车载通讯装置的电源系统、车载通讯装置及电源控制方法与流程

本发明涉及车用供电电源技术领域，尤其涉及一种车载通讯装置的电源系统、车载通讯装置及电源控制方法。

背景技术

新能源汽车作为当今汽车领域的主要发展方向。随着电子技术的发展，对车载通讯装置(如tbox装置)的供电电源的可靠性要求越来越高，因为车载通讯装置需要持续供电，用于输出车辆位置信息、监测控制信息，车载通讯装置都要求不间断供电，大部分不间断供电系统都由一个主电源和一个备用电源组成，在主电源掉电后，电子设备在备用电池电源供电下仍然能够正常工作。主电源与备用电源之间的切换技术广泛应用于双电源供电应用场景中。

传统的电源切换方案利用二极管的单相导通特性切换主电源和备用电源供电，但是二极管的正向导通压降和正向导通电阻使得其工作效率较低，并且由于增加了二极管造成了应用成本的增加。

另外一种是基于mos(金属-氧化物-半导体)开关的电源切换方案，其利用mos管导通损耗低、易于集成等优点，该方案逐步替代了基于二极管的电源切换方案，成为电源切换方案的主流，但主、备用电源切换方案中固有的几个问题仍未能得到解决：第一，高电压的备用电源向低电压的主电源切换时需要系统有主动切换功能，现有方案要么仅实现哪个电压高使用哪个电源，要么切换电路复杂；第二，mos开关管的衬底电位连接问题，已有方案采用衬底电位切换，此方案不但复杂且性能不稳定，还会导致静电释放性能下降，这是由于切换mos管的衬底电位要连接最高电位，所以要根据两路供电的电压高低确定mos管的衬底连接方式，采用此方案后esd和稳定性都大幅下降；第三，主、备用电源切换过程中会导致切换开关来回振荡的问题；其四，存在无法正常上电的风险。

因此，为了解决上述问题，急需发明一种新的车载通讯装置的电源系统、车载通讯装置及电源控制方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种车载通讯装置的电源系统、车载通讯装置及电源控制方法，不需要单片机等mcu控制，根据外界条件的不同实现自动切换，电路结构简单，设计灵巧，成本低廉，性能稳定。

本发明提供了下述方案：

一种车载通讯装置的电源系统，包括第一三极管q1、第二三极管q2和第三三极管q3；

所述第一三极管q1的第一输出端与电量输出端连接，所述第一三极管q1的第二输出端与所述第二三极管q2的第一输出端连接，所述第一三极管q1的输入端和所述第一三极管q1的第二输出端之间连接有第一电阻r1；

所述第二三极管q2的输入端与所述第三三极管q3的第一输出端连接，所述第二三极管q2的第二输出端接地，所述第二三极管q2的输入端和所述第二三极管q2的第二输出端之间连接有第五电阻r5；

所述第三三极管q3的第二输出端接地，所述第三三极管q3的输入端和所述第三三极管q3的第二输出端之间连接有第七电阻r7；

所述第一三极管q1的输入端和所述第三三极管q3的第一输出端之间串联备用电源；所述第一三极管q1的第一输出端和所述第三三极管q3的输入端之间串联主电源。

优选地，所述的车载通讯装置的电源系统还包括二极管d，所述第一三极管q1的第一输出端与所述二极管d的反向端连接，所述二极管的顺向端与所述主电源连接。

优选地，所述的车载通讯装置的电源系统还包括第三电阻r3，所述第三三极管q3的第一输出端与所述第三电阻r3的一端连接，所述第三电阻r3的另一端与所述备用电源连接。

优选地，所述的车载通讯装置的电源系统还包括第六电阻r6，所述第三三极管q3的输入端与所述第六电阻r6的一端连接，所述第六电阻r6的另一端与所述主电源连接。

优选地，所述的车载通讯装置的电源系统还包括第二电阻r2，所述第一三极管q1的第二输出端与所述第二电阻r2的一端连接，所述第二电阻r2的另一端与所述第二三极管q2的第一输出端连接。

优选地，所述的车载通讯装置的电源系统还包括第四电阻r4，所述第二三极管q2的输入端与所述第四电阻r4的一端连接，所述第四电阻r4的另一端与所述第三三极管q3的第一输出端连接。

优选地，所述的车载通讯装置的电源系统还包括第一电容c1、第二电容c2和第三电容c3，所述第三电容c3的第一电容板与所述第六电阻r6和所述第七电阻r7的公共连接点连接，所述第三电容c3的第二电容板接地；所述第一电容c1的第一电容板与所述第一三极管q1的第一输出端连接，所述第一电容c1的第二电容板接地；所述第二电容c2与所述第一电容c1并联。

进一步地，本发明还提供了一种车载通讯装置，包括所述的车载通讯装置的电源系统。

进一步地，本发明还提供了一种基于所述的车载通讯装置的车载通讯装置的电源系统的实现方法，包括以下步骤：

当所述主电源处于工作状态时，所述第三三极管q3导通，则所述第四电阻r4两端的电压值为零；此时所述第二三极管q2截止，同时所述第一三极管q1截止，所述备用电源不工作，此时由所述主电源为电量输出端供电；

当所述主电源衰减到其电压值小于所述第三三极管的阈值电压时，所述第三三极管q3截止，则所述第四电阻r4两端的电压导致所述第二三极管q2导通，所述第二三极管q2一旦导通，则所述第一三极管q1导通，所述备用电源工作，所述二极管d的反向端截止，此时由所述备用电源为电量输出端供电。

优选地，所述的车载通讯装置的电源系统实现的电源控制方法，其特征在于：还包括利用所述第四电容c4对电压跌落上升时的冲击进行缓冲。

本发明产生的有益效果：

1、本发明所公开的车载通讯装置的电源系统、车载通讯装置及实现方法，通过第一三极管q1、第二三极管q2和第三三极管q3构成车载通讯装置的电源系统，实现车载通讯装置用电源的电量输出端的供电电源在备用电源和主电源之间的无缝切换，解决了车载通讯装置的不间断供电问题以及两套供电系统切换的难题，不需要单片机等mcu控制，根据外界条件的不同实现自动切换，电路结构简单，设计灵巧，成本低廉，性能稳定，能够根据不同环境进行微调。

2、所述第一三极管q1的第一输出端通过二极管d与主电源连接，所述第三三极管q3的第一输出端通过第三电阻r3与备用电源连接，所述第三三极管q3的输入端通过第六电阻r6与主电源连接，所述第一三极管q1的第二输出端通过第二电阻r2与所述第二三极管q2的第一输出端连接；所述第二三极管q2的输入端通过第四电阻r4与所述第三三极管q3的第一输出端连接；通过设置多个不同的分压电阻，能够实现供电电源切换速度的调控，实现电路的可控性；

3、所述的车载通讯装置的电源系统还包括第一电容c1、第二电容c2和第三电容c3，所述第三电容c3的第一电容板与所述第六电阻r6和所述第七电阻r7的公共连接点连接，所述第三电容c3的第二电容板接地；所述第一电容c1的第一电容板与所述第一三极管q1的第一输出端连接，所述第一电容c1的第二电容板接地；所述第二电容c2与所述第一电容c1并联；通过设置缓冲电容，在供电电源切换的过程中，对电压跌落和上升起到一个缓冲作用，减少对电路的冲击，提高电路的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的车载通讯装置的电源系统的电路图(整体电路)；

图2为本发明的车载通讯装置的电源系统的电路图(主电源工作状态)；

图3为本发明的车载通讯装置的电源系统的电路图(备用电源工作状态)；

图4为本发明的车载通讯装置的电源系统的控制方法的框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1至图4所示，一种车载通讯装置的电源系统，包括第一三极管q1、第二三极管q2和第三三极管q3；所述第一三极管q1的第一输出端与电量输出端连接，所述第一三极管q1的第二输出端与所述第二三极管q2的第一输出端连接，所述第一三极管q1的输入端和所述第一三极管q1的第二输出端之间连接有第一电阻r1；所述第二三极管q2的输入端与所述第三三极管q3的第一输出端连接，所述第二三极管q2的第二输出端接地，所述第二三极管q2的输入端和所述第二三极管q2的第二输出端之间连接有第五电阻r5；所述第三三极管q3的第二输出端接地，所述第三三极管q3的输入端和所述第三三极管q3的第二输出端之间连接有第七电阻r7；所述第一三极管q1的输入端和所述第三三极管q3的第一输出端之间串联备用电源；所述第一三极管q1的第一输出端和所述第三三极管q3的输入端之间串联主电源。

本实施例中所述车载通讯装置的电源系统，所述的车载通讯装置的电源系统还包括二极管d，所述第一三极管q1的第一输出端与所述二极管d的反向端连接，所述二极管的顺向端与所述主电源连接。所述的车载通讯装置的电源系统还包括第三电阻r3，所述第三三极管q3的第一输出端与所述第三电阻r3的一端连接，所述第三电阻r3的另一端与所述备用电源连接。所述的车载通讯装置的电源系统还包括第六电阻r6，所述第三三极管q3的输入端与所述第六电阻r6的一端连接，所述第六电阻r6的另一端与所述主电源连接。所述的车载通讯装置的电源系统还包括第二电阻r2，所述第一三极管q1的第二输出端与所述第二电阻r2的一端连接，所述第二电阻r2的另一端与所述第二三极管q2的第一输出端连接。所述的车载通讯装置的电源系统还包括第四电阻r4，所述第二三极管q2的输入端与所述第四电阻r4的一端连接，所述第四电阻r4的另一端与所述第三三极管q3的第一输出端连接。所述的车载通讯装置的电源系统还包括第一电容c1、第二电容c2和第三电容c3，所述第三电容c3的第一电容板与所述第六电阻r6和所述第七电阻r7的公共连接点连接，所述第三电容c3的第二电容板接地；所述第一电容c1的第一电容板与所述第一三极管q1的第一输出端连接，所述第一电容c1的第二电容板接地；所述第二电容c2与所述第一电容c1并联。所述电量输出端用于连接车载通讯装置内的各用电器件，如中央控制器、稳压器等。

本实施例还公开了一种车载通讯装置，包括所述的车载通讯装置的电源系统。

本实施例还公开了一种基于所述的车载通讯装置的车载通讯装置的电源系统的实现方法，包括以下步骤：当所述主电源处于工作状态时，所述第三三极管q3导通，则所述第四电阻r4两端的电压值为零；此时所述第二三极管q2截止，同时所述第一三极管q1截止，所述备用电源不工作，此时由所述主电源为电量输出端供电；当所述主电源处于不工作状态时，所述第三三极管q3截止，则所述第四电阻r4两端的电压导致所述第二三极管q2导通，所述第二三极管q2一旦导通，则所述第一三极管q1导通，所述备用电源工作，所述二极管d的反向端截止，此时由所述备用电源为电量输出端供电。所述的自动切换系统供电电源的电源实现方法还包括：调整第六电阻r6和第七电阻r7的电阻值，实现系统的快速无缝隙切换；所述第六电阻r6和所述第七电阻r7的电阻值的确定在设计电路时完成。

本实施例中所述车载通讯装置的电源系统，包括第一三极管q1、第二三极管q2和第三三极管q3；所述第一三极管q1的第一输出端用于与电量输出端连接，所述第一三极管q1的第二输出端与所述第二三极管q2的第一输出端连接，所述第一三极管q1的输入端和所述第一三极管q1的第二输出端之间连接有第一电阻r1；所述第二三极管q2的输入端与所述第三三极管q3的第一输出端连接，所述第二三极管q2的第二输出端接地，所述第二三极管q2的输入端和所述第二三极管q2的第二输出端之间连接有第五电阻r5；所述第三三极管q3的第二输出端接地，所述第三三极管q3的输入端和所述第三三极管q3的第二输出端之间连接有第七电阻r7；所述第一三极管q1的输入端和所述第三三极管q3的第一输出端之间用于串联备用电源；所述第一三极管q1的第一输出端和所述第三三极管q3的输入端之间用于串联主电源；通过第一三极管q1、第二三极管q2和第三三极管q3构成车载通讯装置的电源系统，实现电量输出端在备用电源和主电源之间的无缝切换，解决了车载通讯装置的不间断供电问题以及两套供电系统切换的难题，不需要单片机等mcu控制，根据外界条件的不同实现自动切换，电路结构简单，设计灵巧，成本低廉，性能稳定，能够根据不同环境进行微调。

本实施例中所述车载通讯装置的电源系统，所述第一三极管q1的第一输出端通过二极管d与主电源连接，所述第三三极管q3的第一输出端通过第三电阻r3与备用电源连接，所述第三三极管q3的输入端通过第六电阻r6与主电源连接，所述第一三极管q1的第二输出端通过第二电阻r2与所述第二三极管q2的第一输出端连接；所述第二三极管q2的输入端通过第四电阻r4与所述第三三极管q3的第一输出端连接；通过设置多个不同的分压电阻，能够实现供电电源切换速度的调控，实现电路的可控性；

本实施例中所述车载通讯装置的电源系统，所述的车载通讯装置的电源系统还包括第一电容c1、第二电容c2和第三电容c3，所述第三电容c3的第一电容板与所述第六电阻r6和所述第七电阻r7的公共连接点连接，所述第三电容c3的第二电容板接地；所述第一电容c1的第一电容板与所述第一三极管q1的第一输出端连接，所述第一电容c1的第二电容板接地；所述第二电容c2与所述第一电容c1并联；通过设置缓冲电容，在供电电源切换的过程中，对电压跌落和上升起到一个缓冲作用，减少对电路的冲击，提高电路的稳定性和可靠性。

本实施例中所述车载通讯装置的电源系统，适用于具备两套供电系统且需要自动无缝隙切换的车载控制器，通过运用电容器、电阻器、二极管、三极管(全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管(以下简称三极管))以及金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管(以下简称mosfet)搭建一套高效稳定的切换电路系统。

本实施例中所述车载通讯装置的电源系统，三极管是一种控制电流的半导体器件其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。按材料分有两种：锗管和硅管。而每一种又有npn和pnp两种结构形式，但使用最多的是硅npn和锗pnp两种三极管，(其中，n是负极的意思(代表英文中negative)，n型半导体在高纯度硅中加入磷取代一些硅原子，在电压刺激下产生自由电子导电，而p是正极的意思(positive)是加入硼取代硅，产生大量空穴利于导电)。mosfet是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管(field-effecttransistor)。mosfet依照其“通道”(工作载流子)的极性不同，可分为“n型”与“p型”的两种类型，通常又称为nmosfet与pmosfet，其他简称尚包括nmos、pmos等。

本实施例中所述车载通讯装置的电源系统，电容对电压跌落上升起到一个缓冲作用；电阻：通过多种不同电阻的组合，搭建不同的电压分路；三极管：本系统选用n型三极管，运用n型三极管的高速开关性能；mosfet：本系统选用p沟道增强型mosfet(简称pmos)，运用其导电性：在栅源极间加正电压ugs，栅极是绝缘的，实现漏极和源极导电；二极管：选用二极管正向导通，反向截止的功能。

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：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的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。