一种无常电仪表的电源模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于汽车电子控制技术领域。具体涉及一种无常电仪表的电源模块。
【背景技术】
[0002]随着汽车电子技术的发展和进步，对整车工况判断的正确性及相关信号处理的准确性和精确性要求越来越高。汽车仪表系统作为车身电子系统的重要组成部分，它涉及整车信号处理、故障报警指示和整车工况显示，是驾驶员与整车之间的人机界面。而电源模块作为仪表系统的“心脏”，其工作的稳定性、可靠性直接关系到仪表系统能否正常工作，故对汽车仪表系统电源模块的设计尤为重要。
[0003]本发明具体所处的技术背景为:应某整车客户要求，为其出国农机产品设计两款仪表，两款仪表外形相似但功能不同，一款为12V系统，另一款为24V系统，均无常电，均带有水温表、油量表、转速表三个表头和显示发动机累计工作时间的液晶屏。设计输入中要求，关闭点火钥匙，仪表需保存发动机累计工作时间数据，水温表、油量表、转速表三个表头指针需保持关闭点火钥匙瞬间的指示状态不变，为下次启动提供“记忆”数据参考。
[0004]分析上述技术背景，不难发现，该类无常电仪表与常见的汽车仪表有如下几点功能差异:一、无常电。二、掉电后，液晶显示的发动机相关数据要保存，但指针不回零。进一步分析如下:一、关闭点火钥匙，仪表需保存发动机累计工作时间数据，这要求关闭点火钥匙瞬间，仪表仍要有能量来源，即仪表电源模块仍要保持有电能输出状态。二、关闭点火钥匙，水温表、油量表、转速表三个表头指针需保持关闭点火钥匙瞬间的指示状态不变。这要求关闭点火钥匙之后，仪表步进电机不工作。对仪表系统来讲，数据的保存和步进电机的驱动都是通过微控制器(MCU)完成，而在软件模式固定的条件下，常规来讲，一种硬件状态要同时实现上述两种功能很困难。
[0005]目前解决上述问题主要通过软件技术手段，大致过程如下:在关闭点火钥匙瞬间，仪表系统掉电检测模块检测到点火钥匙关闭，立即给仪表系统微控制器(MCU)—个点火钥匙关闭信号，微控制器(MCU)接收到点火钥匙关闭信号后，立即发出发动机累计工作时间数据保存指令和水温表、油量表、转速表三个表头驱动信号关闭指令，以保存发动机累计工作时间数据同时防止水温表、油量表、转速表三个表头指针回零。以上过程在us或ms级时间内完成。
[0006]考虑到未来汽车仪表掉电后指针回零的主流趋势特点以及解决上述问题软件技术的特殊性而存在的风险，特从硬件设计角度解决上述问题。鉴于上述情况，一种无常电仪表的电源模块设计须具备如下基本特点:一、工作的可靠性。即采用该电源模块后，关闭点火钥匙，仪表能够可靠的保存发动机累计工作时间数据，而且水温表、油量表、转速表三个表头指针能够可靠保持关闭点火钥匙瞬间的指示状态不变。二、良好的环境适应性。即农用车在各种恶劣的工作环境下，该电源模块都能适应，以保证仪表正常工作。另外，对比两款仪表的相关特点，系列化设计电源模块，可缩短设计周期、简化生产流程以及方便后期维护。
【发明内容】
[0007]本发明的目的就是针对上述背景问题而设计了一种无常电仪表的电源模块。本发明的设计策略为:仪表系统仍沿用目前已很成熟的掉电指针回零的软件处理方法，电源模块以仪表电源12V或24V为输入，在点火钥匙开启过程中，电源模块的5V输出为仪表系统的微控制器(MCU)和采样模块供电，同时电源模块自身充电，存储电能。点火钥匙关闭瞬间，仪表电源掉电监测电路监测到仪表电源断电，在电源模块利用自身存储的电能继续输出为仪表系统的微控制器(MCU)和米样模块供电的过程中，仪表系统的微控制器(MCU)以最快速度保存发动机累计工作时间数据，同时利用步进电机自身的静态力矩消耗电源模块的多余电能，保证水温表、油量表、转速表三个表头指针能够可靠保持关闭点火钥匙瞬间的指示状态不变。
[0008]本发明的技术解决方案是:一种无常电仪表的电源模块，其特征在于:包括仪表电源输入部分电路、12V或24V电源输入-5V电源输出电路、12V电源输入-5V电源输出电路、双-单电源选择电路、仪表电源掉电监测电路；其中，仪表电源输入部分电路分别与12V或24V电源输入-5V电源输出电路、12V电源输入-5V电源输出电路、双-单电源选择电路的输入端连接；12V或24V电源输入-5V电源输出电路、12V电源输入-5V电源输出电路的输出端分别与双-单电源选择电路的输入端连接；仪表电源掉电监测电路的输出端与仪表系统的微控制器的掉电监测引脚连接。
[0009]本发明的技术解决方案中所述的仪表电源输入部分电路由12V或24V仪表电源、第一二极管、瞬态电压抑制二极管、第一保险丝、第二保险丝构成，其中，第一保险丝与第二保险丝并联的输入端、第一二极管负极端、瞬态电压抑制二极管负极端连接，第一二极管正极端与12V或24V仪表电源连接。仪表电源先通过第一二极管防反接保护，再经过瞬态电压抑制二极管抑制浪涌电压，然后经过第一保险丝与第二保险丝并联构成的熔断保护网络，输出至12V或24V电源输入-5V电源输出电路、12V电源输入-5V电源输出电路和仪表电源掉电监测电路的输入端。
[0010]本发明的技术解决方案中所述的12V或24V电源输入-5V电源输出电路由第二二极管、第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八电解电容、第一贴片电容、第一集成电源芯片、第一稳压二极管、第一交流扼流线圈、第十、第十一电解电容、第二、第三贴片电容和第二稳压二极管构成；其中，第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八电解电容、第一贴片电容并联，输入端与第二二极管负极连接，输出端与第一集成电源芯片连接；第一稳压二极管、第一交流扼流线圈串联后与第十、第十一电解电容、第二、第三贴片电容和第二稳压二极管并联，第一稳压二极管与第一交流扼流线圈的连接点与第一集成电源芯片连接。该电路的输入先经过第二二极管防反接保护，第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八电解电容和第一贴片电容并联组成的储能、滤波网络，输出至第一集成电源芯片，第一集成电源芯片后先经过第一稳压二极管稳压，再经过第一交流扼流线圈滤除交流杂波，然后经过第十、第十一电解电容和第二、第三贴片电容并联组成的滤波网络滤波，滤波后再经过第二稳压二极管稳压后输出。
[0011]本发明的技术解决方案中所述的12V电源输入-5V电源输出电路由第九电阻、第十六电解电容、第四贴片电容、第二电源集成芯片、第五和第六贴片电容构成。
[0012]本发明的技术解决方案中所述的双-单电源选择电路由12V或24V电源输入-5V电源输出电路的5V电源、12V电源输入-5V电源输出电路的5V电源和第十电阻构成。
[0013]本发明的技术解决方案中所述的仪表电源掉电监测电路由第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第十四电容、第十五电容、第一晶体管、第二晶体管和5V电源构成。其中，第三电阻和第十四电容串联组成第一级滤波网络；第一晶体管、第四电阻、第六电阻组成第一级开关电路；第五电阻和第十五电容串联组成的第二级滤波网络；第二晶体管、第七电阻、第八电阻组成第二级开关电路。
[0014]本发明主要有如下特点:一、另辟蹊径，采用硬件方法解决了软件问题。二、采用前瞻性设计思想，设计了双电源选择输出模式，可根据市场客户的需求适时调整切换，在确保功能实现的前提下，实现了电路的兼容性。三、电路设计模块化、12V和24V仪表设计系列化，缩短了设计周期、简化了生产工艺和流程。四、采用