的电子设备的内部存储单元，例如电子设备的硬盘或内存。计算机可读存储介质也可以是电子设备的外部存储设备，例如电子设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。
64.以上仅为本发明实施例的具体实施方式，但本发明实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明实施例的保护范围之内。因此，本发明实施例的保护范围应以权利要求的保护范围为准。