一种带干扰抑制以及反接保护的电源系统、车载电子设备的制作方法

本实用新型涉及汽车电子领域，特别是涉及一种带干扰抑制以及反接保护的电源系统、车载电子设备。

背景技术：

车载座舱设备，作为新形态的车机系统，集成了很多功能，如仪表，HUD，中控导航娱乐，行车记录仪等，很多重要的汽车行驶信息、行驶数据、车辆状态等，都要通过座舱设备处理、记录、存储、以及行车过程中的报警提示，另外在发生重大车辆故障或者车祸事故时，驾驶员可根据座舱设备记录的数据主张自己的权利，汽车厂商也可根据记录的数据信息准确的分析故障原因，而车上的电子电器系统非常复杂，有发电机和一些感性负载的存在，导致车载供电系统非常不干净，噪声和毛刺非常多，电压非常不稳定，车载座舱设备很容易死机、重启、甚至损坏，严重影响车载座舱设备的可靠性和安全性。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的带干扰抑制以及反接保护的电源系统、车载电子设备。

依据本实用新型的一个方面，提供了一种带干扰抑制以及反接保护的电源系统，应用于车载座舱设备，包括：外接电源、干扰抑制模块、反接保护模块；其中，所述干扰抑制模块包括防浪涌单元、第一滤波单元，所述防浪涌单元的输入端与所述外接电源相连，所述防浪涌单元的输出端与所述第一滤波单元的输入端相连，且所述防浪涌单元配置为吸收所述外接电源的高压脉冲、浪涌电压以及静电电压，所述第一滤波单元配置为将所述防浪涌单元输出的电压转换为稳定直流电压，同时抑制电源系统中产生的高频共模干扰；

所述反接保护模块包括防反接单元，所述防反接单元的输入端与所述第一滤波单元的输出端相连，所述防反接单元的输出端与所述车载座舱设备相连，且所述防反接单元配置为：当所述外接电源正向接入电源系统时，所述防反接单元导通，所述车载座舱设备开始工作；以及当所述外接电源反向接入电源系统时，所述防反接单元关断，所述车载座舱设备停止工作。

可选地，所述反接保护模块还包括第二滤波单元，所述第二滤波单元的输入端与所述防反接单元相连，所述第二滤波单元的输出端与所述车载座舱设备相连，且配置为将所述防反接单元输出的电压转换为更为稳定的直流电压。

可选地，所述防浪涌单元包括第一电容C1、第二电容C2、第一二极管 D1；其中，

所述第一二极管D1为TVS二极管，所述第一电容C1的一端与所述外接电源正极相连，所述第一电容C1的另一端与所述第二电容C2的一端相连，所述第二电容C2的另一端接外接电源负极；

所述第一二极管D1的负极与所述第一电容C1的一端相连，所述第一二极管D1的正极与第一电容C1的另一端相连；

所述第一电容C1、第二电容C2与所述第一二极管D1并联，配置为吸收所述外接电源上的高压脉冲、浪涌电压以及静电电压。

可选地，所述第一滤波单元包括第三电容C3、第四电容C4、共模电感L1；其中，

所述第三电容C3为电解电容，所述第三电容C3的正极与所述第一二极管D1的负极相连，所述第三电容C3的负极与所述第一二极管D1的正极相连；

所述第四电容C4的一端与所述第三电容C3的正极相连，所述第四电容 C4的另一端与所述第三电容C3的负极相连；

所述共模电感L1包括第一电感L1-34和第二电感L1-12，所述第一电感 L1-34包括第三端3、第四端4，所述第二电感L1-12包括第一端1、第二端2；其中，所述第一电感L1-34的第三端3与所述第四电容C4的一端相连，所述第四端4与所述防反接单元的正极输入端相连，所述第二电感L1-12的第一端 1与所述第四电容C4的另一端相连，所述第二端2与所述防反接单元的负极输入端相连；

所述第三电容C3、第四电容C4配置为将所述防浪涌单元输出的电压转换为稳定直流电压，所述共模电感L1配置为抑制所述电源系统产生的高频共模干扰。

可选地，所述防反接单元包括第一开关管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第二二极管D2；其中，

所述第二二极管D2为稳压二极管，所述第一开关管Q1为P型MOS管，所述第一开关管Q1的漏极与所述第一电感L1-34的第四端4相连，所述第一开关管Q1的源极与所述第一电阻R1的一端相连，所述第一开关管Q1的栅极与所述第一电阻R1的另一端、第二电阻R2的一端相连，所述第二电阻R2的另一端分别与所述第二电感L1-12的第二端2、车载座舱设备的另一端相连；

所述第一电阻R1的一端与所述第二二极管D2的正极相连，所述第一电阻R1的另一端分别与所述第二电阻R2的一端、所述第二二极管D2的负极相连；

所述第二二极管D2的正极与所述车载座舱设备的一端相连，所述第二二极管D2的负极与所述第二电阻R2的一端相连；当所述外接电源正向接入电源系统时，所述第一开关管Q1导通，所述车载座舱设备开始工作；以及

当所述外接电源反向接入电源系统时，所述第一开关管Q1关断，所述车载座舱设备停止工作。

可选地，所述第二滤波单元包括第五电容C5、第六电容C6、第七电容 C7，所述第五电容C5为电解电容，所述第五电容C5的正极与所述第二二极管D2的正极相连，所述第五电容C5的负极与所述第二电阻R2的另一端相连；

所述第六电容C6的一端与所述第五电容C5正极相连，所述第六电容C6 的另一端与所述第五电容C5的负极相连；

所述第七电容C7的一端分别与所述第六电容C6的一端、车载座舱设备的一端相连，所述第七电容C7的另一端分别与所述第六电容C6的另一端、车载座舱设备的另一端相连；

所述第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7配置为将所述防反接单元输出的电压转换为更为稳定的直流电压。

可选地，还包括DC/DC电源模块，所述DC/DC电源模块的输入端与所述第二滤波单元额输出端相连，所述DC/DC电源模块的输出端与所述车载座舱设备的输入端相连，用于将所述第二滤波单元输出的电压转换为所述车载座舱设备的工作电压。

可选地，所述车载座舱设备包括下列至少之一：MCU微处理器、CPU应用处理器、功能外设接口。

可选地，所述外接电源为车载电池。

根据本实用新型的另一个方面，还提供了一种车载电子设备，包括上述任一项所述的带干扰抑制以及反接保护的电源系统以及车载座舱设备。

在本实用新型实施例中，防浪涌单元的输入端与外接电源相连，配置为吸收外接电源的高压脉冲、浪涌电压以及静电电压，第一滤波单元与防浪涌单元相连，配置为将防浪涌单元输出的电压转换为稳定直流电压，同时抑制电源系统中产生的高频共模干扰，防反接单元的输入端与第一滤波单元的输出端相连，输出端与车载座舱设备相连，当外接电源正向接入电源系统时，防反接单元导通，车载座舱设备开始工作，当外接电源反向接入电源系统时，防反接单元关断，车载座舱设备停止工作。基于本实用新型提出的方案，可以将车载供电系统上的浪涌现象进行吸收，将车载供电系统上的噪声、毛刺等进行滤除，并且提供反接保护，防止误操作反接，损坏座舱设备，再将车载供电电压进行转换、稳压，以此给整个座舱设备提供安全可靠的供电环境，大大提高设备的安全性和可靠性。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1示出了根据本实用新型实施例的带干扰抑制以及反接保护的电源系统的电路图；

图2示出了根据本实用新型一优选实施例的带干扰抑制以及反接保护的电源系统的第一结构框图；

图3示出了根据本实用新型一优选实施例的带干扰抑制以及反接保护的电源系统的第二结构框图；

图4示出了根据本实用新型实施例的车载电子设备的结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在不冲突的前提下本实用新型实施例及可选实施例中的技术特征可以相互结合。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提出了一种带干扰抑制以及反接保护的电源系统，应用于车载座舱设备，如图1所示，该电源系统100包括：外接电源110，干扰抑制模块120、反接保护模块130；其中，干扰抑制模块 120包括防浪涌单元121、第一滤波单元122，防浪涌单元121的输入端与外接电源110相连，防浪涌单元121的输出端与第一滤波单元122的输入端相连，防浪涌单元121配置为吸收外接电源110的高压脉冲、浪涌电压以及静电电压，第一滤波单元122配置为将防浪涌单元121输出的电压转换为稳定直流电压，同时抑制电源系统中产生的高频共模干扰；反接保护模块130包括防反接单元 131，防反接单元131的输入端与第一滤波单元122的输出端相连，防反接单元131的输出端与车载座舱设备200相连，当外接电源110正向接入电源系统时，防反接单元131导通，车载座舱设备200开始工作；以及当外接电源110 反向接入电源系统时，防反接单元131关断，车载座舱设备200停止工作。

在本实用新型实施例中，防浪涌单元121的输入端与外接电源110相连，配置为吸收电源的高压脉冲、浪涌电压以及静电电压，第一滤波单元122与防浪涌单元121相连，配置为将防浪涌单元121输出的电压转换为稳定直流电压，同时抑制电源系统中产生的高频共模干扰，防反接单元131的输入端与第一滤波单元122的输出端相连，输出端与车载座舱设备200相连，当外接电源110 正向接入电源系统时，防反接单元131导通，车载座舱设备200开始工作，当外接电源110反向接入电源系统时，防反接单元131关断，车载座舱设备200 停止工作。基于本实用新型提出的方案，可以将车载供电系统上的浪涌现象进行吸收，将车载供电系统上的噪声、毛刺等进行滤除，并且提供反接保护，防止误操作反接，损坏座舱设备，再将车载供电电压进行转换、稳压，以此给整个座舱设备提供安全可靠的供电环境，大大提高设备的安全性和可靠性。

其中，上述外接电源110为车载电池，额定电压一般为12V。

在一优选实施例中，上述反接保护模块130还包括第二滤波单元132，第二滤波单元132的输入端与防反接单元131相连，第二滤波单元132的输出端与车载座舱设备200相连，配置为将防反接单元131输出的电压转换为更为稳定的直流电压。

在一优选实施例中，上述防浪涌单元121包括第一电容C1、第二电容C2、第一二极管D1；其中，第一二极管D1为TVS二极管，第一电容C1的一端与外接电源110正极相连，第一电容C1的另一端与第二电容C2的一端相连，第二电容C2的另一端接外接电源110负极；第一二极管D1的负极与第一电容C1的负极相连，第一二极管D1的正极与第一电容C1的一端相连，第一二极管D1的正极与第一电容C1的另一端相连，第一电容C1、第二电容C2与第一二极管D1并联，配置为吸收外接电源110上的高压脉冲、浪涌电压以及静电电压。

其中，TVS(Transient Voltage Suppressor)二极管，又称为瞬态抑制二极管，是普遍使用的一种新型高效电路保护器件，它具有极快的响应时间(亚纳秒级) 和相当高的浪涌吸收能力。当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，TVS能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。

在一优选实施例中，第一滤波单元122包括第三电容C3、第四电容C4、共模电感L1；其中，第三电容C3为电解电容，第三电容C3的正极与第一二极管D1的负极相连，第三电容C3的负极与第一二极管D1的正极相连；第四电容C4的一端与第三电容C3的正极相连，第四电容C4的另一端与第三电容 C3的负极相连；共模电感L1包括第一电感L1-34和第二电感L1-12，第一电感L1-34包括第三端3、第四端4，第二电感L1-12包括第一端1、第二端2；其中，第一电感L1-34的第三端3与第四电容C4的一端相连，第四端4与反接保护模块130的正极输入端相连，第二电感L1-12的第一端1与第四电容 C4的另一端相连，第二端2与反接保护模块130的负极输入端相连；第三电容C3、第四电容C4配置为将防浪涌单元121输出的电压转换为稳定直流电压，共模电感L1配置为抑制电源系统100中产生的高频共模干扰。

上述第三电容C3和第四电容C4分别并联在第一二极管D1的两端，其中，第三电容C3为电解电容，其正极与第一二极管D1的负极相连并连接到外接电源110正极上，其负极与第一二极管D1的正极相连并连接到外接电源110 负极上，第三电容C3和第四电容C4配置为将防浪涌单元121输出的电压转换为稳定直流电压，稳定经过防浪涌单元吸收后的电流，起到滤波的作用。

上述共模电感(Common mode Choke)，也叫共模扼流圈，常用于开关电源中过滤共模的电磁干扰信号。本实用新型实施例中的共模电感L1的第一电感 L1-34和第二电感L1-12绕制在同一个电芯上，匝数和相位完全相同，但绕制方向刚好相反。实际应用中，接入共模电感L1可以有效防止抑制电源系统100 中产生的高频共模干扰。

在一优选实施例中，防反接单元131包括第一开关管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第二二极管D2；其中，第二二极管D2为稳压二极管，第一开关管Q1为P型MOS管，第一开关管Q1的漏极与第一电感L1-34的第四端4 相连，第一开关管Q1的源极与第一电阻R1的一端相连，第一开关管Q1的栅极与第一电阻R1的另一端、第二电阻R2的一端相连，第二电阻R2的另一端分别与第二电感L12的第二端2、车载座舱设备200的另一端相连；第一电阻 R1的一端与第二二极管D2的正极相连，第一电阻R1的另一端分别与第二电阻R2的一端、第二二极管D2的负极相连；第二二极管D2的正极与车载座舱设备200的一端相连，第二二极管D2的负极与第二电阻R2的一端相连；当外接电源110正向接入电源系统时，第一开关管Q1导通，车载座舱设备200 开始工作；以及当外接电源110反向接入电源系统时，第一开关管Q1关断，车载座舱设备200停止工作。

其中，第一开关管Q1的漏极与共模电感L1的第二电感L1-34的第二端4 相连，第一开关管Q1的源极连接到整个电源系统的输出端正极，第一开关管 Q1的栅极连接到第一电阻R1和第二电阻R2之间，外接电源110正向接入电源系统时，正极电压经过第一开关管Q1的体二极管到达第一开关管Q1的源极上，此时第一开关管Q1的源极和栅极之间开始有压差，为第一电阻R1上的电压，于是第一开关管Q1开始导通，整个电源系统正常工作。其中，第二二极管D2为第一开关管Q1提供保护，保证第一开关管Q1的源极和栅极之间的电压不会超过第一开关管Q1要求的最大值，从而保证第一开关管Q1不会被损坏；反之，当外接电源110反向接入电源系统时，第一开关管Q1的漏极为GND，此时第一开关管Q1的栅极的电压必定低于源极的电压，所以第一开关管Q1不会被导通，从而切断外接电源110供应，起到反接保护的作用。

在一优选实施例中，上述第二滤波单元132包括第五电容C5、第六电容 C6、第七电容C7，第五电容C5为电解电容，第五电容C5的正极与第二二极管D2的正极相连，第五电容C5的负极与第二电阻R2的另一端相连；第六电容C6的一端与第五电容C5正极相连，第六电容C6的另一端与第五电容C5 的负极相连；第七电容C7的一端分别与第六电容C6的一端、车载座舱设备 200的一端相连，第七电容C7的另一端分别与第六电容C6的另一端、车载座舱设备200的另一端相连；第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7配置为将防反接单元131输出的电压转换为更为稳定的直流电压。

将第二滤波单元132设置于防反接单元131与车载座舱设备200之间，为整个供电系统提供了第二次滤波和稳压，可以将经过前端干扰抑制和反接保护过后输出的直流电压转变为更为稳定的直流电压，并且将高频和低频干扰信号进行再次滤波，从而保证为车载座舱设备200提供一个理想的供电环境。

结合图2-图3所示，在一优选实施例中，上述电源系统100还包括DC/DC 电源模块140，DC/DC电源模块140的输入端与第二滤波单元132的输出端相连，DC/DC电源模块140的输出端与车载座舱设备200的输入端相连，用于外接电源110的额定电压降低为车载座舱设备200的工作电压。

其中，车载座舱设备200优选包括下列至少之一：MCU微处理器210、 CPU应用处理器220、功能外设接口230。

上述DC/DC电源模块140包括电压转换部件和稳压滤波部件，电压转换部件可以为DC/DC转换器141，配置为将外接电源110输入的直流高电压转换为可供车载座舱设备工作的直流低电压，稳压滤波部分主要为电容电感滤波，配置为将DC/DC转换器转换出来的低电压做滤波处理。

在本优选实施例中，上述DC/DC转换器141可以包括DC/DC1转换器1411、 DC/DC2转换器1412、DC/DC3转换器1413，DC/DC1转换器1411与MCU 微处理器210相连，用于将外接电源110的额定电压降低为MCU微处理器210 的工作电压，DC/DC2转换器1412与CPU应用处理器220相连，用于将外接电源110的额定电压降低为CPU应用处理器220的工作电压，DC/DC3转换器1413与功能外设接口230相连，用于将外接电源110的额定电压降低为功能外设接口230的工作电压。

上述DC/DC电源模块140可采用芯片实现功能，具体可采用美信半导体 Maxim公司生产的芯片。

上述MCU微控制器210和CPU应用处理器220都通过功能外设接口230 连接到外部接口300上，其中，功能外设接口230集成了接口电路和功能外设模块电路，接口电路为车载座舱设备连接并控制外部装置提供了通道，功能外设模块电路提供了车载座舱设备的基本功能，如音频、视频功能等。在本实用新型实施例中，上述外部接口300指的是车载总线或者其它的车载设备；MCU 微控制器210和CPU应用处理器220都为本实用新型所指的车载座舱设备里的处理器，两者之间有信息的交互，MCU微控制器210主要处理座舱设备里的简单逻辑，做电源管理，以及负责与车载总线的交互，而CPU应用处理器 220主要负责音频、视频等高带宽信息的处理，以及负责驱动外置显示屏。

根据本实用新型的另一个方面，还提供了一种车载电子设备，如图4所示，该车载电子设备400包括上述任一项所述的带干扰抑制以及反接保护的电源系统100以及车载座舱设备200。

本实用新型提出了一种带干扰抑制以及反接保护的电源系统、车载电子设备，该电源系统应用于车载座舱设备，车载座舱设备的所有供电都从此电源系统后端获取电能，该电源系统包含干扰抑制模块、反接保护模块、DC/DC电源模块，上述模块对供电端进行了防干扰、防反接以及滤波处理，可以保证了车载座舱设备正常工作，不会因为供电端的毛刺、干扰或者浪涌，导致电源系统的损坏，同时可以将外接电源的额定电压降低为车载座舱设备的工作电压，整体上大大提高了车载座舱设备的可靠性和稳定性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：在本发明的精神和原则之内，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案脱离本发明的保护范围。