車載T-Box主電實(shí)時(shí)檢測(cè)方法

常 君，任 紅，葉 丹，孫宏宇

（東軟集團(tuán) （大連）有限公司，遼寧 大連 116085）

隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，汽車已經(jīng)向著智能化、網(wǎng)聯(lián)化的方向快速邁進(jìn)，車載T-Box（Telematics Box，車載終端）已經(jīng)成為汽車的關(guān)鍵零部件之一，是實(shí)施對(duì)車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控的重要組成部分，應(yīng)用越來越廣泛。車載終端在車輛上主供電電源通常采用蓄電池供電，當(dāng)車載主蓄電池供電支路出現(xiàn)故障時(shí)要求能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并且快速有效地切換到內(nèi)部備用電池供電支路上繼續(xù)工作，要求在備用電源和主電源之間實(shí)現(xiàn)無縫隙、準(zhǔn)確、快速切換。以往對(duì)主供電支路供電狀態(tài)檢測(cè)和切換控制多數(shù)是采用MCU軟件方式，一旦軟件出現(xiàn)bug問題，直接影響到設(shè)備能否繼續(xù)工作。為解決上述技術(shù)問題，本文提供一種車載T-Box主電實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，采用硬件電路方式實(shí)時(shí)監(jiān)控主供電支路的電壓狀態(tài)，實(shí)時(shí)輸出監(jiān)測(cè)結(jié)果并通知給后級(jí)切換電路，達(dá)到了自動(dòng)快速切換的目的。

1 方案設(shè)計(jì)

本檢測(cè)方法主要包括如下部分。

1）延時(shí)單元：主供電支路POWER上電后，VDD 3V3迅速得電，經(jīng)過X時(shí)間后輸出使能信號(hào)給后級(jí)緩沖單元使用。

2）監(jiān)測(cè)單元：用于實(shí)時(shí)檢測(cè)主供電支路電壓狀態(tài)，采用硬件電路來完成，當(dāng)主電壓支路電壓出現(xiàn)異常／恢復(fù)正常時(shí)，及時(shí)檢出／解除并迅速通知后級(jí)緩沖單元。

3）緩沖單元：當(dāng)使能有效后 （上電延時(shí)單元輸出控制），允許接收來至監(jiān)測(cè)單元的狀態(tài)信息，并輸出至后級(jí)升壓?jiǎn)卧瑘?zhí)行對(duì)后級(jí)升壓?jiǎn)卧拇蜷_和關(guān)閉動(dòng)作。當(dāng)使能無效時(shí)，斷開后級(jí)輸出控制，關(guān)閉升壓?jiǎn)卧?。系統(tǒng)框圖如圖1所示，具體電路如圖2所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

2 詳細(xì)執(zhí)行過程

2.1 上電延時(shí)單元詳細(xì)描述過程

IC001芯片選用型號(hào)為BU4229G-TR。芯片在上電后工作，首先輸出低電平信號(hào)，經(jīng)過T時(shí)間后，輸出高電平，與后級(jí)緩沖單元使能引腳鏈接。延時(shí)單元T計(jì)算如下：T=t×RcT×CcT，RcT=10MΩ，CcT=0.1uF，t=（5.9，6.9，7.9）×106。其中，RcT、t為固有參數(shù)，CcT為可調(diào)節(jié)參數(shù)，改變?nèi)葜?，可改變延時(shí)時(shí)間。

2.2 檢測(cè)單元詳細(xì)描述過程

IC002芯片選用型號(hào)為S-19110AAEA。

1）檢出過程：檢測(cè)模塊在整個(gè)系統(tǒng)中一直處于工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)檢測(cè)主供電支路POWER電壓狀態(tài)；當(dāng)主供電支路電壓值出現(xiàn)異常／斷電時(shí)，電壓會(huì)下跌，當(dāng)主電壓值跌入N1值附近區(qū)域且檢測(cè)模塊檢測(cè)到POWER<-Vdet（min）時(shí)，立即通過引腳3輸出低電平，經(jīng)過三極管反向，由B_DET7V0_IN引腳輸出高電平，輸出至后級(jí)緩沖單元；當(dāng)后級(jí)緩沖單元使能有效時(shí)，BB_EN引腳為高電平，啟動(dòng)后級(jí)電池升壓?jiǎn)卧?jīng)D004二極管提供負(fù)載總線供電，負(fù)載正常工作，整個(gè)切換過程無縫隙。檢出時(shí)序如圖3所示。

圖2 電路圖

圖3 檢出時(shí)序圖

2）解除過程：當(dāng)主供電支路電壓由異常向正?；謴?fù)過程中，電壓呈慢慢回升狀態(tài)，當(dāng)電壓值進(jìn)入N2值附近區(qū)域且監(jiān)測(cè)模塊檢測(cè)到POWER>+Vdet（max）時(shí)，經(jīng)過延時(shí)Δt時(shí)間后，B_DET7V0_IN引腳輸出低電平，而后級(jí)緩沖單元BB_EN引腳也輸出低電平，關(guān)閉后級(jí)電池升壓?jiǎn)卧袛鄠溆秒姵仉妷汗╇?，改由主電支路POWER經(jīng)D001二極管提供負(fù)載總線供電，后級(jí)負(fù)載仍然正常工作，整個(gè)切換過程無縫隙。

3） 延遲切換Δt時(shí)間：計(jì)算如下：Δt=2.86×C005（nF）+0.35ms。其中，2.86為延遲系數(shù)，0.35為解除延遲時(shí)間，均是IC002固有的；C005為延時(shí)選擇電容，通過改變其容值來調(diào)節(jié)延遲切換Δt。解除時(shí)序圖如圖4所示。

圖4 解除時(shí)序圖

2.3 緩沖單元詳細(xì)描述過程

IC003芯片選用型號(hào)為SN74AVC2T245RSWR。

當(dāng)此IC使能引腳2為高電平時(shí)，輸出B口→A口處于高阻隔離狀態(tài)，輸出引腳8處設(shè)有下拉電阻，呈低電平狀態(tài)，后級(jí)升壓?jiǎn)卧獰o效。當(dāng)此IC使能引腳2為低電平且DIR方向設(shè)置為低電平時(shí)，此芯片處于有效工作數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)，B口數(shù)據(jù)電平狀態(tài)直接輸出至A口，當(dāng)輸出為高電平時(shí)，啟動(dòng)電池升壓?jiǎn)卧粗?，關(guān)閉電池升壓?jiǎn)卧?shí)際測(cè)試如圖5、圖6所示。

圖5 上電時(shí)序

3 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了采用硬件電路形式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主供電支路的電壓狀態(tài)。采用無MCU檢測(cè)方式，能夠避免MCU出現(xiàn)bug時(shí)導(dǎo)致備用電源無法切換的問題，還可以節(jié)省控制MCU的IO口資源，提高M(jìn)CU利用效率。同時(shí)在解除過程中采用延時(shí)執(zhí)行方式，可以防止主供電支路的電壓受噪聲、干擾等因素影響而產(chǎn)生的誤切換，大大提高了切換系統(tǒng)的可靠性，有效地保證設(shè)備能夠持續(xù)而穩(wěn)定地工作。

圖6 切換時(shí)序