專利名稱：一種用于車載電子系統(tǒng)中計算機設備的電源管理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于車載電子系統(tǒng)技術領域，具體涉及一種用于車載電子系統(tǒng)中計算機設備的電源管理裝置。本發(fā)明可用于車載電子系統(tǒng)中的計算機設備，如普通轎車、救護車、警車、移動通訊車等車載電子系統(tǒng)中的儀器儀表、通訊電臺、控制計算機等計算機設備。
背景技術：
在車載電子系統(tǒng)中，通常采用蓄電池作為計算機設備的供電電源，同時該蓄電池與底盤發(fā)動機中的充電機連接，一方面可以為蓄電池充電，另一方面蓄電池在為計算機設備的供電的同時可以作為發(fā)動機的啟動電源。但現有車載電子系統(tǒng)中的該電源供電方式有以下兩點不足:
1、由于發(fā)動機的啟動電流較大，蓄電池在瞬間提供大電流輸出的情況下，輸出電壓被拉低并低于計算機設備內的電源轉換模塊允許的最低輸入電壓，發(fā)動機啟動后蓄電池輸出電壓恢復正常，該情況會使計算機設備掉電重啟，易造成未存盤數據丟失、電子器件或精密器件受電壓沖擊損壞等情況。2、在采用發(fā)動機中的充電機為蓄電池充電的工作方式下，汽車在行駛過程中，由于路況變化引起的加速、減速、剎車等情況易造成充電機的輸出電壓產生尖峰、浪涌、波動等情況，會對在汽車行進間需上電工作的計算機設備造成較大沖擊，嚴重時會損壞計算機設備，影響了計算機設備在行進過程中的正常使用。所以，車載電子系統(tǒng)中的計算機設備需要具有一種電源管理裝置，可以消除在任何情況下發(fā)動機中的充電機為蓄電池充電及蓄電池作為發(fā)動機的啟動電源時對計算機設備的供電回路產生的電源尖峰、浪涌、波動等異常情況，以滿足車載電子系統(tǒng)在各種狀況下的工作需求，提高使用效能。

發(fā)明內容
為了解決現有的車載電子系統(tǒng)在采用發(fā)動機中的充電機為蓄電池充電的方式下，滿足計算機設備在發(fā)動機啟動時及汽車行進間等情況下可持續(xù)正常工作的需求，本發(fā)明提供了一種用于車載電子系統(tǒng)中計算機設備的電源管理模塊。本發(fā)明的一種用于車載電子系統(tǒng)中計算機設備的電源管理裝置，其特點是所述電源管理裝置包括:
控制芯片Ul的VCC管腳分別與電阻R9的一端、電阻R5的一端、電阻R3的一端、電容Cl的一端、輸入電源的正極連接；控制芯片Ul的SNS管腳分別與電阻R9的一端、場效應管Ql的漏極連接；控制芯片Ul的GATE管腳分別與電阻R7的一端、電阻R8的一端、二極管Dl的正極連接；控制芯片Ul的OUT管腳分別與場效應管Ql的源極、電阻Rl的一端、電容C2的正極連接；控制芯片Ul的FB管腳分別與電阻Rl的一端、電阻R2的一端連接；控制芯片Ul的TMR管腳分別與電容C3的一端連接；控制芯片Ul的GND管腳與輸入電源的地連接；控制芯片Ul的IN+管腳分別與電阻R4的一端、電阻R6的一端、電阻R3的一端連接；控制芯片Ul的AOUT管腳分別與電阻R6的一端、電阻R5的一端、控制芯片Ul的SHDN管腳連接；電容Cl的一端與輸入電源的地連接；電阻R4的一端與輸入電源的地連接；電阻R7的一端與場效應管Ql的柵極連接；二極管Dl的負極與電阻R8的一端連接，與電容C4的一端連接；電容C4的一端與輸入電源的地連接；電容C2的負極與輸入電源的地連接；電阻R2的一端與輸入電源的地連接；電容C3的一端與輸入電源的地連接。本發(fā)明的用于車載電子系統(tǒng)中計算機設備的電源管理裝置具有以下的優(yōu)點:
1、當輸入電源出現過壓情況時，控制芯片通過控制場效應管的柵極電壓，將輸出電壓調節(jié)到設定的安全電壓值；
2、當輸入電源出現浪涌情況時，控制芯片通過控制場效應管的柵極電壓轉換率，實現對浪涌的抑制和消除；
3、當輸入電源出現過流情況時，控制芯片監(jiān)控電源輸入端的電流檢測電阻上的電壓是否超過50mV，當超過50mV時控制場效應管實施保護；
4、當輸入電源出現尖峰情況時，利用濾波電容進行輔助消除，其余部分由控制芯片控制場效應管進行消除；
5、當輸入電源出現短時低壓并超出設定范圍時，控制芯片關閉場效應管，由儲能電容提供短時電源輸出；
6、當輸入電源出現長時過流或過壓情況時，通過計時電容進行安全時間計時；當計時電容電壓超過1.25V時，控制芯片控制場效應管消耗多余能量，穩(wěn)定電源輸出；當計時電容電壓超過1.35V時，場效應管關閉，由儲能電容提供短時電源輸出；同時計時電容決定場效應管的重新開啟時間，避免因長時過流或過壓，造成場效應管損壞；
本發(fā)明的用于車載電子系統(tǒng)中計算機設備的電源管理裝置通過一塊控制芯片和外圍器件實現了對計算機設備供電電源出現尖峰、浪涌、過流、電壓波動等情況下對計算機設備的保護，滿足了現有車載電子系統(tǒng)中計算機設備在復雜供電情況下的使用要求，并通過試驗驗證能滿足要求。本發(fā)明可用于車載電子系統(tǒng)中的計算機設備。


圖1為本發(fā)明的一種用于車載電子系統(tǒng)中計算機設備的電源管理裝置的結構框圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步詳細說明，以便對本發(fā)明目的、特征及優(yōu)點進行更深入的理解。圖1為本發(fā)明的一種用于車載電子系統(tǒng)中計算機設備的電源管理裝置的結構框圖，如圖1所示，本發(fā)明的用于車載電子系統(tǒng)中計算機設備的電源管理裝置，包括一個控制芯片U110，一個場效應管Q111，一個二極管D112，一個3.3uf電容C113，一個470uf電容C214，一個 4.7uf 電容 C315，一個 6.8nf 電容 C416，一個 137kQ 電阻 R117，一個 4.99k Ω 電阻 R218，一個 383kQ 電阻 R319，一個 IOOk Ω 電阻 R420，一個 1ΜΩ 電阻 R521，一個 1ΜΩ 電阻R622，一個10Ω電阻R823，一個10Ω電阻R724和一個IOm Ω電阻R925?？刂菩酒琔l 10的VCC管腳分別與電阻R9 25的一端、電阻R5 21的一端、電阻R319的一端、電容Cl 13的一端、輸入電源的正極連接；控制芯片Ul 10的SNS管腳分別與電阻R9 25的一端、場效應管Ql 11的漏極連接；控制芯片Ul 10的GATE管腳分別與電阻R724的一端、電阻R8 23的一端、二極管Dl 12的正極連接；控制芯片Ul 10的OUT管腳分別與場效應管Ql 11的源極、電阻Rl 17的一端、電容C2 14的正極連接；控制芯片Ul 10的FB管腳分別與電阻Rl 17的一端、電阻R2 18的一端連接；控制芯片Ul 10的TMR管腳分別與電容C3 15的一端連接；控制芯片Ul 10的GND管腳與輸入電源的地連接；控制芯片Ul10的IN+管腳分別與電阻R4 20的一端、電阻R6 22的一端、電阻R3 19的一端連接；控制芯片Ul 10的AOUT管腳分別與電阻R6 22的一端、電阻R5 21的一端、控制芯片Ul 10的SHDN管腳連接；電容Cl 13的一端與輸入電源的地連接；電阻R4 20的一端與輸入電源的地連接；電阻R7 24的一端與場效應管Ql 11的柵極連接；二極管Dl 12的負極與電阻R823的一端連接，與電容C4 16的一端連接；電容C4 16的一端與輸入電源的地連接；電容C214的負極與輸入電源的地連接；電阻R2 18的一端與輸入電源的地連接；電容C3 (15的一端與輸入電源的地連接?？刂菩酒腣CC管腳與ΙΟι Ω電阻的一端連接，與1ΜΩ電阻的一端連接，與383kΩ電阻的一端連接，與3.3uf電容的一端連接，與輸入電源的正極連接；控制芯片的SNS管腳與IOm Ω電阻的一端連接，與場效應管的漏極連接；控制芯片的GATE管腳與10 Ω電阻的一端連接，與10Ω電阻的一端連接，與二極管的正極連接；控制芯片的OUT管腳與場效應管的源極連接，與137kΩ電阻的一端連接，與470uf電容的正極連接；控制芯片的FB管腳與137kQ電阻的一端連接，與4.99kQ電阻的一端連接；控制芯片的TMR管腳與
4.7uf電容的一端連接；控制芯片的GND管腳與輸入電源的地連接；控制芯片的IN+管腳與IOOkQ電阻的一端連接，與1ΜΩ電阻的一端連接，與383kΩ電阻的一端連接；控制芯片的AOUT管腳與IM Ω電阻的一端連接，與控制芯片的SHDN管腳連接；3.3uf電容的一端與輸入電源的地連接；IOOkQ電阻的一端與輸入電源的地連接；10 Ω電阻的一端與場效應管的柵極連接；二極管的負極與10 Ω電 阻的一端連接，與6.8nf電容的一端連接；6.8nf電容的一端與輸入電源的地連接；470uf電容的負極與輸入電源的地連接；4.99k Ω電阻的一端與輸入電源的地連接；4.7uf電容的一端與輸入電源的地連接。在本發(fā)明中，控制芯片Ul 10采用美國Linear公司生產的集成電路，型號為LT4356IS-2，該集成電路的作用是提供過流保護和浪涌電流限制功能。在本發(fā)明中，電阻Rl 17和電阻R2 18用于設定輸出電源電壓的上限，選用的計算機設備中的電源轉換模塊的輸入電壓上限為36VDC,如果輸入電壓超過36VDC,電源轉換模塊會被損壞，因此將保護電壓上限Vout設定為35.5VDC。當過壓時流過電阻Rl 17和電阻R2 18的電流應盡可能小，因此設計值定為250uA，即可計算出電阻R2 18的阻值為4.99K，根據公式1.25(M+i 2)/i 2.= Po f可計算出電阻Rl 17的阻值，電阻Rl 17為137ΚΩ。當計
算機設備供電電源電壓超過35.5VDC時，控制芯片Ul 10控制場效應管Ql 11的柵極電壓，使場效應管Ql 11工作在串聯(lián)導通的線性穩(wěn)壓狀態(tài)，消耗多余的能量，此時電容C3 15的電壓為1.25VDC，并按照20ms/uf的速率迅速上升，當電容C3 15的電壓達到1.35VDC時，控制芯片Ul 10控制場效應管Ql 11的柵極電壓迅速關閉場效應管Ql 11，當過壓現象消失后，控制芯片Ul 10根據電容C3 15的電容值開始計時，當設計的時間到達時在場效應管Ql 11柵極輸出正電壓，重新啟動場效應管Ql 11并輸出電源。
在本發(fā)明中，電阻R3 19和電阻R4 20用于設定輸入電源電壓的下限，選用的計算機設備中的電源轉換模塊的輸入電壓下限為9VDC，因此將保護電壓下限Vin+設定為6VDC，根據公式1- 25(R3+ R4) / RA = Fm+，電阻R4 20選用100 ΚΩ電阻，可計算出電阻R3 19的
阻值，電阻R3 19為383 ΚΩ。當計算機設備供電電源電壓低于設計值6VDC時，控制芯片Ul 10關閉場效應管Ql 11，由儲能電容C2 14進行短時電源輸出。在本發(fā)明中，電阻R9 25用于檢測電源電路的電流值，控制芯片Ul 10內部集成了50mVDC的電壓比較器，當電阻R9 25的電壓超過50mV時，控制芯片Ul 10控制場效應管Ql11的柵極電壓，穩(wěn)定電源回路電流，同時電容C3 15的電壓開始升高，由于電源回路過流時產生的能量比過壓時高得多，因此電容C3 15的電壓以2.8ms/uf的速率快速上升。當電容C3 15的電壓超過1.35VDC時，控制芯片Ul 10關閉場效應管Ql 11，停止電源輸出，控制芯片Ul 10控制場效應管Ql 11柵極電壓轉換率，消耗多余的能量。在本發(fā)明中，場效應管Ql 11采用美國IR公司生產的器件，型號為IRLR2908。在本發(fā)明中，二極管Dl 12采用美國IN公司生產的器件，型號為1N4148W。
權利要求
1.一種用于車載電子系統(tǒng)中計算機設備的電源管理裝置，其特征在于，所述電源管理裝置包括: 控制芯片Ul (10)的VCC管腳分別與電阻R9 (25)的一端、電阻R5 (21)的一端、電阻R3 (19)的一端、電容Cl (13)的一端、輸入電源的正極連接；控制芯片Ul (10)的SNS管腳分別與電阻R9 (25)的一端、場效應管Ql (11)的漏極連接；控制芯片Ul (10)的GATE管腳分別與電阻R7 (24)的一端、電阻R8 (23)的一端、二極管Dl (12)的正極連接；控制芯片Ul (10)的OUT管腳分別與場效應管Ql (11)的源極、電阻Rl (17)的一端、電容C2 (14)的正極連接；控制芯片Ul (10)的FB管腳分別與電阻Rl (17)的一端、電阻R2 (18)的一端連接；控制芯片Ul (10)的TMR管腳分別與電容C3 (15)的一端連接；控制芯片Ul (10)的GND管腳與輸入電源的地連接；控制芯片Ul (10)的IN+管腳分別與電阻R4 (20)的一端、電阻R6 (22)的一端、電阻R3 (19)的一端連接；控制芯片Ul (10)的AOUT管腳分別與電阻R6 (22)的一端、電阻R5 (21)的一端、控制芯片Ul (10)的SHDN管腳連接；電容Cl(13)的一端與輸入電源的地連接；電阻R4 (20)的一端與輸入電源的地連接；電阻R7 (24)的一端與場效應管Ql (11)的柵極連接；二極管Dl (12)的負極與電阻R8 (23)的一端連接，與電容C4 (16)的一端連接；電容C4 (16)的一端與輸入電源的地連接；電容C2 (14)的負極與輸入電源的地連接；電阻R2 (18)的一端與輸入電源的地連接；電容C3 (15)的一端與輸入電源的地連接。
2.根據權利要求1所述的用于車載電子系統(tǒng)中計算機設備的電源管理裝置，其特征在于:所述的電源管理裝置中的控制芯片Ul (10)采用美國Linear公司生產的集成電路，型號為 LT4356IS-2。
3.根據權利要求1所述的用于車載電子系統(tǒng)中計算機設備的電源管理裝置，其特征在于:所述的電源管理裝置中的場效應管Ql (11)采用美國IR公司生產的器件，型號為IRLR2908。
4.根據權利要求1所述的用于車載電子系統(tǒng)中計算機設備的電源管理裝置，其特征在于:所述的電源管理裝置中的二極管Dl(12)采用美國IN公司生產的器件，型號為1N4148W。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于車載電子系統(tǒng)中計算機設備的電源管理裝置。本發(fā)明的特點是通過一塊控制芯片與外圍器件組成用于車載電子系統(tǒng)中計算機設備的電源管理裝置，能夠消除發(fā)動機中的充電機為蓄電池充電及蓄電池作為發(fā)動機的啟動電源時對計算機設備的供電回路產生的電源尖峰、浪涌、波動的異常情況，以滿足車載電子系統(tǒng)在各種狀況下的工作需求。本發(fā)明適用于車載電子系統(tǒng)中的計算機設備。
文檔編號G06F1/26GK103092313SQ201310038018
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權日2013年1月31日
發(fā)明者姚毅, 張振禹, 雷凌毅, 李永成, 曾刊, 雷超 申請人:四川省綿陽西南自動化研究所