作者/ 杨沛 亮锐商贸(上海)有限公司(上海 200233)
摘要：本文介绍了一种带推迟功用的低压维护电路。这种电路能够进步低压维护阈值精度，减小温度对阈值的影响，下降电路的全体功耗，一起处理了某些车辆电瓶引起的误关机现象，并经过理论剖析和仿真成果，给出了推迟电路规划难点的处理方法，为往后依据OBD接口的车载用品的低压维护计划供给了参阅和方向。
导言
跟着近年来车载用品品种的增多和功用的扩展，OBD(On Board Diagnostics，车载主动诊断体系)接口供电的车载用品的市场占有率越来越高。OBD是为轿车的故障诊断和检修供给了许多便利[1]，轿车装备OBD体系已经是未来轿车产业开展的一种趋势[2]。OBD接口平常很少运用，因而，其电源管脚能够用来为车载产品供电。因为OBD接口直接衔接轿车电瓶，此类产品的低压维护规划尤为重要。
现在比较简略的低压维护电路规划是经过火压电路来完结的，其原理是输入电压经过电阻分压后，其抽头电压输出给电源芯片，当低于电源芯片的低压维护值，电源芯片就主动封闭。这种OBD接口供电的车载产品的低压维护存在以下缺陷:
1)规划阈值不准确。轿车电瓶的电压值受负载的影响动摇很大，由此电阻分压中的输出电压也相应地产生动摇，假如其值在电源芯片使能值邻近，又因为使能管脚的迟滞很小，很可能形成误关机和乒乓效应。
2)温度特性差。有些规划会选用稳压二极管稳压，可是稳压二极管本身的一致性不高，且受温度规模影响较大，因而，在凹凸温环境中，低压维护的阈值改变很大。
以上的规划缺陷都会过多耗费轿车电瓶的电量，最严峻的结果是导致轿车的电瓶电量被耗尽，轿车无法发起。
1 迟滞比较器计划的原理及其完结
针对以上呈现的问题，有两种处理计划，第一种是选用单片机完结，第二种是选用迟滞比较器来完结。两种计划一起的优势在于:
1)消除乒乓效应。迟滞比较器能够拉大迟滞电压，一起输出值只需高和低两个状况，处理了乒乓效应，而且克服了电源芯片使能电压存在差错的缺陷。单片机的开机和关机阈值能够灵敏编程设置，其效果和迟滞比较器相同。
2)维护阈值准确安稳，能够减小环境温度的影响。
这两种计划能够依据实践的使用来挑选，具体到本文的使用，功耗是一个重要的目标，尤其是低压维护之后，只需维护电路耗电。假如选用单片机完结，因为单片机需求实时收集电压数据，其功耗要大于迟滞比较器的运放功耗，而且进入低压维护后，还要实时监控电压数据，以防用户发起车辆导致电压上升，确保车载产品快速发起作业。依据这些需求，选用迟滞比较器的低压维护电路规划是一种适宜的计划。
迟滞比较器有两个门限值，且门限值随输出电压的改变而改变[3]。当输入信号满意第一个门限值时，比较器的输出状况产生改变。此刻比较器只需满意第二个门限值，比较器的输出状况才干产生改变。这种带有“滞回”的传输特性有效地克服了单限比较器在门限值附件存在细小搅扰而呈现的输出颤动的缺陷。在惯例监测操控电路中具有很强的抗搅扰才能[4]。只需选好迟滞比较器的电阻参数，就能够规划出满意需求的迟滞规模。具体的规划细节能够参阅TI的比较器规划[5]来完结。
图1是低压维护规划的具体计划。轿车OBD电瓶输出的12V供电电压，一路作为DC/DC的输入，另一路经过高精度电阻分压后，作为迟滞比较器模块的输入，迟滞比较器将其和设定的阈值相比较，假如12V电源输入高于发起门限，则输出相应信号使能DC/DC，反之，则不使能DC/DC。当DC/DC使能发起后，依据迟滞比较器的原理，其门限产生改变。假如在运转过程中，12V的输入电压低于此门限时，则输出相应电平，封闭DC/DC，反之，输出电平坚持不变，DC/DC处于作业状况。
因为迟滞规模能够灵敏调整，迟滞比较器的输出只需凹凸两个状况，因而，彻底处理了乒乓开关机问题。一起，迟滞比较器的温度特性更安稳，功耗很低，维护的阈值愈加安稳。在进入低压维护后，全体的功耗对电瓶的影响十分小。
2 电瓶引起的误关机问题处理计划
现在，市场上的电瓶品牌许多，质量良莠不齐。有些车辆在行车或许ACC档时，忽然敞开大负载，比方前大灯或许空调，电瓶电压会忽然拉低。假如电瓶电压拉低到低压维护阈值以下，会呈现关机。比及电压上升到发起阈值时，会再次上电开机。
处理这个问题需求在低压维护规划根底上，添加一个延时电路。当电瓶电压到达低压维护阈值时，封闭DC/DC的使能信号，延时一段时刻，若此刻间内，电瓶康复到敞开电压以上，则持续使能DC/DC，反之，则封闭DC/DC。
具体的完结计划能够选用单片机，也可选用单稳态电路。考虑到功耗问题，单稳态电路计划更为合适，此计划还需求参加逻辑门来进行延时时刻内的电平逻辑判别。
单稳态电路具有稳态和暂态两种作业状况。在触发脉冲效果下，能从稳态翻转到暂态，并能在一段时刻后主动回来稳态，且暂态保持的时刻长短与触发脉冲无关，只取决于电路本身[6]。选用外接RC的充放电来完结单稳态触发器，具有电路简略，外接器材少的长处[7]。具体的框图如图2。
电瓶电压正常时，单稳态电路处于稳态;当电瓶电压拉低到低压维护门限时，比较器输出由低电平切换到高电平，单稳态电路进入暂态，此刻会输出一个高脉冲，这个高脉冲与比较器的输出反向状况取或非后，输出给DC/DC，经过设置RC参数，能够规划出需求的暂态时刻，即高脉冲的持续时刻。进入暂态后，假如比较器输出康复到低电平，则或非门A的输出为高，或非门B的输出必为低，然后翻开DC/DC。这个延时规划处理大负载引起的低压维护问题。
这种规划的难点在于要考虑逻辑门本身的传输延时，假如处理欠好，会呈现竞赛冒险问题，形成终究输出的误翻转。假定TB~B是或非门B的传输延时，TBQ是单稳态电路传输延时，TQw是暂态的时刻，TBW是误关机的时刻长度，使用Matlab仿真剖析这三者的联系：
1)TB~B<tbq时，输出会有时刻短的高电平，导致dc p="" dc封闭，如图3所示;
2)当TB~B>TBQ，TBW >TQW时，输出会有时刻短的高电平，导致DC/DC封闭，如图4所示;
3)当TB~B>TBQ，TBW <tqw时，虽然电压拉低，可是输出一向为低，dc p="" dc一向作业，克服了打火后且电瓶拉低之后，电压缓慢上升形成的重启问题，如图5所示。
这种条件下，假如电瓶电压拉低到低压维护点后仍然不上升，即电瓶电量的确被耗费到低压维护时，推迟一段时刻后，将DC/DC封闭。即低压维护时，封闭DC/DC需求一个延时，其巨细为TQW+TBQ，如图6所示。
从以上剖析能够看出，只需将单稳态电路的输出高脉冲的宽度大于比较器的脉冲宽度(暂态时刻大于误关机时刻)，而且单稳态电路的输入输出推迟时刻小于或非门的推迟，就能够完结推迟功用要求，脉冲宽度可经过调整RC来完结。推迟时刻能够经过%&&&&&%来调整。这样就能够处理误关机问题。
3 定论
本文介绍了带推迟功用的低压维护电路，对其原理和完结进行了具体的论述，而且对规划难点进行了理论剖析和仿真。本计划能够满意大多数OBD车载用品的低压维护需求，为往后OBD供电的车载用品的低压维护规划计划供给了一个参阅和方向。
参阅文献：
[1]曹云建,唐耀庚,谢宇希.依据OBD的轿车长途检测体系规划[J].工业操控计算机,2012,25(12):95-96.
[2]何龙文,徐建闽,徐鑫龙.依据OBD接口的风险驾驭报警与记载体系规划[J].信息技能,2013(5):16-23.
[3]康华光.电子技能根底:模仿部分[M].北京:高等教育出版社,2000.
[4]高锦秀,翟俊祥,周晓华,等.迟滞比较器在蓄电池备用电源中的使用[J].半导体技能,2001,26(6):25-26.
[5] Art Kay, Timothy Claycomb. Comparator with Hysteresis Reference Design[J].TI Designs– Precision: Verified Design, 2014.
[6]岳怡.数字电路与数字电子技能[M].西安:西北工业大学出版社,2004.
[7]王金花,姚宏宝.用可编程逻辑器材完结单稳态触发器[J].红外与激光工程,2002,31(2):185-186.
本文来源于《电子产品世界》2017年第1期第63页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
