CN108574274B - 应用于车载跟踪器中电源保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种应用于车载跟踪器中电源保护电路，包括反接保护支路、过流保护支路、过压保护支路、EMI低通滤波支路及DC‑DC降压支路，反接保护支路的一端输入车载电源，另一端连接过流保护支路，过流保护支路控制接入的车载电源以第一电压信号输出；过压保护支路输出第二电压信号；EMI低通滤波支路一端连接过压保护支路，另一端连接DC‑DC降压支路，对第二电压信号进行低通滤波并输出滤波后的第三电压信号；第三电压信号输入DC‑DC降压支路。采用成本极低电子元器件，高效完成电源反接、过流、过压保护和EMI低通滤波防护，最终通过DC降压给车载跟踪器提供稳定可靠的电源供给，保证车载跟踪器的长期高可靠性运行。

Description

应用于车载跟踪器中电源保护电路

技术领域

本发明涉及车载跟踪器技术领域，具体地，涉及一种应用于车载跟踪器中电源保护电路。

背景技术

车载跟踪器本身作为安全和运维管理终端，一般隐蔽安装，拆卸不方便，因此，长期高可靠性运行是车载跟踪器最重要的特性。车载跟踪器装入汽车中时，通过电源电路与车载电源连接，现有电源电路通常出现以下问题：(1)车载跟踪器从车载电源取电，需要兼容不同的车载电源电压范围，并且在汽车点火及开关空调时会产生较大的浪涌脉冲电压，电源电路极有可能被烧坏，导致车载跟踪器永久失效；(2)电源电路中，车载跟踪器很容易因为大电流被烧坏，导致起火；(3)车载跟踪器安装接线时有可能导致误接正负极，导致产品永久失效；(4)车载跟踪器本身必须用到DC-DC降压电路，将车载高压降低给GPS部分和GSM部分供电，而DC-DC降压电路的低频高压脉冲不经过滤波而串入车载电源供电线路，对其它车载设备造成影响，不能过EMC电源连续骚扰认证标准；(5)车载跟踪器的电源电路设计不合理，性价比不高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种应用于车载跟踪器中电源保护电路，当车载跟踪器通过电源保护电路接入车载电源，对车载跟踪器进行保护。

本发明公开的一种应用于车载跟踪器中电源保护电路，包括：反接保护支路、过流保护支路以及DC-DC降压支路，反接保护支路的一端输入车载电源，另一端与过流保护支路连接，过流保护支路控制接入的车载电源以第一电压信号输出；其还包括：过压保护支路，其一端连接过流保护支路，其配置为当第一电压信号介于第一阈值与第二阈值之间时，过压保护支路输出第二电压信号，否则，过压保护支路输出截止；EMI低通滤波支路，其一端连接于过压保护支路的另一端，其另一端连接DC-DC降压支路；其被配置为对第二电压信号进行低通滤波，并输出滤波后的第三电压信号；第三电压信号输入DC-DC降压支路。

根据本发明的一实施方式，过压保护支路包括过压保护软启动/欠压保护子支路、过压保护控制子支路以及过压保护驱动子支路；

过压保护软启动/欠压保护子支路的其中一端连接过流保护支路，另一端连接过压保护驱动子支路；过压保护控制子支路的其中一端连接过流保护支路，另一端连接过压保护驱动子支路；过压保护驱动子支路连接EMI低通滤波支路；

其中，当第一电压信号介于第一阈值与第二阈值之间时，过压保护控制子支路截止，过压保护软启动/欠压保护子支路导通产生驱动电流，过压保护驱动子支路导通；过压保护驱动子支路对驱动电流信号进行初次及二次放大并输出第二电压信号；

当第一电压信号低于第一阀值，过压保护软启动/欠压保护子支路截止；过压保护驱动子支路截止，过压保护驱动子支路无电压信号输出，构成欠压保护；

当第一电压信号高于第二阀值，过压保护软启动/欠压保护子支路导通，过压保护控制子支路导通，过压保护驱动子支路截止；过压保护驱动子支路无电压信号输出，构成过压保护。

根据本发明的一实施方式，过压保护软启动/欠压保护子支路包括第一电阻、第一电容、第二电阻及第一三极管；第一电阻的其中一端连接过流保护支路，另一端分别连接第一电容的一端、第二电阻的一端以及第一三极管的基极；第一电容的另一端、第二电阻的另一端以及第一三极管的发射极接地；第一三极管的集电极连接过压保护驱动子支路。

根据本发明的一实施方式，过压保护控制子支路包括第三电阻、第四电阻、第二二极管以及第二三极管；第三电阻的其中一端连接过流保护支路，另一端分别连接第四电阻的一端及第二三极管的基极；第四电阻的另一端连接第二二极管；第二二极管的另一端接地；第二三极管的发射极连接过流保护支路，集电极连接过压保护驱动子支路。

根据本发明的一实施方式，过压保护驱动子支路包括第五电阻、第六电阻、第三三极管、第四三极管及第七电阻；第五电阻的其中一端连接过流保护支路，另一端连接第六电阻的一端；第六电阻一端连接过压保护控制子支路及第三三极管的基极，另一端连接过压保护软启动/欠压保护子支路；第三三极管的发射极连接过流保护支路，集电极分别连接第四三极管的基极及第七电阻的一端；第四三极管的集电极连接过流保护支路，发射极连接DC-DC降压支路；第七电阻的另一端连接DC-DC降压支路。

根据本发明的一实施方式，EMI低通滤波支路包括第二电容、第一电感及第三电容；第二电容的其中一端连接保护支路，另一端接地；第一电感的其中一端连接过压保护支路，另一端分别连接第三电容的一端及DC-DC降压支路；第三电容的另一端连接DC-DC降压支路。

根据本发明的一实施方式，反接保护支路包括第一二极管，第一二极管的一端连接车载电源，另一端连接过流保护支路。

根据本发明的一实施方式，过流保护支路包括过流保护管，过流保护管的一端连接反接保护支路，另一端连接过压保护支路。

根据本发明的一实施方式，DC-DC降压支路包括滤波子支路、DC降压芯片、信号反馈子支路以及电压信号输出子支路；滤波子支路的其中一端连接EMI低通滤波支路，另一端连接DC降压芯片；信号反馈子支路的其中一端连接DC降压芯片，另一端连接电压信号输出子支路；开关频率调整子支路连接DC降压芯片。

当车载电源反接，反接保护支路防止电源保护电路内各元器件以及车载电子产品被烧坏；当电源保护电路中出现大电流时，过流保护支路防止电源保护电路内各元器件、开关频率调整子支路以及车载电子产品被烧坏引起火灾；当电路中产生高压浪涌脉冲时，过压保护支路防止电路后端低压器件被烧毁；通过EMI低通滤波支路进行电压信号的滤波，有效防止后端DC-DC降压支路中150k～30M的低频高压脉冲串入车载电源供电线路，避免对其它车载设备造成EMC影响。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为实施例中电源保护电路的结构框图；

图2为实施例中反接保护支路、过流保护支路及过压保护支路的结构图；

图3为实施例中EMI低通滤波支路及DC-DC降压支路的结构图；

图4为实施例中电源保护电路的CE认证测试图。

附图标记说明：

1、反接保护支路；2、过流保护支路；3、过压保护支路；4、EMI低通滤波支路；5、DC-DC降压支路；31、过压保护软启动/欠压保护子支路；32、过压保护控制子支路；33、过压保护驱动子支路；51、滤波子支路；52、DC降压芯片；53、信号反馈子支路；54、开关频率调整子支路；55、电压信号输出子支路；D1、第一二极管；R1、过流保护管；R2、第一电阻；C1、第一电容；R3、第二电阻；T1、第一三极管；R4、第三电阻；R5、第四电阻；D2、第二二极管；T2、第二三极管；R6、第五电阻；R7、第六电阻；T3、第三三极管；T4、第四三极管；R8、第七电阻；C2、第二电容；L1、第一电感；C3、第三电容；C4、第四电容；C5、第五电容；C6、第六电容；C7、第七电容；C8、第八电容；R9、第八电阻；R10、第九电阻；L2、第二电感；D3、第三二极管；R11、第十电阻；R12、第十一电阻；C9、第九电容；C10、第十电容。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

由于现有车载跟踪器接入车载电源时，电源保护电路一般采用一次性保险丝安装在线材上做过流保护，PCB电路上作过压和防反接保护，具体如下：1)仅有防反接保护，仅依靠DC-DC降压电路本身耐压作为防护，一般42V左右；该方案中，当误接48V电瓶电单车，车载跟踪器会直接烧毁；用于24V电瓶大卡车极不可靠，车载跟踪器容易烧坏，电源保护电路返修率极高；用于12V汽车类电源电路返修率会较高，过不了EMC电源连续骚扰认证标准；2)在1)的基础上增加车载功率TVS管作为浪涌防护，一般3000W及以上；该方案中，误接48V电瓶电单车，车载跟踪器会直接烧毁；用于24V电瓶大卡车，3000W反复冲击下时，TVS管容易坏，返修率较高，且成本1元左右交期不好；用于12V电瓶小汽车，电源保护电路返修率1％左右；如改用6600w的TVS管防护效果会较好，但成本在5元以上，交期长，过不了EMC电源连续骚扰认证标准；3)在1)的基础上增加高压PMOS过压保护电路，该方案中，高压PMOS成本高，交期长，过不了EMC电源连续骚扰认证标准。4)电源保护电路中，低频高压脉冲不经过滤波而串入车载电源供电线路，对其它车载设备造成影响，不能过EMC电源连续骚扰认证标准。有鉴于此，本发明提供一种应用于车载跟踪器中电源保护电路的相关设计，以下，将以具体实施方式详细介绍本发明的应用于车载跟踪器中电源保护电路的设计。

请参考图1所示，为应用于车载跟踪器中电源保护电路的结构框图。电源保护电路包括反接保护支路1、过流保护支路2、过压保护支路3、EMI低通滤波支路4以及DC-DC降压支路5。反接保护支路1、过流保护支路2、过压保护支路3、EMI低通滤波支路4以及DC-DC降压支路5依次电连接。其中，反接保护支路1的一端输入车载电源，另一端与过流保护支路2连接，反接保护支路1用以防止车载电源正负极或车载跟踪器正负极反接，当车载电源或车载跟踪器正负极反接时，反接保护支路1防止车载跟踪器被烧毁。过流保护支路2控制接入的车载电源以第一电压信号输出，过流保护支路2用以防止意外大电流接入电源保护电路，烧毁车载跟踪器，引发火灾。过压保护支路3一端连接过流保护支路2，其配置为当第一电压信号介于第一阈值与第二阈值之间时，过压保护支路3输出第二电压信号，否则，过压保护支路3输出截止，过压保护支路3用以防止车载高压浪涌脉冲对电源保护电路中的低压器件以及车载跟踪器造成高压冲击，导致电源保护电路中的低压器件以及车载跟踪器损坏。EMI低通滤波支路4，其一端连接于过压保护支路3的另一端，其另一端连接DC-DC降压支路5，其被配置为对第二电压信号进行低通滤波，并输出滤波后的第三电压信号，EMI低通滤波支路4用以防止后端DC-DC降压支路5中150k～30M的低频高压脉冲串入车载电源供电线路，避免对其它车载设备造成EMC影响。DC-DC降压支路5的输入端输入第三电压信号，输出端连接作为负载的车载跟踪器，DC-DC降压支路5用以将第三电压信号进行降压处理后处理，为车载跟踪器提供工作电源。第一阈值及第二阈值根据车载跟踪器以及电源保护电路中的低压器件的性能进行设置。

一并参考图2及3，分别为反接保护支路1、过流保护支路2、过压保护支路3、EMI低通滤波支路4以及DC-DC降压支路5的电路结构图。

反接保护支路1包括第一二极管D1，第一二极管D1的一端连接车载电源，另一端连接过流保护支路2。车载电源输入防反接保护的第一二极管D1，电源反接时车载跟踪器不会烧坏，第一二极管D1的选型具有如下要求：其反向耐压400V，正向持续电流能力可达2A，瞬间电流可达25A。

过流保护支路2包括过流保护管R1，过流保护管R1的一端连接反接保护支路1，另一端连接过压保护支路3。过流保护管R1为车载电源输入过流保护管R1，防止意外大电流时，车载跟踪器可能发生起火等安全风险。过流保护管R1选型具有如下要求：选择PPTC可自恢复保险丝，额定电流1.1A，2倍额定电流时过流保护管R1很快动作变为高阻抗特性，启动限流保护，过流解除时可自动回复，避免拆装困难。

过压保护支路3包括过压保护软启动/欠压保护子支路31、过压保护控制子支路32以及过压保护驱动子支路33；过压保护软启动/欠压保护子支路31的其中一端连接过流保护支路2，另一端连接过压保护驱动子支路33；过压保护控制子支路32的其中一端连接过流保护支路2，另一端连接过压保护驱动子支路33；过压保护驱动子支路33连接EMI低通滤波支路4；

其中，当第一电压信号介于第一阈值与第二阈值之间时，过压保护控制子支路32截止，过压保护软启动/欠压保护子支路31导通产生驱动电流，过压保护驱动子支路33导通，并对驱动电流信号进行初次及二次放大，并输出第二电压信号，以满足车载跟踪器所需供电电压和驱动电流要求；

当第一电压信号低于第一阀值，过压保护软启动/欠压保护子支路31截止，过压保护驱动子支路33截止，过压保护驱动子支路33无电压信号输出，构成欠压保护；

当第一电压信号高于第二阀值，过压保护软启动/欠压保护子支路31导通，过压保护控制子支路32导通，过压保护驱动子支路33截止；过压保护驱动子支路33无电压信号输出，构成过压保护。

车载高压浪涌脉冲对于车载电子产品的长期高可靠性运行的影响是最大的，国标ISO7367-2对于车载电子产品的电源浪涌保护提出的严格的标准要求，如何设计实现高可靠性浪涌保护是车载电源电路设计的重中之重，低成本电路设计实现更是一个关键的课题。作为车载跟踪器，对于电源保护电路的要求可归纳如下：

A、兼容不同的车载电瓶电压范围，并充分考虑电瓶的充放电影响，则持续的电压范围是10～80V，实际电路提高标准按8.5～90V恒定电压设计；

B、根据ISO7367-2P5a标准，必须承受最高173V 350mS的浪涌脉冲；

C、根据车载跟踪器的应用，电源保护电路的负载电流输出能力必须在1A以上，实际电源保护电路提高标准按1.5A负载电流能力设计。

如前文阐述的各种电源过压保护方案对比所述，功率TVS管价格高交期长，很难过ISO7367-2的标准；高压PMOS选型少价格高交期长；而耐高压NPN功率管则有很多选择，而且价格便宜很多，交期也好，作为产品设计选型来讲，如能采用NPN功率管作为低成本过压保护是一个很好的选择。但是，采用NPN功率管作为过压保护开关管，要满足上述电源保护电路的技术要求，对比PMOS管要解决一个关键的问题：NPN管是电流控制型器件，如何在高压输入条件下有效提高电路的驱动能力，减小大电流负载输出时NPN管的VCE压降，减小其耗散功率保证电路可靠运行？这是本发明中电源保护电路设计必须要解决的难题。针对上述难题，本实施例中，对过压保护电路进一步优化。

过压保护软启动/欠压保护子支路31包括第一电阻R2、第一电容C1、第二电阻R3及第一三极管T1；第一电阻R2的其中一端连接过流保护支路2，另一端分别连接第一电容C1的一端、第二电阻R3的一端以及第一三极管T1的基极；第一电容C1的另一端、第二电阻R3的另一端以及第一三极管T1的发射极接地；第一三极管T1的集电极连接过压保护驱动子支路33。过压保护控制子支路32包括第三电阻R4、第四电阻R5、第二二极管D2以及第二三极管T2；第三电阻R4的其中一端连接过流保护支路2，另一端分别连接第四电阻R5的一端及第二三极管T2的基极；第四电阻R5的另一端连接第二二极管D2；第二二极管D2的另一端接地；第二三极管T2的发射极连接过流保护支路2，集电极连接过压保护驱动子支路33。过压保护驱动子支路33包括第五电阻R6、第六电阻R7、第三三极管T3、第四三极管T4及第七电阻R8；第五电阻R6的其中一端连接过流保护支路2，另一端连接第六电阻R7的一端；第六电阻R7一端连接过压保护控制子支路32及第三三极管T3的基极，另一端连接过压保护软启动/欠压保护子支路31；第三三极管T3的发射极连接过流保护支路2，集电极分别连接第四三极管T4的基极及第七电阻R8的一端；第四三极管T4的集电极连接过流保护支路2，发射极连接DC-DC降压支路5；第七电阻R8的另一端连接DC-DC降压支路5。

过流保护支路2输出第一电压信号，若第一电压信号介于第一阈值与第二阈值之间时，过压保护控制子支路32截止，过压保护软启动/欠压保护子支路31导通产生驱动电流，过压保护驱动子支路33导通，并对驱动电流信号进行初次放大，驱动第四三极管T4导通，并对驱动电流信号进行二次放大输出第二电压信号，以满足车载跟踪器所需供电电压和驱动电流要求；

当第一电压信号低于第一阀值，过压保护软启动/欠压保护子支路31截止，过压保护驱动子支路33截止，过压保护驱动子支路33无电压信号输出，构成欠压保护；

当第一电压信号高于第二阀值，过压保护软启动/欠压保护子支路31导通，过压保护控制子支路32导通，过压保护驱动子支路33截止；过压保护驱动子支路33无电压信号输出，构成过压保护。

过压保护驱动子支路33中，第四三极管T4为主开关控制管，其为电源保护电路供电主路径开关NPN管，选型具有如下要求：1)Vce耐压150V以上，电流能力1.5A以上；2)Hfe参数(共发射极低频小信号输出交流短路电流放大系数)尽量高，高负载电流时Vce压降尽量小；3)第四三极管T4额定耗散功率尽量大。

过压保护驱动子支路33中，第三三极管T3及第六电阻R7构成基极二级电流放大电路和二级开关控制电路。基极电流二级放大电路中，为了减小主开关控制管第四三极管T4大电流输出时的Vce压降，则在第四三极管T4选型确定并且Hfe也有限的条件下，必须设法提高第四三极管T4的基极电流，此时采用PNP管第三三极管T3和第六电阻R7构成第四三极管T4的基极电流二级放大电路，第三三极管T3基极电流由车载电源输入电压和第六电阻R7决定，电流放大后的第三三极管T3中集电极电流作为第四三极管T4的基极电流。第三三极管T3及第六电阻R7选型具有如下要求：因为要考虑8V低压的正常工作，又要考虑耐受恒定90V浪涌173V的高压，因而第六电阻R7选型必须计算阻值和其耗散功率，并根据第四三极管T4基极电流放大的需求调整；同时，因电源低压8V时第三三极管T3基极电流一般较小，要满足大电流负载和低Vce压降要求，第三三极管T3也要选用Hfe参数尽量大的PNP管，同时Vce耐压必须在150V以上。二级开关控制电路中，第三三极管T3的Veb电压小于0.5V时，第三三极管T3开关截止，使得主开关管第四三极管T4截止关断供电，从而第三三极管T3的Veb电压可作为过压保护的触发控制；此电路中，第三三极管T3及第六电阻R7选型时需注意PNP管第三三极管T3的耐压和Hfe参数，同时注意第六电阻R7取值和功率要求。

过压保护控制子支路32中，第二三极管T2、第二二极管D2、第三电阻R4和第四电阻R5构成三级过压保护触发电路。第二二极管D2选取对应电压的稳压管，通过调整第三电阻R4和第四电阻R5的阻值，可以调整PNP管第二三极管T2的导通零界点，第二三极管T2完全导通时，第二三极管T2的Vce压降小于0.4V，也即第三三极管T3的Vbe压降小于0.4V，使得第三三极管T3截止，第四三极管T4截止关断供电，达到过压保护的目的。第二三极管T2、第二二极管D2、第三电阻R4和第四电阻R5选型具有如下要求：考虑100V持续高压和173V瞬间高压的要求，此各器件选型需注意PNP管第二三极管T2的Vce耐压、稳压管第二三极管T2的最小启动电流、第三电阻R4和第四电阻R5的取值，使得过压保护点精确可靠。

过压保护控制子支路32中，第一三极管T1、第一电阻R2、第一电容C1及第二电阻R3构成三级软启动和低压控制电路。当第一三极管T1、第一电阻R2、第一电容C1及第二电阻R3构成软启动三级开关电路时，因为第一电容C1作用，第一三极管T1的基极电压不会突变，只会由外部电源第一电阻R2给第一电容C1充电上升，第一三极管T1会延迟数毫秒开启，可以避免后端其它管子瞬间所受的电源纹波冲击；第一三极管T1、第一电阻R2、第一电容C1及第二电阻R3选型具有如下要求：考虑100V持续高压和173V瞬间高压的要求，此各器件选型需注意第一三极管T1和第一电容C1耐压要求以及第一电阻R2取值和耗散功率要求。当第一三极管T1、第一电阻R2、第一电容C1及第二电阻R3构成过低压保护三级开关电路，通过第一电阻R2和第二电阻R3分压比可控制第一三极管T1是否导通，从而控制第三三极管T3进而控制第四三极管T4导通与否，但因为第一三极管T1的导通门限Vce值范围较宽，从0.55V的微导通到0.7V的完全导通(微导通时会导致Vce压降过大)，电阻本身误差也相对较大，这样对于12V的电源供电来说意义不大，但对于宽电压电单车来说可用作低压保护。

本例中，电源保护电路经大量调试测试和验证，过压保护稳定可靠，电源宽电压输入和负载电流输出能力均良好，电路性能参数如下：

A、电源输入100V恒定电压启动过压保护老化48小时，过压保护性能良好；

B、电源保护电路可以通过ISO7367-2P5a/P5b 173V 350mS测试标准；

C、电源保护电路负载电流输出能力最小可达1A(电源低压8V)，1A负载稳定输出电源输入电压最小8V，第四三极管T4Vce压降约0.8V。

其中，进行国标ISO7637-2传导骚扰测试标准的P5a Lev4测试,测试仪器采用Prima型号ISO7637-P5A V2.1仪器，技术参数为：测试脉冲为P5a，测试系统为24V系统，供电电源为27V，脉冲幅度为Us＝173V，脉冲前沿时间Tr＝5-10ms，发生器内阻Ri＝8.0Ω，脉冲宽度Td＝100ms，脉冲间隔T1＝1.00Min，脉冲数量N＝3，测试条件如下：国标ISO7367-2标准测试本分为12V和24V供电系统，分为Lev3和Lev4的测试条件，24V系统Lev4和User3定义的条件最高，直接进行最恶劣条件下的测试，数据如表1：

表1

从表1数据可见，电源保护电路中，过压保护可靠有效，提高标准到200V电压都不会烧坏后端的低压器件。

请继续参阅图3，第二电压信号由过压保护支路3的A端口输出至EMI低通滤波支路4的B端口，EMI低通滤波支路4对第二电压信号进行低通滤波。EMI低通滤波支路4包括第二电容C2、第一电感L1及第三电容C3；第二电容C2的其中一端连接保护支路，另一端接地；第一电感L1的其中一端连接过压保护支路3，另一端分别连接第三电容C3的一端及DC-DC降压支路5；第三电容C3的另一端连接DC-DC降压支路5。第二电容C2、第一电感L1及第三电容C3构成了EMI低通滤波支路4，可以有效防止后端DC-DC降压电路的150k～30M的低频高压脉冲串入车载电源供电线路，避免对其它车载设备造成EMC影响。通过DC-DC降压支路5中阻值改变调低DC-DC降压电路的开关频率，同时适当调整功率电感的取值，可以最大限度的减少EMI干扰，提高余量，轻松通过EMC EN301489/EN55022 Class B电源连续骚扰认证标准；如图4，CE认证此项较大余量PASS。第二电容C2、第一电感L1及第三电容C3选型具有如下要求：第二电感L2的电感值要求较大，电流能力要1.5A左右；第二电容C2容值要大，一般选取通用电解电容，耐压要在过压保护点之上；同时为了减小第一电感L1电流峰值，避免第一电感L1过流响动，需另外增加一颗电解电容第三电容C3，也需考虑第三电容C3容值和耐压要求。

复参阅图3，DC-DC降压支路5包括滤波子支路51、DC降压芯片52、信号反馈子支路53、开关频率调整子支路54以及电压信号输出子支路55；滤波子支路51的其中一端连接EMI低通滤波支路4，另一端连接DC降压芯片52；信号反馈子支路53的其中一端连接DC降压芯片52，另一端连接电压信号输出子支路55；开关频率调整子支路54连接DC降压芯片52。DC降压芯片52及外围电路构成了DC-DC降压支路5，将车载电瓶高压降低到5V/4V给车载跟踪器GSM/GPS部分供电，DC降压支路具有极高的电源转换效率，可以很好的降低功耗，无需额外的散热器，节省空间和成本。

滤波子支路51包括第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6；信号反馈子支路53包括第三二极管D3、第十电阻R11及第十一电阻R12；开关频率调整子支路54包括第八电阻R9；电压信号输出子支路55包括第二电感L2、第九电容C9及第十电容C10。其中，DC降压芯片52具有VIN端口、BST端口、SW端口、FB端口、COMP端口、二个GND端口、FREQ端口以及EN端口，VIN端口连接EMI低通滤波支路4，BST端口连接第七电容C7，SW端口连接电压信号输出子支路55，FB端口连接信号反馈子支路53，COMP端口串联第八电容C8，第八电容C8串联第九电阻R10，第九电阻R10接地；二个GND端口分别接地，FREQ端口连接开关频率调整子支路54。

DC降压芯片52的选型具有如下要求：宽电压输入(高于过压保护点)，可根据适用车型选取；电流输出能力要求2A以上；开关频率最好可外部硬件设置，可以根据EMC认证和实际情况予以调整，最大限度的减小对电瓶、车载跟踪器GPS和GSM射频的干扰；不同的电压输入范围最好有P2P的芯片，便于统一PCB版方便开发和调试。第三二极管D3需选取低Vf压降的肖特基二极管，以减少损耗提高效率，同时耐压必须高于开关时电感的反电感式电压。第二电感L2需对应的感值，电流能力需2A以上。输入滤波电容第三电容C3和输出电容第九电容C9需选取对应的电容值和耐压值；所有器件必须置于屏蔽盖内，防止对外部的EMI干扰。

本例中，电源保护电路同时满足了所有车载跟踪器的电源技术需求，并实现最佳的性价比：

1、采用通用的高压NPN功率三极管，搭配多级三极管放大和控制电路，实现了高性能高可靠性低成本易采购的宽电压高负载能力过压保护功能，可轻松过车载ISO-7367电源200V高压脉冲标准P5a/P5b，留有很大设计余量，兼容所有车型电瓶；

2、设计了EMI低通滤波支路4，搭配DC-DC降压支路5中电源频率和参数调整，轻松过EMC EN301489/EN55022 Class B电源连续骚扰认证标准，留有很大设计余量；

3、采用PPTC可自恢复保险丝贴装到PCB板上，过流时会启动保护为高阻状态，过流后自行回复正常，免去更换保险丝拆装困难；

4、具有电源防反接保护或反接正常工作功能；

5、较之高成本的高压PMOS保护方案，高压NPN功率三极管方案成本不到四分之一，成本节省约1元/片。

综上，本发明的电源保护电路采用通用的电子元器件，成本极低，同时还高效的完成了电源反接保护、过流保护、过压保护和EMI低通滤波防护，并最终通过DC降压，给车载跟踪器提供稳定可靠的电源供给，符合ISO7367-2车载电源传导浪涌脉冲防护标准的最严条件，符合各类认证关于EMC EN301489/EN55022Class B电源连续骚扰认证标准，保证了车载跟踪器的长期高可靠性运行，极大了提高了产品稳定性。另外，本发明的电源保护电路大大减少了电源部分的售后返修率，将返修率低至5％％，大大节约了售后成本，在此基础上将车载跟踪器售后保修期免费由1年质保延长到2年，提高了车载跟踪器的美誉度，并极大的节约了生产和售后成本。

上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种应用于车载跟踪器中电源保护电路，包括反接保护支路、过流保护支路以及DC-DC降压支路，所述反接保护支路的一端输入车载电源，另一端与所述过流保护支路连接，所述过流保护支路控制接入的车载电源以第一电压信号输出；其特征在于还包括：

过压保护支路，所述过压保护支路包括过压保护软启动/欠压保护子支路、过压保护控制子支路以及过压保护驱动子支路；所述过压保护软启动/欠压保护子支路的其中一端连接所述过流保护支路，另一端连接所述过压保护驱动子支路；所述过压保护控制子支路的其中一端连接所述过流保护支路，另一端连接所述过压保护驱动子支路；当所述第一电压信号介于第一阈值与第二阈值之间时，所述过压保护控制子支路截止，所述过压保护软启动/欠压保护子支路导通产生驱动电流，所述过压保护驱动子支路导通；所述过压保护驱动子支路对驱动电流信号进行初次及二次放大并输出第二电压信号；当所述第一电压信号低于第一阀值，所述过压保护软启动/欠压保护子支路截止，所述过压保护驱动子支路截止，所述过压保护驱动子支路无电压信号输出，构成欠压保护；当所述第一电压信号高于第二阀值，所述过压保护软启动/欠压保护子支路导通，所述过压保护控制子支路导通，所述过压保护驱动子支路截止；所述过压保护驱动子支路无电压信号输出，构成过压保护；

EMI低通滤波支路，其一端连接于所述过压保护驱动子支路，其另一端连接所述DC-DC降压支路；其被配置为对所述第二电压信号进行低通滤波，并输出滤波后的第三电压信号；所述第三电压信号输入所述DC-DC降压支路。

2.根据权利要求1所述的应用于车载跟踪器中电源保护电路，其特征在于，所述过压保护软启动/欠压保护子支路包括第一电阻、第一电容、第二电阻及第一三极管；所述第一电阻的其中一端连接所述过流保护支路，另一端分别连接所述第一电容的一端、所述第二电阻的一端以及所述第一三极管的基极；所述第一电容的另一端、所述第二电阻的另一端以及所述第一三极管的发射极接地；所述第一三极管的集电极连接所述过压保护驱动子支路。

3.根据权利要求1所述的应用于车载跟踪器中电源保护电路，其特征在于，所述过压保护控制子支路包括第三电阻、第四电阻、第二二极管以及第二三极管；所述第三电阻的其中一端连接所述过流保护支路，另一端分别连接所述第四电阻的一端及所述第二三极管的基极；所述第四电阻的另一端连接所述第二二极管；所述第二二极管的另一端接地；所述第二三极管的发射极连接所述过流保护支路，集电极连接所述过压保护驱动子支路。

4.根据权利要求1所述的应用于车载跟踪器中电源保护电路，其特征在于，所述过压保护驱动子支路包括第五电阻、第六电阻、第三三极管、第四三极管及第七电阻；所述第五电阻的其中一端连接所述过流保护支路，另一端连接所述第六电阻的一端；所述第六电阻一端连接过压保护控制子支路及所述第三三极管的基极，另一端连接所述过压保护软启动/欠压保护子支路；所述第三三极管的发射极连接所述过流保护支路，集电极分别连接所述第四三极管的基极及所述第七电阻的一端；所述第四三极管的集电极连接所述过流保护支路，发射极连接所述DC-DC降压支路；所述第七电阻的另一端连接所述DC-DC降压支路。

5.根据权利要求1-4任一所述的应用于车载跟踪器中电源保护电路，其特征在于，所述EMI低通滤波支路包括第二电容、第一电感及第三电容；所述第二电容的其中一端连接所述保护支路，另一端接地；所述第一电感的其中一端连接所述过压保护支路，另一端分别连接所述第三电容的一端及所述DC-DC降压支路；所述第三电容的另一端连接所述DC-DC降压支路。

6.根据权利要求1-4任一所述的应用于车载跟踪器中电源保护电路，其特征在于，所述反接保护支路包括第一二极管，所述第一二极管的一端连接车载电源，另一端连接所述过流保护支路。

7.根据权利要求1-4任一所述的应用于车载跟踪器中电源保护电路，其特征在于，所述过流保护支路包括过流保护管，所述过流保护管的一端连接所述反接保护支路，另一端连接所述过压保护支路。

8.根据权利要求1-4任一所述的应用于车载跟踪器中电源保护电路，其特征在于，所述DC-DC降压支路包括滤波子支路、DC降压芯片、信号反馈子支路、开关频率调整子支路以及电压信号输出子支路；所述滤波子支路的其中一端连接所述EMI低通滤波支路，另一端连接所述DC降压芯片；所述信号反馈子支路的其中一端连接所述DC降压芯片，另一端连接所述电压信号输出子支路；所述开关频率调整子支路连接所述DC降压芯片。

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