[發明專利]一種低成本低靜態功耗的輸入擴展電路和擴展方法

有效

• 申請號: 202210766306.2
• 申請日: 2022-06-30
• 公開（公告）號: CN115061964B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 彭金城;方利志;陳中天;王賽;趙鑫
• 申請（專利權）人: 東風汽車集團股份有限公司
• 主分類號: G06F13/40
• 分類號: G06F13/40;G06F13/42;G06F1/3234;G06F1/26
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 樊凡

1.一種低成本低靜態功耗的輸入擴展電路，其特征在于：包括高低邊開關輸入檢測電路模塊、數字信號采集和模擬SPI通信電路模塊、受控電源電路模塊和MCU電路模塊；

高低邊開關輸入檢測電路模塊的數字輸入端口IDHn和IDLn分別連接外部高邊開關的輸出端和外部低邊開關的輸出端；高低邊開關輸入檢測電路模塊通過數字輸出端口DIHn和DILn連接多位數字信號采集和模擬SPI通信電路模塊的數字輸入端口D0～Dn；

多位數字信號采集和模擬SPI通信電路模塊通過SPI口連接MCU電路模塊；MCU電路模塊分別通過控制端DO1和檢測端AI0、AI1連接受控電源電路模塊的受控端DI1和檢測輸出端AO0、AO1；受控電源電路模塊的電源輸入端BAT和電源地GND分別接到外接蓄電池的正極和負極上，受控電源電路模塊的電源輸出端BAT-S和6.2V-S分別用于輸出受控蓄電池電源BAT-S和受控6.2V穩壓電源6.2V-S。

2.根據權利要求1所述的一種低成本低靜態功耗的輸入擴展電路，其特征在于：高低邊開關輸入檢測電路包括高邊開關輸入檢測電路和低邊開關輸入檢測電路；高邊開關輸入檢測電路輸入的IDHn和低邊開關輸入檢測電路輸入的IDLn經過靜電防護、反接防護、ISO7637脈沖防護、電磁干擾防護、電磁騷擾抑制、高頻濾波、限壓措施、濕潤電流措施和防漏電流措施后分別對應輸出DIHn和DILn；輸出DIHn和DILn對輸入IDHn和IDLn的響應時間小于2ms；

低邊開關輸入檢測電路包括第一MOSFET管Q1、第一穩壓二極管D1、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3；

第一MOSFET管Q1用于進行輸入信號IDLn的通斷控制，并在多位數字信號采集和模擬SPI通信電路模塊的電源關斷時避免漏電流；第一MOSFET管Q1的漏極通過串聯第二電阻R2后連接外部低邊開關的輸出端，用于輸入外部低邊開關信號IDLn；第二電容C2并聯在第二電阻R2連接外部低邊開關的輸出端的連接點與電源地GND之間；第一電阻R1的一端連接上述連接點，另一端用于輸入受控蓄電池電源BAT-S，用于承載濕潤電流；第二電阻R2是外部開關輸入信號的分壓限流電阻，第二電容C2是防靜電電容；

第四電阻R4、第一電容C1和第一穩壓二極管D1分別并聯在第一MOSFET管Q1的漏極和柵極之間；第四電阻R4是外部開關輸入信號分壓限流電阻，第一電容C1是高頻濾波電容，第一穩壓二極管D1用于進行輸入限壓；

第一穩壓二極管D1、第二電阻R2和第一電容C1組合用于抗ISO7637脈沖和防反接；第二電阻R2和第一電容C1組合用于防電磁干擾和抑制電磁騷擾；

第一MOSFET管Q1的柵極通過串聯第三電容C3后接電源地GND；第一MOSFET管Q1的柵極通過串聯第六電阻R6后輸入受控6.2V穩壓電源6.2V-S；第六電阻R6和第三電容C3組成第一MOSFET管Q1的柵極濾波電路；

第一MOSFET管Q1的源極通過串聯第三電阻R3后輸出低邊開關檢測信號DILn；第一MOSFET管Q1的源極通過串聯第五電阻R5后接電源地GND；第三電阻R3是輸出限流電阻，第五電阻R5是外部開關輸入信號的分壓和防懸空電阻；

當BAT-S引腳和6.2V-S引腳輸入有效電壓且4V≤IDLn≤BAT-S時，DILn引腳輸出高于2V的高電平；

當BAT-S引腳和6.2V-S引腳輸入有效電壓且0V≤IDLn≤1.5V時，DILn引腳輸出低于0.8V的低電平；在休眠狀態下，BAT-S引腳和6.2V-S引腳輸入0V電壓，DILn引腳輸出低電平，用于降低電路靜態功耗；

當BAT-S引腳和6.2V-S引腳輸入有效電壓且1.5V＜IDLn＜4V時，DILn引腳輸出不確定電平；

當6.2V-S引腳輸入無效電壓時，DILn引腳輸出0V的低電平；

當BAT-S引腳輸入無效電壓時，DILn引腳輸出電平無意義；

高邊開關輸入檢測電路包括第二MOSFET管Q2、第二穩壓二極管D2、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第四電容C4、第五電容C5、第六電容C6；

第二MOSFET管Q2用于進行輸入信號IDHn的通斷控制，并在多位數字信號采集和模擬SPI通信電路模塊的電源關斷時避免漏電流；第二MOSFET管Q2的漏極通過串聯第七電阻R7后連接外部高邊開關的輸出端，用于輸入外部高邊開關信號IDHn；第五電容C5和第九電阻R9分別并聯在第二電阻R2連接外部高邊開關的輸出端的連接點與電源地GND之間；第九電阻R9用于承載濕潤電流；第七電阻R7是外部開關輸入信號的分壓限流電阻；第五電容C5是防靜電電容；

第十電阻R10、第四電容C4和第二穩壓二極管D2分別并聯在第二MOSFET管Q2的漏極和柵極之間；第十電阻R10是外部開關輸入信號分壓限流電阻，第四電容C4是高頻濾波電容，第二穩壓二極管D2用于進行輸入限壓；

第二穩壓二極管D2、第七電阻R7和第四電容C4組合用于抗ISO7637脈沖和防反接；第七電阻R7和第四電容C4組合用于防電磁干擾和抑制電磁騷擾；

第二MOSFET管Q2的柵極通過串聯第六電容C6后接電源地GND；第二MOSFET管Q2的柵極通過串聯第十二電阻R12后輸入受控6.2V穩壓電源6.2V-S；第十二電阻R12和第六電容C6組成第二MOSFET管Q2的柵極濾波電路；

第二MOSFET管Q2的源極通過串聯第八電阻R8后輸出高邊開關檢測信號DIHn；第二MOSFET管Q2的源極通過串聯第十一電阻R11后接電源地GND；第八電阻R8是輸出限流電阻，第十一電阻R11是外部開關輸入信號的分壓和防懸空電阻；當6.2V-S引腳輸入有效電壓且4V≤IDHn≤BAT時，DIHn引腳輸出高于2V的高電平；

當6.2V-S引腳輸入有效電壓且0V≤IDHn≤1.5V時，DIHn引腳輸出低于0.8V的低電平；

當6.2V-S引腳輸入有效電壓且1.5V＜IDHn＜4V時，DIHn引腳輸出不確定電平；

當6.2V-S引腳輸入無效電壓時，DIHn引腳輸出0V的低電平。