CN108110885A - 一种供电自动切换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种供电自动切换装置，包括第一电压输入端、第二电压输入端、第一电压转换模块、第二电压转换模块、第一用电单元、第二用电单元、第一隔离模块、第二隔离模块、第三隔离模块、第四隔离模块、分压模块、转换控制模块。本发明避免了繁琐的软件检测、控制切换过程，系统可靠性也因此大为提高。

Description

一种供电自动切换装置
技术领域
本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种供电自动切换装置。
背景技术
目前大多数的车载电子系统都是基于车载12V蓄电池或24V蓄电池而展开的设计，供电基本上是取自车载蓄电池，即车载蓄电池的供电引入到车载电子产品中，然后经过一系列的DC-DC变换出符合车载电子系统正常运行所需的电压，对供电电压12V的检测基本上是采用电阻电容组成的分压电路，然后将电压送到MCU中进行AD转换，进而由软件去控制供电电路。
这种供电应用较为单一、灵活性较差，需要软件算法来支撑，也有针对根据目前车上出现的更多的USB5V端口供电而设计的车载电子产品，其思路也是通过对端口USB5V电压的检测，然后由软件去控制电源电路。
由此可见，上述供电电源的检测或者是不同供电电压之间的切换都需要软件算法来支撑，系统软件比较复杂，稳定性欠佳。
因此，现有技术有待进一步改进。
发明内容
本发明提供一种供电自动切换装置，旨在解决现有技术中的缺陷，实现供电的自动切换。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
本发明提供一种供电自动切换装置，包括第一电压输入端、第二电压输入端、第一电压转换模块、第二电压转换模块、第一用电单元、第二用电单元、第一隔离模块、第二隔离模块、第三隔离模块、第四隔离模块、分压模块、转换控制模块。
所述第一电压转换模块包括第一电压输入端、第一电压输出端、转换控制端，所述第二电压转换模块包括第二电压输入端、第二电压输出端、输入电压检测端、检测信号输出端。
所述第一电压端与所述第一电压转换模块的第一电压输入端、所述第三隔离模块的输入端连接，所述第一电压转换模块的第一电压输出端与所述第一隔离模块的输入端连接，所述第一电压转换模块的转换控制端与所述转换控制模块的输出端连接，所述第一用电单元与所述第一隔离模块、第二隔离模块的输出端连接，所述第二电压输入端与第二隔离模块、第四隔离模块的输入端连接，所述第二电压转换模块的第二电压输入端与所述第三隔离模块、第四隔离模块的输出端、所述分压模块的输入端连接，所述第二电压转换模块的第二电压输出端与所述第二用电单元、转换控制模块连接，所述第二电压转换模块的输入电压检测端与所述分压模块的输出端连接，所述第二电压转换模块的检测信号输出端与所述转换控制模块的输入端连接。
进一步地，所述第一隔离模块与第二隔离模块、第三隔离模块与第四隔离模块均组成或门电路。
进一步地，所述第一电压输入端为低电压输入端，第二电压输入端为高电压输入端，第一电压转换模块为升压模块，第二电压转换模块为降压模块。
具体地，所述隔离模块为二极管。
具体地，所述低电压输入端为USB输出电压，所述高电压输入端为车载蓄电池输出电压，所述升压模块由升压电源芯片构成，所述降压模块由降压电源芯片构成。
具体地，所述升压电源芯片为LMR62014，所述降压电源芯片为TPS7A6933Q。
本发明的有益效果在于：本发明通过硬件检测两个输入端电压，当只有低电压输入时，控制升压芯片工作，当有高电压输入或者两路电压输入均有时，控制升压芯片不工作，并且只有高电压输入可以给电路供电，从而实现了供电的自动切换，并且避免了繁琐的软件检测、控制切换过程，系统可靠性也因此大为提高。
附图说明
图1是本发明的供电自动切换装置的结构示意图；
图2是本发明的供电自动切换装置的具体电路图。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。
实施例1：
图1是本发明的供电自动切换装置示意图，包括第一电压输入端、第二电压输入端、第一电压转换模块、第二电压转换模块、第一用电单元、第二用电单元、第一隔离模块、第二隔离模块、第三隔离模块、第四隔离模块、分压模块、转换控制模块。
所述第一电压转换模块包括第一电压输入端11、第一电压输出端12、转换控制端13，所述第二电压转换模块包括第二电压输入端21、第二电压输出端22、输入电压检测端23、检测信号输出端24。
所述第一电压端与所述第一电压转换模块的第一电压输入端11、所述第三隔离模块的输入端连接，所述第一电压转换模块的第一电压输出端12与所述第一隔离模块的输入端连接，所述第一电压转换模块的转换控制端13与所述转换控制模块的输出端连接，所述第一用电单元与所述第一隔离模块、第二隔离模块的输出端连接，所述第二电压输入端与第二隔离模块、第四隔离模块的输入端连接，所述第二电压转换模块的第二电压输入端21与所述第三隔离模块、第四隔离模块的输出端、所述分压模块的输入端连接，所述第二电压转换模块的第二电压输出端22与所述第二用电单元、转换控制模块连接，所述第二电压转换模块的输入电压检测端23与所述分压模块的输出端连接，所述第二电压转换模块的检测信号输出端24与所述转换控制模块的输入端连接。
在本实施例中，所述第一隔离模块与第二隔离模块、第三隔离模块与第四隔离模块均组成或门电路。
在本实施例中，所述第一电压输入端为低电压输入端，第二电压输入端为高电压输入端，第一电压转换模块为升压模块，第二电压转换模块为降压模块。
当只有第一电压输入端供电时，所述第二电压转换模块通过输入电压检测端23检测到所述第一电压输入端输入的电压未达到预设电压阈值后，检测信号输出端24输出低电平，从而导致转换控制模块输出的电平使所述第一电压转换模块的转换控制端13为有效状态，即第一电压转换模块工作，将所述第一电压输入端输入的电压升压至额定电压值后输出。
当第二电压输入端供电或者第一电压输入端、第二电压输入端同时供电时，第三隔离模块、第四隔离模块组成的或门电路导致只有第四隔离模块导通，所述第二电压转换模块通过输入电压检测端23检测到电压达到预设电压阈值后，检测信号输出端24输出高电平，从而导致转换控制模块输出的电平使所述第一电压转换模块的转换控制端13为无效状态，即第一电压转换模块不工作，整个装置由第二电压输入端供电。
实施例2：
图2是本发明的供电自动切换装置的应用在车载系统上的具体电路图，其中，USB输出电压USB_5V为第一电压输入端，车载蓄电池输出电压BAT_12V为第二电压输入端，由升压电源芯片U1、电感L1、二极管D5、电阻R4、R5组成的升压电路为第一电压转换模块，由降压电源芯片U2、电容C1组成的降压电路为第二电压转换模块，PWR_12V为第一用电单元，PWR_3V3为第二用电单元，二极管D1～D4组成第一、第二、第三、第四隔离模块，由电阻R6、R7组成的分压电路为分压模块，由三极管Q1、电阻R1、R2、R3、R7组成的反向电路为转换控制模块。
在本实施例中，所述升压电源芯片U1为TI公司的车规级芯片LMR62014，支持2.7V到14V的输入电压，输出电压可达20V，输出电流1.4A、开关频率1.6MHz，工作温度范围为-40℃至125℃，其中，第4脚SHDN为转换控制端，此管脚的输入电压必须大于1.5V芯片才能正常工作。
所述降压电源芯片U2为TI公司的车规级LDO芯片TPS7A6933Q，输入电压范围4V至40V，输出电流150mA，工作温度范围-40℃至125℃，其中，第2脚SI可对输入电压进行检测，当此管脚的电压小于1.06V，第7脚SO输出低电平，反之则输出高电平。
本电路的工作过程如下：
当USB_5V供电时，经过二极管D3输入至U2的电压输入脚(第1脚)，同时由R6、R7构成的分压电路分压后输入到第2脚SI，U2的电压输出脚(第8脚)输出PWR_3V3供用电单元使用；可以计算出，输入到第2脚SI的电压近似为0.8V，小于1.06V，因此，第7脚SO输出低电平(0V)，Q1截止，U1的第4脚SHDN输入电压为5V，大于1.5V，U1正常工作，USB_5V经过U1升压后得到12V的电压，再经过D1后输出PWR_12V电压供用电单元使用。
当BAT_12V供电时，经过二极管D4输入至U2的电压输入脚(第1脚)，同时由R6、R7构成的分压电路分压后输入到第2脚SI，U2的电压输出脚(第8脚)输出PWR_3V3供用电单元使用；可以计算出，输入到第2脚SI的电压近似为2.1V，电压大于1.06V，因此，第7脚SO输出高电平(3.3V)，Q1导通，构成的开关电路处于导通状态，U1的第4脚SHDN被下拉至低电平(0V)，U1不工作，BAT_12V经过D2后输出PWR_12V供用电单元使用。
当USB_5V和BAT_12V同时供电时，D4导通、D3不导通，这样即使是同时供电，本电路也只会让BAT_12V处于供电状态，电路工作过程与单独BAT_12V供电时一样。
由此可见，本技术方案很好地实现了5V与12V供电的自切换，且是基于硬件来实现，避免了繁琐的软件检测、控制切换过程，系统可靠性也因此大为提高。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种供电自动切换装置，其特征在于，包括第一电压输入端、第二电压输入端、第一电压转换模块、第二电压转换模块、第一用电单元、第二用电单元、第一隔离模块、第二隔离模块、第三隔离模块、第四隔离模块、分压模块、转换控制模块。
所述第一电压转换模块包括第一电压输入端、第一电压输出端、转换控制端，所述第二电压转换模块包括第二电压输入端、第二电压输出端、输入电压检测端、检测信号输出端。
所述第一电压端与所述第一电压转换模块的第一电压输入端、所述第三隔离模块的输入端连接，所述第一电压转换模块的第一电压输出端与所述第一隔离模块的输入端连接，所述第一电压转换模块的转换控制端与所述转换控制模块的输出端连接，所述第一用电单元与所述第一隔离模块、第二隔离模块的输出端连接，所述第二电压输入端与第二隔离模块、第四隔离模块的输入端连接，所述第二电压转换模块的第二电压输入端与所述第三隔离模块、第四隔离模块的输出端、所述分压模块的输入端连接，所述第二电压转换模块的第二电压输出端与所述第二用电单元、转换控制模块连接，所述第二电压转换模块的输入电压检测端与所述分压模块的输出端连接，所述第二电压转换模块的检测信号输出端与所述转换控制模块的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的供电自动切换装置，其特征在于，所述第一隔离模块与第二隔离模块、第三隔离模块与第四隔离模块均组成或门电路。
3.根据权利要求1所述的供电自动切换装置，其特征在于在于，所述第一电压输入端为低电压输入端，第二电压输入端为高电压输入端，第一电压转换模块为升压模块，第二电压转换模块为降压模块。
4.根据权利要求2所述的供电自动切换装置，其特征在于，所述隔离模块为二极管。
5.根据权利要求3所述的供电自动切换装置，其特征在于，所述低电压输入端为USB输出电压，所述高电压输入端为车载蓄电池输出电压，所述升压模块由升压电源芯片构成，所述降压模块由降压电源芯片构成。
6.根据权利要求5所述的供电自动切换装置，其特征在于，所述升压电源芯片为LMR62014，所述降压电源芯片为TPS7A6933Q。
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