車載電源保護電路的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種車載電源保護電路，包括：反接保護電路、過流保護電路，還包括：過壓保護電路，其與所述過流保護電路相連，用于接收所述過流保護電路輸出的電壓，并在接收的電壓在下限設定閾值與上限設定閾值之間時輸出接收的電壓；否則，輸出截止；電壓轉換電路，其與所述過壓保護電路相連，用于將所述過壓保護電路輸出的電壓轉換為車載終端設備所需的供電電壓向所述車載終端設備輸送；儲能電路，與所述電壓轉換電路的輸入端相連，在所述過壓保護電路輸出電壓時充電，在所述過壓保護電路截止輸出時向所述電壓轉換電路放電。應用本發明，可以降低車載終端設備的故障率。
【專利說明】車載電源保護電路
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及汽車電子領域，尤其涉及一種車載電源保護電路。
【背景技術】
[0002]車載電源是向車載終端設備提供可靠電能的裝置，其提供的電源的功率大小，以及電壓、電流的穩定性，都將影響車載終端設備的性能以及使用壽命。實際應用中，對于不同的車載終端設備，其所需的電源電壓會有所不同，當提供的電源電壓過大或過小，都會增加車載終端設備的故障率。而目前車載電源主要有12V、24V兩種，因此，往往需要在車載電源與車載終端設備之間添加有電源保護電路，用于對車載電源提供的電源電壓進行濾波，并將車載電源提供的電源電壓轉換成適用于車載終端設備的電壓。
[0003]現有技術中，目前常見的車載電源保護電路中的內部電路結構具體包括:過流保護電路、差模濾波電路、共模濾波電路以及電壓轉換電路，但就市場表現來看，應用在車況良好的車上尚可，一旦應用到車輛的發電機或者電瓶狀況不好的車上，車載終端設備的故障率相當高，比如電源芯片部分故障、存儲芯片故障及硬盤故障等。因此，有必要提供一種能夠降低車載終端設備的故障率的車載電源保護電路。

【發明內容】

[0004]本發明實施例提供了一種車載電源保護電路，用以降低車載終端設備的故障率。
[0005]本發明提供了一種車載電源保護電路，包括:反接保護電路、過流保護電路，進一步地，車載電源保護電路還包括:
[0006]過壓保護電路，其與所述過流保護電路相連，用于接收所述過流保護電路輸出的電壓，并在接收的電壓在下限設定閾值與上限設定閾值之間時輸出接收的電壓；否則，輸出截止；
[0007]電壓轉換電路，其與所述過壓保護電路相連，用于將所述過壓保護電路輸出的電壓轉換為車載終端設備所需的供電電壓向所述車載終端設備輸送；
[0008]儲能電路，與所述電壓轉換電路的輸入端相連，在所述過壓保護電路輸出電壓時充電，在所述過壓保護電路截止輸出時向所述電壓轉換電路放電。
[0009]較佳地，所述儲能電路具體包括:串聯在所述電壓轉換電路的輸入端與信號地之間的充放電單元和至少一個儲能單元；其中
[0010]所述充放電單元包括并聯的限電電阻以及放電二極管，所述放電二極管的陰極與所述電壓轉換電路的輸入端相連；
[0011]所述儲能單元包括并聯的儲能電容以及放電電阻。
[0012]較佳地，所述過壓保護電路具體包括:過壓檢測電路、開關控制電路以及開關保護電路；其中，
[0013]所述過壓檢測電路包括:第一穩壓管Vl以及第一電阻Rl ;其中，所述Vl的陰極作為所述過壓保護電路的輸入端；所述Rl跨接于所述Vl的陽極與所述信號地之間；[0014]所述開關控制電路包括:第二電阻R2、第三電阻R3以及第一金屬氧化物半導體MOS場效應晶體管Tl ;其中，所述R2跨接于所述Tl的柵極與所述Vl的陽極之間；所述R3跨接于所述Tl的漏極與所述Vl的陰極之間；所述Tl的源極接所述信號地；
[0015]所述開關保護電路包括:第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第二 MOS場效應晶體管T2以及第三MOS場效應晶體管T3 ;其中，所述R5的一端與所述T3的源極以及所述Vl的陰極相連，其另一端與所述T2的漏極以及所述R6的一端相連；所述R6的另一端與所述T3的柵極相連；所述T2的柵極與所述Tl的漏極以及所述R4的一端相連；所述R4的另一端與所述T2的源極接所述信號地；所述T3的漏極作為所述過壓保護電路的輸出端。
[0016]較佳地，所述開關控制電路還包括:第二穩壓管V2，其陰極與所述Tl的柵極相連，其陽極與所述Tl的源極相連；以及
[0017]所述開關保護電路還包括:第三穩壓管V3、第四穩壓管V4 ;其中，所述V3的陽極與所述T2的柵極相連，其陰極與所述T2的源極相連；所述V4的陽極與所述T3的柵極相連，其陰極與所述T3的源極相連。
[0018]較佳地，所述開關控制電路還包括:跨接于所述Tl的柵極與源極之間的第一瞬態電壓抑制器TVS 二極管；以及
[0019]所述開關保護電路還包括:跨接于所述T2的柵極與源極之間的第二 TVS 二極管、跨接于所述T3的柵極與源極之間的第三TVS 二極管。
[0020]較佳地，本發明提供的車載電源保護電路還包括:
[0021 ] 連接于所述過流保護電路與所述過壓保護電路之間的多級濾波電路，用于濾除所述過流保護電路輸出的電壓中的差模干擾、高頻共模干擾、低頻共模干擾以及特定頻率的噪聲干擾。
[0022]較佳地，所述多級濾波電路具體包括:依次串聯的差模濾波電路、共模濾波電路以及η型濾波電路。
[0023]較佳地，所述差模濾波電路包括:第一濾波電感L1、第二濾波電感L2以及第一濾波電容Cl ;其中，
[0024]所述LI的一端作為所述多級濾波電路的輸入端，另一端作為所述差模濾波電路的第一輸出端與所述Cl的一端相連；所述Cl的另一端作為所述差模濾波電路的第二輸出端與所述L2的一端相連；所述L2的另一端接電源地；以及
[0025]所述L1、所述L2均為單路電感。
[0026]較佳地，所述共模濾波電路包括:
[0027]高頻共模濾波電路，其包括:第二濾波電容C2、第三濾波電容C3、第三濾波電感L3、第四濾波電容C4、第五濾波電容C5 ;其中,所述C2的一端與所述差模濾波電路的第一輸出端、所述L3的第一輸入端相連，另一端與所述C3的一端接第一保護地；所述C3的另一端與所述差模濾波電路的第二輸出端、所述L3的第二輸入端相連；所述L3的第一輸出端與所述C4的一端相連，所述L3的第二輸出端與所述C5的一端相連；所述C4的另一端與所述C5的另一端接第二保護地；
[0028]低頻共模濾波電路，其包括:第四濾波電容C4、第五濾波電容C5、第四濾波電感L4、第六濾波電容C6以及第七濾波電容C7 ;其中,所述L4的第一輸入端與所述C4的一端相連，所述L4的第二輸入端與所述C5的一端相連；所述L4的第一輸出端作為所述共模濾波電路的第一輸出端與所述C6的一端相連；所述L4的第二輸出端作為所述共模濾波電路的第二輸出端與所述C7的一端相連；所述C6的另一端與所述C7的另一端接第三保護地；以及
[0029]所述L3、所述L4均為共模電感。
[0030]較佳地，所述型濾波電路具體包括:第八濾波電容CS、第五濾波電感L5以及第九濾波電容C9 ;其中，
[0031]所述CS的一端與所述共模濾波電路的第一輸出端以及所述L5的一端相連，另一端與所述共模濾波電路的第二輸出端、C9的一端接所述信號地；所述L5的另一端作為所述多級濾波電路的輸出端與C9的另一端相連；以及
[0032]所述L5為單路電感。
[0033]本發明的技術方案中，通過在電壓轉換電路104與多級濾波電路106之間增加過壓保護電路103，可以在車載電源出現瞬間電壓過高或過低的現象時停止向電壓轉換電路104供電，避免了電壓轉換電路104以及車載終端設備受到高壓沖擊而出現器件燒毀而故障，以及避免了車載終端設備長時間處于低壓工作狀態而出現故障；同時，在電壓轉換電路104與過壓保護電路之間增設儲能電路105，可以在過壓保護電路103向電壓轉換電路104正常輸出時，對儲能電路105進行充電；而在車載電源出現瞬間電壓過高或過低導致過壓保護電路103停止電壓轉換電路104輸出時，儲能電路105可以對電壓轉換電路104進行放電，使得電壓轉換電路104可以繼續向車載終端設備供電，從而保證車載終端設備可以繼續工作，而避免了車載終端設備突然掉電的情況，降低了車載終端設備的故障率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1a為本發明實施例的一種車載電源保護電路的內部電路結構示意圖；
[0035]圖1b為本發明實施例的另一種車載電源保護電路的內部電路結構示意圖；
[0036]圖2為本發明實施例的儲能電路的內部電路原理結構示意圖；
[0037]圖3為本發明實施例的電壓轉換電路的一種內部結構示意圖；
[0038]圖4為本發明實施例的過壓保護電路的內部電路結構示意圖；
[0039]圖5為本發明實施例的過壓保護電路的內部電路原理結構示意圖；
[0040]圖6為本發明實施例的多級濾波電路的內部電路結構示意圖；
[0041]圖7為本發明實施例的多級濾波電路的內部電路原理結構示意圖。
【具體實施方式】
[0042]為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉出優選實施例，對本發明進一步詳細說明。然而，需要說明的是，說明書中列出的許多細節僅僅是為了使讀者對本發明的一個或多個方面有一個透徹的理解，即便沒有這些特定的細節也可以實現本發明的這些方面。
[0043]本申請使用的“模塊”、“系統”等術語旨在包括與計算機相關的實體，例如但不限于硬件、固件、軟硬件組合、軟件或者執行中的軟件。例如，模塊可以是，但并不僅限于:處理器上運行的進程、處理器、對象、可執行程序、執行的線程、程序和/或計算機。舉例來說，計算設備上運行的應用程序和此計算設備都可以是模塊。一個或多個模塊可以位于執行中的一個進程和/或線程內。
[0044]本發明的發明人發現，當車輛的發電機或者電瓶狀況不好時，車載電源所產生的電源電壓非常不穩定，存在瞬態電壓干擾，包括瞬間電壓過低、瞬間電壓過高的現象。例如，對于12V的車載電源，若發電機狀況不好，在車輛打火的瞬間，其產生的電源電壓可能跌到4V以下，而在發動機高速轉動時，電壓可達到幾十伏，甚至還會出現上百伏的毛刺。然而，現有的車載電源保護電路主要是對車載電源提供的電源電壓進行噪聲濾除以及高電壓向低電壓的轉換，在車載電源提供的電源電壓瞬間過低時，無法實現向車載終端設備提供其所需的電壓，使得與車載電源保護電路相連的車載終端設備出現突然掉電的現象，繼而導致車載終端設備的故障率升高。而在車載電源提供的電源電壓超過車載電源保護電路的額定工作電壓時，即出現電壓過高的情況時，可能會造成車載電源保護電路受到高壓沖擊，進而導致車載電源保護電路的器件燒毀，使得車載電源保護電路無法正常工作，甚至可能會直接造成車載終端設備承受高壓而出現故障。
[0045]本發明的發明人考慮到，針對現有的車載電源保護電路在車載電源提供的電源電壓過高時導致電壓轉換電路和車載終端設備受高壓沖擊的情況，可以在車載電源保護電路中的電壓轉換電路之前增設過壓保護電路。這樣，在車載電源提供的電源電壓過高時，可以通過過壓保護電路對高壓進行抑制，停止向電壓轉換電路輸出電壓，這樣，可以避免電壓轉換電路中器件受高壓沖擊而燒毀，以及避免車載終端設備受高壓沖擊而出現故障，降低了車載終端設備的故障率；而在車載電源提供的電源電壓瞬間過低時，過壓保護電路停止向電壓轉換電路輸出電壓，避免車載終端設備長時間處于低壓工作狀態而出現故障。
[0046]進一步地，無論是車載電源提供的電源電壓出現瞬間過高或過低而導致過壓保護電路停止向電壓轉換電路輸出電壓，都會導致電壓轉換電路無法為與之相連的車載終端設備提供供電電壓，進而導致車載終端設備出現突然掉電的情況。因此，本發明的發明人考慮至IJ，可以在車載電源保護電路中設置儲能電路，這樣，在車載電源提供的電源電壓處于正常工作電壓范圍內，過壓保護電路向電壓轉換電路的同時，可以對儲能電路進行充電；而在車載電源提供的電源電壓出現瞬間過高、或過低，導致過壓保護電路停止向電壓轉換電路輸出供電電壓時，儲能電路可以向電壓轉換電路放電，并通過電壓轉換電路將儲能電路輸出的電壓轉換為車載終端設備所需的供電電壓，避免當車載電源出現瞬間電壓過高或過低時致使車載終端設備突然掉電的情況，降低車載終端設備的故障率。
[0047]下面結合附圖詳細說明本發明的技術方案。
[0048]本發明實施例提供了一種車載電源保護電路，其內部電路結構，如圖1a所示，包括:反接保護電路101、過流保護電路102、過壓保護電路103、電壓轉換電路104以及儲能電路105。
[0049]其中，反接保護電路101的輸入端與車載電源的輸出端相連，反接保護電路101的輸出端與過流保護電路102的輸入端相連，用于防止車載電源反接造成器件燒毀。具體地，反接保護電路101可以為一個二極管，這樣，二極管的陽極與車載電源的正極輸出端相連，二極管的陰極與過流保護電路102相連；當車載電源正向輸入時，二極管導通，當車載電源反向輸入時，二極管截止，從而避免了車載電源正負極反接造成車載電源保護電路中的器件燒毀現象。
[0050]過流保護電路102可以采用可恢復保險絲，當因為短路或器件損壞等故障造成通過過流保護電路的電流過大并超過設定數值時，可恢復保險絲處于斷開狀態，當故障解除時，可恢復保險絲恢復正常導通狀態。具體地，可恢復保險絲可以為正溫度系數的熱敏電阻，當電流過大并超過其額定電流時，熱敏電阻的阻值較大，呈高阻狀態，因此可以阻斷電路；而當電流恢復到額定電流以下時，熱敏電阻的阻值呈低阻狀態，使得電路導通。相比現有中采用熔斷型保險絲作為過流保護電路，本發明實施例提供的技術方案中所采用的可恢復保險絲，避免了在故障解除之后更換過流保護電路，可以節省車載電源保護電路的維護成本。
[0051]過壓保護電路103的輸入端與過流保護電路102的輸出端相連，輸出端與電壓轉換電路104的輸入端相連，用于接收過流保護電路102輸出的電壓，并在接收的電壓在下限設定閾值與上限設定閾值之間時輸出；否則，輸出截止。具體地，過壓保護電路103在檢測到過流保護電路102輸出的電壓超過上限設定閾值、或低于下限設定閾值時，截止輸出；在檢測到過流保護電路102輸出的電壓在下限設定閾值與上限設定閾值之間時，將接收的電壓輸出。其中，下限設定閾值小于上限設定閾值，且上限設定閾值與下限設定閾值均由本領域技術人員根據電壓轉換電路104的正常工作電壓以及電壓轉換電路104中各器件所能承受的最高電壓來進行設定的。
[0052]電壓轉換電路104的輸入端與過壓保護電路103的輸出端相連，輸出端與車載終端設備相連，用于將過壓保護電路103輸出的電壓轉換為車載終端設備所需的供電電壓向車載終端設備輸送。具體地，將過壓保護電路103輸出的電壓轉換為當前與電壓轉換電路104相連的車載終端設備所需的供電電壓之后，向該車載終端設備輸送轉換的供電電壓。實際應用中，對于不同的車載終端設備，其所需的供電電壓有所不同。因此，電壓轉換電路104中具體可以包括多個DC/DC轉換器，分別用于將由過壓保護電路103輸出的電壓轉換為與電壓轉換電路104所連接的車載終端設備所需的電壓。
[0053]儲能電路105與電壓轉換電路104的輸入端相連，在過壓保護電路103輸出電壓時充電，在過壓保護電路103截止輸出時向電壓轉換電路104放電。
[0054]實際應用中，由于車載電源提供的電壓在傳輸過程中會存在各種干擾信號，影響了車載電源保護電路向車載終端設備提供的電壓的穩定性。因此，更優地，本發明提供的車載電源保護電路，如圖1b所示，還包括:多級濾波電路106。
[0055]其中，多級濾波電路106跨接于過流保護電路103與過壓保護電路104之間，用于對過流保護電路輸出的電壓進行濾波，濾除差模干擾、高頻共模干擾、低頻共模干擾以及特定頻率的噪聲干擾等波紋，使得向過壓保護電路輸出更加穩定的電壓。關于多級濾波電路106的具體內部結構將在后續進行詳細介紹。
[0056]本發明實施例提供的技術方案中，上述儲能電路105的內部電路原理結構，如圖2所示，具體包括:串聯在電壓轉換電路104的輸入端與信號地之間的充放電單元和至少一個儲能單元。其中，充放電單元包括并并聯的限電電阻R7以及放電二極管V5，放電二極管V5的陰極與電壓轉換電路104的輸入端相連；儲能單元包括并聯的儲能電容以及放電電阻。例如，設置有三個串聯的儲能單元，其中，第一儲能單元包括并聯的第一儲能電容C201以及第一放電電阻R8 ;第二儲能單元包括并聯的第二儲能電容C202以及第二放電電阻R9 ；第三儲能單元包括并聯的第三儲能電容C203以及第三放電電阻RlO。具體地，V5的陰極與R7的一端以及電壓轉換電路104的輸入端相連，V5另一端與R7的另一端、C201的正極以及R8的一端相連；C201的負極與R8的另一端、C202的正極以及R9的一端相連；C202的負極與R9的另一端、C203的正極以及RlO的一端相連；C203的負極與RlO的另一端接信號地。
[0057]具體地，在過壓保護電路103向電壓轉換電路104輸出電壓時，V5處于截止狀態，通過C201、C202以及C203將過壓保護電路103向電壓轉換電路104輸出的電壓進行存儲，實現儲能電路105充電；而在過壓保護電路103截止輸出時，由于C201、C202以及C203中均存儲了部分電壓，因此，V5處于導通狀態，可以通過V5向電壓轉換電路104放電。
[0058]本發明實施例中，在車載電源提供的電源電壓處于正常工作電壓范圍、過壓保護電路103檢測到接收的電壓在下限設定閾值與上限設定閾值之間時，過壓保護電路103將接收的電壓輸出至電壓轉換電路104的同時，對儲能電路105進行充電。
[0059]這樣，在車載電源出現瞬間電壓過高的現象時，過壓保護電路103會檢測到接收的電壓超過上限設定閾值，從而停止向電壓轉換電路104供電，避免了后端電路，如電壓轉換電路104、車載終端設備受高壓沖擊而出現器件燒毀而故障；同時，儲能電路105在過壓保護電路103停止輸出時可以將存儲的電荷向電壓轉換電路104輸送，使得電壓轉換電路104可以繼續向車載終端設備供電，從而保證車載終端設備可以繼續工作，而避免了車載終端設備突然掉電的情況。這樣，既保護了車載終端設備免受高壓沖擊，同時又可以保證車載終端設備繼續工作而不會出現車載終端設備突然掉電的情況，降低了車載終端設備的故障率。
[0060]在車載電源出現瞬間電壓過低的現象時，過壓保護電路103會檢測到接收的電壓低于下限設定閾值，從而停止向電壓轉換電路104供電，避免了車載終端設備長時間處于低壓工作狀態而出現故障；同時，儲能電路105在過壓保護電路103停止輸出時，可以向電壓轉換電路104放電，使得電壓轉換電路104可以繼續向車載終端設備供電，從而保證車載終端設備可以繼續工作而避免出現突然掉電的情況。這樣，既避免了車載終端設備長期處于低壓工作狀態，同時又可以保證車載終端設備繼續工作而不會出現車載終端設備突然掉電的情況，降低了車載終端設備的故障率。
[0061]本發明實施例提供的技術方案中，以12V車載電源的車載電源保護電路為例，如圖3所示，上述電壓轉換電路104可以包括:第一 DC/DC轉換器301、第二 DC/DC轉換器302以及第三DC/DC轉換器303。具體地，第一 DC/DC轉換器301的輸入端以及第二 DC/DC轉換器302的輸入端均與過壓保護電路103的輸出端相連；第三DC/DC轉換器303的輸入端與第二 DC/DC轉換器302的輸出端相連。第一 DC/DC轉換器301用于將過壓保護電路103輸出的電壓轉換為適用于較高工作電壓的車載終端設備所需的電壓，比如IlV ;而第二 DC/DC轉換器302用于將過壓保護電路103輸出的電壓轉換為電壓值較低的電壓，比如8V ;進一步地，通過第三DC/DC轉換器303將第二 DC/DC轉換器302輸出的電壓進行進一步地降低為適用于較低工作電壓的車載終端設備所需的電壓，比如5V、或3.3V、或1.8V等。
[0062]實際應用中，由于儲能電容C201存在一定的耐壓值，且一般需要IlV供電電壓的車載終端設備即使出現突然掉電的情況，對該車載終端設備的影響不大。因此，作為一種更優的實施方式，可以將儲能電路105具體設置在第三DC/DC轉換器303的輸入端與第二DC/DC轉換器302的輸出端的連接點。這樣，在電壓轉換電路104通過第二 DC/DC轉換器302將過壓保護電路103輸出的電壓進行轉換并傳輸至第三DC/DC轉換器303的輸入端的同時，向儲能電路105充電；而在過壓保護電路103無法正常向電壓轉換電路104供電時，也就是第二 DC/DC轉換器302無法進行電壓轉換時，儲能電路105可以向第三DC/DC轉換器303的輸入端放電，使得第三DC/DC轉換器303能夠對與之相連的車載終端設備進行供電。
[0063]本發明實施例提供的技術方案中，本發明提供的一種成本較低、實用的過壓保護電路103的內部電路結構，如圖4所示，具體包括:過壓檢測電路401、開關控制電路402以及開關保護電路403。其中，過壓保護電路103的內部電路原理結構，如圖5所示。
[0064]具體地，過壓檢測電路401包括:第一穩壓管Vl以及第一電阻R1。其中，Vl的陰極作為過壓保護電路103的輸入端；R1跨接于Vl的陽極與信號地之間。具體地，Vl的陽極作為過壓檢測電路401的輸出端與Rl的一端相連；R1的另一端接信號地。實際應用中，當Vl (亦即過壓檢測電路401的輸入端)所接收的電壓大于或等于Vl的穩定電壓時，Vl導通，Vl的陽極與陰極之間的電位差維持在穩定電壓上，過壓檢測電路401的輸出端電壓大于O。而當過壓檢測電路401的輸入端所接收的電壓小于Vl的穩定電壓時，Vl處于截止狀態，過壓檢測電路401的輸出端電壓為O。其中，Vl的穩定電壓作為過壓保護電路103的上限設定閾值，具體可由本領域技術人員根據經驗以及與電壓轉換電路104中的器件所能承受的最高電壓進行選取，例如，可以選取穩定電壓為36伏特的齊納二極管。
[0065]開關控制電路402包括:第二電阻R2、第三電阻R3以及第一晶體三極管。其中，第一晶體三極管，具體可以為MOS (Metal Oxide Semiconductor,金屬氧化物半導體)場效應晶體管，也可以是雙極型晶體管。
[0066]在開關控制電路402中，以MOS場效應晶體管為例，即第一晶體三極管具體為第一MOS場效應晶體管Tl ；R2跨接于Tl的柵極與Vl的陽極之間；R3跨接于Tl的漏極與Vl的陰極之間；T1的源極接信號地。具體地，R3的一端與過壓檢測電路401中的Vl的陰極相連；R3的另一端與作為開關控制電路402的輸出端的Tl的漏極相連；T1的柵極與R2的一端相連，Tl的源極接信號地；第二電阻R2的另一端與過壓檢測電路401的輸出端相連。
[0067]開關保護電路403包括:第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第二晶體三極管以及第三晶體三極管；其中，第二晶體三極管具體為第二 MOS場效應晶體管T2，第三晶體三極管具體為第三MOS場效應晶體管T3。
[0068]在開關保護電路403中，R5的一端與T3的源極以及過壓檢測電路401中的Vl的陰極相連，其另一端與T2的漏極以及R6的一端相連；R6的另一端與T3的柵極相連。T2的柵極與Tl的漏極以及R4的一端相連；R4的另一端與T2的源極接信號地；T3的漏極作為過壓保護電路103的輸出端。
[0069]本發明實施例中，Tl的開啟電壓與T2的開啟電壓、T3的開啟電壓的累加值共同決定了過壓保護電路103的下限設定閾值，具體可由本領域技術人員根據經驗進行選取。
[0070]本發明實施例提供的技術方案中，過壓保護電路103的工作原理具體為:
[0071]當過壓檢測電路401中的Vl的陰極所接收的電壓大于Vl的穩定電壓時，亦即接收的電壓超過上限設定閾值時，Vl導通，導致Tl的柵極與源極之間的電位差超過Tl的開啟電壓，因此，Tl處于導通狀態，而T2的柵極與源極之間的電位差約為0，小于T2的開啟電壓，T2處于截止狀態；繼而，T3的柵極與源極之間的電位差約為0，也達不到T3的開啟電壓，T3處于截止狀態，過壓保護電路103截止輸出，也就無法向電壓轉換電路104供電。
[0072]當過壓檢測電路401中的Vl的陰極所接收的電壓小于或等于Vl的穩定電壓時，Vl處于截止狀態，Tl的柵極沒有電壓輸入，與源極之間的電位差達不到Tl的開啟電壓；因此，Tl處于截止狀態。這樣，第三電阻R3與第四電阻R4可以對過壓保護電路103所接收的電壓進行分壓；在分壓之后，若T2的柵極電壓高于T2的開啟電壓，則T2處于導通狀態；在T2處于導通狀態之后，若過壓保護電路103所接收的電壓大于T3的開啟電壓，則T3也處于導通狀態，則可以將過壓保護電路103所接收的電壓進一步傳輸至與之相連的電壓轉換電路104。
[0073]其中，通過Vl的穩定電壓可以限定通過過壓保護電路103向電壓轉換電路103供電的電壓上限；而通過Tl、T2以及T3各自的開啟電壓，可以限定通過過壓保護電路103向電壓轉換電路103供電的電壓下限，實現了過壓保護電路103向電壓轉換電路103提供的供電電壓的控制，避免電壓轉換電路103中的器件因接收到過高的電壓而燒毀。現有的車載電源保護電路中，一般采用集成的OVP (Overvoltage protection,過壓保護)芯片來實現過壓保護，成本較高，且保護電壓一般為固定的值。而本發明提供的過壓保護電路103，相比現有的OVP芯片，可以通過選取不同穩定電壓的第一穩壓管，即可控制過壓保護電路的保護電壓，而且其結構簡單且成本低。
[0074]更優地，實際應用中，由于Tl、T2以及T3都存在一定的開啟電壓以及所能承受的最高電壓。所以，可以在Tl的柵源之間增設第二穩壓管V12，在T2的柵源之間增設第三穩壓管V13，以及在T3的柵源之間增設第四穩壓管V14。
[0075]具體地，開關控制電路402還包括:第二穩壓管V2，其陰極與Tl的柵極相連，其陽極與Tl的源極相連。開關保護電路403還包括:第三穩壓管V3、第四穩壓管V4 ;其中，V3的陽極與T2的柵極相連，其陰極與T2的源極相連；V4的陽極與T3的柵極相連，其陰極與T3的源極相連。這樣，可以在Tl導通時，通過V2將Tl的柵源電壓控制V2的穩定電壓上，可以避免Tl燒毀。同理，通過第V3、V4，可以分別穩定T2、T3的柵源電壓，避免Τ2、Τ3的燒毀。
[0076]作為一種更優的實施方式，由于在開關控制電路402以及開關保護電路403中，Tl的源極、Τ2的源極均接信號地，因此，在車載電源電壓傳輸的過程中可能會存在靜電干擾，容易造成開關器件的燒毀。為消除靜電干擾，可以在Tl的柵源之間、Τ2的柵源之間以及在Τ3的柵源之間增設ESD (Electro-Static discharge,靜電阻抗器)防靜電器件。實際應用中，ESD防靜電器件可以具體為TVS 二極管(Transient Voltage Suppressor,瞬態電壓抑制器)。
[0077]這樣，開關控制電路402還可以包括:跨接于Tl的柵極與源極之間的第一 TVS 二極管F1。具體地，Fl的一端與Tl的柵極相連，其另一端與Tl的源極相連。進一步地，開關保護電路403還可以包括:跨接于T2的柵極與源極之間的第二 TVS 二極管F2、跨接于T3的柵極與源極之間的第三TVS 二極管F3。具體地，F2的一端與T2的柵極相連，其另一端與T2的源極相連；F3的一端與T3的柵極相連，其另一端與T3的源極相連。這樣，可以去除開關保護電路中的靜電干擾，避免開關器件的燒毀。
[0078]更優地，為了防止Tl的漏極輸出的信號作為干擾信號，使得Tl產生自激，可以在Tl的漏源之間增設第一去耦電容C501。具體地，C501的一端與Tl的漏極相連，其另一端與Tl的源極相連。這樣，通過C501可以使得Tl能夠正常穩定的工作。同理，可以在T2漏源之間增設第二去耦電容C502。具體地，C502的一端與T2的漏極相連，其另一端與T2的源極相連。[0079]實際應用中，多級濾波電路106只能對傳輸的電源電壓中的波紋進行濾除，而無法濾除秒級別，甚至毫秒級別的高壓；而通過過壓保護電路103可以在出現高于電壓轉換電路104的正常工作電壓的高壓時，停止向電壓轉換電路104供電，避免電壓轉換電路104中的器件因高壓而出現燒毀的現象。
[0080]本發明實施例提供的技術方案中，關于上述提及的多級濾波電路106，其內部電路結構，如圖6所示，包括:依次串聯的差模濾波電路601、共模濾波電路602以及型濾波電路603。而多級濾波電路106的內部電路原理結構，如圖7所示。
[0081]具體地，差模濾波電路601包括:第一濾波電感L1、第二濾波電感L2以及第一濾波電容Cl，用于濾除過流保護電路102輸出的電壓中的差模干擾；其中，第一濾波電感LI以及第二濾波電感L2具體為單路電感。
[0082]在差模濾波電路601中，LI的一端作為多級濾波電路106的輸入端與過流保護電路102的輸出端相連,另一端作為差模濾波電路601的第一輸出端與Cl的一端相連。Cl的另一端作為差模濾波電路601的第二輸出端與L2的一端相連，L2的另一端接電源地。
[0083]本發明實施例中，共模濾波電路602包括:高頻共模濾波電路612和低頻共模濾波電路622。相比現有共模濾波電路僅對高頻共模進行濾除，本發明提供的共模濾波電路602可以輸出更加穩定的電壓。
[0084]其中，高頻共模濾波電路612具體包括:第二濾波電容C2、第三濾波電容C3、第三濾波電感L3、第四濾波電容C4、第五濾波電容C5，且高頻共模濾波電路612用于濾除過流保護電路102輸出的電壓中的高頻共模干擾。
[0085]在高頻共模濾波電路612中，C2的一端與差模濾波電路601的第一輸出端以及L3的第一輸入端相連，另一端與C3的一端接第一保護地。C3的另一端與差模濾波電路601的第二輸出端以及L3的第二輸入端相連。L3的第一輸出端與C4的一端相連,L3的第二輸出端與C5的一端相連；C4的另一端與C5的另一端接第二保護地。實際應用中，C2、C3、C4以及C5可以將高頻共模干擾電壓旁路到第二保護地中以濾除高頻共模干擾。
[0086]低頻共模濾波電路622具體包括:第四濾波電容C4、第五濾波電容C5、第四濾波電感L4、第七濾波電容C7以及第六濾波電容C6，且低頻共模濾波電路622用于濾除過流保護電路102輸出的電壓中的低頻共模干擾；其中，L3以及L4具體為共模電感。
[0087]在低頻共模濾波電路622中，L4的第一輸入端與C4的一端相連，L4的第二輸入端與C5的一端相連；L4的第一輸出端作為共模濾波電路602的第一輸出端與C6的一端相連，L4的第二輸出端作為共模濾波電路602的第二輸出端與C7的一端相連，并接信號地；C6的另一端與C7的另一端接第三保護地；C4的另一端與C5的另一端接第二保護地。實際應用中，C4、C5、C6以及C7可以將低頻共模干擾電壓旁路到第三保護地中以濾除低頻共模干擾。
[0088]Ji型濾波電路603具體包括:第八濾波電容C8、第五濾波電感L5以及第九濾波電容C9，用于濾除過流保護電路102輸出的電壓中的特定頻率的噪聲干擾。其中，L5具體為單路電感。
[0089]在Ji型濾波電路603中，C8的一端與共模濾波電路602的第一輸出端以及L5的一端相連；L5的另一端作為多級濾波電路106的輸出端與C9的一端相連；C8的另一端與共模濾波電路602的第二輸出端以及C9的另一端接信號地。實際應用中，通過設置C8、L5以及C9的具體數值可以確定π型濾波電路603的截止頻率，即濾除電源電壓中對應該確定的截止頻率的波紋。
[0090]本發明的技術方案中，通過在電壓轉換電路104與多級濾波電路106之間增加過壓保護電路103，可以在車載電源出現瞬間電壓過高或過低的現象時停止向電壓轉換電路104供電，避免了電壓轉換電路104以及車載終端設備受到高壓沖擊而出現器件燒毀而故障，以及避免了車載終端設備長時間處于低壓工作狀態而出現故障；同時，在電壓轉換電路104與過壓保護電路之間增設儲能電路105，可以在過壓保護電路103向電壓轉換電路104正常輸出時，對儲能電路105進行充電；而在車載電源出現瞬間電壓過高或過低導致過壓保護電路103停止電壓轉換電路104輸出時，儲能電路105可以對電壓轉換電路104進行放電，使得電壓轉換電路104可以繼續向車載終端設備供電，從而保證車載終端設備可以繼續工作，而避免了車載終端設備突然掉電的情況，降低了車載終端設備的故障率。
[0091]本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬件來完成，該程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質中，如:R0M/RAM、磁碟、光盤等。
[0092]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種車載電源保護電路，包括:反接保護電路、過流保護電路，其特征在于，還包括: 過壓保護電路，其與所述過流保護電路相連，用于接收所述過流保護電路輸出的電壓，并在接收的電壓在下限設定閾值與上限設定閾值之間時輸出接收的電壓；否則，輸出截止; 電壓轉換電路，其與所述過壓保護電路相連，用于將所述過壓保護電路輸出的電壓轉換為車載終端設備所需的供電電壓向所述車載終端設備輸送； 儲能電路，與所述電壓轉換電路的輸入端相連，在所述過壓保護電路輸出電壓時充電，在所述過壓保護電路截止輸出時向所述電壓轉換電路放電。
2.如權利要求1所述的車載電源保護電路，其特征在于，所述儲能電路具體包括:串聯在所述電壓轉換電路的輸入端與信號地之間的充放電單元和至少一個儲能單元；其中 所述充放電單元包括并聯的限電電阻以及放電二極管，所述放電二極管的陰極與所述電壓轉換電路的輸入端相連； 所述儲能單元包括并聯的儲能電容以及放電電阻。
3.如權利要求1所述的車載電源保護電路，其特征在于，所述過壓保護電路具體包括:過壓檢測電路、開關控制電路以及開關保護電路；其中， 所述過壓檢測電路包括:第一穩壓管Vl以及第一電阻Rl ;其中，所述Vl的陰極作為所述過壓保護電路的輸入端；所述Rl跨接于所述Vl的陽極與所述信號地之間； 所述開關控制電路包括:第二電阻R2、第三電阻R3以及第一金屬氧化物半導體MOS場效應晶體管Tl ;其中，所述R2跨接于所述Tl的柵極與所述Vl的陽極之間；所述R3跨接于所述Tl的漏極與所述Vl的陰極之間`；所述Tl的源極接所述信號地； 所述開關保護電路包括:第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第二 MOS場效應晶體管T2以及第三MOS場效應晶體管T3 ;其中，所述R5的一端與所述T3的源極以及所述Vl的陰極相連，其另一端與所述T2的漏極以及所述R6的一端相連；所述R6的另一端與所述T3的柵極相連；所述T2的柵極與所述Tl的漏極以及所述R4的一端相連；所述R4的另一端與所述T2的源極接所述信號地；所述T3的漏極作為所述過壓保護電路的輸出端。
4.如權利要求3所述的車載電源保護電路，其特征在于，所述開關控制電路還包括--第二穩壓管V2，其陰極與所述Tl的柵極相連，其陽極與所述Tl的源極相連；以及 所述開關保護電路還包括:第三穩壓管V3、第四穩壓管V4 ;其中，所述V3的陽極與所述T2的柵極相連，其陰極與所述T2的源極相連；所述V4的陽極與所述T3的柵極相連，其陰極與所述T3的源極相連。
5.如權利要求3所述的車載電源保護電路，其特征在于， 所述開關控制電路還包括:跨接于所述Tl的柵極與源極之間的第一瞬態電壓抑制器TVS 二極管；以及 所述開關保護電路還包括:跨接于所述T2的柵極與源極之間的第二 TVS 二極管、跨接于所述T3的柵極與源極之間的第三TVS 二極管。
6.如權利要求1所述的車載電源保護電路，其特征在于，還包括: 連接于所述過流保護電路與所述過壓保護電路之間的多級濾波電路，用于濾除所述過流保護電路輸出的電壓中的差模干擾、高頻共模干擾、低頻共模干擾以及特定頻率的噪聲干擾。
7.如權利要求6所述的車載電源保護電路，其特征在于，所述多級濾波電路具體包括:依次串聯的差模濾波電路、共模濾波電路以及π型濾波電路。
8.如權利要求7所述的車載電源保護電路，其特征在于，所述差模濾波電路包括:第一濾波電感L1、第二濾波電感L2以及第一濾波電容Cl ;其中， 所述LI的一端作為所述多級濾波電路的輸入端，另一端作為所述差模濾波電路的第一輸出端與所述Cl的一端相連；所述Cl的另一端作為所述差模濾波電路的第二輸出端與所述L2的一端相連；所述L2的另一端接電源地；以及所述L1、所述L2均為單路電感。
9.如權利要求7所述的車載電源保護電路，其特征在于，所述共模濾波電路包括: 高頻共模濾波電路，其包括:第二濾波電容C2、第三濾波電容C3、第三濾波電感L3、第四濾波電容CM、第五濾波電容C5 ;其中,所述C2的一端與所述差模濾波電路的第一輸出端、所述L3的第一輸入端相連，另一端與所述C3的一端接第一保護地；所述C3的另一端與所述差模濾波電路的第二輸出端、所述L3的第二輸入端相連；所述L3的第一輸出端與所述C4的一端相連，所述L3的第二輸出端與所述C5的一端相連；所述C4的另一端與所述C5的另一端接第二保護地； 低頻共模濾波電路，其包括:第四濾波電容C4、第五濾波電容C5、第四濾波電感L4、第六濾波電容C6以及第七濾波電容C7 ;其中，所述L4的第一輸入端與所述C4的一端相連，所述L4的第二輸入端與所述C5的一端相連；所述L4的第一輸出端作為所述共模濾波電路的第一輸出端與所述C6的一端相連；所述L4的第二輸出端作為所述共模濾波電路的第二輸出端與所述C7的一端相連；所述C6的另一端與所述C7的另一端接第三保護地；以及所述L3、所述L4均為共·模電感。
10.如權利要求7所述的車載電源保護電路，其特征在于，所述π型濾波電路具體包括:第八濾波電容C8、第五濾波電感L5以及第九濾波電容C9 ;其中， 所述CS的一端與所述共模濾波電路的第一輸出端以及所述L5的一端相連，另一端與所述共模濾波電路的第二輸出端、C9的一端接所述信號地；所述L5的另一端作為所述多級濾波電路的輸出端與C9的另一端相連；以及所述L5為單路電感。
【文檔編號】H02H7/10GK103715659SQ201310695473
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月18日 優先權日:2013年12月18日
【發明者】楊自華, 徐龍芳, 鄧超, 孫繼凱, 牟三鋼, 王艷萍, 李慶偉 申請人:青島海信網絡科技股份有限公司