车载电源保护电路的制作方法

车载电源保护电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种车载电源保护电路，包括：反接保护电路、过流保护电路，还包括：过压保护电路，其与所述过流保护电路相连，用于接收所述过流保护电路输出的电压，并在接收的电压在下限设定阈值与上限设定阈值之间时输出接收的电压；否则，输出截止；电压转换电路，其与所述过压保护电路相连，用于将所述过压保护电路输出的电压转换为车载终端设备所需的供电电压向所述车载终端设备输送；储能电路，与所述电压转换电路的输入端相连，在所述过压保护电路输出电压时充电，在所述过压保护电路截止输出时向所述电压转换电路放电。应用本发明，可以降低车载终端设备的故障率。
【专利说明】车载电源保护电路
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及汽车电子领域，尤其涉及一种车载电源保护电路。
【背景技术】
[0002]车载电源是向车载终端设备提供可靠电能的装置，其提供的电源的功率大小，以及电压、电流的稳定性，都将影响车载终端设备的性能以及使用寿命。实际应用中，对于不同的车载终端设备，其所需的电源电压会有所不同，当提供的电源电压过大或过小，都会增加车载终端设备的故障率。而目前车载电源主要有12V、24V两种，因此，往往需要在车载电源与车载终端设备之间添加有电源保护电路，用于对车载电源提供的电源电压进行滤波，并将车载电源提供的电源电压转换成适用于车载终端设备的电压。
[0003]现有技术中，目前常见的车载电源保护电路中的内部电路结构具体包括:过流保护电路、差模滤波电路、共模滤波电路以及电压转换电路，但就市场表现来看，应用在车况良好的车上尚可，一旦应用到车辆的发电机或者电瓶状况不好的车上，车载终端设备的故障率相当高，比如电源芯片部分故障、存储芯片故障及硬盘故障等。因此，有必要提供一种能够降低车载终端设备的故障率的车载电源保护电路。

【发明内容】

[0004]本发明实施例提供了一种车载电源保护电路，用以降低车载终端设备的故障率。
[0005]本发明提供了一种车载电源保护电路，包括:反接保护电路、过流保护电路，进一步地，车载电源保护电路还包括:
[0006]过压保护电路，其与所述过流保护电路相连，用于接收所述过流保护电路输出的电压，并在接收的电压在下限设定阈值与上限设定阈值之间时输出接收的电压；否则，输出截止；
[0007]电压转换电路，其与所述过压保护电路相连，用于将所述过压保护电路输出的电压转换为车载终端设备所需的供电电压向所述车载终端设备输送；
[0008]储能电路，与所述电压转换电路的输入端相连，在所述过压保护电路输出电压时充电，在所述过压保护电路截止输出时向所述电压转换电路放电。
[0009]较佳地，所述储能电路具体包括:串联在所述电压转换电路的输入端与信号地之间的充放电单元和至少一个储能单元；其中
[0010]所述充放电单元包括并联的限电电阻以及放电二极管，所述放电二极管的阴极与所述电压转换电路的输入端相连；
[0011]所述储能单元包括并联的储能电容以及放电电阻。
[0012]较佳地，所述过压保护电路具体包括:过压检测电路、开关控制电路以及开关保护电路；其中，
[0013]所述过压检测电路包括:第一稳压管Vl以及第一电阻Rl ;其中，所述Vl的阴极作为所述过压保护电路的输入端；所述Rl跨接于所述Vl的阳极与所述信号地之间；[0014]所述开关控制电路包括:第二电阻R2、第三电阻R3以及第一金属氧化物半导体MOS场效应晶体管Tl ;其中，所述R2跨接于所述Tl的栅极与所述Vl的阳极之间；所述R3跨接于所述Tl的漏极与所述Vl的阴极之间；所述Tl的源极接所述信号地；
[0015]所述开关保护电路包括:第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第二 MOS场效应晶体管T2以及第三MOS场效应晶体管T3 ;其中，所述R5的一端与所述T3的源极以及所述Vl的阴极相连，其另一端与所述T2的漏极以及所述R6的一端相连；所述R6的另一端与所述T3的栅极相连；所述T2的栅极与所述Tl的漏极以及所述R4的一端相连；所述R4的另一端与所述T2的源极接所述信号地；所述T3的漏极作为所述过压保护电路的输出端。
[0016]较佳地，所述开关控制电路还包括:第二稳压管V2，其阴极与所述Tl的栅极相连，其阳极与所述Tl的源极相连；以及
[0017]所述开关保护电路还包括:第三稳压管V3、第四稳压管V4 ;其中，所述V3的阳极与所述T2的栅极相连，其阴极与所述T2的源极相连；所述V4的阳极与所述T3的栅极相连，其阴极与所述T3的源极相连。
[0018]较佳地，所述开关控制电路还包括:跨接于所述Tl的栅极与源极之间的第一瞬态电压抑制器TVS 二极管；以及
[0019]所述开关保护电路还包括:跨接于所述T2的栅极与源极之间的第二 TVS 二极管、跨接于所述T3的栅极与源极之间的第三TVS 二极管。
[0020]较佳地，本发明提供的车载电源保护电路还包括:
[0021 ] 连接于所述过流保护电路与所述过压保护电路之间的多级滤波电路，用于滤除所述过流保护电路输出的电压中的差模干扰、高频共模干扰、低频共模干扰以及特定频率的噪声干扰。
[0022]较佳地，所述多级滤波电路具体包括:依次串联的差模滤波电路、共模滤波电路以及η型滤波电路。
[0023]较佳地，所述差模滤波电路包括:第一滤波电感L1、第二滤波电感L2以及第一滤波电容Cl ;其中，
[0024]所述LI的一端作为所述多级滤波电路的输入端，另一端作为所述差模滤波电路的第一输出端与所述Cl的一端相连；所述Cl的另一端作为所述差模滤波电路的第二输出端与所述L2的一端相连；所述L2的另一端接电源地；以及
[0025]所述L1、所述L2均为单路电感。
[0026]较佳地，所述共模滤波电路包括:
[0027]高频共模滤波电路，其包括:第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第三滤波电感L3、第四滤波电容C4、第五滤波电容C5 ;其中,所述C2的一端与所述差模滤波电路的第一输出端、所述L3的第一输入端相连，另一端与所述C3的一端接第一保护地；所述C3的另一端与所述差模滤波电路的第二输出端、所述L3的第二输入端相连；所述L3的第一输出端与所述C4的一端相连，所述L3的第二输出端与所述C5的一端相连；所述C4的另一端与所述C5的另一端接第二保护地；
[0028]低频共模滤波电路，其包括:第四滤波电容C4、第五滤波电容C5、第四滤波电感L4、第六滤波电容C6以及第七滤波电容C7 ;其中,所述L4的第一输入端与所述C4的一端相连，所述L4的第二输入端与所述C5的一端相连；所述L4的第一输出端作为所述共模滤波电路的第一输出端与所述C6的一端相连；所述L4的第二输出端作为所述共模滤波电路的第二输出端与所述C7的一端相连；所述C6的另一端与所述C7的另一端接第三保护地；以及
[0029]所述L3、所述L4均为共模电感。
[0030]较佳地，所述型滤波电路具体包括:第八滤波电容CS、第五滤波电感L5以及第九滤波电容C9 ;其中，
[0031]所述CS的一端与所述共模滤波电路的第一输出端以及所述L5的一端相连，另一端与所述共模滤波电路的第二输出端、C9的一端接所述信号地；所述L5的另一端作为所述多级滤波电路的输出端与C9的另一端相连；以及
[0032]所述L5为单路电感。
[0033]本发明的技术方案中，通过在电压转换电路104与多级滤波电路106之间增加过压保护电路103，可以在车载电源出现瞬间电压过高或过低的现象时停止向电压转换电路104供电，避免了电压转换电路104以及车载终端设备受到高压冲击而出现器件烧毁而故障，以及避免了车载终端设备长时间处于低压工作状态而出现故障；同时，在电压转换电路104与过压保护电路之间增设储能电路105，可以在过压保护电路103向电压转换电路104正常输出时，对储能电路105进行充电；而在车载电源出现瞬间电压过高或过低导致过压保护电路103停止电压转换电路104输出时，储能电路105可以对电压转换电路104进行放电，使得电压转换电路104可以继续向车载终端设备供电，从而保证车载终端设备可以继续工作，而避免了车载终端设备突然掉电的情况，降低了车载终端设备的故障率。
【专利附图】

【附图说明】
[0034]图1a为本发明实施例的一种车载电源保护电路的内部电路结构示意图；
[0035]图1b为本发明实施例的另一种车载电源保护电路的内部电路结构示意图；
[0036]图2为本发明实施例的储能电路的内部电路原理结构示意图；
[0037]图3为本发明实施例的电压转换电路的一种内部结构示意图；
[0038]图4为本发明实施例的过压保护电路的内部电路结构示意图；
[0039]图5为本发明实施例的过压保护电路的内部电路原理结构示意图；
[0040]图6为本发明实施例的多级滤波电路的内部电路结构示意图；
[0041]图7为本发明实施例的多级滤波电路的内部电路原理结构示意图。
【具体实施方式】
[0042]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
[0043]本申请使用的“模块”、“系统”等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限于:处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，计算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是模块。一个或多个模块可以位于执行中的一个进程和/或线程内。
[0044]本发明的发明人发现，当车辆的发电机或者电瓶状况不好时，车载电源所产生的电源电压非常不稳定，存在瞬态电压干扰，包括瞬间电压过低、瞬间电压过高的现象。例如，对于12V的车载电源，若发电机状况不好，在车辆打火的瞬间，其产生的电源电压可能跌到4V以下，而在发动机高速转动时，电压可达到几十伏，甚至还会出现上百伏的毛刺。然而，现有的车载电源保护电路主要是对车载电源提供的电源电压进行噪声滤除以及高电压向低电压的转换，在车载电源提供的电源电压瞬间过低时，无法实现向车载终端设备提供其所需的电压，使得与车载电源保护电路相连的车载终端设备出现突然掉电的现象，继而导致车载终端设备的故障率升高。而在车载电源提供的电源电压超过车载电源保护电路的额定工作电压时，即出现电压过高的情况时，可能会造成车载电源保护电路受到高压冲击，进而导致车载电源保护电路的器件烧毁，使得车载电源保护电路无法正常工作，甚至可能会直接造成车载终端设备承受高压而出现故障。
[0045]本发明的发明人考虑到，针对现有的车载电源保护电路在车载电源提供的电源电压过高时导致电压转换电路和车载终端设备受高压冲击的情况，可以在车载电源保护电路中的电压转换电路之前增设过压保护电路。这样，在车载电源提供的电源电压过高时，可以通过过压保护电路对高压进行抑制，停止向电压转换电路输出电压，这样，可以避免电压转换电路中器件受高压冲击而烧毁，以及避免车载终端设备受高压冲击而出现故障，降低了车载终端设备的故障率；而在车载电源提供的电源电压瞬间过低时，过压保护电路停止向电压转换电路输出电压，避免车载终端设备长时间处于低压工作状态而出现故障。
[0046]进一步地，无论是车载电源提供的电源电压出现瞬间过高或过低而导致过压保护电路停止向电压转换电路输出电压，都会导致电压转换电路无法为与之相连的车载终端设备提供供电电压，进而导致车载终端设备出现突然掉电的情况。因此，本发明的发明人考虑至IJ，可以在车载电源保护电路中设置储能电路，这样，在车载电源提供的电源电压处于正常工作电压范围内，过压保护电路向电压转换电路的同时，可以对储能电路进行充电；而在车载电源提供的电源电压出现瞬间过高、或过低，导致过压保护电路停止向电压转换电路输出供电电压时，储能电路可以向电压转换电路放电，并通过电压转换电路将储能电路输出的电压转换为车载终端设备所需的供电电压，避免当车载电源出现瞬间电压过高或过低时致使车载终端设备突然掉电的情况，降低车载终端设备的故障率。
[0047]下面结合附图详细说明本发明的技术方案。
[0048]本发明实施例提供了一种车载电源保护电路，其内部电路结构，如图1a所示，包括:反接保护电路101、过流保护电路102、过压保护电路103、电压转换电路104以及储能电路105。
[0049]其中，反接保护电路101的输入端与车载电源的输出端相连，反接保护电路101的输出端与过流保护电路102的输入端相连，用于防止车载电源反接造成器件烧毁。具体地，反接保护电路101可以为一个二极管，这样，二极管的阳极与车载电源的正极输出端相连，二极管的阴极与过流保护电路102相连；当车载电源正向输入时，二极管导通，当车载电源反向输入时，二极管截止，从而避免了车载电源正负极反接造成车载电源保护电路中的器件烧毁现象。
[0050]过流保护电路102可以采用可恢复保险丝，当因为短路或器件损坏等故障造成通过过流保护电路的电流过大并超过设定数值时，可恢复保险丝处于断开状态，当故障解除时，可恢复保险丝恢复正常导通状态。具体地，可恢复保险丝可以为正温度系数的热敏电阻，当电流过大并超过其额定电流时，热敏电阻的阻值较大，呈高阻状态，因此可以阻断电路；而当电流恢复到额定电流以下时，热敏电阻的阻值呈低阻状态，使得电路导通。相比现有中采用熔断型保险丝作为过流保护电路，本发明实施例提供的技术方案中所采用的可恢复保险丝，避免了在故障解除之后更换过流保护电路，可以节省车载电源保护电路的维护成本。
[0051]过压保护电路103的输入端与过流保护电路102的输出端相连，输出端与电压转换电路104的输入端相连，用于接收过流保护电路102输出的电压，并在接收的电压在下限设定阈值与上限设定阈值之间时输出；否则，输出截止。具体地，过压保护电路103在检测到过流保护电路102输出的电压超过上限设定阈值、或低于下限设定阈值时，截止输出；在检测到过流保护电路102输出的电压在下限设定阈值与上限设定阈值之间时，将接收的电压输出。其中，下限设定阈值小于上限设定阈值，且上限设定阈值与下限设定阈值均由本领域技术人员根据电压转换电路104的正常工作电压以及电压转换电路104中各器件所能承受的最高电压来进行设定的。
[0052]电压转换电路104的输入端与过压保护电路103的输出端相连，输出端与车载终端设备相连，用于将过压保护电路103输出的电压转换为车载终端设备所需的供电电压向车载终端设备输送。具体地，将过压保护电路103输出的电压转换为当前与电压转换电路104相连的车载终端设备所需的供电电压之后，向该车载终端设备输送转换的供电电压。实际应用中，对于不同的车载终端设备，其所需的供电电压有所不同。因此，电压转换电路104中具体可以包括多个DC/DC转换器，分别用于将由过压保护电路103输出的电压转换为与电压转换电路104所连接的车载终端设备所需的电压。
[0053]储能电路105与电压转换电路104的输入端相连，在过压保护电路103输出电压时充电，在过压保护电路103截止输出时向电压转换电路104放电。
[0054]实际应用中，由于车载电源提供的电压在传输过程中会存在各种干扰信号，影响了车载电源保护电路向车载终端设备提供的电压的稳定性。因此，更优地，本发明提供的车载电源保护电路，如图1b所示，还包括:多级滤波电路106。
[0055]其中，多级滤波电路106跨接于过流保护电路103与过压保护电路104之间，用于对过流保护电路输出的电压进行滤波，滤除差模干扰、高频共模干扰、低频共模干扰以及特定频率的噪声干扰等波纹，使得向过压保护电路输出更加稳定的电压。关于多级滤波电路106的具体内部结构将在后续进行详细介绍。
[0056]本发明实施例提供的技术方案中，上述储能电路105的内部电路原理结构，如图2所示，具体包括:串联在电压转换电路104的输入端与信号地之间的充放电单元和至少一个储能单元。其中，充放电单元包括并并联的限电电阻R7以及放电二极管V5，放电二极管V5的阴极与电压转换电路104的输入端相连；储能单元包括并联的储能电容以及放电电阻。例如，设置有三个串联的储能单元，其中，第一储能单元包括并联的第一储能电容C201以及第一放电电阻R8 ;第二储能单元包括并联的第二储能电容C202以及第二放电电阻R9 ；第三储能单元包括并联的第三储能电容C203以及第三放电电阻RlO。具体地，V5的阴极与R7的一端以及电压转换电路104的输入端相连，V5另一端与R7的另一端、C201的正极以及R8的一端相连；C201的负极与R8的另一端、C202的正极以及R9的一端相连；C202的负极与R9的另一端、C203的正极以及RlO的一端相连；C203的负极与RlO的另一端接信号地。
[0057]具体地，在过压保护电路103向电压转换电路104输出电压时，V5处于截止状态，通过C201、C202以及C203将过压保护电路103向电压转换电路104输出的电压进行存储，实现储能电路105充电；而在过压保护电路103截止输出时，由于C201、C202以及C203中均存储了部分电压，因此，V5处于导通状态，可以通过V5向电压转换电路104放电。
[0058]本发明实施例中，在车载电源提供的电源电压处于正常工作电压范围、过压保护电路103检测到接收的电压在下限设定阈值与上限设定阈值之间时，过压保护电路103将接收的电压输出至电压转换电路104的同时，对储能电路105进行充电。
[0059]这样，在车载电源出现瞬间电压过高的现象时，过压保护电路103会检测到接收的电压超过上限设定阈值，从而停止向电压转换电路104供电，避免了后端电路，如电压转换电路104、车载终端设备受高压冲击而出现器件烧毁而故障；同时，储能电路105在过压保护电路103停止输出时可以将存储的电荷向电压转换电路104输送，使得电压转换电路104可以继续向车载终端设备供电，从而保证车载终端设备可以继续工作，而避免了车载终端设备突然掉电的情况。这样，既保护了车载终端设备免受高压冲击，同时又可以保证车载终端设备继续工作而不会出现车载终端设备突然掉电的情况，降低了车载终端设备的故障率。
[0060]在车载电源出现瞬间电压过低的现象时，过压保护电路103会检测到接收的电压低于下限设定阈值，从而停止向电压转换电路104供电，避免了车载终端设备长时间处于低压工作状态而出现故障；同时，储能电路105在过压保护电路103停止输出时，可以向电压转换电路104放电，使得电压转换电路104可以继续向车载终端设备供电，从而保证车载终端设备可以继续工作而避免出现突然掉电的情况。这样，既避免了车载终端设备长期处于低压工作状态，同时又可以保证车载终端设备继续工作而不会出现车载终端设备突然掉电的情况，降低了车载终端设备的故障率。
[0061]本发明实施例提供的技术方案中，以12V车载电源的车载电源保护电路为例，如图3所示，上述电压转换电路104可以包括:第一 DC/DC转换器301、第二 DC/DC转换器302以及第三DC/DC转换器303。具体地，第一 DC/DC转换器301的输入端以及第二 DC/DC转换器302的输入端均与过压保护电路103的输出端相连；第三DC/DC转换器303的输入端与第二 DC/DC转换器302的输出端相连。第一 DC/DC转换器301用于将过压保护电路103输出的电压转换为适用于较高工作电压的车载终端设备所需的电压，比如IlV ;而第二 DC/DC转换器302用于将过压保护电路103输出的电压转换为电压值较低的电压，比如8V ;进一步地，通过第三DC/DC转换器303将第二 DC/DC转换器302输出的电压进行进一步地降低为适用于较低工作电压的车载终端设备所需的电压，比如5V、或3.3V、或1.8V等。
[0062]实际应用中，由于储能电容C201存在一定的耐压值，且一般需要IlV供电电压的车载终端设备即使出现突然掉电的情况，对该车载终端设备的影响不大。因此，作为一种更优的实施方式，可以将储能电路105具体设置在第三DC/DC转换器303的输入端与第二DC/DC转换器302的输出端的连接点。这样，在电压转换电路104通过第二 DC/DC转换器302将过压保护电路103输出的电压进行转换并传输至第三DC/DC转换器303的输入端的同时，向储能电路105充电；而在过压保护电路103无法正常向电压转换电路104供电时，也就是第二 DC/DC转换器302无法进行电压转换时，储能电路105可以向第三DC/DC转换器303的输入端放电，使得第三DC/DC转换器303能够对与之相连的车载终端设备进行供电。
[0063]本发明实施例提供的技术方案中，本发明提供的一种成本较低、实用的过压保护电路103的内部电路结构，如图4所示，具体包括:过压检测电路401、开关控制电路402以及开关保护电路403。其中，过压保护电路103的内部电路原理结构，如图5所示。
[0064]具体地，过压检测电路401包括:第一稳压管Vl以及第一电阻R1。其中，Vl的阴极作为过压保护电路103的输入端；R1跨接于Vl的阳极与信号地之间。具体地，Vl的阳极作为过压检测电路401的输出端与Rl的一端相连；R1的另一端接信号地。实际应用中，当Vl (亦即过压检测电路401的输入端)所接收的电压大于或等于Vl的稳定电压时，Vl导通，Vl的阳极与阴极之间的电位差维持在稳定电压上，过压检测电路401的输出端电压大于O。而当过压检测电路401的输入端所接收的电压小于Vl的稳定电压时，Vl处于截止状态，过压检测电路401的输出端电压为O。其中，Vl的稳定电压作为过压保护电路103的上限设定阈值，具体可由本领域技术人员根据经验以及与电压转换电路104中的器件所能承受的最高电压进行选取，例如，可以选取稳定电压为36伏特的齐纳二极管。
[0065]开关控制电路402包括:第二电阻R2、第三电阻R3以及第一晶体三极管。其中，第一晶体三极管，具体可以为MOS (Metal Oxide Semiconductor,金属氧化物半导体)场效应晶体管，也可以是双极型晶体管。
[0066]在开关控制电路402中，以MOS场效应晶体管为例，即第一晶体三极管具体为第一MOS场效应晶体管Tl ；R2跨接于Tl的栅极与Vl的阳极之间；R3跨接于Tl的漏极与Vl的阴极之间；T1的源极接信号地。具体地，R3的一端与过压检测电路401中的Vl的阴极相连；R3的另一端与作为开关控制电路402的输出端的Tl的漏极相连；T1的栅极与R2的一端相连，Tl的源极接信号地；第二电阻R2的另一端与过压检测电路401的输出端相连。
[0067]开关保护电路403包括:第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第二晶体三极管以及第三晶体三极管；其中，第二晶体三极管具体为第二 MOS场效应晶体管T2，第三晶体三极管具体为第三MOS场效应晶体管T3。
[0068]在开关保护电路403中，R5的一端与T3的源极以及过压检测电路401中的Vl的阴极相连，其另一端与T2的漏极以及R6的一端相连；R6的另一端与T3的栅极相连。T2的栅极与Tl的漏极以及R4的一端相连；R4的另一端与T2的源极接信号地；T3的漏极作为过压保护电路103的输出端。
[0069]本发明实施例中，Tl的开启电压与T2的开启电压、T3的开启电压的累加值共同决定了过压保护电路103的下限设定阈值，具体可由本领域技术人员根据经验进行选取。
[0070]本发明实施例提供的技术方案中，过压保护电路103的工作原理具体为:
[0071]当过压检测电路401中的Vl的阴极所接收的电压大于Vl的稳定电压时，亦即接收的电压超过上限设定阈值时，Vl导通，导致Tl的栅极与源极之间的电位差超过Tl的开启电压，因此，Tl处于导通状态，而T2的栅极与源极之间的电位差约为0，小于T2的开启电压，T2处于截止状态；继而，T3的栅极与源极之间的电位差约为0，也达不到T3的开启电压，T3处于截止状态，过压保护电路103截止输出，也就无法向电压转换电路104供电。
[0072]当过压检测电路401中的Vl的阴极所接收的电压小于或等于Vl的稳定电压时，Vl处于截止状态，Tl的栅极没有电压输入，与源极之间的电位差达不到Tl的开启电压；因此，Tl处于截止状态。这样，第三电阻R3与第四电阻R4可以对过压保护电路103所接收的电压进行分压；在分压之后，若T2的栅极电压高于T2的开启电压，则T2处于导通状态；在T2处于导通状态之后，若过压保护电路103所接收的电压大于T3的开启电压，则T3也处于导通状态，则可以将过压保护电路103所接收的电压进一步传输至与之相连的电压转换电路104。
[0073]其中，通过Vl的稳定电压可以限定通过过压保护电路103向电压转换电路103供电的电压上限；而通过Tl、T2以及T3各自的开启电压，可以限定通过过压保护电路103向电压转换电路103供电的电压下限，实现了过压保护电路103向电压转换电路103提供的供电电压的控制，避免电压转换电路103中的器件因接收到过高的电压而烧毁。现有的车载电源保护电路中，一般采用集成的OVP (Overvoltage protection,过压保护)芯片来实现过压保护，成本较高，且保护电压一般为固定的值。而本发明提供的过压保护电路103，相比现有的OVP芯片，可以通过选取不同稳定电压的第一稳压管，即可控制过压保护电路的保护电压，而且其结构简单且成本低。
[0074]更优地，实际应用中，由于Tl、T2以及T3都存在一定的开启电压以及所能承受的最高电压。所以，可以在Tl的栅源之间增设第二稳压管V12，在T2的栅源之间增设第三稳压管V13，以及在T3的栅源之间增设第四稳压管V14。
[0075]具体地，开关控制电路402还包括:第二稳压管V2，其阴极与Tl的栅极相连，其阳极与Tl的源极相连。开关保护电路403还包括:第三稳压管V3、第四稳压管V4 ;其中，V3的阳极与T2的栅极相连，其阴极与T2的源极相连；V4的阳极与T3的栅极相连，其阴极与T3的源极相连。这样，可以在Tl导通时，通过V2将Tl的栅源电压控制V2的稳定电压上，可以避免Tl烧毁。同理，通过第V3、V4，可以分别稳定T2、T3的栅源电压，避免Τ2、Τ3的烧毁。
[0076]作为一种更优的实施方式，由于在开关控制电路402以及开关保护电路403中，Tl的源极、Τ2的源极均接信号地，因此，在车载电源电压传输的过程中可能会存在静电干扰，容易造成开关器件的烧毁。为消除静电干扰，可以在Tl的栅源之间、Τ2的栅源之间以及在Τ3的栅源之间增设ESD (Electro-Static discharge,静电阻抗器)防静电器件。实际应用中，ESD防静电器件可以具体为TVS 二极管(Transient Voltage Suppressor,瞬态电压抑制器)。
[0077]这样，开关控制电路402还可以包括:跨接于Tl的栅极与源极之间的第一 TVS 二极管F1。具体地，Fl的一端与Tl的栅极相连，其另一端与Tl的源极相连。进一步地，开关保护电路403还可以包括:跨接于T2的栅极与源极之间的第二 TVS 二极管F2、跨接于T3的栅极与源极之间的第三TVS 二极管F3。具体地，F2的一端与T2的栅极相连，其另一端与T2的源极相连；F3的一端与T3的栅极相连，其另一端与T3的源极相连。这样，可以去除开关保护电路中的静电干扰，避免开关器件的烧毁。
[0078]更优地，为了防止Tl的漏极输出的信号作为干扰信号，使得Tl产生自激，可以在Tl的漏源之间增设第一去耦电容C501。具体地，C501的一端与Tl的漏极相连，其另一端与Tl的源极相连。这样，通过C501可以使得Tl能够正常稳定的工作。同理，可以在T2漏源之间增设第二去耦电容C502。具体地，C502的一端与T2的漏极相连，其另一端与T2的源极相连。[0079]实际应用中，多级滤波电路106只能对传输的电源电压中的波纹进行滤除，而无法滤除秒级别，甚至毫秒级别的高压；而通过过压保护电路103可以在出现高于电压转换电路104的正常工作电压的高压时，停止向电压转换电路104供电，避免电压转换电路104中的器件因高压而出现烧毁的现象。
[0080]本发明实施例提供的技术方案中，关于上述提及的多级滤波电路106，其内部电路结构，如图6所示，包括:依次串联的差模滤波电路601、共模滤波电路602以及型滤波电路603。而多级滤波电路106的内部电路原理结构，如图7所示。
[0081]具体地，差模滤波电路601包括:第一滤波电感L1、第二滤波电感L2以及第一滤波电容Cl，用于滤除过流保护电路102输出的电压中的差模干扰；其中，第一滤波电感LI以及第二滤波电感L2具体为单路电感。
[0082]在差模滤波电路601中，LI的一端作为多级滤波电路106的输入端与过流保护电路102的输出端相连,另一端作为差模滤波电路601的第一输出端与Cl的一端相连。Cl的另一端作为差模滤波电路601的第二输出端与L2的一端相连，L2的另一端接电源地。
[0083]本发明实施例中，共模滤波电路602包括:高频共模滤波电路612和低频共模滤波电路622。相比现有共模滤波电路仅对高频共模进行滤除，本发明提供的共模滤波电路602可以输出更加稳定的电压。
[0084]其中，高频共模滤波电路612具体包括:第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第三滤波电感L3、第四滤波电容C4、第五滤波电容C5，且高频共模滤波电路612用于滤除过流保护电路102输出的电压中的高频共模干扰。
[0085]在高频共模滤波电路612中，C2的一端与差模滤波电路601的第一输出端以及L3的第一输入端相连，另一端与C3的一端接第一保护地。C3的另一端与差模滤波电路601的第二输出端以及L3的第二输入端相连。L3的第一输出端与C4的一端相连,L3的第二输出端与C5的一端相连；C4的另一端与C5的另一端接第二保护地。实际应用中，C2、C3、C4以及C5可以将高频共模干扰电压旁路到第二保护地中以滤除高频共模干扰。
[0086]低频共模滤波电路622具体包括:第四滤波电容C4、第五滤波电容C5、第四滤波电感L4、第七滤波电容C7以及第六滤波电容C6，且低频共模滤波电路622用于滤除过流保护电路102输出的电压中的低频共模干扰；其中，L3以及L4具体为共模电感。
[0087]在低频共模滤波电路622中，L4的第一输入端与C4的一端相连，L4的第二输入端与C5的一端相连；L4的第一输出端作为共模滤波电路602的第一输出端与C6的一端相连，L4的第二输出端作为共模滤波电路602的第二输出端与C7的一端相连，并接信号地；C6的另一端与C7的另一端接第三保护地；C4的另一端与C5的另一端接第二保护地。实际应用中，C4、C5、C6以及C7可以将低频共模干扰电压旁路到第三保护地中以滤除低频共模干扰。
[0088]Ji型滤波电路603具体包括:第八滤波电容C8、第五滤波电感L5以及第九滤波电容C9，用于滤除过流保护电路102输出的电压中的特定频率的噪声干扰。其中，L5具体为单路电感。
[0089]在Ji型滤波电路603中，C8的一端与共模滤波电路602的第一输出端以及L5的一端相连；L5的另一端作为多级滤波电路106的输出端与C9的一端相连；C8的另一端与共模滤波电路602的第二输出端以及C9的另一端接信号地。实际应用中，通过设置C8、L5以及C9的具体数值可以确定π型滤波电路603的截止频率，即滤除电源电压中对应该确定的截止频率的波纹。
[0090]本发明的技术方案中，通过在电压转换电路104与多级滤波电路106之间增加过压保护电路103，可以在车载电源出现瞬间电压过高或过低的现象时停止向电压转换电路104供电，避免了电压转换电路104以及车载终端设备受到高压冲击而出现器件烧毁而故障，以及避免了车载终端设备长时间处于低压工作状态而出现故障；同时，在电压转换电路104与过压保护电路之间增设储能电路105，可以在过压保护电路103向电压转换电路104正常输出时，对储能电路105进行充电；而在车载电源出现瞬间电压过高或过低导致过压保护电路103停止电压转换电路104输出时，储能电路105可以对电压转换电路104进行放电，使得电压转换电路104可以继续向车载终端设备供电，从而保证车载终端设备可以继续工作，而避免了车载终端设备突然掉电的情况，降低了车载终端设备的故障率。
[0091]本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如:R0M/RAM、磁碟、光盘等。
[0092]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种车载电源保护电路，包括:反接保护电路、过流保护电路，其特征在于，还包括: 过压保护电路，其与所述过流保护电路相连，用于接收所述过流保护电路输出的电压，并在接收的电压在下限设定阈值与上限设定阈值之间时输出接收的电压；否则，输出截止; 电压转换电路，其与所述过压保护电路相连，用于将所述过压保护电路输出的电压转换为车载终端设备所需的供电电压向所述车载终端设备输送； 储能电路，与所述电压转换电路的输入端相连，在所述过压保护电路输出电压时充电，在所述过压保护电路截止输出时向所述电压转换电路放电。
2.如权利要求1所述的车载电源保护电路，其特征在于，所述储能电路具体包括:串联在所述电压转换电路的输入端与信号地之间的充放电单元和至少一个储能单元；其中 所述充放电单元包括并联的限电电阻以及放电二极管，所述放电二极管的阴极与所述电压转换电路的输入端相连； 所述储能单元包括并联的储能电容以及放电电阻。
3.如权利要求1所述的车载电源保护电路，其特征在于，所述过压保护电路具体包括:过压检测电路、开关控制电路以及开关保护电路；其中， 所述过压检测电路包括:第一稳压管Vl以及第一电阻Rl ;其中，所述Vl的阴极作为所述过压保护电路的输入端；所述Rl跨接于所述Vl的阳极与所述信号地之间； 所述开关控制电路包括:第二电阻R2、第三电阻R3以及第一金属氧化物半导体MOS场效应晶体管Tl ;其中，所述R2跨接于所述Tl的栅极与所述Vl的阳极之间；所述R3跨接于所述Tl的漏极与所述Vl的阴极之间`；所述Tl的源极接所述信号地； 所述开关保护电路包括:第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第二 MOS场效应晶体管T2以及第三MOS场效应晶体管T3 ;其中，所述R5的一端与所述T3的源极以及所述Vl的阴极相连，其另一端与所述T2的漏极以及所述R6的一端相连；所述R6的另一端与所述T3的栅极相连；所述T2的栅极与所述Tl的漏极以及所述R4的一端相连；所述R4的另一端与所述T2的源极接所述信号地；所述T3的漏极作为所述过压保护电路的输出端。
4.如权利要求3所述的车载电源保护电路，其特征在于，所述开关控制电路还包括--第二稳压管V2，其阴极与所述Tl的栅极相连，其阳极与所述Tl的源极相连；以及 所述开关保护电路还包括:第三稳压管V3、第四稳压管V4 ;其中，所述V3的阳极与所述T2的栅极相连，其阴极与所述T2的源极相连；所述V4的阳极与所述T3的栅极相连，其阴极与所述T3的源极相连。
5.如权利要求3所述的车载电源保护电路，其特征在于， 所述开关控制电路还包括:跨接于所述Tl的栅极与源极之间的第一瞬态电压抑制器TVS 二极管；以及 所述开关保护电路还包括:跨接于所述T2的栅极与源极之间的第二 TVS 二极管、跨接于所述T3的栅极与源极之间的第三TVS 二极管。
6.如权利要求1所述的车载电源保护电路，其特征在于，还包括: 连接于所述过流保护电路与所述过压保护电路之间的多级滤波电路，用于滤除所述过流保护电路输出的电压中的差模干扰、高频共模干扰、低频共模干扰以及特定频率的噪声干扰。
7.如权利要求6所述的车载电源保护电路，其特征在于，所述多级滤波电路具体包括:依次串联的差模滤波电路、共模滤波电路以及π型滤波电路。
8.如权利要求7所述的车载电源保护电路，其特征在于，所述差模滤波电路包括:第一滤波电感L1、第二滤波电感L2以及第一滤波电容Cl ;其中， 所述LI的一端作为所述多级滤波电路的输入端，另一端作为所述差模滤波电路的第一输出端与所述Cl的一端相连；所述Cl的另一端作为所述差模滤波电路的第二输出端与所述L2的一端相连；所述L2的另一端接电源地；以及所述L1、所述L2均为单路电感。
9.如权利要求7所述的车载电源保护电路，其特征在于，所述共模滤波电路包括: 高频共模滤波电路，其包括:第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第三滤波电感L3、第四滤波电容CM、第五滤波电容C5 ;其中,所述C2的一端与所述差模滤波电路的第一输出端、所述L3的第一输入端相连，另一端与所述C3的一端接第一保护地；所述C3的另一端与所述差模滤波电路的第二输出端、所述L3的第二输入端相连；所述L3的第一输出端与所述C4的一端相连，所述L3的第二输出端与所述C5的一端相连；所述C4的另一端与所述C5的另一端接第二保护地； 低频共模滤波电路，其包括:第四滤波电容C4、第五滤波电容C5、第四滤波电感L4、第六滤波电容C6以及第七滤波电容C7 ;其中，所述L4的第一输入端与所述C4的一端相连，所述L4的第二输入端与所述C5的一端相连；所述L4的第一输出端作为所述共模滤波电路的第一输出端与所述C6的一端相连；所述L4的第二输出端作为所述共模滤波电路的第二输出端与所述C7的一端相连；所述C6的另一端与所述C7的另一端接第三保护地；以及所述L3、所述L4均为共·模电感。
10.如权利要求7所述的车载电源保护电路，其特征在于，所述π型滤波电路具体包括:第八滤波电容C8、第五滤波电感L5以及第九滤波电容C9 ;其中， 所述CS的一端与所述共模滤波电路的第一输出端以及所述L5的一端相连，另一端与所述共模滤波电路的第二输出端、C9的一端接所述信号地；所述L5的另一端作为所述多级滤波电路的输出端与C9的另一端相连；以及所述L5为单路电感。
【文档编号】H02H7/10GK103715659SQ201310695473
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】杨自华, 徐龙芳, 邓超, 孙继凯, 牟三钢, 王艳萍, 李庆伟 申请人:青岛海信网络科技股份有限公司