CN101465540A - 汽车电源的保护电路 - Google Patents

Abstract

一种汽车电源的保护电路，设置于汽车电源输出端与汽车电子设备之间，保护电路包括有瞬时电压抑制二极管(Transient Voltage Suppressing Diode)、一二极管及一滤波电路。瞬时电压抑制二极管连接于该汽车电源输出端；二极管连接于瞬时电压抑制二极管及该汽车电源输出端；滤波电路连接于该二极管与该汽车电子设备输入端。借此，保护电路中的瞬时电压抑制二极管可以将突波箝制在一安全电压，以确保汽车电子设备的寿命；同时借助与滤波电路的组成，可防止ESD静电放电对汽车电子设备的干扰与破坏，可进一步提高电子设备的可靠度。

Description

汽车电源的保护电路

技术领域

本发明涉及一种保护电路，特别涉及汽车电源中具有抑制电源突波及ESD静电放电的保护电路。

背景技术

电压及电流的瞬态干扰是造成电子电路及设备损坏的主要原因，常给人们带来无法估量的损失。这些干扰通常来自于电力设备的起停操作、雷击干扰及静电放电等，瞬态干扰几乎无处不在、无时不有。尤其对于汽车而言，其有相当多的机会因内、外部因素，而让车内零件遭受电压及电流的瞬态干扰，而对于汽车内部的电子设备而言，此种不正常的干扰，将容易使汽车电子设备的操作因此不正常或甚至损毁其内部元件。

因此，为克服这些干扰，目前已有对此提供一解决方案，请参阅图1，其为现有技术的汽车电源的保护电路的示意图，此保护电路设置于汽车电源10与汽车电子设备20之间，其中使用保险丝F1来抑制不正常的瞬态电压或电流干扰，而当此干扰造成流经保险丝F1的电流超出使用的额定值时，保险丝F1将自动烧断，以确保后端汽车电子设备20的安全而不受损毁。

图1中使用的电容C1提供有电压嵌位的作用，而由于此电容C1通常采用大容量的电解电容，故通常会再并联一稽纳二极管ZD1，以避免电容C1因老化而损及电容的箝位效果。

然而以图1所揭示的方式，主要是通过保险丝F1来防止过电压、过电流所造成的损害，然而对于保险丝F1而言当其烧毁时，则无法重复使用，而必须对烧断的保险丝予以更新，若不及时对其更新则将影响到车内电子设备20的正常使用，故于图1所示保护电路，仍有其不便，而可待加以改善之处。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，在于提供一种汽车电源的保护电路，通过瞬时电压抑制二极管来快速抑制突波，以使保护电路可以承受多次的突波，而无须更换任何的电子元件。

为了解决上述技术问题，根据本发明的一种方案，提供一种汽车电源的保护电路，汽车电源的保护电路，设置于一汽车电源输出端与一汽车电子设备输入端之间，该保护电路包括：一瞬时电压抑制二极管(Transient Voltage Suppressing Diode)一二极管及一滤波电路，其中该瞬时电压抑制二极管两端分别连接于汽车电源输出端；二极管的阳极端连接于该瞬时电压抑制二极管的一端及该汽车电源输出端的正端；滤波电路连接于该二极管的阴极端与该汽车电子设备输入端。

为了解决上述技术问题，根据本发明的另一种方案，提供一种汽车电源的保护电路，设置于一汽车电源输出端与一汽车电子设备输入端之间，该保护电路包括：一二极管、一瞬时电压抑制二极管(TransientVoltage Suppressing Diode)以及一滤波电路，其中二极管的阳极端连接于该汽车电源输出端的正端；该瞬时电压抑制二极管的阴极端连接该二极管的阴极端，该瞬时电压抑制二极管的阳极端连接于该汽车电源输出端的参考地端；滤波电路连接于该二极管的阴极端与该汽车电子设备输入端。

因此通过上述实施方式，本发明可以通过瞬时电压抑制二极管连接于汽车电源输出端，而可以将汽车电源输出可能所产生的突波予以箝制在一安全电压范围下，以确保汽车电子设备免于遭受突波的影响而损毁，同时可以由电路中的二极管来避免汽车电源因电池反接而造成的不正常现象，并借助搭配滤波电路来有效抑制ESD静电放电。

以上的概述与接下来的详细说明及附图，皆是为了能进一步说明本发明为达到预定目的所采取的方式、手段及功效。而有关本发明的其它目的及优点，将在后续的说明及附图中加以阐述。

附图说明

图1为现有技术的汽车电源的保护电路的示意图；

图2本发明较佳实施例的汽车电源的保护电路的示意图；

图3A为图2的保护电路在正常输入电压下的工作示意图；

图3B为图2的保护电路在异常输入电压下的工作示意图；以及

图4为本发明另一较佳实施例的汽车电源的保护电路的示意图。

【主要元件附图标记说明】

10、30 汽车电源

20、40 汽车电子设备

50、50A 保护电路

51 滤波电路

具体实施方式

本发明提供一种保护电路，可以确保汽车电源输出供给车内负载使用的电源能具有快速抑制电源突波与异常的ESD静电放电的干扰且可以让保护电路可以重复使用，而无须更换其中的电子保护元件(如保险丝)，同时可以避免汽车电源的电池反接所造成车内电子零件的损毁。

请参阅图2，其为本发明较佳实施例的汽车电源的保护电路示意图。本实施例所述的保护电路50设置于汽车电源30与汽车电子设备40之间，用来对汽车电子设备30提供一保护机制，以使得汽车电子设备可以接收到一正常且稳定的电源供应，进而确保汽车电子设备得以被使用者正常操作使用。

本实施例所述的保护电路50包括有一瞬时电压抑制二极管(Transient Voltage Suppressing Diode)TVS、一二极管D1及一滤波电路51，其中瞬时电压抑制二极管TVS两端分别连接于汽车电源30输出端的两端(电源正端及参考地端)，同时瞬时电压抑制二极管TVS的其中一端连接于二极管D1的阳极端，而此二极管D1的阳极端亦连接于汽车电源输出端的电源正端。

滤波电路51包含一铁氧体磁珠(ferrite bead)L2及一电容C2，铁氧体磁珠L2一端连接于二极管D1的阴极端，铁氧体磁珠L2另一端连接于电容C2的正端，电容C2两端则连结于汽车电子设备40输入端；电容C2的负端及瞬时电压抑制二极管TVS的一端皆连结于汽车电源30的参考地端。其中本实施例使用的铁氧体磁珠L2亦可选用电感来实施，并可达到同样的电路功效，而此电感的连接方式是将电感的两端分别连接于二极管D1的阴极端及电容C2的正端。瞬时电压抑制二极管TVS一般可分成单向(unipolar)及双向作动(biopolar)的两种型态，而以图2揭示的瞬时电压抑制二极管TVS属于双向皆可作动的型态，但亦可对其改成单向作动的元件。例如单向作动的瞬时电压抑制二极管TVS的连接方式为其阴极端连接于二极管的阳极端，以及其阳极端连接于参考地端。

根据图2揭示的保护电路50，其电路特性主要可由瞬时电压抑制二极管TVS将产生于汽车电源输出的突波电压箝制在一个固定电压，并由二极管D1仅能顺向导通及逆向截止的特性来避免汽车电源的电池反接，以及由滤波电路51来过滤汽车电源在传输过程中的噪声干扰，且可由铁氧体磁珠L2与电容C2来抑制静态瞬间放电瞬时电流；因此本实施例主要是借助瞬时电压抑制二极管TVS与滤波电路50的组成，除了可抑制电源突波之外更可防止ESD静电放电对汽车电子设备40的干扰与破坏，可进一步提高电子设备的可靠度。而关于图2中电路工作的方式可参阅图3A及图3B，其中图3A为汽车电源30在没有突波产生情况下的工作情形，此时的瞬时电压抑制二极管TVS并未作动可视为截止，因此汽车电源30所输出的电源可以直接通过二极管D1的导通而流通于滤波电路51，并到达参考地端而形成导通的电源回路，而此时汽车电子设备40所需的电源供应可以通过铁氧体磁珠L2与电容C2所组成的滤波电路51来得到稳定电源供应，同时与瞬时电压抑制二极管TVS组成成为一ESD静电放电保护电路；而当汽车电源30受突波干扰影响时，此时保护电路50的工作状况可如图3B所示，其中的瞬时电压抑制二极管TVS将因突波而处于崩溃的导通装态，并将其两端箝制在一个固定的安全电压上(此安全电压小于保护电路中其它元件的最高耐压下)，且直到突波的消失，瞬时电压抑制二极管TVS才又恢复到截止状态，而使得保护电路50回到图3A的工作情形，而当瞬时电压抑制二极管TVS作动时，汽车电子设备40仍可由瞬时电压抑制二极管TVS所箝制的安全电压中取得电源供应。

接下来请继续参阅图4所示，其为本发明另一较佳实施例的汽车电源的保护电路的示意图。图4中保护电路50A的瞬时电压抑制二极管TVS属于单向作动型态且连接位置也与图2有所不同。图4所揭示的瞬时电压抑制二极管TVS两端连接于二极管D1的阴极端与参考地端之间，其中瞬时电压抑制二极管TVS的阴极端连接于二极管的阴极端，瞬时电压抑制二极管TVS的阳极端连接于参考地端。图4保护电路50A的工作原理及特性与图2相同，皆可通过瞬时电压抑制二极管TVS来达到抑制突波的功效，及二极管D1来避免汽车电源的电池反接，并由滤波电路51来过滤汽车电源的噪声，滤波电路51的实施方式及元件构成方式可参阅图2的说明。

前述实施例所揭示的保护电路以瞬时电压抑制二极管TVS来抑制突波而非通过同样可达到抑制突波的变阻器(Varistor)，主要是由于瞬时电压抑制二极管TVS除了具有保护作用时动作迅速的特点之外，相对于变阻器承受数次突波之后元件特性即可能劣化而损及寿命，而瞬时电压抑制二极管TVS则允许承受多次的突波而不损及元件本身的工作特性，故可以让本发明的保护电路可靠度更高。

另外一方面，通过本发明揭示的保护电路可通过ISO 7637关于车用电子单元的抗扰度试验，例如可以因应ISO 7637所规定的突波干扰试验，如脉波#1、脉波#2a、脉波#3a/b等各种不同型态车内可能产生的突波，而本发明保护电路借助瞬时电压抑制二极管TVS的反应速度快及寿命长的特点可通过此ISO 7637的试验。

根据上述，本案的保护电路无须使用保险丝等无法重复使用的电路元件，而是利用瞬时电压抑制二极管TVS来抑制突波，且通过二极管单向导通的特性来避免汽车电源的电子反接，并通过滤波电路来过滤提供给汽车电子设备使用的电源的噪声干扰，以及可以借助瞬时电压抑制二极管TVS与滤波电路的组成，进而有效防止ESD静电放电对汽车电子设备的干扰与破坏，同时提高电子设备的可靠度。

再者本案的保护电路所使用的元件中，同时避免了电阻等会消耗功率的元件使用，而是通过简单的电子元件来构成一成本低、可靠度佳及稳定好的一种电路架构，来使得汽车电源可以不受突波影响而正常供给汽车电子设备使用。

但，上述所揭示的附图、说明，仅为本发明的实施例而已，凡本领域技术人员当可依据上述的说明作其它种种的改良，而这些改变仍属于本发明的发明精神及所界定的保护范围之内。

Claims (7)

1、一种汽车电源的保护电路，其特征在于，设置于一汽车电源输出端与一汽车电子设备输入端之间，该保护电路包括：

一瞬时电压抑制二极管，其两端分别连接于该汽车电源输出端；

一二极管，该二极管的阳极端连接于该瞬时电压抑制二极管的一端及该汽车电源输出端的正端；以及

一滤波电路，连接于该二极管的阴极端与该汽车电子设备输入端。

2、如权利要求1所述的汽车电源的保护电路，其特征在于，其中该瞬时电压抑制二极管的阴极端及阳极端分别连接于该汽车电源输出端的正端及参考地端。

3、如权利要求2所述的汽车电源的保护电路，其特征在于，其中该滤波电路包括有一铁氧体磁珠及一电容，而该铁氧体磁珠的第一端连接于该二极管的阴极，该电容的第一端连接于该铁氧体磁珠的第二端，该电容的第二端连接于该汽车电源输出端的参考地端，且该电容的两端连接于该汽车电子设备输入端。

4、如权利要求2所述的汽车电源的保护电路，其特征在于，其中该滤波电路包括有一电感及一电容，而该电感的第一端连接于该二极管的阴极，该电容的第一端连接于该电感的第二端，该电容的第二端连接于该汽车电源输出端的参考地端，且该电容的两端连接于该汽车电子设备输入端。

5、一种汽车电源的保护电路，其特征在于，设置于一汽车电源输出端与一汽车电子设备输入端之间，该保护电路包括：

一二极管，该二极管的阳极端连接于该汽车电源输出端的正端；

一瞬时电压抑制二极管，该瞬时电压抑制二极管的阴极端连接该二极管的阴极端，该瞬时电压抑制二极管的阳极端连接于该汽车电源输出端的参考地端；以及

一滤波电路，连接于该二极管的阴极端与该汽车电子设备输入端。

6、如权利要求5所述的汽车电源的保护电路，其特征在于，其中该滤波电路包括有一铁氧体磁珠及一电容，而该铁氧体磁珠的第一端连接于该二极管的阴极，该电容的第一端连接于该铁氧体磁珠的第二端，该电容的第二端连接于该汽车电源输出端的参考地端，且该电容的两端连接于该汽车电子设备输入端。

7、如权利要求5所述的汽车电源的保护电路，其特征在于，其中该滤波电路包括有一电感及一电容，而该电感的第一端连接于该二极管的阴极，该电容的第一端连接于该电感的第二端，该电容的第二端连接于该汽车电源输出端的参考地端，且该电容的两端连接于该汽车电子设备输入端。

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