一种高精度多门限车载娱乐系统电源检测电路的研究

白文娟，王德波，周立夫（.惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司，江苏 南京 06；.南京邮电大学电子科学与工程学院，江苏 南京 0003)

设计研究

一种高精度多门限车载娱乐系统电源检测电路的研究

白文娟1，王德波2，周立夫1
（1.惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司，江苏 南京 211106；
2.南京邮电大学电子科学与工程学院，江苏 南京 210003)

文章介绍了车载娱乐系统中电源电压检测电路，从车载系统要求到电路设计，进行了电路仿真验证。为了实现车载系统电源的可靠工作，着重讨论了如何根据要求的滞回门限电压值设计相关电路参数，以及电源电压、温度等因素变化对电路精度的影响，使设计的电源电压检测电路具有高精度，多门限的特点。

车载电源；检测电路；高精度；多门限

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.12.001

CLC NO.: TP212Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2015)12-01-03

引言

在车载娱乐系统中，为了保证系统和人身安全，需要车载电源管理系统检测电源的电压值，以确定系统的正常工作状态。比如检测蓄电池的电量，实现充放电管理，车载系统通常要求的电源电压为 12V左右。当电源电压过低，需要将系统进入睡眠模式，防止在低压状态下逻辑电路进行误操作，或将非易失性存储单元（如FLASH 等）的数据进行误改写，造成数据丢失。当电源电压过高，为了防止系统中的电路芯片烧坏，因此也需要电源电压检测电路判断电源电压值。另外，系统中的有些电路能够承受的工作电压范围不同，所以会要求多门限电压限值［1-3］。

1、电路系统设计

车载12V电源经过保护二极管输入到DC/DC进行电压转换，通过BOOST/LDO等电源芯片转换成所需要的电压，分别给高低压检测模块、MCU以及其它电路模块供电。高低压模块检测到电压异常后会通过VO1/VO2向MCU发送中断GPIO信号，MCU通过内部逻辑设置来关闭相关的电路模块以及供电使能［4-6］。

图1　电路系统工作原理框图

1.1滞回电压比较器

图2　滞回比较器及其传输特性

电压比较器简单的讲，是对两个模拟电压比较其大小。滞回电压比较器又称施密特触发器，迟滞比较器。这种比较器的特点是当输入信号逐渐增大或逐渐减小时，它有两个阈值，且不相等，其传输特性具有“滞回”曲线的形状［7］。

正向过程的阈值为：

形成电压传输特性的abcd段。

负向过程的阈值为：

两个阈值的差值ΔUTH=UTH1-UTH2称为回差。由上分析可知，改变R2值可改变回差大小，调整UR可改变UTH1和UTH2，但不影响回差大小。

1.2高低压检测模块

在我们设计电路中，Vin是12V左右的车载电源，通过分压电阻将电压输入到前级电路的负端，3V3_LDO是 VIN通过LDO产生的一个稳压电源输出，纹波在100mV左右。3V3_LDO通过分压电阻产生的电压值输入到运放的正端。当+INA大于-INA时，OUTA输出高电平，Q1导通，VO1输出低电平。当+INA小于-INA时，OUTA输出低电平，Q1截止，VO1输出高电平。U1B工作原理同上。根据设定的阈值，我们可以得到：当VL2VH2时，VO1低电平，触发中断信号［8］。

图3　高低压检测模块

首先，根据需要设定相应的阈值电压如表1所示：

表1　滞回比较器的阈值电压

以下前后两级的电路中，VO1/VO2信号会输入到MCU的中断GPIO口。当Vin电压大于9.6V小于16V时，系统正常工作，检测信号VO1/VO2分别输出高电压。当低于或者高于设定的阈值电压时，输出信号为低电平，会触发中断。其中VO1输出低，VO2输出高时，MCU会将部分外围回路关闭，但仍然可以保持 CAN通信。当两个信号都输出高电平时，MCU输出中断禁止CAN通讯，整个系统进入待机状态。

图4　整个电路系统的电路图

2、电路系统制作与测试

图5　电路系统的PCB板　

电路检测系统电路通过PCB打样制作电路板如图5所示。电路系统中的电阻参数如表2所示，为了得到计算的电阻值，PCB中的部分电阻采用了电阻串联的方式。

表2　电路中的电阻参数

在设计完成的PCB中，通过可调稳压电源在Vin处施加12V左右电压，此时在测试点VO1/VO2处用万用表测试当前的电平均为高电平，然后缓慢降低Vin，当VO1电平跳变时记录下Vin的电压值VL1，然后继续调低，VO2电平跳变时记录下VL3，之后，开始将电压从5V以下缓慢升高，VO2电平跳变时记录VL4，VO1跳变时记录VL2。高压检测同理。测试结果如表3所示。

3、致谢

本文是江苏省青年基金项目（BK20140890）、南京邮电大学引进人才资助项目（NY213024）和东南大学 MEMS教育部重点实验室开放研究基金 （3206005302） 资助课题。

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Research on a high-precision multi-threshold power detection circuit of car entertainment system

Bai Wenjuan1, Wang Debo2, Zhou Lifu1
( 1.Huizhou Desay SV Automotive Co., Ltd., Jiangsu Nanjing 211106; 2.College of Electronic Science and Engineering, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Jiangsu Nanjing 210003 )

A power supply voltage detection circuit of the automotive entertainment systemis described.According to the circuit design of the automotive system, the circuit performance issimulated.In order to achieve reliable operation of the automotive system power, how to design the related circuit parameters and the influence on the circuit precision of a power supply voltage, temperature and other variables are focused on. Thus, the designed power supply voltage detection circuit have a high accuracy,multi-threshold characteristics.

Automotive Power; Detection Circuit; High Precision; Multi-threshold

测试试验

TP212

A

1671-7988（2015）12-01-03

白文娟，就职于惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司。