电源切换电路和电源、无人机及其主控制板的制作方法

本实用新型涉及电源领域，具体而言，涉及一种电源切换电路和电源、无人机及其主控制板。

背景技术：

现有技术中，一些电器系统通常会配备两路或者两路以上的电源输入，其中一路作为主电源，其他的作为备用电源使用，主电源与备用电源的切换通常会采用继电器加其他辅助电路来实现，由于继电器体积和重量都偏大，而且继电器要通过其他外加的辅助电路才能实现完整的切换功能，因此这种实现方法明显不适用于一些对重量具有严格要求的系统中，例如，不适用于无人机系统中，另外通过继电器进行机械触点式的切换容易产生电弧，影响电路的稳定性。

现有技术中，可以采用MCU(微控制器)监控主电源及备用电源的电压状态，然后通过MCU的端口控制MOS的导通进行通道切换，这种方法虽然能满足系统要求，但是电路却过于复杂。

针对相关技术中主电源与备用电源的切换电路复杂的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种电源切换电路和电源、无人机及其主控制板，以解决主电源与备用电源的切换电路复杂问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种电源切换电路，该电路包括：电源通道选择电路，其中，电源通道选择电路的第一输入端与第一电源连接，电源通道选择电路的第二输入端与第二电源连接，用于选择第一电源或第二电源为供电电源；储能电路，与电源通道选择电路的输出端连接，用于储存电能，其中，储能电路包括电感线圈和第一电容，电感线圈的第一端与电源通道选择电路的输出端连接，电感线圈的第二端与第一电容的第一端连接，第一电容的第二端接地；以及电源输出端，与储能电路的输出端连接，用于输出供电电压。

进一步地，第一输入端包括第一端口，第二输入端包括第二端口，其中，第一端口与第一电源连接，第二端口与第二电源连接。

进一步地，第一输入端包括第一二极管，第一二极管的正极与第一端口连接，第一二极管的负极与电源通道选择电路的输出端连接；以及第二输入端包括第二二极管，第二二极管的正极与第二端口连接，第二二极管的负极与电源通道选择电路的输出端连接。

进一步地，储能电路还包括：第二电容，第二电容第一端与电感线圈第二端连接，第二电容第二端接地。

进一步地，电源切换电路还包括：浪涌电压抑制器，浪涌电压抑制器第一端与储能电路的输出端连接，浪涌电压抑制器第二端接地。

进一步地，电源切换电路还包括：过流保护器，过流保护器的第一端与储能电路的输出端连接，过流保护器的第二端与电源输出端连接，用于对电源切换电路进行过流保护。

进一步地，过流保护器为可恢复保险丝或可变电阻。

为了实现上述目的，根据本实用新型的另一方面，还提供了一种电源，该电源包括，本实用新型的电源切换电路；第一电源，与第一端口连接；以及第二电源，与第二端口连接。

为了实现上述目的，根据本实用新型的另一方面，还提供了一种无人机主控制板，该无人机主控制板包括：本实用新型的电源切换电路。

为了实现上述目的，根据本实用新型的另一方面，还提供了一种无人机，该无人机包括：本实用新型的无人机主控制板。

本实用新型通过电源通道选择电路，其中，电源通道选择电路的第一输入端与第一电源连接，电源通道选择电路的第二输入端与第二电源连接，用于选择第一电源或第二电源为供电电源；储能电路，与电源通道选择电路的输出端连接，用于储存电能，其中，储能电路包括电感线圈和第一电容，电感线圈的第一端与电源通道选择电路的输出端连接，电感线圈的第二端与第一电容的第一端连接，第一电容的第二端接地；以及电源输出端，与储能电路的输出端连接，用于输出供电电压，解决了主电源与备用电源的切换电路复杂的问题，进而达到了简化主电源与备用电源的切换电路的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型第一实施例的电源切换电路的示意图；

图2是根据本实用新型第二实施例的电源切换电路的示意图；

图3是根据本实用新型第一实施例的电源切换电路电流流向的示意图；以及

图4是根据本实用新型第二实施例的电源切换电路电流流向的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本实用新型实施例提供了一种电源切换电路。

图1是根据本实用新型第一实施例的电源切换电路的示意图，如图1所示，该电源切换电路包括：电源通道选择电路10，储能电路20和电源输出端30。

电源通道选择电路10，其中，电源通道选择电路10的第一输入端与第一电源连接，电源通道选择电路10的第二输入端与第二电源连接，用于选择第一电源或第二电源为供电电源。

储能电路20，与电源通道选择电路10的输出端连接，用于储存电能，其中，储能电路20包括电感线圈L1和第一电容C1，电感线圈的第一端与电源通道选择电路10的输出端连接，电感线圈的第二端与第一电容的第一端连接，第一电容的第二端接地，第一电容的第一端为正极。

电源输出端30，与储能电路20的输出端连接，用于输出供电电压。

电源通道选择电路10可以包括两个输入端，其中，第一输入端与第一电源连接，第二输入端与第二电源连接，可选地，第一电源为主电源，第二电源为备用电源，在一些应用场景中，电源通道选择电路10还可以包括两个以上的输入端，例如，包括三个输入端，或者更多个输入端，以连接多个备用电源。

电源通道选择电路10的第一输入端包括第一端口PS1，第二输入端包括第二端口PS2，其中，第一端口与第一电源连接，第二端口与第二电源连接。电源通道选择电路10的两个输入端各包含一个二极管，第一输入端包括第一二极管D1，第二输入端包括第二二极管D2，第一二极管的正极与第一端口连接，第一二极管的负极与电源通道选择电路的输出端连接；第二二极管的正极与第二端口连接，第二二极管的负极与电源通道选择电路的输出端连接。两个二极管用于限制电流的流向，以保证电源的输出电流向输出端口方向流动，当然，在其他的可实现方式中，也可以使用其他的限制组件，实现相同的效果。

电源通道选择电路10的输出端与储能电路20连接，储能电路20用于储存电能，其中，储能电路20包括电感线圈和第一电容，电感线圈的第一端与电源通道选择电路10的输出端连接，电感线圈的第二端与第一电容的第一端连接，第一电容的第二端接地。电感电容是典型的储能器件，电容的正负电极板上储存的电荷能够在电源切换的反应时间放电，而电感线圈能够防止电压突变，因此储能电路在电源切换时对电压突变有抑制作用，有效防止电源切换过程中对后端电路造成的影响。第一电容的电容值、电感线圈的感抗都可以根据具体应用场景进行选择和调整。

可选地，储能电路20还包括：第二电容，第二电容第一端与电感线圈第二端连接，第二电容第二端接地。第二电容可以大于第一电容，因此储能电路还具有滤波作用，能够滤除在电源切换过程中过高和过低的电压，抑制电压的瞬间突变，使电压更平稳。第二电容的电容值可以根据具体应用场景进行选择和调整。

电源输出端30可以通过电源输出端口PS3输出供电电压，可以与用电设备连接，为用电设备供电。

该实施例的电源切换电路可以应用在多种场合，例如，可以应用于需要对直流电源进行无缝切换的场合。比如无人机主控制板的主电源/备用电源的切换，浮空器及其他飞行器等控制系统中需要对电源进行无缝切换的场合，其他需要进行多路直流电源无缝切换的场合，均可以很好的满足无缝切换的需求，且电路结构简单，元器件少，电路工作稳定可靠，可有效的解决无人机主控系统电源供应的无缝切换问题。

该实施例采用电源通道选择电路10，电源通道选择电路10的第一输入端与第一电源连接，电源通道选择电路10的第二输入端与第二电源连接，用于选择第一电源或第二电源为供电电源；储能电路20，与电源通道选择电路10的输出端连接，用于储存电能，其中，储能电路20包括电感线圈和第一电容，电感线圈的第一端与电源通道选择电路10的输出端连接，电感线圈的第二端与第一电容的第一端连接，第一电容的第二端接地；电源输出端30，与储能电路20的输出端连接，用于输出供电电压。从而解决了主电源与备用电源的切换电路复杂的问题，进而达到了简化主电源与备用电源的切换电路的效果。

图2是根据本实用新型第二实施例的电源切换电路的示意图，如图2所示，该电源切换电路包括：电源通道选择电路10，储能电路20，电源输出端30，浪涌电压抑制器40和可恢复保险丝50。

电源通道选择电路10，其中，电源通道选择电路10的第一输入端与第一电源连接，电源通道选择电路10的第二输入端与第二电源连接，用于选择第一电源或第二电源为供电电源，第一输入端包括第一二极管D1，第二输入端包括第二二极管D2。

储能电路20，与电源通道选择电路10的输出端TP1连接，用于储存电能，其中，储能电路20包括电感线圈L1和第一电容C1，电感线圈的第一端与电源通道选择电路10的输出端连接，电感线圈的第二端与第一电容的第一端连接，第一电容的第二端接地，第一电容的第一端为正极。第二电容C2的第一端与电感线圈的第二端连接，第二电容C2的第二端接地，电感线圈、第一电容和第二电容组成的储能电路20既能够储存电能，又能够滤波。由于二极管具有一定的反应时间(通常为几十微妙～几百纳秒范围内，具体反应时间与二极管的型号有关)，因此在第一电源和第二电源(也即主电源和副电源)的电压通道的切换过程中，在TP1处的电压在某个瞬间会出现间断情况，由于跟TP1节点直接相连的是电感L1，L1又连接有C1、C2，电感电容是典型的储能器件，对突变电压是具有抑制作用的，由于电感L1的存在，即使TP1处出现的短暂的电压间断情况也不会对后端的电压产生影响。同时L1、C1、C2构成LC滤波电路，LC电路即具有储能作用又具有滤波作用，有效的防止了电源切换过程中对后端电路造成的影响，浪涌电压抑制器40的第一端与储能电路的输出端连接，浪涌电压抑制器D3的第二端接地，能保证后端电路不会出现过高的脉冲电压，保护后端电路。

电源输出端30用于输出供电电压。

浪涌电压抑制器40第一端与储能电路的输出端连接，浪涌电压抑制器40第二端接地。浪涌电压抑制器是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置，当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，浪涌电压抑制器D3能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。因此，本实用新型实施例的电源切换电路可以用在一些无人机、飞行器或者浮空器等设备上，在使用过程中可能会受到雷电或者外界信号干扰，因此，通过浪涌保护器40能够很大程度上提高电路的安全性和稳定性。

电源切换电路还包括：过流保护器，过流保护器的第一端与储能电路的输出端连接，过流保护器的第二端与电源输出端连接，用于对电源切换电路进行过流保护。在电源切换电路进行电源切换过程中，电压电流可能会产生比较大的波动，过流保护器可以在电流较大时保护电路，保护电路元器件，过流保护器可以为可变电阻，也可以为可恢复保险丝，或者其他能够进行过流保护的器件，该实施例中，过流保护器为可恢复保险丝50，可恢复保险丝F1能够在电压超过预设阈值时改变阻值，使电阻变大，进而调整电流，防止电流过大烧坏元器件，而在电压恢复正常时，可恢复保险丝50的电阻恢复，从而实现对电路的过流保护，防止电路出现短路时损坏电源切换电路。

电源输出端PS3与可恢复保险丝F1的输出端连接，用于输出供电电压。

通过两个相对连接的二极管构成的电源选择器，由于二极管的单向导电特性，在TP1处只允许PS1或者PS2两路电源的其中一路有效，而具体哪路电源有效取决于PS1跟PS2的电压状态，图3是根据本实用新型第一实施例的电源切换电路电流流向的示意图，如图3所示，比如在某一个时刻PS1的电压(VPS1)大于PS2的电压(VPS2)(即，VPS1>VPS2)，那么TP1处的电流就会自动由PS1流入。图4是根据本实用新型第二实施例的电源切换电路电流流向的示意图，如图4所示，如果PS2的电压大于PS1的电压(或者PS2电压正常而PS1电压异常时，或者PS1供电电压不足导致VPS1<VPS2)时，TP1处的电流就会自动由PS2流入。

现有的电源切换电路中，电路复杂，增加了系统的不稳定因素，另外成本高需要额外编程控制。其次相近方案采用继电器实现通道切换，带有机械动作，容易产生电弧,影响系统的稳定性、耐用性。本实用新型充分利用二极管单向导电的物理特性，并配合电感、电容的储能特性有效的避免了二极管对电源通道进行自主选择时存在时间差导致电压间断问题。的有效有益效果是：元件少电路简单，功能完善，工作稳定，效率高。本实用新型的技术方案既简化了电路又能够保证系统的稳定性及功能完整性，将电路化繁为简。

本实用新型实施例提供了一种电源，该电源包括本实用新型实施例的电源切换电路、第一电源，与第一端口连接以及第二电源，与第二端口连接。该电源可以应用于无人机主控制板；浮空器以及其它飞行器的控制系统中。

本实用新型实施例提供了一种无人机主控制板，该无人机主控制板包括本实用新型实施例的电源切换电路。

本实用新型实施例提供了一种无人机，该无人机包括本实用新型实施例的无人机主控制板。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。