一种车载设备保护电路论文和设计-程绍澜

全文摘要

本实用新型公开了一种车载设备保护电路，包括依次连接的防反接模块、过流保护模块、过压关断模块、欠压保护和软启动模块以及电压转换模块；电源输入端连接防反接模块，电源输出端连接电压转换模块。解决了车载电子设备安全保护问题，利用电感、电容的励磁储能作用和二极管的续流作用将输入的高电压转换为输出的低电压，通过对上述电感、电容的间歇性充放电保证能量守恒，转换过程在元器件上的耗损较小，从而保证了电路能量的转换率，达到了节能效果，具有很强的实时性和可靠性，可以灵活应用于不同的参数要求。

主设计要求

1.一种车载设备保护电路，其特征是，包括依次连接的防反接模块、过流保护模块、过压关断模块、欠压保护和软启动模块以及电压转换模块；电源输入端连接防反接模块，电源输出端连接电压转换模块。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种车载设备保护电路，其特征是，所述防反接模块包括二极管D1，二极管D1正极连接电源输入端，二极管D1负极连接防反接模块的输出端。

3.根据权利要求1所述的一种车载设备保护电路，其特征是，所述过流保护模块的输入端连接保险丝F1的一端，保险丝F1另一端分别连接二极管D2负极、电容C1的一端、电容C2的一端和电感L1的一端，二极管D2的正极、电容C1的另一端和电容C2的另一端接地，电感L1的另一端、电容C3的一端和电容C4的一端连接过流保护模块输出端，电容C3的另一端和电容C4的另一端接地。

4.根据权利要求1所述的一种车载设备保护电路，其特征是，所述过压关断模块的输入端连接电阻R1的一端、三极管Q1的E极、二极管D4的负极、电容C5的一端和场效应管Q2的S极，所述电阻R1的另一端分别连接三极管Q1的B极和电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接二极管D3的负极，二极管D3的正极接地；场效应管Q2的D极连接过压关断模块输出端，G极连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端、三极管Q1的C极、二极管D4的正极和电容C5的另一端分别通过电阻R4接地。

5.根据权利要求1所述的一种车载设备保护电路，其特征是，所述欠压保护和软启动模块包括芯片U1，芯片U1型号为LM50，LM50的引脚1连接电容C10的一端，电容C10的另一端连接欠压保护和软启动模块输出端；引脚2一路连接电阻R5的一端，另一路连接欠压保护和软启动模块输入端；引脚3连接电阻R5的另一端，并通过电阻R6接地；引脚4通过电阻R7接地；引脚5通过电阻R10接地；引脚6一路连接电容C11，并通过电阻R8接地，另一路通过电容C12接地；引脚7接地；引脚8连接欠压保护和软启动模块输出端。

6.根据权利要求1所述的一种车载设备保护电路，其特征是，所述电压转换模块的输入端一路连接二极管D5的负极，另一路连接电感L2的一端；二极管D5的正极接地，电感L2的另一端连接电源输出端；电容C13、电容C14和电容C15的一端连接电源输出端，另一端接地；电容C16的正极连接电源输出端，负极接地；二极管D6的负极连接电源输出端，负极接地；电阻R9一端连接电源输出端，另一端通过电阻R10接地。

7.根据权利要求1所述的一种车载设备保护电路，其特征是，所述过压关断模块输出端与欠压保护和软启动模块输入端之间串接有并联的电容C6、电容C7、电容C8和电容C9，所述电容C6、电容C7、电容C8和电容C9接地。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及车载设备供电领域，具体涉及一种车载设备保护电路。

背景技术

车载设备通过汽车电机供电，而现有的汽车供电环境恶劣，电源波动较大，并伴随着电压高脉冲、电磁辐射、大电流注入等严酷条件。因此，车载设备用电时需要对电机输入的电压进行转换，从而适应电源的波动。

现行的车载设备多采用线形降压电路来适应电源波动，但是，这种电路发热量大，能量转化效率低，当输入电压远大于输出电压时，电路转化效率就会变得相当低，不适合大功率设备的应用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种车载设备保护电路，提高了转化效率，节约了汽车能量。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种车载设备保护电路，其特征是，包括依次连接的防反接模块、过流保护模块、过压关断模块、欠压保护和软启动模块以及电压转换模块；电源输入端连接防反接模块，电源输出端连接电压转换模块。

进一步地，所述防反接模块包括二极管D1，二极管D1正极连接电源输入端，二极管D1负极连接防反接模块的输出端。

进一步地，所述过流保护模块的输入端连接保险丝F1的一端，保险丝F1另一端分别连接二极管D2负极、电容C1的一端、电容 C2的一端和电感L1的一端，二极管D2的正极、电容C1的另一端和电容C2的另一端接地，电感L1的另一端、电容C3的一端和电容 C4的一端连接过流保护模块输出端，电容C3的另一端和电容C4的另一端接地。

进一步地，所述过压关断模块的输入端连接电阻R1的一端、三极管Q1的E极、二极管D4的负极、电容C5的一端和场效应管Q2 的S极，所述电阻R1的另一端分别连接三极管Q1的B极和电阻R2 的一端，电阻R2的另一端连接二极管D3的负极，二极管D3的正极接地；场效应管Q2的D极连接过压关断模块输出端，G极连接电阻 R3的一端，电阻R3的另一端、三极管Q1的C极、二极管D4的正极和电容C5的另一端分别通过电阻R4接地。

进一步地，所述欠压保护和软启动模块包括芯片U1，芯片U1 型号为LM50，LM50的引脚1连接电容C10的一端，电容C10的另一端连接欠压保护和软启动模块输出端；引脚2一路连接电阻R5的一端，另一路连接欠压保护和软启动模块输入端；引脚3连接电阻R5 的另一端，并通过电阻R6接地；引脚4通过电阻R7接地；引脚5 通过电阻R10接地；引脚6一路连接电容C11，并通过电阻R8接地，另一路通过电容C12接地；引脚7接地；引脚8连接欠压保护和软启动模块输出端。

进一步地，所述电压转换模块的输入端一路连接二极管D5的负极，另一路连接电感L2的一端；二极管D5的正极接地，电感L2的另一端连接电源输出端；电容C13、电容C14和电容C15的一端连接电源输出端，另一端接地；电容C16的正极连接电源输出端，负极接地；二极管D6的负极连接电源输出端，负极接地；电阻R9一端连接电源输出端，另一端通过电阻R10接地。

进一步地，所述过压关断模块输出端与欠压保护和软启动模块输入端之间串接有并联的电容C6、电容C7、电容C8和电容C9，所述电容C6、电容C7、电容C8和电容C9接地。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供了一种车载设备保护电路，解决了车载电子设备安全保护问题，采用二极管进行防反接保护；利用可恢复保险丝、二极管、电容和电感实现过流冲击保护；利用电阻、二极管、电容、场效应管、三极管配置过压关断参数，实现过压关断保护；利用电感、电容的励磁储能作用和二极管的续流作用将输入的高电压转换为输出的低电压，通过对上述电感、电容的间歇性充放电保证能量守恒，转换过程在元器件上的耗损较小，从而保证了电路能量的转换率，达到了节能效果。

通过芯片内部的比较器配置欠压保护，有效防止了汽车电瓶的过放电，减小了电池的负担，从而延长了电池的使用寿命；通过芯片内部的计时器配置电源的启动时间，有效地防止设备开机工作对电源带来的负载冲击，更可以在负载电路出现短路故障时进行停止供电的防护。

本实用新型采用分立器件实现保护，具有很强的实时性和可靠性，可以灵活应用于不同的参数要求。

附图说明

图1是本实用新型电路连接原理图；

图2是本实用新型实施例保护功能电路图；

图3是本实用新型实施例软启动及电压转换功能电路图；

图4是本实用新型芯片LM50逻辑控制功能框图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和\/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和\/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本实用新型省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供一种车载设备保护电路，用于为车载设备转换低电压供电，包括依次连接的防反接模块、过流保护模块、过压关断模块、欠压保护和软启动模块以及电压转换模块；电源输入端连接该防反接模块，电源输出端连接该电压转换模块。

图2-图4为本实用新型的一种实施例的电路图。

图2为该实施例保护功能电路图。电源输入端Vin连接二极管 D1正极，二极管D1负极连接保险丝F1的一端，保险丝F1另一端分别连接二极管D2负极、电容C1的一端、电容C2的一端和电感 L1的一端，二极管D2的正极、电容C1的另一端和电容C2的另一端接地，电感L1的另一端、电容C3的一端和电容C4的一端连接场效应管Q2的S极，电容C3的另一端和电容C4的另一端接地。电阻 R1的一端、三极管Q1的E极、二极管D4的负极和电容C5的一端也连接场效应管Q2的S极，所述电阻R1的另一端分别连接三极管 Q1的B极和电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接二极管D3的负极，二极管D3的正极接地；场效应管Q2的D极连接软启动及电压转换电路，G极连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端、三极管Q1 的C极、二极管D4的正极和电容C5的另一端分别通过电阻R4接地。

其中，二极管D1起到防反接保护作用；可恢复保险丝F1、防雷管D2、电容C1—C4、电感L1实现过流冲击保护；电阻R1—R4、二极管D3-D4、电容C5、场效应管Q2、三极管Q1可以灵活配置过压关断参数。

图3为该实施例软启动及电压转换功能电路图。其中，芯片U1 型号为LM50，其逻辑控制功能框图如图4所示。LM50的引脚1连接电容C10的一端，电容C10的另一端连接欠压保护和软启动模块输出端；引脚2一路连接电阻R5的一端，另一路通过并联接地的电容 C6、C7、C8和C9连接保护功能电路；引脚3连接电阻R5的另一端，并通过电阻R6接地；引脚4通过电阻R7接地；引脚5通过电阻R10 接地；引脚6一路连接电容C11，并通过电阻R8接地，另一路通过电容C12接地；引脚7接地；引脚8一路连接二极管D5的负极，另一路连接电感L2的一端；二极管D5的正极接地，电感L2的另一端连接电源输出端；电容C13、电容C14和电容C15的一端连接电源输出端Vout，另一端接地；电容C16的正极连接电源输出端，负极接地；二极管D6的负极连接电源输出端，负极接地；电阻R9一端连接电源输出端，另一端通过电阻R10接地。

软启动及电压转换功能电路利用U1的使能引脚3内部的比较器配置欠压保护，有效地防止了汽车电瓶的过放电，减小了电池的负担，从而延长了电池的使用寿命。该电路还可以通过U1的引脚6内部的计时器功能配置电源的启动时间，可以有效的防止设备开机工作对电源带来的负载冲击，更可以在负载电路出现短路故障时进行停止供电的防护。还充分利用了电感L2、电容C13—C16的励磁储能作用和二极管D5的续流作用，有效地将输入的高电压转换为Vout 的低电压，通过对L2和C13-C16的间歇性充放电来保证能量守恒，转换过程在元器件上的损耗较小，从而保证了极高的转换率，从而达到节能的目的，使电压的转换效率高达90％以上。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的修改或变形。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

设计图

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设计说明书

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