CN110707803B - 一种电源切换装置和车辆 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种电源切换装置和车辆，涉及电子控制技术领域。该电源切换装置包括电源模块、第一转换模块、第二转换模块、硬件反馈模块；所述电源模块，用于提供电源；所述第一转换模块，分别与所述电源模块连接，用于转换所述电源模块的电压，给待供电模块供电；所述第二转换模块，分别与所述电源模块连接，用于当所述第一转换模块异常时，转换所述电源模块的电压，给所述待供电模块供电；所述硬件反馈模块，分别与所述第一转换模块、第二转换模块连接，用于采集所述第一转换模块的状态信号，当所述状态信号异常时，断开所述第一转换模块，并接通所述第二转换模块给所述待供电模块供电。该装置可有效提高电源切换装置的可靠性和安全性。

Description

一种电源切换装置和车辆

技术领域

本申请涉及电子控制技术领域，具体而言，涉及一种电源切换装置和车辆。

背景技术

目前，车载电源系统的电子控制单元，在不同工况下元件表现出来的误差与失效有随机性与误差波动大特性。车载电源系统的设计是汽车产品系统设计中相当重要的一部分，除了需要在正常情况下满足输入与输出功率要求与EMC(External MemoryController，外部存储器控制器)相关电气要求外，还需要保证车载电源系统工作在安全状态。

现有技术中，车载电源系统的设计中多采用将电源采集点的信号反馈到车载MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)进行运算判断，从而检测车载电源系统的是否出现异常，若出现异常，则将主电源切换为备用电源，以保证车辆的正常运行；但是，MCU运算需要一定时间，无法进一步降低车载电源系统的反应速率，从而难以及时对车载电源系统的异常进行预警和处理。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种电源切换装置和车辆，该电源切换装置通过硬件反馈的方式，直接将采集点的信息反馈到电源的转换模块中进行判断，实现提高电源切换装置的反应速率，及时对电源的异常状况进行预警和处理，有效提高电源切换装置的可靠性和安全性的技术效果。

第一方面，本申请实施例提供了一种电源切换装置，包括电源模块、第一转换模块、第二转换模块、硬件反馈模块；所述电源模块，用于提供电源；所述第一转换模块，分别与所述电源模块连接，用于转换所述电源模块的电压，给待供电模块供电；所述第二转换模块，分别与所述电源模块连接，用于当所述第一转换模块异常时，转换所述电源模块的电压，给所述待供电模块供电；所述硬件反馈模块，分别与所述第一转换模块、第二转换模块连接，用于采集所述第一转换模块的状态信号，当所述状态信号异常时，断开所述第一转换模块，并接通所述第二转换模块给所述待供电模块供电。

在上述实现过程中，该电源切换装置包括硬件反馈模块，在设计中采用硬件反馈的方式，直接将采集点的信息反馈到电源的转换模块中进行判断，从而省去了由MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)判断电源是否存在异常的运算过程；由此，可以提高电源切换装置的反应速率，及时对电源的异常状况进行预警和处理，有效提高电源切换装置的可靠性和安全性。

进一步地，所述硬件反馈模块包括采集电路、比较电路和隔离电路；所述采集电路与所述第一转换模块连接，用于采集所述第一转换模块的状态信号；所述比较电路与所述采集电路连接，用于将所述状态信号与预设状态信号进行比较，并根据所述状态信号生成状态检测结果；所述隔离电路分别与所述采集电路、所述第一转换模块、第二转换模块连接，用于接收所述状态检测结果，当所述状态检测结果异常时，断开所述第一转换模块，并接通所述第二转换模块给所述待供电模块供电。

在上述实现过程中，硬件反馈模块包括采集电路、比较电路和隔离电路，完成状态信号的采集、状态检测结果的生成以及状态检测结果的反馈，实现在没有MCU的情况下直接将采集点的状态信号的信息反馈到电源的转换模块中进行判断。

进一步地，所述硬件反馈模块还包括参考电源电路，所述参考电源电路用于给所述比较电路提供所述预设状态信号。

在上述实现过程中，参考电源电路提供所述预设状态信号，一般地，该预设状态信号为该电源切换装置正常运行时的标准状态信号。

进一步地，所述比较电路包括比较器，所述比较器的第一输入端连接所述采集电路，所述比较器的第二输入端连接所述参考电源电路；所述比较器的输出端连接所述隔离电路的输入端。

在上述实现过程中，比较电路完成采集电路采集的状态信号与参考电源电路的预设状态信号的比较，并生成状态检测结果。

进一步地，所述隔离电路包括第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的基极连接所述比较器的输出端，集电极分别连接预设电源、所述第二三极管的基极，发射极接地；所述第二三极管的集电极连接所述预设电源，发射极输出所述状态检测结果。

在上述实现过程中，隔离电路可以将硬件反馈模块与第一转换模块、第二转换模块隔离，一方面提高电源切换装置的可靠性和安全性；另一方面，由隔离电路输出所述状态检测结果。

进一步地，所述第一转换模块包括第一电源转换器、检测电阻和第一稳压器；所述第一电源转换器用于将所述电源模块的电源转换为预设电压的电源；所述检测电阻分别与所述第一电源转换器的输出端、所述第一稳压器的输入端连接；所述第一稳压器用于稳定所述第一电源转换器转换的电源电压；所述采集电路分别与所述第一电源转换器的输入端、所述第一电源转换器的输出端、所述第一稳压器的输入端连接，用于采集所述第一转换模块的状态信号。

在上述实现过程中，第一电源转换器和第一稳压器之间由检测电阻连接，且所述采集电路分别与所述第一电源转换器的输入端、所述第一电源转换器的输出端、所述第一稳压器的输入端连接，即增加了采集电路采集状态信号的采集点，提高采集电路采集的状态信号的准确率。

进一步地，所述装置还包括处理模块，所述处理模块包括处理器，所述处理器与所述第一转换模块连接，用于接收所述状态信号，并根据预设故障码和所述状态信号生成电源故障信息，并将所述电源故障信息发送至电控模块。

在上述实现过程中，处理模块可以根据接收到的状态信号和预设故障码，生成电源故障信息，并将所述电源故障信息发送至电控模块，从而方便电源切换装置的维护，方便排查电源故障，降低电源切换装置的维护成本。

进一步地，所述处理模块还包括收发器电路，所述收发器电路的接收端与所述处理器连接，用于接收所述电源故障信息；所述收发器电路的发射端与所述电控模块连接，用于发送所述电源故障信息至所述电控模块。

在上述实现过程中，处理模块通过收发器电路将所述电源故障信息至所述电控模块。

进一步地，所述硬件反馈模块与所述电控模块连接，用于当所述处理模块无法发送所述电源故障信息至所述电控模块时，发送所述第一转换模块的状态信号至电控模块。

在上述实现过程中，所述硬件反馈模块与所述电控模块连接，可以在所述处理模块无法发送所述电源故障信息至所述电控模块时，发送所述第一转换模块的状态信号至电控模块，从而避免处理模块出现故障或异常导致无法工作时，电控模块还可以继续对电源切换装置进行检测，进一步提高电源切换装置的可靠性和安全性。

第二方面，本申请实施例提供了一种车辆，所述车辆包括如上述任一项所述的电源切换装置。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1位本申请实施例提供的一种电源切换装置的结构框图；

图2a为本申请实施例提供的一种硬件反馈模块的电路图；

图2b为本申请实施例提供的一种过压异常检测电路的电路图；

图3为本申请实施例提供的一种参考电源电路的电路图；

图4为本申请实施例提供的一种第一电源转换模块的结构框图；

图5为本申请实施例提供的一种第一电源转换器的电路图；

图6为本申请实施例提供的一种第一稳压器的电路图；

图7为本申请实施例提供的一种第二电源转换器的电路图；

图8为本申请实施例提供的一种第二稳压器的电路图；

图9为本申请实施例提供的一种处理模块的电路图；

图10为本申请实施例提供的一种收发器电路的电路图；

图11为本申请实施例提供的一种预设故障码的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本申请实施例提供的一种电源切换装置，可以应用于车辆的电源系统中，在主电源出现故障或异常的情况下，将主电源切换为备用电源，从而保证车辆的安全运行。该电源切换装置包括硬件反馈模块，在设计中采用硬件反馈的方式，直接将采集点的信息反馈到电源的转换模块中进行判断，从而省去了由MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)判断电源是否存在异常的运算过程；由此，可以提高电源切换装置的反应速率，及时对电源的异常状况进行预警和处理，有效提高电源切换装置的可靠性和安全性。

请参见图1，图1位本申请实施例提供的一种电源切换装置的结构框图。该电源切换装置10包括电源模块100、第一转换模块200、第二转换模块300和硬件反馈模块400，其中第一转换模块200或第二转换模块300为带供电模块500供电；

其中，电源模块100，用于提供电源；第一转换模块200，分别与电源模块100连接，用于转换电源模块100的电压，给待供电模块500供电；第二转换模块300，分别与电源模块100连接，用于当第一转换模块200异常时，转换电源模块100的电压，给待供电模块500供电；硬件反馈模块400，分别与第一转换模块200、第二转换模块300连接，用于采集第一转换模块200的状态信号，当状态信号异常时，断开第一转换模块200，并接通第二转换模块300给待供电模块500供电。

示例性地，第一转换模块200为主转换模块，给待供电模块500供电；第二转换模块300为备用转换模块，在第一转换没款模块200出现故障或异常时，给待供电模块500供电；硬件反馈模块400可以采集第一转换模块200的状态信号，并可以检测及判断状态是否异常，当状态信号异常时，断开第一转换模块200，并接通第二转换模块300给待供电模块500供电。

示例性地，第一转换模块200为主供电模块，第二转换模块300为备用供电模块。

在上述实现过程中，硬件反馈控制方式与MCU控制方式相比，处理速度更快，可以提高电源切换装置的反应速率，从而及时对电源的异常状况进行预警和处理，有效提高电源切换装置的可靠性和安全性。

在一可能的实施例中，电源切换装置10还包括处理模块，该处理模块由第一转换模块200供电、或当第一转换模块异常时由第二转换模块300供电；该处理模块包括MCU，其中MCU用于记录电源切换装置10的故障情况，并可辅助电源切换装置10其他模块的正常运行。

请参见图2a，图2a为本申请实施例提供的一种硬件反馈模块的电路图。该硬件反馈模块200包括采集电路410、比较电路420和隔离电路430；

其中，采集电路410与第一转换模块200连接，用于采集第一转换模块200的状态信号；比较电路420与采集电路410连接，用于将状态信号与预设状态信号进行比较，并根据状态信号生成状态检测结果；隔离电路430分别与采集电路410、第一转换模块200、第二转换模块300连接，用于接收状态检测结果，当状态检测结果异常时，断开第一转换模块200，并接通第二转换模块300给待供电模块供电。

示例性地，比较电路420包括比较器，比较器的第一输入端连接采集电路410，比较器的第二输入端连接参考电源电路；比较器的输出端连接隔离电路430的输入端。

示例性地，隔离电路430包括第一三极管和第二三极管，第一三极管的基极连接比较器的输出端，集电极分别连接预设电源、第二三极管的基极，发射极接地；第二三极管的集电极连接预设电源，发射极输出状态检测结果。

在一可能的实施例中，硬件反馈模块400可以为包括异常检测电路，例如，过压异常检测电路、欠压异常检测电路、过流异常检测电路等。请参见图2b，图2b为本申请实施例提供的一种过压异常检测电路的电路图。该过压异常检测电路包括采集电路410、比较电路420和隔离电路430。

示例性地，采集电路410主要由电阻分压电路构成，其中R19和R21分压电路为第一转换模块200的状态信号采集点，DC_IN为第一转换模块200的正常输入电压，电路中设计以22.5V作为输入过压异常判断。R20和R22构成参考电压的分压采集电路，其中Vref为参考电源电路的电压，Vref＝5V，且比较参考电压点网络“IN1-”等于2.5V。

示例性地，比较电路420包括比较器U1A。当第一转换模块200的输入网络“DC_IN”电压大于22.5V时，电气网络“IN1+”电压大于电气网络“IN1-”的电压，比较器U1A比较输出高电平，即电气网络“OUT1”电压为高电平。当第一转换模块200的输入网络“DC_IN”电压大小于22.5V时，电气网络“IN1+”电压小于电气网络“IN1-”的电压，比较器U1A比较输出低电平，即电气网络“OUT1”电压为低电平。

示例性地，隔离电路的主要两个控制器件为VT9和Q2，VT9和Q2为三极管；可选地，VT9为双极型三极管，Q9为场效应管。当电气网络OUT1电压为低电平的时候，VT9关闭，Q2由于上拉电阻R71的作用，也关闭不输出，那么电气网络OverVolt1和电气网络OverVolt2对外输出为高阻状态。当电气网络OUT1电压为高电平的时候，通过限流电阻R24的作用使得VT9导通，Q2由于满足导通条件导通，那么电气网络OverVolt1和电气网络OverVolt2对外输出为高电平。

示例性地，电气网络OverVolt1和电气网络OverVolt2可以分别连接至第一转换模块200、第二转换模块300，用于控制第一转换模块200、第二转换模块300的接通或断开。

在一可能的实施例中，该电源切换装置10应用于车辆的电源管理系统中，该电源管理系统包括电控模块；电气网络OverVolt1和电气网络OverVolt2可以输出到电控模块中，用于检测电源切换装置10是否存在异常；该电源切换装置10可以解决汽车电子控制单元、电源管理模块因在不同工况下元件表现出来的误差与失效有随机性与误差波动大特性，直接对电子控制单元产生功能性失效的问题。电源切换装置10是一种基于对电气信号诊断逻辑电路，在电子产品启动与运行过程中，可以实时监测状态信号，并将状态信号与标定安全参数的预设状态信号比较，提前通知电源管理系统的电源部份异常，并能触发电源切换装置10以应对极端情况，从而最大可能地保证系统安全，以及做好错误状态安全处理措施。

示例性地，三极管U1A的第一输入端为正向输入端，第二输入端为反向输入端。

示例性地，三极管VT9为第一三极管，场效应管Q2为第二三极管。

示例性地，该异常检测电路的运行过程如下：其中电阻R19和电阻R21对第一转换模块200进行分压，并给到比较器U1A正向输入端，电阻R20与电阻R22对参考电源电路的电压进行分压，并给到比较器U1A反向输出端；比较器U1A通过对正向输入和反向输入进行比较，如果正向输入比反向输入大，比较器U1A输出为开漏状态，由于上拉电阻R23的作用，可以看做比较器U1A对外输出高电平，电流通过电阻R24限流，给到三极管VT9，使得三极管VT9导通，场效应管Q2满足Vgs<Vgs(th)而导通，从而对外输出过压异常信号。其中二极管D4和二极管D5均可以输出第一转换模块200的过压异常信号。可选地，其中D5对第一转换模块200输入过压异常信号；当第一转换模块200接收到过压异常信号时，判断为过压异常，第一转换模块200关闭，随后第二转换模块300接通；

反之，如果正向输入比反向输入小，比较器U1A对外输出低电平，三极管VT9截止，场效应管Q2因不满足Vgs<Vgs(th)而截止；因此电气网络OverVolt1及OverVolt2为高电平，属于正常状态信号，电源管理装置10正常运行，第一转换模块200保持接通。

示例性地，电气网络OverVolt1可以输出到处理模块，电气网络OverVolt2则可以输出到到电控模块。

应理解，上述仅给出了过压异常检测电路的实现方式，硬件反馈模块400还可以包括其他异常检测电路，如欠压异常检测电路、过流异常检测电路、欠流异常检测电路等；各个异常检测电路通过相互之间独立，实现方式类似，为避免重复，此处不再赘述。

请参见图3，图3为本申请实施例提供的一种参考电源电路的电路图。

示例性地，参考电源电路用于给比较电路410提供预设状态信号。

示例性地，参考电源电路作为参考电源，可提供给硬件反馈电路400预设状态信号，例如，作为过压、欠压及过流判断的参考点。其中，D13是防反接二极管；R56为限流电阻，限制保护后级电路，配合ZD1使用，稳压6.2V；C16和C54分别为U9的输入和输出滤波电容；U9为5V稳压管，给比较电路提供基准参考点。

应理解，上述具体的电路元件、电路元件之间的连接关系及参数仅作为示例而非限定，参考电源电路也可以采用其他形式。

请参见图4，图4为本申请实施例提供的一种第一电源转换模块的结构框图。该第一电源转换模块200包括第一电源转换器210、检测电阻220和第一稳压器230；

其中，第一电源转换器210用于将电源模块100的电源转换为预设电压的电源；检测电阻220分别与第一电源转换器210的输出端、第一稳压器230的输入端连接；第一稳压器230用于稳定第一电源转换器210转换的电源电压；采集电路410分别与第一电源转换器210的输入端、第一电源转换器210的输出端、第一稳压器230的输入端连接，用于采集第一转换模块200的状态信号。

示例性地，第一电源转换器210将电源模块100的电源转换为预设电压的电源，从而给带供电模块500供电；第一稳压器230用于维持第一电源转换器210的输出端电压的稳定；检测电阻220则连接在第一电源转换器210的输出端与第一稳压器230的输入端之间，给采集电路410提供额外的状态信号采集点。

请参见图5，图5为本申请实施例提供的一种第一电源转换器的电路图。以电流异常情况为例，对第一电源转换器210的运行情况描述如下：

示例性地，在该第一电源转换器210中，保险丝F1，用于过载保护，当有持续大电流流过的时候，保险丝F1熔断进行电路保护；瞬态二极管TVS2，用来保护电路受到雷击或静电放电时产生的浪涌高压。当TVS上的电压超过一定的幅度时，器件迅速导通，从而将浪涌能量泄放掉，并将电压的幅度限制在一定的范围内；防反接二极管D1，电源反接的时候可以保护电路不受损坏。

示例性地，场效应管Q1、三极管VT1、三极管VT2和其他外围元件构成主第一转换模块200的电源开关控制电路。上电后，由于后级电路没有电，三极管VT2由于下拉电阻R4的作用截止，即三极管VT1被电阻R1和R2串联上拉到电源电压，Vbe>0.7，三极管VT1不满足导通条件而截止。那么场效应管Q1由于下拉电阻R5的作用，Vgs<Vgs(th)，满足导通条件，Q1导通。从而第一转换模块200接通，给后级电路供电。

当发生过流异常的时候，过流异常信号通过二极管D3流经限流电阻R3，使得三极管VT2导通，三极管VT1的基极电位被拉低到地，三极管VT1导通，电源电压经过三极管VT1流向电阻R5，然后回流到地，使得场效应管Q1的G极电位被抬高，Vgs>Vgs(th)，不满足导通条件，场效应管Q1截止。从而第一转换模块200关闭，后级电路由第二转换模块300供电。

另外，当该电源切换装置10的处理模块确定检测到异常信号的时候，处理模块会通过二极管D23输出高电平，保持三极管VT2的导通，使得场效应管Q1不会因为第一转换模块200的关闭而重新接通第一转换模块200。

示例性地，三极管VT4、三极管VT3网络控制第一电源转换器的导通，该部分电路使得第一电源转换器具有上电开启的作用，当点火开关IGN未连接的时候，电池BAT接上，由于电容C3的作用，三极管VT4导通，第一电源转换器开启输出，处理模块得电，控制EN1输出高电平维持三极管VT3和三极管VT4的导通间接控制第一电源转换器的导通，从而实现上电自检。处理模块输出低电平给到二极管D12，使得三极管VT3和三极管VT4截止，由于下拉电阻R9的作用，使得第一电源转换器截止，实现关闭输出的作用。当点火开关IGN上电后，则会一直保持第一电源转换器的导通，同时处理模块也会一直输出高电平给到二极管D11，防止点火开关IGN忽然断电导致数据丢失。

示例性地，二极管D17、电感L1、电容C10和转换芯片U2构成降压BUCK电路。其中二极管D17为续流二极管，当转换芯片U2输出的时候，电感L1储能，电容C10充电；当转换U2关闭输出的时候，为了保持电流流向不变，电感L1对外释放能量，电流通过负载经过二极管D17回流，电容C10放电。

示例性地，电阻R6与电容C3构成上电延时电路，给第一电源转换器提供上电自启的需要。

示例性地，电阻R8、电阻R9构成分压电路，给第一电源转换器的使能端提供需要的使能、关闭信号。

示例性地，电阻R11和第一电源转换器的外围电路共同设置第一电源转换器的频率，具体地，该电阻R11地阻值设置下第一电源转换器地的频率为600KHz。

示例性地，电容C7为第一电源转换器的自举电容。

示例性地，电阻R17和电阻R18，给第一电源转换器提供输出反馈，其中Vfb＝0.75V，从而将设置输出为5V左右。

示例性地，电容C6和电阻R14是并联于第一电源转换器内部PMOS的Vds两端，可以吸收MOS开启或者关闭瞬间的尖峰信号，作为EMC(电磁兼容)预留器件，有利于EMC测试。

示例性地，电容C8和电阻R15也可以吸收电感L1两端的尖峰信号，作为EMC预留器件，进一步便于EMC测试的认证调试需要。

示例性地，电容C9和电阻R16可以吸收开关尖峰，作为EMC预留器件，便于EMC测试的认证调试需要。

示例性地，上述三组EMC预留器件中，电容一般采用47nF以下，电阻采用10R以下，电容的作用是吸收高频尖峰，电阻用于消耗能量，两者相互作用。

示例性地，电容C12也可以作为EMC预留器件，当输出杂波比较多，尖峰比较多的时候，可以采用该电容C12进行匹配。但是使用该电容C12，会对整个环路造成一定的延时，不宜采用过大容量，一般地，电容C12设置为100nf以下。

示例性地，电阻Rsense为过流采样电阻，通过设置该电阻Rsense的阻值，可以设置采样电流大小。

示例性地，在该第一电源转换器中，存在三个信号采集点，其中两个为Rsense两端，采集过流信号；在三极管Q1的输出端存在一个采集点DC_IN，采集主电源的输入异常。

请参见图6，图6为本申请实施例提供的一种第一稳压器的电路图。以电流异常情况为例，对第一稳压器230的运行情况描述如下：

示例性地，该第一稳压器230给待供电模块500提供电源。其中二极管D9为第一稳压器230的输出二极管，防止备用电源打开的时候回通过稳压器芯片U3回流；电容C13为输入滤波电容，滤除高频干扰；电容C14、C15输出滤波电容。

在一可能的实施例中，第二转换模块300包括第二电源转换器和第二稳压器。

请参见图7，图7为本申请实施例提供的一种第二电源转换器的电路图。以电流异常情况为例，对第二电源转换器的运行情况描述如下：

示例性地，在该第二电源转换器中，二极管D2为防反接二极管。三极管VT8作为控制第二电源转换器使能的器件。当电池BAT上电后，通过电阻R69和电容C53的RC充电电路，使得三极管VT8导通，转换芯片U7得以导通，从而给后级提供电源。

示例性地，当发生过流异常的时候，过流异常信号通过二极管D27流经限流电阻R42，使得转换芯片U7导通，第二电源转换器接通。同时，处理模块确定有异常信号后，会通过EN2输出高电平，使得转换芯片U7的使能端始终保持高电平，维持转换芯片U7的导通。

示例性地，转换芯片U7、二极管D18、电感L2和电容C30构成BUCK降压电路。其中二极管D18为续流二极管，当转换芯片U7输出的时候，电感L2储能，电容C30充电；当转换芯片U7关闭输出的时候，为了保持电流流向不变，电感L1对外释放能量，电流通过负载经过二极管D18回流，电容C30放电。

示例性地，电阻R42和电阻R43构成分压电路，给第二电源转换器使能端提供需要的使能、关闭信号。

示例性地，电阻R45和第二电源转换器的外围电路共同设置第二电源转换器的频率，在该电阻R45的阻值设置下第二电源转换器的频率为600KHz。

示例性地，电容C26为第二电源转换器的自举电容。

示例性地，电阻R49和电阻R50，给第二电源转换器提供输出反馈，其中Vfb＝0.75V，从而将设置输出为5V左右。

示例性地，电容C26和电阻R46是并联于第二电源转换器内部PMOS的Vds两端，为了吸收MOS开启或者关闭瞬间的尖峰信号，有利于EMC测试认证。

示例性地，电容C28和电阻R47也可以吸收电感L2两端的尖峰信号，便于EMC测试的认证调试需要。

示例性地，电容C29和电阻R48，可以吸收开关尖峰，便于EMC测试的认证调试需要，通常第二电源转换器的电路都会预留。

示例性地，电阻R70为泄流电阻，以给电容C53、电容C24提供泄流回路。

请参见图8，图8为本申请实施例提供的一种第二稳压器的电路图。以电流异常情况为例，对第二稳压器的运行情况描述如下：

示例性地，该第二稳压器中，场效应管Q5为稳压芯片U8的输出控制MOS。在电池BAT上电瞬间，由于电容C52的作用，场效应管Q5满足Vgs<Vgs(th)而导通，稳压芯片U8可以对外输出，给处理模块提供电压。当电容C52充满电后，如果没有检测到异常的状态信号，则场效应管Q5就会关闭。

示例性地，当发生第一转换模块200发生过流异常的时候，过流异常信号通过二极管D15，经过限流电阻R51，使得三极管VT5导通，将场效应管Q5的G极电位拉低，场效应管Q5满足Vgs<Vgs(th)而导通，从而第二转换模块300给处理模块供电。同时，处理模块检测到异常信号，通过二极管D14输出高电平，维持三极管VT5的导通，从而间接控制场效应管Q5导通，使得第二转换模块300可以一直供电，不会由于过流异常信号断开而关闭二转换模块300的输出。另外，处理确定其他异常信号后，也会通过二极管D14控制备用电源的输出。

示例性地，电容C33为转换芯片U8的输入滤波电容。

示例性地，电容C34、电容C35为输出滤波电容。

示例性地，二极管D16为防倒灌二极管，当第一转换模块200供电的时候，避免电流通过转换芯片U8回流。

示例性地，电阻R68为泄流电阻，给电容C34、电容C52提供泄流回路，以保证每次上电可以让场效应管Q5导通。

请参见图9，图9为本申请实施例提供的一种处理模块的电路图。

示例性地，装置还包括处理模块，处理模块包括处理器，处理器与第一转换模块连接，用于接收状态信号，并根据预设故障码和状态信号生成电源故障信息，并将电源故障信息发送至电控模块。

示例性地，该处理模块的输入端与与硬件反馈模块400连接，

示例性地，电阻R62、电容C43构成上电复位电路。

示例性地，电阻R63、晶振X1、电容C50、电容C51构成时钟电路。

示例性地，电阻R64、电阻R65为I2C1上拉电阻。

在一可能的实施例中，处理模块还包括收发器电路，收发器电路的接收端与处理器连接，用于接收电源故障信息；收发器电路的发射端与电控模块连接，用于发送电源故障信息至电控模块。

请参见图10，图10为本申请实施例提供的一种收发器电路的电路图。该收发器是一种CAN总线收发器，其输入端CAN RX连接处理模块，输出端CAN TX连接电控模块，用于将电源故障信息从处理模块传送至电控模块。

示例性地，LC1为共模扼流电感，一方面滤除信号线上的共模信号干扰，另一方面抑制信号线本身不向外发出电磁干扰。

示例性地，电容C41、电容C42起到滤除总线上的高频干扰和防电磁辐射的作用。

示例性地，电阻R59、电阻R60终端电阻，一方面提高抗干扰能力，确保总线快速进入隐性状态，另一方面提高信号质量。该电阻的阻值选取，一方面是匹配线缆的特征阻抗，另外也是CAN标准推荐的终端电阻阻值。

示例性地，二极管TVS1为瞬态抑制二极管,用来保护电路或者CAN总线受到雷击或静电放电时产生的浪涌高压。当二极管TVS1上的电压超过一定的幅度时，二极管TVS1迅速导通，从而将浪涌能量泄放掉，并将电压的幅度限制在一定的范围内。

在一可能的实施例中，该电源切换装置10应用于车辆的电源系统中，当电源切换装置出现异常时，可将电源切换装置的异常情况与车辆电控模块的预设故障码对应，记录并保存相对应的故障信息。请参见图11，图11为本申请实施例提供的一种预设故障码的示意图。

示例性地，该预设故障码以国标为标准，其中DTC(Diagnostic Trouble Code，诊断故障代码)用于车辆电子系统自检，方便用于车辆保养维修。

示例性地，该预设故障码的其中第一位是字母，表示故障所属系统，具体有四种情况：故障内码00，则在标准故障码的表示字符为P(Powertrain)，表示动力系统故障；故障内码01，则在标准故障码的表示字符为C(Chassis)，表示底盘故障；故障内码10，则在标准故障码的表示字符为B(Body)，表示车身故障；故障内码11，则在标准故障码的表示字符为U(Network)，表示网络故障。

示例性地，该预设故障码的第二位是数字，表示故障类型；第三位是数字，表示故障所属的子系统；第四位和第五位都是数字，表示具体故障对象和类型。

在一可能的实施场景中，图1-图11中的电源切换装置10应用于车辆的电源管理系统中，可以在主电源出现故障或异常的情况下，将主电源切换为备用电源，从而保证车辆的安全运行。该电源切换装置包括硬件反馈模块，在设计中采用硬件反馈的方式，直接将采集点的信息反馈到电源的转换模块中进行判断，从而省去了由MCU判断电源是否存在异常的运算过程；由此，可以提高电源切换装置的反应速率，及时对电源的异常状况进行预警和处理，有效提高电源切换装置的可靠性和安全性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种电源切换装置，其特征在于，包括电源模块、第一转换模块、第二转换模块、硬件反馈模块；

所述电源模块，用于提供电源；

所述第一转换模块，分别与所述电源模块连接，用于转换所述电源模块的电压，给待供电模块供电；

所述第二转换模块，分别与所述电源模块连接，用于当所述第一转换模块异常时，转换所述电源模块的电压，给所述待供电模块供电；

所述硬件反馈模块，分别与所述第一转换模块、第二转换模块连接，用于采集所述第一转换模块的状态信号，当所述状态信号异常时，断开所述第一转换模块，并接通所述第二转换模块给所述待供电模块供电；

所述硬件反馈模块包括采集电路、比较电路和隔离电路；所述采集电路与所述第一转换模块连接，用于采集所述第一转换模块的状态信号；所述比较电路与所述采集电路连接，用于将所述状态信号与预设状态信号进行比较，并根据所述状态信号生成状态检测结果；所述隔离电路分别与所述采集电路、所述第一转换模块、第二转换模块连接，用于接收所述状态检测结果，当所述状态检测结果异常时，断开所述第一转换模块，并接通所述第二转换模块给所述待供电模块供电；

所述第一转换模块包括第一电源转换器、检测电阻和第一稳压器；所述第一电源转换器用于将所述电源模块的电源转换为预设电压的电源；所述检测电阻分别与所述第一电源转换器的输出端、所述第一稳压器的输入端连接；所述第一稳压器用于稳定所述第一电源转换器转换的电源电压；所述采集电路分别与所述第一电源转换器的输入端、所述第一电源转换器的输出端、所述第一稳压器的输入端连接，用于采集所述第一转换模块的状态信号。

2.根据权利要求1所述的电源切换装置，其特征在于，所述硬件反馈模块还包括参考电源电路，所述参考电源电路用于给所述比较电路提供所述预设状态信号。

3.根据权利要求2所述的电源切换装置，其特征在于，所述比较电路包括比较器，所述比较器的第一输入端连接所述采集电路，所述比较器的第二输入端连接所述参考电源电路；所述比较器的输出端连接所述隔离电路的输入端。

4.根据权利要求3所述的电源切换装置，其特征在于，所述隔离电路包括第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的基极连接所述比较器的输出端，集电极分别连接预设电源、所述第二三极管的基极，发射极接地；所述第二三极管的集电极连接所述预设电源，发射极输出所述状态检测结果。

5.根据权利要求1所述的电源切换装置，其特征在于，所述装置还包括处理模块，所述处理模块包括处理器，所述处理器与所述第一转换模块连接，用于接收所述状态信号，并根据预设故障码和所述状态信号生成电源故障信息，并将所述电源故障信息发送至电控模块。

6.根据权利要求5所述的电源切换装置，其特征在于，所述处理模块还包括收发器电路，所述收发器电路的接收端与所述处理器连接，用于接收所述电源故障信息；所述收发器电路的发射端与所述电控模块连接，用于发送所述电源故障信息至所述电控模块。

7.根据权利要求5所述的电源切换装置，其特征在于，所述硬件反馈模块与所述电控模块连接，用于当所述处理模块无法发送所述电源故障信息至所述电控模块时，发送所述第一转换模块的状态信号至电控模块。

8.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1至7任一项所述的电源切换装置。

Images