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)故障時要求能及時發(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。以往對主供電支路供電狀態(tài)檢測和切換控制多數(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)時檢測方法，采用硬件電路方式實(shí)時監(jiān)控主供電支路的電壓狀態(tài)，實(shí)時輸出監(jiān)測結(jié)果并通知給后級切換電路，達(dá)到了自動快速切換的目的。

1 方案設(shè)計

本檢測方法主要包括如下部分。

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

2）監(jiān)測單元：用于實(shí)時檢測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，及時檢出／解除并迅速通知后級緩沖單元。

3）緩沖單元：當(dāng)使能有效后 （上電延時單元輸出控制），允許接收來至監(jiān)測單元的狀態(tài)信息，并輸出至后級升壓單元，執(zhí)行對后級升壓單元的打開和關(guān)閉動作。當(dāng)使能無效時，斷開后級輸出控制，關(guān)閉升壓單元。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 上電延時單元詳細(xì)描述過程

IC001芯片選用型號為BU4229G-TR。芯片在上電后工作，首先輸出低電平信號，經(jīng)過T時間后，輸出高電平，與后級緩沖單元使能引腳鏈接。延時單元T計算如下：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)葜担筛淖冄訒r時間。

2.2 檢測單元詳細(xì)描述過程

IC002芯片選用型號為S-19110AAEA。

1）檢出過程：檢測模塊在整個系統(tǒng)中一直處于工作狀態(tài)，實(shí)時檢測主供電支路POWER電壓狀態(tài)；當(dāng)主供電支路電壓值出現(xiàn)異常／斷電時，電壓會下跌，當(dāng)主電壓值跌入N1值附近區(qū)域且檢測模塊檢測到POWER<-Vdet（min）時，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，輸出至后級緩沖單元；當(dāng)后級緩沖單元使能有效時，BB_EN引腳為高電平，啟動后級電池升壓單元，經(jīng)D004二極管提供負(fù)載總線供電，負(fù)載正常工作，整個切換過程無縫隙。檢出時序如圖3所示。

圖2 電路圖

圖3 檢出時序圖

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)測模塊檢測到POWER>+Vdet（max）時，經(jīng)過延時Δt時間后，B_DET7V0_IN引腳輸出低電平，而后級緩沖單元BB_EN引腳也輸出低電平，關(guān)閉后級電池升壓單元，切斷備用電池電壓供電，改由主電支路POWER經(jīng)D001二極管提供負(fù)載總線供電，后級負(fù)載仍然正常工作，整個切換過程無縫隙。

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

圖4 解除時序圖

2.3 緩沖單元詳細(xì)描述過程

IC003芯片選用型號為SN74AVC2T245RSWR。

當(dāng)此IC使能引腳2為高電平時，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)，后級升壓單元無效。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，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，啟動電池升壓單元，反之，關(guān)閉電池升壓單元。實(shí)際測試如圖5、圖6所示。

圖5 上電時序

3 結(jié)束語

本文提出了采用硬件電路形式實(shí)時監(jiān)測主供電支路的電壓狀態(tài)。采用無MCU檢測方式，能夠避免MCU出現(xiàn)bug時導(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。同時在解除過程中采用延時執(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 切換時序