專利名稱：一種智能車載終端的寬電壓電源保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車載終端的電源保護(hù)裝置，尤其涉及一種智能車載終端的寬電壓電源保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代汽車工業(yè)的發(fā)展，使得大量的車載電子設(shè)備廣泛應(yīng)用于汽車，如車載衛(wèi)星定位監(jiān)控系統(tǒng)、車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、車載影音娛樂系統(tǒng)、車身照明系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)、自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)等。各種各式的車載電子設(shè)備要穩(wěn)定工作，需要有穩(wěn)定的供電系統(tǒng)。車載電源系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境比普通電源系統(tǒng)要復(fù)雜，因?yàn)槠噧?nèi)的電磁環(huán)境較為惡劣。汽車的電氣設(shè)備在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量電磁干擾，最惡劣的情況往往是由于車輛自身產(chǎn)生的干擾所產(chǎn)生的，如點(diǎn)火系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)及整流器系統(tǒng)的干擾脈沖。多數(shù)干擾的頻帶很寬，通過傳導(dǎo)、耦合或者輻射的方式，傳播到電源系統(tǒng)內(nèi)，進(jìn)而影響到電子設(shè)備的正常工作。車載終端在汽車上面應(yīng)用，一般需要從汽車蓄電電瓶取電，目前極大部分車載終端并沒有周全考慮電瓶欠電壓保護(hù)以及終端本身的過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的車載終端電源管理方案，多為只考慮其一，或是終端低壓休眠關(guān)閉，或是運(yùn)用軟件控制開關(guān)機(jī)、休眠，或是使用單一有源電源檢測(cè)芯片控制開關(guān)機(jī)，未能周全考慮到低電壓保護(hù)汽車電瓶以及高電壓保護(hù)車載終端?？赡軐?dǎo)致汽車電瓶因過度消耗電量而無法點(diǎn)火啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，或者因?yàn)槠圏c(diǎn)火、其他干擾在一定時(shí)間內(nèi)保持高電壓以至損壞車載終端。圖1描述的是車載移動(dòng)終端的欠壓保護(hù)電路，該電路為單一的欠壓保護(hù)電路裝置，其主要依靠電壓采集判斷與有源的集成電源芯片實(shí)現(xiàn)，只對(duì)欠電壓進(jìn)行監(jiān)控保護(hù)。因此，傳統(tǒng)的車載終端電源管理保護(hù)方法，通常是單一的低壓關(guān)閉休眠處理；大多數(shù)不能同時(shí)進(jìn)行低壓、高壓保護(hù)，或者保護(hù)的電壓范圍窄小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種智能車載終端的寬電壓電源保護(hù)裝置，能夠同時(shí)對(duì)車載終端的電源進(jìn)行低壓和高壓保護(hù)，且保護(hù)的電壓范圍較寬。本發(fā)明提供一種車載終端的寬電壓電源保護(hù)裝置，連接于車載終端與汽車電瓶之間，包括精準(zhǔn)參考電壓?jiǎn)卧糜谔峁┣穳罕容^參考電壓，并比較所述汽車電瓶的輸出電壓的分壓電壓與所述欠壓比較參考電壓，并將比較結(jié)果發(fā)送給欠壓及過壓保護(hù)電路；所述欠壓及過壓保護(hù)電路，用于提供所述汽車電瓶的輸出電壓的分壓電壓，以及比較所述車載終端的輸入電壓與預(yù)先設(shè)置的過壓關(guān)斷閾值電壓，根據(jù)所述欠壓及過壓保護(hù)電路的比較結(jié)果或所述精準(zhǔn)參考電壓?jiǎn)卧谋容^結(jié)果控制車載終端與汽車電瓶的通斷。本發(fā)明既能在所述汽車電瓶的輸出電壓的分壓電壓降至預(yù)先設(shè)定欠壓比較參考電壓時(shí)切斷車載終端從汽車電瓶取電從而有效防止汽車電瓶因過度消耗電量導(dǎo)致汽車點(diǎn)火失效影響汽車的正常使用；同時(shí)該裝置也實(shí)現(xiàn)了車載終端輸入電壓達(dá)到預(yù)先設(shè)定過壓關(guān)斷閾值電壓值時(shí)切斷車載終端從汽車電瓶取電從而有效避免了汽車點(diǎn)火、其他外部干擾或電氣故障產(chǎn)生的一定時(shí)間的高電壓或高脈沖對(duì)車載終端本身的損害。本發(fā)明以“雙重監(jiān)控”、“非制約型”、“范圍廣”、“簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)”等特點(diǎn)實(shí)施車載終端電源保護(hù)管理方法，集欠壓、過壓保護(hù)于一體，預(yù)先設(shè)定欠壓過壓關(guān)斷閾值可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置，因此保護(hù)電壓范圍廣，實(shí)現(xiàn)雙重監(jiān)控，發(fā)明裝置應(yīng)用范圍廣泛。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種車載終端的欠壓保護(hù)電路；圖2為實(shí)施例2的車載終端系統(tǒng)的原理圖；圖3為實(shí)施例3中智能車載終端寬電壓電源保護(hù)裝置的電路圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 本發(fā)明提供的智能車載終端的寬電壓電源保護(hù)裝置，對(duì)電源實(shí)施寬電壓范圍雙重監(jiān)控保護(hù)。該車載終端的寬電壓電源保護(hù)裝置，連接于車載終端與汽車電瓶之間，包括精準(zhǔn)參考電壓?jiǎn)卧颓穳杭斑^壓保護(hù)電路。本裝置通過精準(zhǔn)參考電壓?jiǎn)卧峁┣穳罕容^參考電壓，并比較汽車電瓶的輸出電壓的分壓電壓與欠壓比較參考電壓，并將比較后的結(jié)果輸出發(fā)送給欠壓及過壓保護(hù)單元， 欠壓及過壓保護(hù)單元根據(jù)精準(zhǔn)參考電壓?jiǎn)卧谋容^結(jié)果控制車載終端在欠壓狀態(tài)時(shí)與汽車電瓶的通斷；欠壓及過壓保護(hù)單元將車載終端的輸入電壓與預(yù)先在欠壓及過壓保護(hù)電路中設(shè)置的過壓關(guān)斷閾值電壓進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制車載終端在過壓狀態(tài)時(shí)與汽車電瓶的通斷。當(dāng)所述汽車電瓶的輸出電壓的分壓電壓低于欠壓比較參考電壓時(shí)，切斷車載終端從汽車電瓶取電，保護(hù)了汽車電瓶。當(dāng)車載終端輸入電壓超過設(shè)定過壓切斷閥值電壓時(shí)， 切斷車載終端從汽車電瓶取電，本發(fā)明的欠壓比較參考電壓和過壓關(guān)斷閾值電壓可以根據(jù)需要設(shè)置，因此可以較寬幅值范圍的電壓。當(dāng)汽車電瓶輸出電壓回復(fù)到正常范圍、其他干擾及故障排除時(shí)，本裝置退出保護(hù)狀態(tài)，恢復(fù)正常供電給電，實(shí)施智能監(jiān)控。本裝置既實(shí)現(xiàn)了對(duì)汽車電瓶的低壓保護(hù)同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)車載終端的高壓保護(hù)，保護(hù)電壓范圍廣，作為一個(gè)實(shí)施例在5V-100V內(nèi)均可，適用于12V、24V或更多系列類型的車輛車載終端。實(shí)施例2 圖2為實(shí)施例1在車載終端系統(tǒng)中的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例，如圖2所示，欠壓及過壓保護(hù)電路Y3包括低電壓采集比較單元、高電壓采集比較單元、第一級(jí)電源控制單元以及第二級(jí)電源控制單元。外部電源輸入，即圖2中Yl為汽車電瓶單元，一般有輸出DC12V、 DC24V或DC36V等規(guī)格；作為一個(gè)實(shí)施例，在外部電源輸入進(jìn)入到本裝置之前先經(jīng)過前級(jí)保護(hù)及濾波單元，其作用是防止電源反接功能、浪涌吸收功能、濾波等，即圖2中防反接及濾波單元Y2 ；圖中W為DC/DC濾波單元，由該單元調(diào)配車載終端系統(tǒng)所需要的各通路電源； TO為車載終端，實(shí)現(xiàn)車載終端的各項(xiàng)功能；另外，作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，可以包括BATl備用電源電路單元，包含了備用電池，在寬電壓電源保護(hù)裝置欠電壓保護(hù)功能生效后可選擇是否使用該單元。本裝置在車載終端系統(tǒng)中的工作過程如下低電壓采集比較單元通過防反接及濾波單元Y2與汽車電瓶Yl連接，低壓采集比較單元采用分壓式，采集汽車電瓶Yl的輸出電壓經(jīng)過分壓后的分壓電壓VC，由精準(zhǔn)參考電壓進(jìn)行比較，高電壓采集比較單元通過防反接及濾波單元Y2與汽車電瓶Yl連接，采集汽車電瓶的輸出電壓(即汽車終端輸入電壓)，并完成比較功能，精準(zhǔn)參考電壓?jiǎn)卧透唠妷翰杉容^單元分別將比較結(jié)果輸出到第一級(jí)電源開關(guān)控制單元；第一級(jí)電源控制單元根據(jù)精準(zhǔn)參考電壓?jiǎn)卧?、高電壓采集比較單元的輸出結(jié)果控制第二級(jí)電源控制單元的通斷；第二級(jí)電源控制單元與車載終端連接，導(dǎo)通或斷開車載終端與汽車電瓶的連接。另外，作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，切斷車載終端從汽車電瓶取電，同時(shí)打開備用電池， 如圖4中BATl單元，保證車載終端仍能正常工作一段時(shí)間。實(shí)施例3 圖3為實(shí)施例2中的本裝置的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例，如圖所示，精準(zhǔn)參考電壓?jiǎn)卧猀l包括依次串聯(lián)在輸入電壓Vin和地之間的第一電阻R1、第六電阻R6和并聯(lián)型三端穩(wěn)壓基準(zhǔn)源Ul ；Ul的陽極AN接地，陰極CA與R6連接，參考端REF連接低壓采集單元；并聯(lián)于第一電阻Rl的輸出端與地之間的電容El和第三穩(wěn)壓二極管D3 ；D3的陰極與Rl連接，陽極接地；連接于Ul的陰極CA和參考端REF的第一電容Cl。低電壓采集比較單元包括依次串聯(lián)在所述輸入電壓和地之間的第五電阻R5和第八電阻R8 ；Ul的參考端連接于第五電阻R5和第六電阻R6之間；高電壓采集比較單元包括依次串聯(lián)在輸入電壓和第一級(jí)電源控制單元之間的第二電阻R2和第一穩(wěn)壓二極管D1，第一穩(wěn)壓二極管Dl的陽極與第一級(jí)電源控制單元連接；第一級(jí)電源控制單元包括并聯(lián)于所述第一穩(wěn)壓二極管Dl的陽極與地之間的第九電阻R9和第二電容C2 ；連接于所述第一穩(wěn)壓二極管Dl的陽極和Ul的CA端的第四穩(wěn)壓二極管D4，第四穩(wěn)壓二極管D4的陰極與第一穩(wěn)壓二極管Dl的陽極連接；連接于第一穩(wěn)壓二極管Dl與第二級(jí)電源控制單元之間的第一三極管G2，所述第一三極管G2的基極與第一穩(wěn)壓二極管Dl的陽極連接，發(fā)射極與地連接，集電極與所述第二級(jí)電源控制單元連接；第二級(jí)電源控制單元包括依次串聯(lián)在輸入電壓和地之間的第三電阻R3、第二穩(wěn)壓二極管D2和第七電阻R7，將第二穩(wěn)壓二極管D2的陰極與第三電阻R3連接；依次串聯(lián)在輸入電壓和地之間的第四電阻R4和第二三極管G3，第二三極管G3的基極與所述第二穩(wěn)壓二極管D2的陽極連接，發(fā)射極接地；連接于所述輸入電壓和車載終端之間的MOSFET管G1， MOSFET管Gl的柵極與第二三極管G3的集電極相連，Gl的源極與輸入電壓連接，Gl的漏極與車載終端的DC/DC濾波單元連接，如附圖2中的Y2單元。作為一個(gè)實(shí)施例，第一三極管 G2和第二三極管G3為NPN管。為了能夠獲得較寬的保護(hù)電壓范圍，作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例， Rl、R2、R3選擇功率較大的電阻。圖3中車載終端寬電壓電源保護(hù)電路裝置的工作原理如下(1)、車載終端電源保護(hù)裝置由精準(zhǔn)參考電壓?jiǎn)卧猀l提供欠壓比較參考電壓，并完成比較功能，當(dāng)?shù)碗妷翰杉容^單元采集所述汽車電瓶的輸出電壓的分壓電壓低于欠壓比較參考電壓時(shí)(即通過低電壓采集比較單元分壓式采集的電瓶輸出電壓的分壓電壓低于欠電壓參考比較電壓，例如，VC <2. 5V)，穩(wěn)壓管D4起作用導(dǎo)通，NPN三極管開關(guān)G2閉合，穩(wěn)壓管D2不導(dǎo)通，NPN三極管開關(guān)G3斷開，MOSFET管開關(guān)Gl斷開，本裝置切斷車載終端從汽車電瓶取電，同時(shí)可使用備用電池(如需要)，既保護(hù)了汽車電瓶也保證了系統(tǒng)仍能維持一段時(shí)間正常工作；O)、當(dāng)終端輸入電壓超過設(shè)定過壓切斷閥值電壓時(shí)，穩(wěn)壓管Dl起作用導(dǎo)通，NPN
6三極管開關(guān)G2閉合，穩(wěn)壓管D2不導(dǎo)通，NPN三極管開關(guān)G3斷開，MOSFET管開關(guān)Gl斷開，本裝置切斷車載終端從汽車電瓶取電，切斷閥值可以根據(jù)具體應(yīng)用來設(shè)定，本裝置可以工作于高至100V直流電壓；(3)、當(dāng)汽車電瓶輸出電壓或車載終端輸入電壓回復(fù)到正常范圍內(nèi)、其他干擾及故障排除后，該電源保護(hù)裝置會(huì)自動(dòng)退出保護(hù)狀態(tài)，恢復(fù)正常供電給電，保證終端系統(tǒng)正常安全運(yùn)作。綜上所述，只要不超過最大車載終端輸入直流電壓(例如100V)，車載終端電源及其設(shè)備均在保護(hù)范圍之內(nèi)，并實(shí)施智能監(jiān)控。從本實(shí)施例可以看出，本裝置組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用器件數(shù)量不多，占用車載終端的體積較小，如圖3中各單元電路中的器件體積均是常用小器件，實(shí)現(xiàn)原理簡(jiǎn)單易用。另外， 本裝置內(nèi)部器件為無源器件，不同于傳統(tǒng)管理方法中使用的集成芯片，本身需要提供工作電源(取自于汽車電瓶)，這樣很大程度上就存在制約性。本裝置只要不超過器件的承受電流、電壓，不會(huì)因輸入電壓的改變而出現(xiàn)保護(hù)裝置工作異常，基本不受輸入電源的制約。以上所述的本發(fā)明實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種車載終端的寬電壓電源保護(hù)裝置，連接于車載終端與汽車電瓶之間，其特征在于，包括精準(zhǔn)參考電壓?jiǎn)卧?，用于提供欠壓比較參考電壓，與所述汽車電瓶的輸出電壓的分壓電壓進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果發(fā)送給欠壓及過壓保護(hù)電路；所述欠壓及過壓保護(hù)電路，用于提供所述汽車電瓶的輸出電壓的分壓電壓，以及比較所述車載終端的輸入電壓與預(yù)先設(shè)置的過壓關(guān)斷閾值電壓，根據(jù)所述欠壓及過壓保護(hù)電路的比較結(jié)果或所述精準(zhǔn)參考電壓?jiǎn)卧谋容^結(jié)果控制車載終端與汽車電瓶的通斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載終端的寬電壓電源保護(hù)裝置，其特征在于，所述欠壓及過壓保護(hù)電路包括低電壓采集比較單元、高電壓采集比較單元、第一級(jí)電源控制單元以及第二級(jí)電源控制單元；所述低電壓采集比較單元與所述汽車電瓶連接，用于采集所述汽車電瓶的輸出電壓以及所述精準(zhǔn)參考電壓?jiǎn)卧那穳罕容^參考電壓，提供所述汽車電瓶的輸出電壓的分壓電壓；所述高電壓采集比較單元與所述車載終端連接，用于采集所述車載終端的輸入電壓， 以及與所述過壓關(guān)斷閾值電壓進(jìn)行比較；所述第一級(jí)電源控制單元，用于根據(jù)所述精準(zhǔn)參考電壓?jiǎn)卧蛩龈唠妷翰杉容^單元的比較結(jié)果控制所述第二級(jí)電源控制單元的通斷；所述第二級(jí)電源控制單元與所述車載終端連接，用于導(dǎo)通或斷開所述車載終端與汽車電瓶的連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車載終端的寬電壓電源保護(hù)裝置，其特征在于，所述精準(zhǔn)參考電壓?jiǎn)卧ㄒ来未?lián)在輸入電壓和地之間的第一電阻、第六電阻和并聯(lián)型三端穩(wěn)壓基準(zhǔn)源；所述并聯(lián)型三端穩(wěn)壓基準(zhǔn)源的，陽極接地，陰極與所述第六電阻連接，參考端與所述低壓采集單元連接；并聯(lián)于第一電阻的輸出端與地之間的電容和第三穩(wěn)壓二極管；連接于所述并聯(lián)型三端穩(wěn)壓基準(zhǔn)源的輸入端和參考電壓端的第一電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車載終端的寬電壓電源保護(hù)裝置，其特征在于，所述低電壓采集比較單元包括依次串聯(lián)在所述輸入電壓和地之間的第五電阻和第八電阻；所述并聯(lián)型三端穩(wěn)壓基準(zhǔn)源的參考電壓端連接于所述第五電阻和第六電阻之間；所述高電壓采集比較單元包括依次串聯(lián)在所述輸入電壓和所述第一級(jí)電源控制單元之間的第二電阻和第一穩(wěn)壓二極管，所述第一穩(wěn)壓二極管的陽極與所述第一級(jí)電源控制單元連接，陰極與所述第二電阻連接；所述第一級(jí)電源控制單元包括并聯(lián)于所述第一穩(wěn)壓二極管的陽極與地之間的第九電阻和第二電容；連接于所述第一穩(wěn)壓二極管的陽極和所述并聯(lián)型三端穩(wěn)壓基準(zhǔn)源的陽極的第四穩(wěn)壓二極管，所述第四穩(wěn)壓二極管的陰極與所述第一穩(wěn)壓二極管的陽極連接；連接于所述第一穩(wěn)壓二極管與所述第二級(jí)電源控制單元之間的第一三極管，所述第一三極管的基極與所述第一穩(wěn)壓二極管的陽極連接，發(fā)射極與地連接，集電極與所述第二級(jí)電源控制單元連接；所述第二級(jí)電源控制單元包括依次串聯(lián)在輸入電壓和地之間的第三電阻、第二穩(wěn)壓二極管和第七電阻；所述第二穩(wěn)壓二極管的陰極與所述第三電阻連接；依次串聯(lián)在輸入電壓和地之間的第四電阻和第二三極管，所述第二三極管的基極與所述第二穩(wěn)壓二極管的陽極連接，發(fā)射極接地；連接于所述輸入電壓和車載終端之間的MOSFET管；所述MOSFET管的柵極與第二三極管的集電極相連，源極與輸入電壓連接，漏極與車載終端的DC/DC濾波單元連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車載終端的寬電壓電源保護(hù)裝置，其特征在于，所述第一電阻、第二電阻、第三電阻為功率較大的電阻。
全文摘要
本發(fā)明提供的車載終端的寬電壓電源保護(hù)裝置，連接于車載終端與汽車電瓶之間，包括精準(zhǔn)參考電壓?jiǎn)卧?，用于提供欠壓比較參考電壓，并比較所述汽車電瓶的輸出電壓的分壓電壓與所述欠壓比較參考電壓，并將比較結(jié)果發(fā)送給欠壓及過壓保護(hù)電路；所述欠壓及過壓保護(hù)電路，用于提供所述汽車電瓶的輸出電壓的分壓電壓，比較所述車載終端的輸入電壓與預(yù)先設(shè)置的過壓關(guān)斷閾值電壓，根據(jù)所述欠壓及過壓保護(hù)電路的比較結(jié)果或所述精準(zhǔn)參考電壓?jiǎn)卧谋容^結(jié)果控制車載終端與汽車電瓶的通斷。能夠同時(shí)對(duì)車載終端的電源進(jìn)行低壓和高壓保護(hù)，且保護(hù)的電壓范圍較寬。
文檔編號(hào)H02H7/18GK102270831SQ20111020990
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者劉輝, 張永生, 文科, 賈宇輝, 郭偉文 申請(qǐng)人:廣州日濱科技發(fā)展有限公司