一种自适应船舶电源电压的保护电路的制作方法

本发明一种自适应船舶电源电压的保护电路，属于船舶电源控制技术领域。

背景技术：

船舶电源是船舶电力系统的心脏，由它发出电能供给全船用电设备（负载），随着船舶设备cpu主频越来越高，功耗越来越大，对电瓶电量的消耗越来越大，一些设备，特别是后装设备在船舶熄火后还需由电瓶供电，如gnss船载设备，当长时间不使用船舶，因电瓶将持续放电，会造成电瓶过放，导致电瓶损坏而过早报废。

现有一些设备能实现电瓶低电保护，但只能分别针对不同电压系统的船舶，如分为12v版本和24v版本，12v版本只能工作于10-15v之间，24v版本只能工作于20-28v之间，低压保护电压分别为10v和20v，适用12v的设备不能工作于24v系统，适用24v的设备不能工作于12v系统，还有部分设备需要通过跳线开关去设置不同电源系统，对通过跳线开关设置工作电压的设备如果跳线调错，则达不到保护的目的，例如设备跳线设置为12v系统，却接在24v电源上，由于船载设备可以工作在宽电源电压范围，但其电瓶低电保护却为10v左右，若长时间使用，24v的电瓶放电到10v才保护，那电瓶基本上就报废了。

技术实现要素：

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是：提供一种能自适应船舶电源电压的电源保护电路。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种自适应船舶电源电压的保护电路，包括：主控模块、充电模块、放电模块、开关电源模块、充电保护模块、电流电压检测模块、通讯模块、显示模块、告警模块、充电接口和放电接口；

所述主控模块分别与上述充电模块、放电模块、开关电源模块、充电保护模块、电流电压检测模块、通讯模块、显示模块和告警模块相连，所述开关电源模块和充电保护模块分别与充电模块相连，所述充电模块和放电模块分别连接有充电接口和放电接口；

所述放电模块的电路结构为：二极管d1的正极并接电阻r7的一端和电阻r11的一端后与电源输入端p1相连，所述二极管d1的负极并接电阻r4的一端、电阻r1的一端、电阻r2的一端、稳压二极管dw2的负极、电阻r3的一端和电容c1的一端后与p沟道型场效应管q1的源极相连；

所述电阻r4的另一端并接可控稳压二极管dw3的负极、可控稳压二极管dw3的参考极和电容c4的一端后与比较器u1的负输入端a2相连，所述可控稳压二极管dw3的正极和电容c4的另一端均接地；所述电阻r1的另一端与稳压二极管dw1的负极相连，所述稳压二极管dw1的正极并接电容c2的一端后与比较器u1的正极电源端相连，所述电容c2的另一端接地；所述电阻r2的另一端并接电阻r5的一端和电阻r10的一端后与比较器u1的输出端相连，所述电阻r10的另一端与npn型三极管q2的基极相连；

所述稳压二极管dw2的正极并接电阻r3的另一端、电容c1的另一端和电阻r6的一端后与p沟道型场效应管q1的栅极相连，所述电阻r6的另一端与npn型三极管q2的集电极相连，所述npn型三极管q2的发射极接地，所述p沟道型场效应管q1的漏极为电源输出端p2；

所述电阻r7的另一端并接电阻r8的一端、电阻r9的一端、电容c3的一端和电阻r5的另一端后与比较器u1的正输入端a1相连，所述电阻r8的另一端与第二接线端子d2相连，所述电阻r9的另一端和电容c3的另一端均接地，所述比较器u1的负极电源端接地；

所述电阻r11的另一端并接电阻r12的一端和电容c5的一端后与比较器u2的负输入端b2相连，所述电阻r12的另一端和电容c5的另一端均接地，所述比较器u2的正输入端b1并接电阻r13的一端后与二极管d2的正极相连，所述电阻r13的另一端与+12v电源端相连；所述二极管d2的负极并接比较器u2的输出端后与第一接线端子d1相连，所述第三接线端子d3接地。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明具有电压检测功能，能够自动判断输入电源的电压等级，对24v电压检测具有锁定功能，可以防止24v电源电压跌落到12v电源电压范围内引起电路故障；本发明具有磁滞保护功能，当输入电压低于保护电压，电路关断电源输出，如果要开启电源输出，电源电压必须高于设定的低电保护电压，这样可以防止电路保护时电源电压波动而使电源输出不稳定；本发明具备手动模式功能，可以通过跳线设定需保护的电源电压，如果跳线短接第二接线端子d2和第三接线端子d3，比较器u2输出为低，则相当于检测的电源为24v电瓶，如果第一接线端子d1、第二接线端子d2和第三接线端子d3全开路，比较器u2输出为高阻态，则相当于检测的电源为12v电瓶；本发明电路结构简洁，自身功耗低，对船舶电瓶无影响，实用性强。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明：

图1是本发明的电路结构示意图；

图2是本发明中放电模块的电路图；

图中：1为主控模块、2为充电模块、3为放电模块、4为开关电源模块、5为充电保护模块、6为电流电压检测模块、7为通讯模块、8为显示模块、9为告警模块、10为充电接口、11为放电接口。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种自适应船舶电源电压的保护电路，包括：主控模块1、充电模块2、放电模块3、开关电源模块4、充电保护模块5、电流电压检测模块6、通讯模块7、显示模块8、告警模块9、充电接口10和放电接口11。

所述主控模块1分别与上述充电模块2、放电模块3、开关电源模块4、充电保护模块5、电流电压检测模块6、通讯模块7、显示模块8和告警模块9相连，所述开关电源模块4和充电保护模块5分别与充电模块2相连，所述充电模块2和放电模块3分别连接有充电接口10和放电接口11。

如图2所示，所述放电模块3的电路结构为：二极管d1的正极并接电阻r7的一端和电阻r11的一端后与电源输入端p1相连，所述二极管d1的负极并接电阻r4的一端、电阻r1的一端、电阻r2的一端、稳压二极管dw2的负极、电阻r3的一端和电容c1的一端后与p沟道型场效应管q1的源极相连；

所述电阻r4的另一端并接可控稳压二极管dw3的负极、可控稳压二极管dw3的参考极和电容c4的一端后与比较器u1的负输入端a2相连，所述可控稳压二极管dw3的正极和电容c4的另一端均接地；所述电阻r1的另一端与稳压二极管dw1的负极相连，所述稳压二极管dw1的正极并接电容c2的一端后与比较器u1的正极电源端相连，所述电容c2的另一端接地；所述电阻r2的另一端并接电阻r5的一端和电阻r10的一端后与比较器u1的输出端相连，所述电阻r10的另一端与npn型三极管q2的基极相连；

所述稳压二极管dw2的正极并接电阻r3的另一端、电容c1的另一端和电阻r6的一端后与p沟道型场效应管q1的栅极相连，所述电阻r6的另一端与npn型三极管q2的集电极相连，所述npn型三极管q2的发射极接地，所述p沟道型场效应管q1的漏极为电源输出端p2；

所述电阻r7的另一端并接电阻r8的一端、电阻r9的一端、电容c3的一端和电阻r5的另一端后与比较器u1的正输入端a1相连，所述电阻r8的另一端与第二接线端子d2相连，所述电阻r9的另一端和电容c3的另一端均接地，所述比较器u1的负极电源端接地；

所述电阻r11的另一端并接电阻r12的一端和电容c5的一端后与比较器u2的负输入端b2相连，所述电阻r12的另一端和电容c5的另一端均接地，所述比较器u2的正输入端b1并接电阻r13的一端后与二极管d2的正极相连，所述电阻r13的另一端与+12v电源端相连；所述二极管d2的负极并接比较器u2的输出端后与第一接线端子d1相连，所述第三接线端子d3接地。

上述电阻r11和电阻r12分压采集电源输入端p1的输入电压vin，当比较器u2的负输入端b2的电压低于比较器u2的正输入端b1的电压时，输入电压vin为12v系统，反之为24v系统，上述比较器u2用于检测电源系统电压，比较器u1用于检测低电压保护电压。

本发明具有电压检测功能，能够自动判断输入电源的电压等级，对24v电压检测具有锁定功能，可以防止24v电源电压跌落到12v电源电压范围内引起电路故障；具有磁滞保护功能，当输入电压低于保护电压，电路关断电源输出，如果要开启电源输出，电源电压必须高于设定的低电保护电压，这样可以防止电路保护时电源电压波动而使电源输出不稳定；具备手动模式功能，可以通过跳线设定需保护的电源电压，如果跳线短接第二接线端子d2和第三接线端子d3，比较器u2输出为低，则相当于检测的电源为24v电瓶，如果第一接线端子d1、第二接线端子d2和第三接线端子d3全开路，比较器u2输出为高阻态，则相当于检测的电源为12v电瓶；本发明电路结构简洁，自身功耗低，对船舶电瓶无影响，实用性强。

上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。