一种电源控制装置的制作方法

专利名称：一种电源控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种电源控制装置。
背景技术：
在汽车中，都有车载电瓶为汽车电系中的各不同负载供电。汽车电瓶的标准电压 为12V或24V，但波动范围比较大，可达到6V-100V，这是由于汽车内部的干扰源及某些外部 的干扰造成的。汽车电子电气系统中的负载多种多样，既有小阻抗、大电流的阻性感性负载，也有 小电流、高电压的脉冲发生装置，还有高频振荡信号源等，它们都是潜在的干扰源，如果汽 车电瓶的电压不稳，则电路会受到这些干扰源的高频干扰，这将会对电路造成很大损害。汽车内部的自生騷扰发射干扰源也很多，如汽车电器中的各种电动机、燃油泵、火 花点火线圈、空调起动机等等，这些干扰源产生的瞬变电脉冲可能通过电磁波发射出去而 对环境中的其它设备造成干扰，可能就会影响到车载电瓶的正常使用。另外，由于高机动性，汽车也可能会处于各种频率的复杂电磁场中，由此也会受到 电磁干扰，直接体现就是汽车电瓶电源的电压不稳、受到脉冲干扰、电压出现瞬时尖峰和杂 波等等，都会影响汽车电子电气系统的正常工作。

实用新型内容本实用新型提供一种电源控制装置，用于使汽车负载的供电电源较为稳定，保证 车载设备安全供电。—种电源控制装置，包括电源输入结点，用于将两路输入电压与参考电压进行计 算，使两路输入电压值在预设范围内时输出导通电压，否则输出非导通电压的电压检测模 块，及用于在收到导通电压时打开，在收到非导通电压时闭合的开关模块；电压检测模块，输入端与电源输入结点相连，输出端与开关模块输入端相连；开关 模块，输入端与电压检测模块输出端相连，输出端与所述装置外的一级DC-DC转换模块的 输入端相连。本实用新型实施例通过在电瓶电源后增加一个电源控制装置，其包括输入端与电 源输入结点相连的电压检测模块，及输入端与电压检测模块输出端相连的开关模块。电压 检测模块控制开关模块的输出，实现当输入电压在预设范围内时控制开关模块导通，使电 压输出至下一级，当输入电压在预设范围之外时控制开关模块截止，禁止电压输出至下一 级，以确保输入电压在预设的合理范围内时电压才会继续输出至下一级，以使汽车负载的 供电电源较为稳定，保证车载设备安全供电。

图1为本实用新型实施例中电源控制装置的主要结构图；图2A为本实用新型实施例中电压检测模块的主要结构4[0012]图2B为本实用新型实施[0013]图3A为本实用新型实施[0014]图3B为本实用新型实施[0015]图4A为本实用新型实施细结构图；[0016]图4B为本实用新型实施[0017]图4C为本实用新型实施[0018]图5A为本实用新型实施[0019]图5B为本实用新型实施[0020]图6A为本实用新型实施[0021]图6B为本实用新型实施[0022]图7A为本实用新型实施[0023]图7B为本实用新型实施[0024]图7C为本实用新型实施[0025]图7D为本实用新型实施[0026]图8A为本实用新型实施[0027]图8B为本实用新型实施
列中电压检测模块的详细结构图； 列中开关模块的主要结构图； 列中开关模块的详细结构列中带有共模抑制模块及稳压模块的电源控制装置的详
列中共模抑制模块的主要结构图； 列中共模抑制模块的详细结构图； 列中稳压模块的主要结构图； 列中稳压模块的详细结构图； 列中一级DC-DC转换模块的主要结构图 列中一级DC-DC转换模块的详细结构图 列中二级DC-DC转换模块的主要结构图 列中第一二级DC-DC转换模块的详细结构图 列中第二二级DC-DC转换模块的详细结构图 列中第三二级DC-DC转换模块的详细结构图 列中整流模块的主要结构图； 列中整流模块的详细结构图。
具体实施方式
本实用新型实施例通过在电瓶电源后增加一个电源控制装置，其包括输入端与电 源输入结点相连的电压检测模块，及输入端与电压检测模块输出端相连的开关模块。电压 检测模块控制开关模块的输出，实现当输入电压在预设范围内时控制开关模块导通，使电 压输出至下一级，当输入电压在预设范围之外时控制开关模块截止，禁止电压输出至下一 级，以确保输入电压在预设的合理范围内时电压才会继续输出至下一级，以使汽车负载的 供电电源较为稳定，保证车载设备安全供电。参见图1，本实施例中电源控制装置包括输入端与电源输入结点108相连的电压 检测模块101，及与电压检测模块101输出端相连的开关模块102。电压检测模块101输入端与电源输入结点108相连，输出端连接开关模块102，用 于使电压输入稳定在合理范围之内。电压检测模块101控制开关模块102的输出，实现当 输入电压在预设范围内时控制开关模块102导通，使电压输出至下一级，例如，所述预设范 围为[9V，36V]。当输入电压在预设范围之外时，例如，在9V以下或36V以上，则控制开关模 块102截止，禁止电压输出至下一级，即只有输入电压在合理范围内时才会继续输出至下 一级，以保证在电瓶的电量不足时不会因继续输出耗费电瓶，及在输入电压过高时对下一 级芯片进行保护。开关模块102的输入端与电压检测模块101相连，用于实现开关功能，使电压在合 理范围内通过。电压检测模块101控制开关模块102的输出，当输入电压在[9V，36V]之间 时，电压检测模块101输出高电平(本实施例中高电平为导通电压)，开关模块102导通， 使电压输出至下一级，当输入电压在9V以下或36V以上时，电压检测模块101输出低电平 (本实施例中低电平为非导通电压)，开关模块102截止，禁止电压输出至下一级，即只有输
5入电压在合理范围内时开关模块102才会导通，使电压继续输出至下一级，以保证在电瓶 的电量不足时不会因继续输出耗费电瓶，及在输入电压过高时对下一级芯片进行保护。参见图2A，本实施例中电压检测模块101包括与电源输入结点108相连的第一电 阻单元1011及输入端与第一电阻单元1011相连、输出端与开关模块102相连的电压比较 单元1012。参见图2B。第一电阻单元1011用于对电压比较单元1012的输入电压进行分压。 第一电阻单元1011包括一端与电压比较单元1012的输入端相连、另一端与共模抑制模块 103输出端串联的三个电阻第二电阻R2 (阻值可以取24k左右)、第三电阻R3 (阻值可以 取3k左右)、第四电阻R4(阻值可以取Ik左右)，及一个与电压比较单元1012输出端串联 的第五电阻R5[(阻值可以取(IOOk)左右，或阻值范围为(10K-1M)]。其中，该第五电阻R5 起限流作用，一般大于IOK即可。第二电阻R2、第三电阻R3及第四电阻R4的阻值大小满足 相应的比例关系即可，并且，为起到相应限流作用，应使R4不小于1K。其中，第二电阻R2、 第三电阻R3及第四电阻R4相串联，电压比较单元1012中的mi管脚与第二电阻R2和第 三电阻R3的连接端相连，IN2管脚与第三电阻R3和第四电阻R4的连接端相连，R2、R3及 R4用于对电压比较单元1012的输入电压进行分压，使mi和IN2输入不同的电压值，其中， INl的电压值大于IN2的电压值。第五电阻R5串联在电压比较单元1012的输出端，作为电 压比较单元1012输出端的下拉电阻，对该输出端电压进行分压。电压比较单元1012用于将输入电压限定在[9V，36V]范围内。电压比较单元1012 包括电压比较器芯片Ui，该电压比较器芯片UI包括两路输入信号管脚mi及IN2，其中mi 与第二电阻R2和第三电阻R3的连接端相连，IN2与第三电阻R3和第四电阻R4的连接端 相连；一个电源管脚VCCA与稳压模块104的输出端相连，为芯片提供预设电压，例如，所述 预设电压为+7. 5V ；一个参考电压管脚REF，与模式选择管脚MD相连，用于为电压比较提供 参考电压；一个模式选择管脚MD，与参考电压管脚REF相连，用于选择是同相输入模式还是 反相输入模式，其中，输入模式不同则计算输出电压的过程有所不同。当R2上端的输入电 压值，即VPP电压值在[9V，36V]范围内时，通过将mi输入电压、IN2输入电压及参考电压 进行计算，计算公式如下
r n ^ RA R4 + R3 + R2,①-=■--1
1.2836
Γ ^R3 + R4 R2 + R3 + R40②-=--2
1.289由以上公式1和公式2可得出R2、R3、R4三者之间所满足的相应的比例关系。其 中，公式1和2中的1. 28为参考电压值，其中，参考电压值随芯片不同而不同，本实施例中 为1.28。公式1中的36为输入上限电压值，公式2中的9为输入下限电压值。较佳的，可 以将R4的值取为1Κ，由此可得到R3为3Κ，R2为24Κ，这样就可以得出R2、R3及R4的取值 范围。电压比较器芯片Ul的参考电压值用于与输入电压进行比较。例如，本实施例中参考 电压值为1. 28V。当mi的输入电压高于1. 28V，且IN2的输入电压低于1. 28V时，电压比 较器芯片Ul输出导通电压，例如，本实施例中导通电压为高电平；当INl的输入电压低于 1. 28V或IN2的输入电压高于1. 28V时，电压比较器芯片Ul会输出非导通电压，例如，本实 施例中非导通电压为低电平。其中，VPP电压值在[9V，36V]范围内时，即可满足mi的输入 电压高于1. 28V，且IN2的输入电压低于1. 28V，因此电压比较器芯片Ul输出导通电压。如果VPP电压值高于36V，则IN2的输入电压会高于1. 28V，不满足输出导通电压的条件，电压 比较器芯片Ul输出非导通电压；如果VPP电压值低于9V，则mi的输入电压会低于1. 28V, 同样不满足输出导通电压的条件，电压比较器芯片Ul输出非导通电压，由此可以保证当输 入电压在[9V，36V]范围内时开关模块102才导通。两个输出管脚OUTl及0UT2相连，并与 第一电阻单元1021中的第五电阻R5串联，用于输出信号；一个接地单元AGND与地相连。 其中，第二电阻R2、第三电阻R3及第四电阻R4对电压比较单元1012的输入电压进行分压， 使mi和IN2输入不同的电压。当mi和IN2的输入电压均在[9V，36V]之间时，OUTl和 0UT2输出导通电压，例如，本实施例中导通电压为高电平信号，开关模块102导通，使电压 输出至下一级，当mi和IN2的输入电压均低于9V或高于36V时或mi和IN2中某一个的 输入电压低于9V或高于36V时，OUTl和0UT2输出非导通电压，例如本实施例中非导通电 压为低电平信号，开关模块102截止，禁止电压输出至下一级。参见图3A，本实施例中开关模块102包括基极与第五电阻R5的一端及第三电阻 单元的一端相连的晶体管单元1021、栅极与晶体管单元1021的集电极相连的MOS管单元 1022、一端连接VPP电压端、另一端连接晶体管单元1021的基极的第三电阻单元1023。较 佳的，开关模块102还可以包括一端连接晶体管单元1021的基极、另一端接地的第三电容 单元1024。参见图3B。晶体管单元 1021 用于为 MOS(Metal-Oxide-Semiconductor，金属-氧 化物_半导体)管单元1022提供栅极驱动电压。晶体管单元1021包括一个三极管Q1，本 实施例中该三极管Ql为PNP型三极管。当Ql的基极为低电平时Ql才会导通，如果基极 为高电平则Ql截止。本实施例中高电平为导通电压，当电压比较器芯片Ul的输入电压在 [9V，36V]之间，则输出为高电平，此时三极管Ql导通，当电压比较器芯片Ul的输入电压低 于9V或高于36V，则输出为低电平，三极管Ql截止。较佳的，晶体管单元1021还可以包括 一个正极与三极管Ql集电极相连、负极与三极管Q2发射极相连的第一二极管D1。第一二 极管Dl是为了防止VPP电流过大而直接进入三极管Ql的集电极，使电流倒灌而损坏三极 管Q1。较佳的，晶体管单元1041还可以包括一个正极与VPP电压端相连，负极与第六电阻 R6的一端相连的第二二极管D2，D2为整流二极管，用于对VPP电压进行整流，滤除交流成 分。MOS管单元1022用于开关功能。MOS管单元1022包括第一 MOS管及第二 MOS管， 其中，MOS管可以为P沟道。它们的栅极、源极、漏极分别相连，并且栅极连接三极管Ql的 集电极，源极连接VPP电压端，漏极为输出端，此端电压称为VDD电压端。VDD电压并不是 外接的输入电压，只是电压到达此处时的测试点电压称为VDD电压。MOS管单元1022可以 是将两个MOS管封装在一个芯片U2中。MOS管单元1022用于实现开关功能，当三极管Ql 输出为高电平时，MOS管单元1022导通，则源极电压VPP输出至下一级，当三极管Ql输出 为低电平时，MOS管单元1022截止，禁止电压输出。这样可以控制电压在预设范围内输出， 例如，本实施例中所述预设范围为[9V，36V]。当VPP电压为[9V，36V]时，MOS管单元1022 导通，该VPP电压通过MOS管单元1022的漏极输出至下一级电路，当VPP电压在[9V，36V] 范围之外时，MOS管单元1022截止，电压不输出。第三电阻单元1023用于对VPP电压进行分压。第三电阻单元1023包括一个一端 连接VPP电压端、另一端连接三极管Ql基极的第六电阻R6[阻值范围为(1-10K)]，用于对流入三极管Ql的电流进行限流，信号输入到三极管Ql的基极。其中，第三电阻单元1023 所包含的电阻数目可以不局限于一个，可根据需要选择合适的电阻数目及合适的阻值。较 佳的，第三电阻单元1023还可以包括一个第七电阻R7 [阻值范围为(1_10K)]，R7—端连接 三极管Ql的集电极，另一端接地。R7用于使电压平滑接地，及在三极管Ql导通时起到限流 作用。第三电容单元1024用于滤波。第三电容单元包含一个一端连接三极管Ql的基 极、另一端接地的第五电容C5 (电容值可以取0. 1 μ F左右)。第五电容C5为去耦电容，用 于滤除交流成分。电压信号通过第一电阻单元1011的R2、R3、R4进入电压比较器芯片U1，经过电压 比较器芯片Ul将两路输入电压信号及参考电压信号进行计算，当VPP电压端输入电压信号 在[9V，36V]范围之内时，电压比较器芯片Ul输出高电平信号，三极管Ql截止，低电平信号 输送至MOS管单元1022的栅极，由于VPP电压进入MOS管单元1022的源极，因此MOS管单 元1022导通，其漏极将电压输出至下一级电路；如果VPP电压端输入电压信号在[9V，36V] 范围之外，则电压比较器芯片Ul输出低电平信号，三极管Ql导通，MOS管单元1022栅极电 压为高电平，而VPP电压进入MOS管单元1022的源极，因此MOS管单元1022截止，无电压 输出。参见图4A，本实施例中所述装置还包括输入端连接电源输入结点108、输出端连 接电压检测模块101和稳压模块的共模抑制模块103，及输入端连接共模抑制模块103、输 出端连接电压检测模块101的稳压模块104。所述电压检测模块101可以通过所述共模抑 制模块103与电源输入结点108相连。共模抑制模块103的输入端与电源输入结点108相连，输出端与电压检测模块101 的输入端相连，用于传输直流和频率较低的差模信号，以及抑制共模信号。共模信号就是漂 移信号或随输入信号一起输入的干扰信号，共模信号越大则电路性能越不好，因此必须对 共模信号加以抑制。共模抑制模块103对高频共模噪声呈现很大的阻抗，因此能用来抑制 共模信号的干扰。另外，共模抑制模块103本身不向外发射电磁干扰，不会影响同一电磁环 境下其它电子设备的正常工作。其中，共模抑制模块103有两路输入信号及两路输出信号， 两路输入信号分别连接电源输入结点108的正负极，一路输出信号VPPOUT流向下一级电 路，另一路输出信号接地。稳压模块104的输入端与共模抑制模块103的输出端相连，用于给电压检测模块 101中的电压比较单元1012提供工作电源。稳压模块104使共模抑制模块103的输出电压 平稳，不会因为瞬间高压而损坏电压检测模块101中的电压比较单元1012。参见图4B。本实施例中共模抑制模块103包括一端输出、一端接地的共模抑制扼 流圈1031、与共模抑制扼流圈1031输入端及输出端并联的第一电容单元1032。共模抑制 模块103还可以包括与共模抑制扼流圈1031输出端并联的压敏电阻单元1033。参见图4C。共模抑制扼流圈1031用于传输差模信号，抑制共模信号。共模抑制 扼流圈1031是在一个闭合磁环上对称绕制方向相反、匝数相同的线圈，信号电流或电源电 流在两个绕组中流过时方向相反，产生的磁通量相互抵消，共模抑制扼流圈1031呈现低阻 抗。共模噪声电流流经两个绕组时方向相同，产生的磁通量同向相加，共模抑制扼流圈1031 呈现高阻抗，从而起到抑制共模噪声的作用。而直流和频率较低的差模信号均可通过，并且，共模抑制扼流圈1031本身不向外发出电磁干扰，不会影响同一电磁环境下其他电子设 备的正常工作。第一电容单元1032用于滤波。第一电容单元1032包括与共模抑制扼流圈1031 两输出端并联的第二电容C2(电容值可以取0. IyF左右)，和第三电容C3(电容值可以取 IOOyF左右)。较佳的，第一电容单元1032还可以包括与共模抑制扼流圈1031两输入端 并联的第一电容Cl (电容值可以取0. 1 μ F左右)。其中，第一电容Cl、第二电容C2和第三 电容C3均为去耦电容，用于滤波，去除电路中不同频率的杂波。其中，第一电容Cl和第二 电容C2用于滤除高频噪声。第三电容C3可以为电解电容，用于滤除低频噪声。其中，第三 电容C3的正极所连接的与共模抑制扼流圈1031的输出端VPPOUT输出至下一级电路，第三 电容C3的负极所连接的与共模抑制扼流圈1031的输出端接地。第一电容单元1032所包 括的电容数量不局限于三个，也可以包括更多电容，可根据需要选择合适的电容数目及合 适的电容值。压敏电阻单元1033包括一个压敏电阻R1，其中，压敏电阻Rl的参数受到电压值的 限制，可以取的电压值的范围在50V-60V之间，用于保护电路，防静电及防雷击。压敏电阻 单元1033的阻值会随电压的增加而增加，静电电压及雷击电压都非常大，此时压敏电阻的 阻值也很大，因此可以有效避免静电及雷击，对电路进行保护。压敏电阻单元1033也可以 包括两个及以上压敏电阻。其中，共模抑制扼流圈1031的输出电压经过压敏电阻单元1033 后，此时的电压端可称为VPP电压端。VPP电压并不是外接的输入电压信号，只是电压信号 到达此处时的测试点电压称为VPP电压。参见图5Α，本实施例中稳压模块104包括与共模抑制模块103输出端相连的第一 电感单元1041、与第一电感单元1041另一端相连的第二电阻单元1042、与第二电阻单元 1042串联的第二电容单元1043及与第二电容单元1043并联的第一稳压单元1044。参见图5Β。第一电感单元1041用于平滑电流。第一电感单元1041包括一个一端 与共模抑制扼流圈1031输出端相连、另一端连接第二电阻单元1042的第一电感Ll (电感 值可以取100 μ H左右)，用于使共模抑制扼流圈1031输出的电流较为平稳。其中，第一电 感单元1041包含的电感数目不局限于1个，可以根据需要选择合适的电感数目及电感的电 感值。第二电阻单元1042用于限流。第二电阻单元1042是一个电阻排，由12个相互并 联的电阻[每个电阻的阻值范围为(1Κ-20Κ)]构成，其中，每四个并联的电阻封装在一个芯 片中，共有三个芯片U3、U4、TO。因共模抑制扼流圈1031输出端的电流可能很大，避免直接 输人到电压比较单元1012后损坏电压比较芯片，因此用第二电阻单元1042限流，使输入到 电压比较单元1012的电流不会太大。其中，第二电阻单元1042中包含的电阻数目不局限 与12个，可根据需要选择合适的电阻数目及合适的阻值。第二电容单元1043用于滤波。第二电容单元包含一个与第一稳压单元1044并 联的第四电容C4 (电容值可以取0. 1 μ F左右)，其中，第四电容C4的一端与第一稳压单元 1044的负端相连，第四电容C4的另一端与第一稳压单元1044的正端相连且接地，用于去除 电路中的杂波，避免杂波输入到电压比较器芯片Ul中。其中，第二电容单元1043所包含的 电容数目不局限于1个，可根据需要选择合适的电容数目及合适的电容值。第一稳压单元1044用于稳定电压比较单元1042的输入电源电压。第一稳压单元
91044包含两个并联的第一稳压二极管Zl及第二稳压二极管Z2，其中，Zl与Z2的负极与正 极分别相连且正极接地，并且Z1、Z2均与第四电容C4并联，Z2的负极与电压比较器芯片Ul 的电源管脚VCCA相连，为电压比较器芯片Ul提供工作电压，例如，本实施例中所述工作电 压为+7. 5V。电流从第二电阻单元1042流向Zl，Zl与Z2相连，电流由Z2进入电压比较器 芯片U1，多余的杂波由第二电容单元1043滤除。第一稳压单元1044用于使电压比较器芯 片Ul的输入电压稳定，避免因电压不稳而对电压比较器芯片Ul造成损坏。参见图6A，所述的电源控制装置还可以包括一个输入端与开关模块102的输出端 相连的一级DC-DC(直流-直流)转换模块105，用于将接收的电压转换为第一预设电压输 出，例如，所述第一预设电压可以为+5V电压。一级DC-DC转换模块105中还包括输入端与 VDD电压端连接的一级DC-DC转换单元1051、并联在一级DC-DC转换单元输入端的第四电 容单元1052、一端连接VDD电压端、另一端连接一级DC-DC转换单元1051的第一滤波单元 1053及一端连接一级DC-DC转换单元1051输出端、另一端连接一级DC-DC转换单元的反馈 端的第二滤波单元1054。参见图6B，一级DC-DC转换单元1051用于将接收到的电压转换为+5V电压。一级 DC-DC转换单元1051包括一个第一 DC-DC转换芯片U6，该芯片有一个输入管脚IN，与VDD 电压输入端相连，接收输入电压；/GFF为输出控制端，该控制端连接到第一滤波单元 1053的输出端，控制端为低电平时第一 DC-DC转换芯片U6工作，为高电平时第一 DC-DC转 换芯片TO挂起。该控制端也可以连接MCU(微控制单元)等控制芯片，根据具体情况可关 断所有后端的电压输出；GND为接地端，与地相连，且与第一滤波单元1053中的第八电容C8 的一端相连；FB为反馈端，与第二滤波单元1054的一端相连；OUT为输出端，与第二滤波单 元1054的另一端相连。第一 DC-DC转换芯片U6用于将接收到的电压转换为+5V电压，以 供后端负载使用。第四电容单元1052用于滤波。第四电容单元1052包括一端连接第一 DC-DC转换 芯片U6的IN管脚、另一端接地的第六电容C6 (电容值可以取0. 1 μ F左右)及正极连接第 一 DC-DC转换芯片U6的IN管脚、负极接地的第七电容C7 (电容值可以取100 μ F左右)，并 且C6连接第一 DC-DC转换芯片U6IN管脚的一端与C7的正极相连。第四电容单元1052用 于在第一 DC-DC转换芯片TO的输入端进行滤波。其中，C6用于滤除高频噪声，C7为电解电 容，用于滤除低频噪声。第一滤波单元1053用于滤波。第一滤波单元1053包括一个一端连接VDD电压端、 另一端连接第一 DC-DC转换芯片TO的⑩/〇FF端的第八电阻R8 [阻值范围为(10K-2M)]， 用于限流，一端连接⑩/OFF端、另一端接地的第八电容C8 (电容值可以取0. 1 μ F左右)， 用于滤波。较佳的，第一滤波单元1053还可以包括一个正极与第一 DC-DC转换芯片U6的 GND端连接、负极与;^/OFF端连接的第三二极管D3，用于保护第一 DC-DC转换芯片U6，防 止因VDD端电流过大而直接进入第一 DC-DC转换芯片U6的GND端，损坏第一 DC-DC转换芯 片U6。较佳的，第一滤波单元1053还可以包括一个正极接地、负极连接开关模块102输出 端，即VDD电压端的第四稳压二极管Ζ4，用于稳定开关模块102的输出端电压。第二滤波单元1054用于滤波。第二滤波单元1054包括相串联的第二电感L2(电 感值可以取47μΗ左右)及第九电容C9(电容值可以取330yF左右)，其中，第二电感L2一端与第一 DC-DC转换芯片TO的OUT端连接、另一端与第九电容C9的正极连接，第九电容 C9负极接地，第三稳压二极管Z3与第九电容C9相并联，其中，Z3正极与C9负极相接，Z3负 极与C9正极相接，且Z3正极接地、及第九电阻R9，一端与第三稳压二极管Z3的负极相连、 另一端连接第一 DC-DC转换芯片U6的FB端。第二电感L2、第九电容C9及第三稳压二极管 Z3组成了滤波电路，用于滤除第一 DC-DC转换芯片TO输出端的杂波。较佳的，第二滤波单 元1054还可以包括一个正极接地、负极与第一 DC-DC转换芯片U6的GND端相连的第四二 极管D4，及一端与第一 DC-DC转换芯片U6的FB端相连、另一端接地的第十电容ClO (电容 值可以取0. 1 μ F左右)。第四二极管D4用于保护第一 DC-DC转换芯片U6,防止电流反向。 第十电容ClO为去耦电容，用于滤除交流成分。参见图7Α，所述的电源控制装置还可以包括输入端与一级DC-DC转换模块105的 输出端相连的二级DC-DC转换模块106。其中，二级DC-DC转换模块106可以根据需要选 择转换的电压值，将一级DC-DC转换模块105的输出电压转换为第二预设电压输出，例如， 所述第二预设电压可以为[0V，5V]可调、+3.3V或+2.5V等，下面分别进行分析。当需要转 换为[0V，5V]可调输出时，二级DC-DC转换模块106为第一二级DC-DC转换模块；当需要转 换为+3. 3V输出时，二级DC-DC转换模块106为第二二级DC-DC转换模块；当需要转换为 +2. 5V输出时，二级DC-DC转换模块106为第三二级DC-DC转换模块。二级DC-DC转换模块106用于将一级DC-DC转换模块输出的+5V电压转换为不 同所需电压输出。二级DC-DC转换模块106包括二级DC-DC转换芯片1061、第四电阻单元 1062及第五电容单元1063。二级DC-DC转换芯片1061用于将一级DC-DC转换模块105的输入电压转换为所
需电压输出。第四电阻单元1062用于在二级DC-DC转换芯片1061的输入端或输出进行分压。第五电容单元1063用于在二级DC-DC转换芯片1061的输入端或输出端进行滤波。参见图7B。当二级DC-DC转换模块106为第一二级DC-DC转换模块106时，二级 DC-DC转换芯片1061为第一二级DC-DC转换芯片U7，包括一个使能管脚1 ；输入管脚2，用 于输入信号；接地管脚3，用于将芯片一端接地；输出管脚4和5，用于输出[0V，5V]之间的 电压。第四电阻单元包括一端连接一级DC-DC转换模块105的输出端、另一端连接第一二级 DC-DC转换芯片U7的输入管脚2的第十电阻RlO (阻值可以取0 Ω左右)，作为一级DC-DC 转换模块105的下拉电阻，将电压输入到第一二级DC-DC转换芯片U7的输入管脚2 ；—端连 接第一二级DC-DC转换芯片U7的输出管脚5、另一端连接第十二电阻R12 (阻值可以取0 Ω 左右)及第十一电容Cll的第十一电阻Rll ；—端连接第十一电阻Rll及第一二级DC-DC 转换芯片U7的输出管脚4、另一端输出的第十二电阻R12(阻值可以取0 Ω左右)，Rll及 R13用于对输出电压进行分压，正确选择Rl 1及R13的阻值，可以确定输出的电压值，而改变 Rll及R13的阻值则可以改变输出电压值。因此，需事先根据需要输出的电压值计算Rll及 R13的阻值；一端连接第一二级DC-DC转换芯片U7的输出管脚5、另一端接地的第十三电阻 R13。其中，RlO及R12取0Ω左右是用于滤除输出的杂波。Rll、R13用于确定输出电压的 值，计算公式如下③Vout = 1. 24*(1+R11/R13)3[0068]例如，在要求输出为4. 2V时，Rl 1可以取100K，R13可以取42K，则输出电压值计算 如下Vout = 1. 24*(1+100K/42K) = 4. 192第五电容单元1063包括一端与Rll及R12的相连端连接、另一端接地的第十一电 容Cl 1(电容值可以取0. IyF左右)，Cll为去耦电容，滤除交流成分。参见图7C。当二级DC-DC转换模块106为第二二级DC-DC转换模块106时，二级 DC-DC转换芯片1061为第二二级DC-DC转换芯片U8，包括一个输入管脚VIN，与第十三电 阻R13—端及第十二电容C12的一端相连，用于接收输入的电压信号，一个输出管脚OUT，与 第十四电阻R14—端及第十三电容C13的正极相连，用于输出转换后的电压信号。第四电 阻单元1062包括一端与第二二级DC-DC转换芯片U8的输入管脚VIN相连、另一端连接一 级DC-DC转换模块105输出端的第十七电阻R17(阻值可以取0Ω左右)及一端与第二二 级DC-DC转换芯片U8的输出管脚OUT相连、另一端为输出电压端的第十四电阻R14 (阻值 可以取0Ω左右)。其中，R17及R14的阻值取0Ω左右是为了在两极电源之间抑制杂波。 第五电容单元1063包括一端连接第二二级DC-DC转换芯片U8的输入管脚VIN、另一端接地 的第十二电容C12 (电容值可以取0. 1 μ F左右)，及一端连接第二二级DC-DC转换芯片U8 的输出管脚OUT、另一端接地的第十三电容C13 (电容值可以取22 μ F左右)。C12及C13的 作用都是滤波，用于去除杂波。其中，C12用于滤除第二二级DC-DC转换芯片U8输入端的 高频噪声，C13可选用电解电容，用于滤除第二二级DC-DC转换芯片U8输出端的低频噪声。参见图7D。当二级DC-DC转换模块106为第三二级DC-DC转换模块106时，二级 DC-DC转换芯片1061为第三二级DC-DC转换芯片U9，其中，第二二级DC-DC转换芯片U8及 第三二级DC-DC转换芯片U9可以为同一种芯片。第三二级DC-DC转换芯片W包括一个输 入管脚VIN，与第十五电阻R15 —端及第十四电容C14的一端相连，用于接收输入的电压信 号，一个输出管脚OUT，与第十六电阻R16 —端及第十五电容C15的正极相连，用于输出转 换后的电压信号。第四电阻单元1062包括一端与第三二级DC-DC转换芯片U9的输入管脚 VIN相连、另一端连接一级DC-DC转换模块105输出端的第十五电阻R15(阻值可以取0 Ω 左右)，及一端与第三二级DC-DC转换芯片W的输出管脚OUT相连、另一端为输出电压端 的第十六电阻R16(阻值可以取0Ω左右)。其中，R15及R16的阻值取0Ω左右是为了在 两极电源之间抑制杂波。第五电容单元1063包括一端连接第三二级DC-DC转换芯片U9的 输入管脚VIN、另一端接地的第十四电容C14 (电容值可以取0. 1 μ F左右)，及一端连接第 三二级DC-DC转换芯片U9的输出管脚OUT、另一端接地的第十五电容C15(电容值可以取 22yF左右)。C14及C15的作用都是滤波，用于去除杂波。其中，C14用于滤除第二二级 DC-DC转换芯片U8输入端的高频噪声，C15可选用电解电容，用于滤除第二二级DC-DC转换 芯片U8输出端的低频噪声。参见图8A，所述的电源控制装置还可以包括输入端连接电源输入结点108、输出 端连接共模抑制模块103的整流模块107，用于对电瓶电源的输出电压进行整流。整流模块 107中还包括输入端连接电源输入结点108、输出端连接共模抑制模块103输入端或电压检 测模块101输入端的整流桥1071及一端连接整流桥1071、另一端连接共模抑制模块103输 入端或电压检测模块101输入端的保护单元1072。所述电压检测模块101或共模抑制模块 103可以通过所述整流模块107与电源输入结点108相连。[0074]参见图8B。整流桥1071用于对电瓶电源的输出电压进行整流。整流桥1071包 括正极连接电源输入结点108负极及第六二极管负极、负极连接第八二极管负极的第五二 极管D5，负极连接第五二极管D5正极及电源输入结点108负极、正极连接共模抑制扼流圈 1031的第六二极管D6，正极连接第六二极管D6正极、负极连接电源输入结点108正极及第 八二极管正极的第七二极管D7，正极连接电源输入结点108正极及第七二极管D7负极、负 极连接第五二极管D5负极的第八二极管D8。其中，第五二极管D5、第六二极管D6、第七二 极管D7、第八二极管D8用于对电瓶电源的输出电压进行全桥整流，正电流从电源输入结点 108正极进入第八二极管D8，经过保险Fl进入共模抑制扼流圈1031，负电流从电源输入结 点108负极进入第六二极管D6，则直接进入共模抑制扼流圈1031。如果电源的正负极接反， 即正电流从电源输入结点108正极进入第五二极管D5，经过保险Fl进入共模抑制扼流圈 1031，负电流从电源输入结点108负极进入第七二极管D7，直接进入共模抑制扼流圈1031。 如此不但能完成整流，并且保证即使电源的正负极性接反也不会使电瓶因短路而损坏。保护单元1072用于对电路进行保护。保护单元1072包括一个一端连接第八二极 管D8及第五二极管D5的连接端、另一端连接共模抑制扼流圈1031的保险F1，当输入电流 过大时，保险Fl断开，使电流不会流向下一级电路，起到对电路的保护作用。保护单元1072 还可以包括正极与共模抑制扼流圈1031及第六二极管D6和第七二极管D7的相连端相连、 负极与保险Fl的一端相连的第九二极管D9，防止当电源正极输入端电流过大时直接进入 电源负极。本实用新型实施例通过在电瓶电源后增加一个电源控制装置，其包括输入端与电 源输入结点108相连的电压检测模块101，及输入端与电压检测模块101输出端相连的开关 模块102。电压检测模块101控制开关模块102的输出，实现当输入电压在预设范围内时控 制开关模块102导通，使电压输出至下一级，当输入电压在预设范围之外时控制开关模块 102截止，禁止电压输出至下一级，以确保输入电压在预设的合理范围内时电压才会继续输 出至下一级，以使汽车负载的供电电源较为稳定，保证车载设备安全供电。所述装置还包 括共模抑制模块103，电压检测模块101可通过所述共模抑制模块103与电源输入结点108 相连，其输入端与电源输入结点108相连，输出端与电压检测模块101输入端相连，可以抑 制共模噪声；稳压模块104，其输入端连接共模抑制模块103输出端、输出端连接电压检测 模块电源输入端，可以为电压检测模块101提供稳定的电压输入。本实用新型实施例提供 了用于将电压转换为第一预设电压的一级DC-DC转换模块105，例如，所述第一预设电压为 +5V，及将+5V电压转换为不同所需第二预设电压的二级DC-DC转换模块106，例如，所述第 二预设电压可以为WV，5V]，或者+3. 3V，或者+2. 5V等，用于将一级DC-DC转换模块105的 输出电压转换为不同所需电压，以供各类负载使用，转换方便，获得的信号稳定。本实用新 型实施例还提供了整流模块107，所述电压检测模块101或共模抑制模块103可通过整流模 块107与电源输入结点108相连，用于在电瓶电源输出端对电瓶电源提供的输出电压进行 初次整流，使交流信号转换为直流信号，并且全桥整流的方式可以有效避免因电源的正负 极接反而导致电瓶因短路而损坏。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用 新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及 其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求一种电源控制装置，其特征在于，包括电源输入结点，用于将两路输入电压与参考电压进行计算，使两路输入电压值在预设范围内时输出导通电压，否则输出非导通电压的电压检测模块，及用于在收到导通电压时打开，在收到非导通电压时闭合的开关模块；电压检测模块，输入端与电源输入结点相连，输出端与开关模块输入端相连；开关模块，输入端与电压检测模块输出端相连，输出端与所述装置外的一级DC DC直流 直流转换模块的输入端相连。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压检测模块包括第一电阻单元，及 用于将两路输入电压与参考电压进行计算，使两路输入电压值在预设范围内时输出导通电 压，否则输出非导通电压的电压比较单元；第一电阻单元，与所述电源输入结点相连；电压比较单元，输入端与第一电阻单元相连、输出端与开关模块相连。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关模块包括用于开关功能的MOS金 属_氧化物_半导体管单元，用于为所述MOS管单元提供栅极驱动电压的晶体管单元，及第 三电阻单元；MOS管单元，栅极与晶体管单元的集电极相连，源极与所述电源输入结点(108)相连， 漏极与一级DC-DC转换模块输入端相连；晶体管单元，基极与第五电阻(R5)的一端及第三电阻单元的一端相连，发射极与所述 电源输入结点相连，集电极与MOS管单元的栅极相连；第三电阻单元，一端连接所述电源输入结点，另一端连接晶体管单元的基极。
4.如权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，所述开关模块还包括一端连接晶体 管单元的基极、另一端接地的第三电容单元。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括用于通过磁场作用抑制共模信号的 共模抑制模块，及用于给所述电压检测模块提供工作电压的稳压模块；稳压模块，输入端与所述共模抑制模块输出端相连，输出端连接所述电压检测模块的 工作电压输入端；所述电压检测模块的输入端通过所述共模抑制模块与所述电源输入结点相连。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述共模抑制模块包括一端输出、一端接 地的共模抑制扼流圈，与共模抑制扼流圈的两输入端及两输出端并联的第一电容单元。
7.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述共模抑制模块还包括与共模抑制 扼流圈两输出端并联的压敏电阻单元。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述稳压模块包括第一电感单元，第二电 阻单元，第二电容单元，及用于稳定电压比较单元的输入电源电压的第一稳压单元；第一电感单元，与共模抑制扼流圈输出端相连；第二电阻单元，与第一电感单元另一端相连；第二电容单元，与第二电阻单元串联；第一稳压单元，与第二电容单元并联。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括用于对所述电源输入结点的输出电 压进行整流的整流模块；整流模块输入端连接所述电源输入结点，输出端连接所述电压检 测模块输入端；所述电压检测模块的输入端通过所述整流模块与电源输入结点相连。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述整流模块包括用于对电源输入结点 的输出电压进行整流的整流桥，及用于对电路进行保护的保护单元； 整流桥，输入端连接所述电源输入结点，输出端连接所述电压检测模块输入端； 保护单元，一端连接整流桥，另一端连接所述电压检测模块输入端。
专利摘要本实用新型公开了一种电源控制装置，用于使汽车负载的供电电源较为稳定，保证车载设备安全供电。所述装置包括电源输入结点，用于将两路输入电压与参考电压进行计算，使两路输入电压值在预设范围内时输出导通电压，否则输出非导通电压的电压检测模块，及用于在收到导通电压时打开，在收到非导通电压时闭合的开关模块；电压检测模块，输入端与电源输入结点相连，输出端与开关模块输入端相连；开关模块，输入端与电压检测模块输出端相连，输出端与所述装置外的一级DC-DC直流-直流转换模块的输入端相连。
文档编号H02M7/06GK201766505SQ20102052489
公开日2011年3月16日 申请日期2010年9月9日 优先权日2010年9月9日
发明者刘毅, 贾琳 申请人:中兴智能交通系统(北京)有限公司