CN103560492A - 自适应车辆电源电压的保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明自适应车辆电源电压的保护电路，属于车辆电源保护电路技术领域；解决的技术问题是：提供一种能自适应车辆电源电压并自动进行欠压保护的车辆电源保护电路；采用的技术方案是：自适应车辆电源电压的保护电路，电路结构为：二极管D1的正极并接电阻R7的一端和电阻R11的一端后与电源输入端P1相连，所述二极管D1的负极并接电阻R4的一端、电阻R1的一端、电阻R2的一端、稳压二极管DW2的负极、电阻R3的一端和电容C1的一端后与P沟道型场效应管Q1的源极相连；本发明适用于汽车配电领域。
Description
技术领域
本发明自适应车辆电源电压的保护电路，属于车辆电源保护电路技术领域。
背景技术
随着车载设备CPU主频越来越高，功耗越来越大，对电瓶电量的消耗越来越大，目前国内的车辆电源主要是DC12V和DC24V两种，一些车载设备，特别是后装设备在车辆熄火后还需由电瓶供电，如GNSS车载设备、音响系统等，当长时间不使用车辆，因电瓶将持续放电，如果没有过放（电瓶低电）保护电路，会造成电瓶过放，轻则导致车辆不能点火，重则造成电瓶损坏而报废。
现在已有一些设备能实现电瓶低电保护，但只能分别针对不同电压系统的车辆，如分为12V版本和24V版本，12V版本只能工作于10-15V之间，24V版本只能工作于20-28V之间，低压保护电压分别为10V和20V，适用12V的设备不能工作于24V系统，适用24V的设备不能工作于12V系统，还有部分设备需要通过跳线开关去设置不同电源系统，如一些品牌的汽车行驶记录仪，对通过跳线开关设置工作电压的设备如果跳线调错，则达不到保护的目的，例如设备跳线设置为12V系统，却接在24V车辆上，由于车载设备可以工作在宽电源电压范围，但其电瓶低电保护却为10V左右，若长时间停车，24V的电瓶放电到10V才保护，那电瓶基本上就报废了。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是：提供一种能自适应车辆电源电压并自动进行欠压保护的车辆电源保护电路。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：自适应车辆电源电压的保护电路，电路结构为：二极管D1的正极并接电阻R7的一端和电阻R11的一端后与电源输入端P1相连，所述二极管D1的负极并接电阻R4的一端、电阻R1的一端、电阻R2的一端、稳压二极管DW2的负极、电阻R3的一端和电容C1的一端后与P沟道型场效应管Q1的源极相连；
所述电阻R4的另一端并接可控稳压二极管DW3的负极、可控稳压二极管DW3的参考极和电容C4的一端后与比较器U1的负输入端a2相连，所述可控稳压二极管DW3的正极和电容C4的另一端均接地；所述电阻R1的另一端与稳压二极管DW1的负极相连，所述稳压二极管DW1的正极并接电容C2的一端后与比较器U1的正极电源端相连，所述电容C2的另一端接地；所述电阻R2的另一端并接电阻R5的一端和电阻R10的一端后与比较器U1的输出端相连，所述电阻R10的另一端与NPN型三极管Q2的基极相连；
所述稳压二极管DW2的正极并接电阻R3的另一端、电容C1的另一端和电阻R6的一端后与P沟道型场效应管Q1的栅极相连，所述电阻R6的另一端与NPN型三极管Q2的集电极相连，所述NPN型三极管Q2的发射极接地，所述P沟道型场效应管Q1的漏极为电源输出端P2；
所述电阻R7的另一端并接电阻R8的一端、电阻R9的一端、电容C3的一端和电阻R5的另一端后与比较器U1的正输入端a1相连，所述电阻R8的另一端与第二接线端子d2相连，所述电阻R9的另一端和电容C3的另一端均接地，所述比较器U1的负极电源端接地；
所述电阻R11的另一端并接电阻R12的一端和电容C5的一端后与比较器U2的负输入端b2相连，所述电阻R12的另一端和电容C5的另一端均接地，所述比较器U2的正输入端b1并接电阻R13的一端后与二极管D2的正极相连，所述电阻R13的另一端与+12V电源端相连；所述二极管D2的负极并接比较器U2的输出端后与第一接线端子d1相连，所述第三接线端子d3接地。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
一、本发明具有电压检测功能，能够自动判断输入电源的电压等级，对24V电压检测具有锁定功能，可以防止24V电源电压跌落到12V电源电压范围内引起电路故障；
二、本发明具有磁滞保护功能，当输入电压低于保护电压，电路关断电源输出，如果要开启电源输出，电源电压必须高于设定的低电保护电压，这样可以防止电路保护时电源电压波动而使电源输出不稳定；
三、本发明具备手动模式功能，可以通过跳线设定需保护的电源电压，如果跳线短接第二接线端子d2和第三接线端子d3，比较器U2输出为低，则相当于检测的电源为24V电瓶，如果第一接线端子d1、第二接线端子d2和第三接线端子d3全开路，比较器U2输出为高阻态，则相当于检测的电源为12V电瓶；
四、本发明电路结构简洁，自身功耗低，对车辆电瓶无影响，实用性强。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明：
图1是本发明的电路结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明自适应车辆电源电压的保护电路，电路结构为：二极管D1的正极并接电阻R7的一端和电阻R11的一端后与电源输入端P1相连，所述二极管D1的负极并接电阻R4的一端、电阻R1的一端、电阻R2的一端、稳压二极管DW2的负极、电阻R3的一端和电容C1的一端后与P沟道型场效应管Q1的源极相连。
所述电阻R4的另一端并接可控稳压二极管DW3的负极、可控稳压二极管DW3的参考极和电容C4的一端后与比较器U1的负输入端a2相连，所述可控稳压二极管DW3的正极和电容C4的另一端均接地；所述电阻R1的另一端与稳压二极管DW1的负极相连，所述稳压二极管DW1的正极并接电容C2的一端后与比较器U1的正极电源端相连，所述电容C2的另一端接地；所述电阻R2的另一端并接电阻R5的一端和电阻R10的一端后与比较器U1的输出端相连，所述电阻R10的另一端与NPN型三极管Q2的基极相连。
所述稳压二极管DW2的正极并接电阻R3的另一端、电容C1的另一端和电阻R6的一端后与P沟道型场效应管Q1的栅极相连，所述电阻R6的另一端与NPN型三极管Q2的集电极相连，所述NPN型三极管Q2的发射极接地，所述P沟道型场效应管Q1的漏极为电源输出端P2。
所述电阻R7的另一端并接电阻R8的一端、电阻R9的一端、电容C3的一端和电阻R5的另一端后与比较器U1的正输入端a1相连，所述电阻R8的另一端与第二接线端子d2相连，所述电阻R9的另一端和电容C3的另一端均接地，所述比较器U1的负极电源端接地。
所述电阻R11的另一端并接电阻R12的一端和电容C5的一端后与比较器U2的负输入端b2相连，所述电阻R12的另一端和电容C5的另一端均接地，所述比较器U2的正输入端b1并接电阻R13的一端后与二极管D2的正极相连，所述电阻R13的另一端与+12V电源端相连，所述+12V电源端为一独立的12V稳压电源，可采用一个稳压电源芯片供电；所述二极管D2的负极并接比较器U2的输出端后与第一接线端子d1相连，所述第三接线端子d3接地，使用跳线可以短接上述接线端子，本发明在使用的时，需将第一接线端子d1和第二接线端子d2连通。
上述电阻R11和电阻R12分压采集电源输入端P1的输入电压Vin，当比较器U2的负输入端b2的电压低于比较器U2的正输入端b1的电压时，输入电压Vin为12V系统，反之为24V系统，上述比较器U2用于检测车辆电源系统电压，比较器U1用于检测低电压保护电压。
当比较器U2的负输入端b2的电压低于比较器U2的正输入端b1的电压时，比较器U2输出为高阻态，比较器U1的正输入端a1的电压为（Vin*R15/(R7+R15)），当比较器U2的负输入端b2的电压低于比较器U2的正输入端b1的电压时，比较器U2输出为低，比较器U1的正输入端a1的电压为Vin*(R15//R16)/(R7+(R15//R16)，所述比较器U1以可控稳压二极管DW3的电压为基准，即比较器U1的负输入端a2的电压，与比较器U1的正输入端a1的电压做比较，当比较器U1的正输入端a1电压高于比较器U1的负输入端a2的电压，即电瓶电压高于设定的保护电压时，比较器U1输出高电平，NPN型三极管Q2导通，P沟道型场效应管Q1导通；反之当电瓶电压下降，当比较器U1的正输入端a1电压低于比较器U1的负输入端a2的电压，比较器U1输出低电瓶，NPN型三极管Q2截止，P沟道型场效应管Q1关断电源输出，防止电源耗尽。
本发明具有电压检测功能，能够自动判断输入电源的电压等级，对24V电压检测具有锁定功能，可以防止24V电源电压跌落到12V电源电压范围内引起电路故障；具有磁滞保护功能，当输入电压低于保护电压，电路关断电源输出，如果要开启电源输出，电源电压必须高于设定的低电保护电压，这样可以防止电路保护时电源电压波动而使电源输出不稳定；具备手动模式功能，可以通过跳线设定需保护的电源电压，如果跳线短接第二接线端子d2和第三接线端子d3，比较器U2输出为低，则相当于检测的电源为24V电瓶，如果第一接线端子d1、第二接线端子d2和第三接线端子d3全开路，比较器U2输出为高阻态，则相当于检测的电源为12V电瓶；本发明电路结构简洁，自身功耗低，对车辆电瓶无影响，实用性强。
上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (1)
1.自适应车辆电源电压的保护电路，其特征在于：电路结构为：二极管D1的正极并接电阻R7的一端和电阻R11的一端后与电源输入端P1相连，所述二极管D1的负极并接电阻R4的一端、电阻R1的一端、电阻R2的一端、稳压二极管DW2的负极、电阻R3的一端和电容C1的一端后与P沟道型场效应管Q1的源极相连；
所述电阻R4的另一端并接可控稳压二极管DW3的负极、可控稳压二极管DW3的参考极和电容C4的一端后与比较器U1的负输入端a2相连，所述可控稳压二极管DW3的正极和电容C4的另一端均接地；所述电阻R1的另一端与稳压二极管DW1的负极相连，所述稳压二极管DW1的正极并接电容C2的一端后与比较器U1的正极电源端相连，所述电容C2的另一端接地；所述电阻R2的另一端并接电阻R5的一端和电阻R10的一端后与比较器U1的输出端相连，所述电阻R10的另一端与NPN型三极管Q2的基极相连；
所述稳压二极管DW2的正极并接电阻R3的另一端、电容C1的另一端和电阻R6的一端后与P沟道型场效应管Q1的栅极相连，所述电阻R6的另一端与NPN型三极管Q2的集电极相连，所述NPN型三极管Q2的发射极接地，所述P沟道型场效应管Q1的漏极为电源输出端P2；
所述电阻R7的另一端并接电阻R8的一端、电阻R9的一端、电容C3的一端和电阻R5的另一端后与比较器U1的正输入端a1相连，所述电阻R8的另一端与第二接线端子d2相连，所述电阻R9的另一端和电容C3的另一端均接地，所述比较器U1的负极电源端接地；
所述电阻R11的另一端并接电阻R12的一端和电容C5的一端后与比较器U2的负输入端b2相连，所述电阻R12的另一端和电容C5的另一端均接地，所述比较器U2的正输入端b1并接电阻R13的一端后与二极管D2的正极相连，所述电阻R13的另一端与+12V电源端相连；所述二极管D2的负极并接比较器U2的输出端后与第一接线端子d1相连，所述第三接线端子d3接地。
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