CN104682343A - 一种车载过欠压保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车载安防产品的主模块供电保护电路，尤其涉及一种车载过欠压保护电路，所述车载过欠压保护电路包括:车载电源；电压比较器U1；电压比较器U2；主模块；MOSFET管Q1；MOSFET管Q3；电阻R1、电阻R2；阻R3、电阻R4。通过比较器的输出来对P沟道MOSFET进行通断控制，通过主干线二极管获得多路电平值，电路简单，成本较低。

Description

一种车载过欠压保护电路

技术领域

本发明涉及一种用于车载安防产品的主模块供电保护电路，尤其涉及一种车载过欠压保护电路。

背景技术

车载安防产品一般由车身电池供电，不论车处于启动或者泊车状态，安防产品的电源是不能断电的。车身电池供电经过车载安防产品板载DC/DC转换后，才能给主模块供电。

传统的做法一般是直接由车身电池供电；为了降低功耗，一般会选用DC/DC转换器，由于主模块和其他芯片之间有一定压差，所以会采用LDO进行二次转换；但是LDO效率比较低，每一种电平一般会需要一个LDO，造成电路复杂，成本较高。当DC/DC分压电阻出现波动时，输出电源会偏离设定范围，过压时会造成模块烧坏，欠压时会导致模块工作不稳定，引起问题排查困难。

所以需要发明一种低沉本的车载过欠压保护电路，过压时保护贵重的主模块不被烧坏，欠压时使电路处于断电状态，而且使得问题容易排查。

发明内容

提供了一种车载过欠压保护电路，采用了电压比较器控制电路开关的方式，解决了车载电源电压波动对模块损坏的问题。

本发明是这样实现的：一种车载过欠压保护电路，所述车载过欠压保护电路包括:

车载电源,所述车载电源为所述保护电路提供电压；

电压比较器U1，用于获取和比较所述车载电源是否过压；

电压比较器U2，用于获取和比较所述车载电源是否欠压；

主模块，即需要获得电压的电路或者用电器的总成；

MOSFET管Q1，该MOSFET管Q1的漏极和源极串联在所述车载电源和所述主模块之间，所述MOSFET管Q1的栅极连接所述电压比较器U1；

MOSFET管Q3，该MOSFET管Q3的漏极和源极串联在所述车载电源和所述主模块之间，所述MOSFET管Q3的栅极连接所述电压比较器U2；

电阻R1、电阻R2，所述电阻R1和所述电阻R2串联，配合所述车载电源和接地端组成分压电路，所述电阻R1和所述电阻R2之间还包括节点V1，所述电压比较器U1的参考电压比较端连接所述电阻R1和所述电阻R2之间的节点V1；

电阻R3、电阻R4，所述电阻R3和所述电阻R4串联，配合所述车载电源和接地端组成分压电路，所述电阻R3和所述电阻R4之间还包括节点V2，所述电压比较器U2的参考电压比较端连接所述电阻R3和所述电阻R4之间的节点V2。

本发明的进一步技术方案是：所述电压比较器U1的过压阀值为Vf1=C1*(R1+R2)/R2，所述电压比较器U2的欠压阀值为Vf2=C2*(R3+R4)/R4，其中C1和C2为常数。

本发明的进一步技术方案是：所述车载过欠压保护电路还包括MOSFET管Q2，所述MOSFET管Q2的栅极连接所述电压比较器U1的输出端，所述MOSFET管Q2的漏极和源极串联在所述车载电源和所述主模块之间，所述MOSFET管Q2的漏极和源极与所述MOSFET管Q1的漏极和源极串联在所述车载电源和所述主模块之间的方向相反。

本发明的进一步技术方案是：所述车载过欠压保护电路还包括MOSFET管Q4，所述MOSFET管Q4的栅极连接所述电压比较器U2的输出端，所述MOSFET管Q4的漏极和源极串联在所述车载电源和所述主模块之间，所述MOSFET管Q4的漏极和源极与所述MOSFET管Q3的漏极和源极串联在所述车载电源和所述主模块之间的方向相反。

本发明的进一步技术方案是：所述车载过欠压保护电路还包括二极管D1和二极管D2，所述二极管D1和所述二极管D2串联在MOSFET管和主模块之间，所述二极管D1和所述二极管D2的正极均朝向车载电源端。

本发明的进一步技术方案是：所述车载过欠压保护电路还包括接线端，所述接线端连接在所述MOSFET管和所述二极管之间。

本发明的有益效果是：本发明方案采用单一的DC/DC输出电平，利用主模块和其他芯片压差值的范围，通过二极管压降获得主模块的工作电平。同时，为了对主模块和其他芯片进行保护，利用两个比较器对电压范围进行限制，电平极限高值通过同相电压比较器进行限定，电平极限低值通过反向电压比较器进行限定。通过比较器的输出来对P沟道MOSFET进行通断控制，通过主干线二极管获得多路电平值，电路简单，成本较低。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电路图(过欠压保护电路)。

具体实施方式

LDO是low dropout regulator，意为低压差线性稳压器，是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器，如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v~3V以上，否则就不能正常工作。但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5v转3.3v,输入与输出的压差只有1.7v，显然是不满足条件的。针对这种情况，才有了LDO类的电源转换芯片。

下面结合附图对本发明做进一步说明。

本发明的目的是，在车载安防产品中，主模块供电电压与其他主要芯片供电电压差一般在0.7V-1.7V之间，为了对主模块和主要芯片进行保护，采用同相比较器和反向比较器对电压范围进行设定，同时通过最经济的方式获得多路电压值。

实现本发明目的的技术方案如下：

车载安防产品供电由车载电池供电，主模块电压来自DC/DC转换后的输出BAT1，BAT1送入同相电压比较器U1，对BAT1电平极限高值进行限定；同时BAT1送入反相比较器U2，对BAT1电平极限低值进行限定。

对各个关键器件的选取，要求同相电压比较器U1的设定值为：Vf1=C1*(R1+R2)/R2，其中C1为一常数。反向比较器U2的设定值为：Vf2=C2*(R3+R4)/R4，其中C2为一常数。

电阻R1、R2、R3、R4精度要求1%，电阻值需要保证电流在几个毫安或者微安级。

对于P沟道MOSFET管Q1、Q2的选取，需要满足Rds要尽量的小，毫欧级，Vds保证是两倍的Vbat以上，Ids保证在三倍的系统额定电流以上，比较器的输出Vo能够保证Q1、Q2处于通断状态。

对于整流二极管D1、D2的选取，导通压降根据主模块和其他主要芯片的工作电压压差来灵活选择，同时要保证反向击穿电压要尽量的大，导通电流需要满足系统正常工作电流的三倍以上。

使用此电路，可以利用最少的电源管理芯片获得较多的电平值。

使用此电路，可以对DC/DC输出电平值进行监控，通过与设定电平值进行比较，在设定的极限高值和极限低值范围内，则输出，否则切断此电源与主模块和其他芯片之间的连接。

使用此电路，可以只利用单一的DC/DC转换器，可以获得至少两路电源，一路给主模块用，一路给核心芯片用。

传统的做法一般是直接由车身电池供电；为了降低功耗，一般会选用DC/DC转换器，由于主模块和其他芯片之间有一定压差，所以会采用LDO进行二次转换；但是LDO效率比较低，每一种电平一般会需要一个LDO，造成电路复杂，成本较高。

LDO是low dropout regulator，意为低压差线性稳压器，是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器，如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v~3V以上，否则就不能正常工作。但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5v转3.3v,输入与输出的压差只有1.7v，显然是不满足条件的。针对这种情况，才有了LDO类的电源转换芯片。

本发明的另一种介绍是：一种车载过欠压保护电路，所述车载过欠压保护电路包括:

车载电源,所述车载电源为所述保护电路提供电压；

电压比较器U1，用于获取和比较所述车载电源是否过压；

电压比较器U2，用于获取和比较所述车载电源是否欠压；

主模块，即需要获得电压的电路或者用电器的总成；

MOSFET管Q1，该MOSFET管Q1的漏极和源极串联在所述车载电源和所述主模块之间，所述MOSFET管Q1的栅极连接所述电压比较器U1；

MOSFET管Q3，该MOSFET管Q3的漏极和源极串联在所述车载电源和所述主模块之间，所述MOSFET管Q3的栅极连接所述电压比较器U2；

电阻R1、电阻R2，所述电阻R1和所述电阻R2串联，配合所述车载电源和接地端组成分压电路，所述电阻R1和所述电阻R2之间还包括节点V1，所述电压比较器U1的参考电压比较端连接所述电阻R1和所述电阻R2之间的节点V1；

电阻R3、电阻R4，所述电阻R3和所述电阻R4串联，配合所述车载电源和接地端组成分压电路，所述电阻R3和所述电阻R4之间还包括节点V2，所述电压比较器U2的参考电压比较端连接所述电阻R3和所述电阻R4之间的节点V2。

所述电压比较器U1的过压阀值为Vf1=C1*(R1+R2)/R2，所述电压比较器U2的欠压阀值为Vf2=C2*(R3+R4)/R4，其中C1和C2为常数。

所述车载过欠压保护电路还包括MOSFET管Q2，所述MOSFET管Q2的栅极连接所述电压比较器U1的输出端，所述MOSFET管Q2的漏极和源极串联在所述车载电源和所述主模块之间，所述MOSFET管Q2的漏极和源极与所述MOSFET管Q1的漏极和源极串联在所述车载电源和所述主模块之间的方向相反。

所述车载过欠压保护电路还包括MOSFET管Q4，所述MOSFET管Q4的栅极连接所述电压比较器U2的输出端，所述MOSFET管Q4的漏极和源极串联在所述车载电源和所述主模块之间，所述MOSFET管Q4的漏极和源极与所述MOSFET管Q3的漏极和源极串联在所述车载电源和所述主模块之间的方向相反。

所述车载过欠压保护电路还包括二极管D1和二极管D2，所述二极管D1和所述二极管D2串联在MOSFET管和主模块之间，所述二极管D1和所述二极管D2的正极均朝向车载电源端。

所述车载过欠压保护电路还包括接线端，所述接线端连接在所述MOSFET管和所述二极管之间。

本发明方案采用单一的DC/DC输出电平，利用主模块和其他芯片压差值的范围，通过二极管压降获得主模块的工作电平。同时，为了对主模块和其他芯片进行保护，利用两个比较器对电压范围进行限制，电平极限高值通过同相电压比较器进行限定，电平极限低值通过反向电压比较器进行限定。通过比较器的输出来对P沟道MOSFET进行通断控制，通过主干线二极管获得多路电平值，电路简单，成本较低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种车载过欠压保护电路，其特征在于：所述车载过欠压保护电路包括:

车载电源,所述车载电源为所述保护电路提供电压；

电压比较器U1，用于获取和比较所述车载电源是否过压；

电压比较器U2，用于获取和比较所述车载电源是否欠压；

主模块，即需要获得电压的电路或者用电器的总成；

MOSFET管Q1，该MOSFET管Q1的漏极和源极串联在所述车载电源和所述主模块之间，所述MOSFET管Q1的栅极连接所述电压比较器U1；

MOSFET管Q3，该MOSFET管Q3的漏极和源极串联在所述车载电源和所述主模块之间，所述MOSFET管Q3的栅极连接所述电压比较器U2；

电阻R1、电阻R2，所述电阻R1和所述电阻R2串联，配合所述车载电源和接地端组成分压电路，所述电阻R1和所述电阻R2之间还包括节点V1，所述电压比较器U1的参考电压比较端连接所述电阻R1和所述电阻R2之间的节点V1；

电阻R3、电阻R4，所述电阻R3和所述电阻R4串联，配合所述车载电源和接地端组成分压电路，所述电阻R3和所述电阻R4之间还包括节点V2，所述电压比较器U2的参考电压比较端连接所述电阻R3和所述电阻R4之间的节点V2。

2.根据权利要求1所述的车载过欠压保护电路，其特征在于：所述电压比较器U1的过压阀值为Vf1=C1*(R1+R2)/R2，所述电压比较器U2的欠压阀值为Vf2=C2*(R3+R4)/R4，其中C1和C2为常数。

3.根据权利要求2所述的车载过欠压保护电路，其特征在于：所述车载过欠压保护电路还包括MOSFET管Q2，所述MOSFET管Q2的栅极连接所述电压比较器U1的输出端，所述MOSFET管Q2的漏极和源极串联在所述车载电源和所述主模块之间，所述MOSFET管Q2的漏极和源极与所述MOSFET管Q1的漏极和源极串联在所述车载电源和所述主模块之间的方向相反。

4.根据权利要求2所述的车载过欠压保护电路，其特征在于：所述车载过欠压保护电路还包括MOSFET管Q4，所述MOSFET管Q4的栅极连接所述电压比较器U2的输出端，所述MOSFET管Q4的漏极和源极串联在所述车载电源和所述主模块之间，所述MOSFET管Q4的漏极和源极与所述MOSFET管Q3的漏极和源极串联在所述车载电源和所述主模块之间的方向相反。

5.根据权利要求3或4所述的车载过欠压保护电路，其特征在于：所述车载过欠压保护电路还包括二极管D1和二极管D2，所述二极管D1和所述二极管D2串联在MOSFET管和主模块之间，所述二极管D1和所述二极管D2的正极均朝向车载电源端。

6.根据权利要求5所述的车载过欠压保护电路，其特征在于：所述车载过欠压保护电路还包括接线端，所述接线端连接在所述MOSFET管和所述二极管之间。