CN111082654B - 多电压供电的电源转换电路、车载嵌入式电源及供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电源技术领域，提供了一种多电压供电的电源转换电路、车载嵌入式系统电源以及车载供电系统；电源转换电路包括：第一直流电源、直流转换模块、电池管理模块以及双电源切换模块；直流转换模块包括直流转换电路和至少一个二极管降压电路，当直流转换模块对第一直流电压进行电压转换后得到第二直流电压，二极管降压电路能够对第二直流电压进行降压，并输出具有不同幅值的直流电压；电源管管理模块通过充电和放电生成第三直流电压，双电源切换模块根据第三直流电压或者二极管降压电路输出的电压生成并输出第四直流电压；通过本发明解决了传统技术中电源降压电路无法兼容输出具有不同幅值的工作电压、兼容性较高，多电压供电成本较高的问题。

Description

多电压供电的电源转换电路、车载嵌入式电源及供电系统

技术领域

本发明属于电源技术领域，尤其涉及一种多电压供电的电源转换电路、车载嵌入式系统电源以及车载供电系统。

背景技术

随着电子设备内部的电路结构越来越复杂，电子设备通常包含多种类型的电路单元，并且每一种类型的电路单元包括不同的电子元器件，不同的电路电路也能够实现了不同的电路功能，每一种类型的电路单元具有不同的额定工作电源；当将相应的额定电源输出至电路单元中，才能驱动每一种电路单元中的电子元器件处于安全稳定的工作状态；然而在实际当中，电子设备中不同电路单元的电路结构差异较大，进而导致彼此之间的额定电源也具有较大的差异；以车辆为例，由于车辆中包括大量的零部件，如发动机、扬声器等，每一种零部件的额定工作电压相差极大；因此为了使车辆中所有的电子器件都能工作在稳定的工作状态，车载电源就需要提供具有不同幅值的电压，以满足车辆中所有零部件的额定工作电压需求，车载电源需要具有较高的兼容性，车辆中的零部件根据额定电源实现相应的电路功能。

在传统技术中，技术人员通常采用降压电路来将供电电源降压为不同幅值的工作电压，比如通过DC/DC电路将车载24V工作电压降压形成12V的工作电压，然而由于DC/DC电路只能对一个工作电压进行降压后输出另一个工作电压，即传统的降压电路只能生成并输出一个工作电压，那么传统的降压电路只能向一个电路单元提供额定电源，以驱动该电路单元处于稳定的工作状态；若需要多个电路单元提供稳定电源时，传统技术只能采用多个降压电路来分别对工作电压进行降压，比如采取多个DC/DC电路级联的方式；那么在实际应用过程中，为了能够电子设备中的所有电路单元都能够保持在额定的工作状态，则传统技术需要加入两个、三个甚至更多个降压电路，以输出不同幅值的工作电压，每一个降压电路将工作电压输出至相应的电路单元，进而驱动所有的电路单元都能够接入相应的额定电源，并保持安全、稳定的工作状态。

因此，传统技术中的降压电路无法兼容输出具有不同幅值工作电压，兼容性较低；并且技术人员必须多个降压电路才能输出多个工作电压，增加了电子设备的多电压供电成本，电源供电电路的成本更高，电路结构更为复杂，并且给电子设备的电源管理带来极大地不便，实用价值不高，无法普遍适用。

发明内容

本发明提供一种多电压供电的电源转换电路、车载嵌入式系统电源以及车载供电系统，旨在解决传统技术电源降压电路无法兼容输出具有不同幅值的工作电压，兼容性较差，传统技术必须通过多个电源降压电路才能向多个电路单元提供相应的额定电源，进而导致多电压供电成本较高，电路的结构较为复杂，电子设备的电源管理难度较大的问题。

本发明第一方面提供一种多电压供电的电源转换电路，包括：

第一直流电源，用于输出第一直流电压；

直流转换模块，包括直流转换电路和至少一个二极管降压电路，所述直流转换电路的电源输入端接所述第一直流电源，所述直流转换电路用于对所述第一直流电压进行电压转换并得到第二直流电压，所述二极管降压电路用于对所述第二直流电压进行降压，并且每一个所述二极管降压电路的输出端用于输出降压后的所述第二直流电压；

电池管理模块，所述电池管理模块的电源输入端接所述直流转换电路的电源输出端，所述电池管理模块用于根据所述第二直流电压进行充电，并且所述电池管理模块在放电过程中生成并输出第三直流电压；

双电源切换模块，所述双电源切换模块的第一电源输入端接所述电池管理模块的输出端，所述双电源切换模块的第二电源输入端接一所述二极管降压电路的电源输出端，所述双电源切换模块用于根据所述第三直流电压或者所述二极管降压电路输出的电压生成并输出第四直流电压。

本发明第二方面提供一种车载嵌入式系统电源，包括如上所述的多电压供电的电源转换电路。

本发明第三方面提供一种车载供电系统，包括：如上所述的车载嵌入式系统电源，及

第一供电负载，与所述车载嵌入式系统电源连接，所述车载嵌入式系统电源将外设电源输出至所述第一供电负载，以实现所述第一供电负载的上电操作；

第二供电负载，与所述车载嵌入式系统电源连接，所述车载嵌入式系统电源将不间断电源输出至所述第二供电负载，以实现所述第二供电负载的上电操作。

在上述多电压供电的电源转换电路中，通过第一直流电能能够输出第一直流电压，通过该第一直流电能能够向各种电子元器件提供直流电能；直流转换电路具有直流电压转换的功能，进而通过直流转换电路将第一直流电压转换为第二直流电压；并且由于直流转换模块包括至少一个二极管降压电路，通过二极管降压电路对第二直流电压进行降压后，即可通过二极管降压电路的输出端能够输出具有各种幅值的直流电压；同时利用电池管理模块的储能效果，电池管理模块根据第二直流电压生成第三直流电压，进而双电压切换模块在第三直流电压和二极管降压电路输出的电压进行选择切换，通过双电压切换模块能够输出具有特定幅值的第四直流电压；因此，本发明只采用一个直流转换电路即可对第一直流电压进行电压转换，在通过二极管降压电路对于电压的连续降压功能，二极管降压电路能够输出具有不同幅值的直流电压，并且双电源切换模块根据实际需要也能够选择输出第三直流电压或者二极管降压电路的输出电压，通过第四直流电压向电子元器件提供额定的电能；本发明中的电源转换电路具有较为简化的电路结构，电路的制造成本较低，并且通过该电源转换电路能够兼容输出具有不同幅值的直流电压，以满足不同电路单元的供电需求，无需改变电源转换电路内部的电路结构，兼容性较强，降低了多电压供电的成本，通过所述电源转换电路输出的各种直流电压能够保障不同的电路单元供电安全，实用价值极高，进而本发明中的电源转换电路能够适用于不同类型的电子设备中，适用范围极广；有效地解决了传统技术中电源降压电路无法提供具有不同幅值的工作电压，兼容性较差，技术人员只能通过多个电源降压电路才能向多个电路单元输出相应的额定工作电压，导致多电压供电成本较高，电路结构较为复杂的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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的附图。

图1是本发明实施例提供的一种多电压供电的电源转换电路的模块图；

图2是本发明实施例提供的一种直流转换电路的电路结构图；

图3是本发明实施例提供的一种二极管降压电路的电路结构图；

图4是本发明实施例提供的一种双电源切换模块的电路结构图；

图5是本发明实施例提供的一种车载嵌入式系统电源的模块结构图；

图6是本发明实施例提供的一种车载供电系统的模块结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明实施例提供的多电压供电的电源转换电路10的模块结构，通过电源转换电路10能够输出具有不同幅值的供电电压，以保障各种类型电子器件的稳定、正常工作，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，该电源转换电路10包括：第一直流电源101、直流转换模块102、电池管理模块103以及双电源切换模块104。

在本实施例中，第一直流电源101能够输出第一直流电压，通过第一直流电压能够相电子器件提供直流电能，仅仅而通过直流电能能够驱动电子器件实现相应的电路功能。

在本实施例中，直流转换模块102能够实现直流电压转换的功能，当第一直流电源101将第一直流电压输出至直流转换模块102时，通过直流转换模块102能够将第一直流电压转换为具有不同幅值的直流电压，以向各种类型的电子器件提供额定电能，兼容性极强；具体的，直流转换模块102包括直流转换电路1021和至少一个二极管降压电路，其中直流转换电路1021的电源输入端接第一直流电源101，通过直流转换电路1021对第一直流电压进行电压转换并得到第二直流电压，其中第一直流电压和第二直流电压具有不同的电压幅值，进而通过直流转换电路1021能够实现电能的转换；二极管降压电路用于对第二直流电压进行降压操作，当每一个二极管降压电压对第二直流电压分别进行降压后，每一个二极管降压电路的输出端能够输出降压后的第二直流电压，而且每一个二极管降压电路所输出的直流电压具有不同的电压幅值；因此本实施例通过二极管降压电路对于直流电压的降压作用，当多个二极管降压电路对第二直流电压进行连续降压后，每一个二极管降压电路的输出端就能够输出具有不同电压幅值的直流电压，极大地提高了本实施例中直流转换模块102的电压转换兼容性，通过具有不同电压幅值的直流电压即可向不同的电压单元提供稳定的电能，以保障多个电子元器件处于稳定的工作状态。

在本实施例中，电池管理模块103的电源输入端接直流转换电路1021的电源输出端，直流转换电路1021将第二直流电压输出至电池管理模块103，电池管理模块103根据第二直流电压进行充电，并且电池管理模块103在放电过程中生成并输出第三直流电压；其中电池管理模块103具有充电和放电的功能，当电池管理模块103接入第二直流电压后，由于第二直流电压能够提供稳定的直流电能，进而电池管理模块103根据第二直流电压进行充电，以实现自身的储能；当电池管理模块103自身存储了大容量的电能以后，电池管理模块103就会进行放电操作，进而通过电池管理模块103向外输出直流电能，因此电池管理模块103在放电过程中就会输出第三直流电压，通过该第二直流电能能够向电子器件提供稳定的电能；从而本实施例通过电池管理模块103的充电和放电过程生成第三直流电压，增强了电源转换电路10所输出直流电压的多样性，使电源转换电路10能够向电子器件持续性地提供稳定电能。

双电源切换模块104的第一电源输入端接电池管理模块103的输出端，双电源切换模块104的第二电源输入端接一所述二极管降压电路的电源输出端，双电源切换模块104用于根据第三直流电压或者二极管降压电路输出的电压生成并输出第四直流电压；由于双电源切换模块104具有电压选择输入的功能，通过双电源切换模块104能够选择：接入第三直流电压还是接入二极管降压电路输出的电压，示例性的，若双电源切换模块104选择接入第三直流电压，则双电源切换模块104根据第三直流电压生成并输出第四直流电压；若双电源切换模块104选择接入二极管降压电压输出的电压，则双电源切换模块104根据二极管降压电压输出的电压生成并输出第四直流电压；结合上文论述，由于通过每一个二极管降压电路对第二直流电压进行降压后，每一个二极管降压电路能够输出具有不同幅值的电压，因此本实施例中双电源切换模块104的第二电源输入端选择其中任意一个二极管降压电路进行连接，进而双电源切换模块104可接入具有不同幅值的直流电压；并且双电源切换模块104可选择输出第三直流电压或者二极管降压电路输出的电压，本实施例中双电源切换模块104所接入的直流电压具有多样性，那么通过双电源切换模块104所输出的第四直流电压也可根据输入电压进行调整，则第四直流电压的幅值可进行任意的调整，以满足电子器件额定供电电源的需求，通过第四直流电压能够向各种类型的电子器件提供适当的稳定电能，以保障电子器件的稳定工作。

在图1所示出的电源转换电路10中，通过第一直流电能101即可向电子元器件提供最初的电能，直流转换电路1021能够对第一直流电压进行电压转换得到第二直流电压，进而通过直流转换电路1021能够实现电压幅值转换的功能，操作简便；由于直流转换模块102包括至少一个二极管降压电路，通过二极管降压电路对第二直流电压进行连续的降压后，每一个二极管降压电路即可输出具有不同电压幅值的直流电压，通过该直流电压能够向不同的电子元器件提供额定的电能，并且二极管降压电路具有较为简化的电路模块连接结构，能够有效地简化本实施例中电源转换电路10的电路结构；并且当电池管理模块103接入第二直流电压时，通过第二直流电压向电池管理模块103进行充电，以实现电池管理模块103自身的储能，由于电池管理模块103具有充电和放电功能，电池管理模块103在放电过程中输出第三直流电压，通过第三直流电压能够提供稳定的直流电能；双电源切换模块104具有电压选择的功能，进而通过双电源切换模块104能够选择输出第三直流电压或者二极管降压电路输出的电压，以生成第四直流电压，该第四直流电压的幅值可根据输入电压而发生改变，那么双电源切换模块104就能够输出具有幅值的直流电压，以满足不同类型电子器件的需求，极大地提高了电源转换电路10的兼容性和实用性；从而本实施例通过一个直流转换电路即可对初始电源进行直流转换，多电压供电成本较低，易于实现；并且通过二极管降压电路和双电源切换模块104能够兼容输出具有不同幅值的直流电压，通过该电源转换电路10能够同时提供具有不同幅值的直流电压，兼容性极强，以满足不同电路单元的额定电源需求，具有极广的适应范围，实用价值极高；有效地解决了传统技术中电源降压电路无法兼容输出具有不同电压幅值的工作电压，兼容性较差，并且需要加入多个电压降压电路才能输出具有不同幅值的工作电压，导致多电压供电成本较高，供电电路的结构复杂，难以普遍适用的问题。

作为一种可选的实施方式，第一直流电源101为+5V-+12V直流电源，第二直流电压为+4.8V直流电压，第三直流电压为+4.0V直流电压；在本实施例中第一直流电源能够输出+5V-+12V的直流电压，并且直流转换电路能够将+5V-+12V的直流电压转换为+4.8V直流电压，进一步地，电池管理模块103根据+4.8V直流电压生成+4.0V直流电压，二极管降压电路能够对+4.8V直流电压进行降压后生成具有不同电压幅值的直流电压，比如+3.3V直流电压；进而双电源切换模块104的输入端能够接入各种电压幅值的直流电压；本实施例中的电源转换电路10能够根据电子器件的类型输出具有不同幅值的直流电压，以使不同类型的电子器件能够处于额定的工作状态。

作为一种可选的实施方式，图2示出了本实施例提供的直流转换电路1021的电路结构，如图2所示，直流转换电路1021包括：电源管理芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十二电容C22、第二十三电容C23、第二十四电容C24、第二十五电容C25、第二十六电容C26、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一双向TVS管T1、第二双向TVS管T2、第三双向TVS管T3、第一二极管D1、第二二极管D2以及第一三极管Q1。

其中，电源管理芯片U1为MC33FS6523CAE系列芯片，通过电源管理芯片U1能够实现电压转换功能，并且通过电源管理芯片能够改变转换后直流电压的幅值，实用价值极高。

如图2所示，电源管理芯片U1的VSUP3管脚和第一电阻R1的第一端共接于第一供电电源V1，通过第一供电电源V1能够向电源管理芯片U1提供稳定的电能；第一电阻R1的第二端和第一电容C1的第一端共接于电源管理芯片U1的VSENSE管脚，第一电容C1的第二端接地GND，电源管理芯片U1的VAUX_E管脚接第一三极管Q1的发射极，第一三极管Q1的基极接电源管理芯片U1的VAUX_B，第一三极管Q1的集电极、第三电容C3的第一端、第二电容C2的第一端以及第一双向TVS管T1的第一端共接于电源管理芯片U1的VAUX管脚，第一双向TVS管T1的第二端、第二电容C2的第二端以及第三电容C3的第二端共接于地GND，其中通过第一双向TVS管T1可使电路中的电压保持在额定的状态，避免电路中的脉冲电压对第一三极管Q1和电源管理芯片U1等电子器件造成较大的损害，保障电源管理芯片U1内部的电压处于稳定状态。

作为一种可选的实施方式，第一三极管Q1为PNP型三极管。

第四电容C4的第一端和电源管理芯片U1的CAN_5V管脚共接于第二供电电源V2，第四电容C4的第二端接地GND，第二电阻R2的第一端接电源管理芯片U1的VSELECT管脚，第二电阻R2的第二端接地GND，第三电阻R3的第一端接电源管理芯片U1的IO_0管脚，第三电阻R3的第二端用于接入状态唤醒信号KEY_WAKEUP，其中通过状态唤醒信号能够使电源管理芯片U1能够处于正常的工作状态；电源管理芯片U1的IO_2管脚和电源管理芯片U1的IO_3管脚用于接入芯片驱动信号FCCU_F0、FCCU_F1，其中芯片驱动信号FCCU_F0、FCCU_F1具有芯片唤醒的功能，只有当电源管理芯片U1接入芯片驱动信号FCCU_F0、FCCU_F1时，电源管理芯片U1才能开始进行电压转换操作；第四电阻R4连接在电源管理芯片U1的IO_3管脚和第三供电电源V3之间，第五电阻R5连接在电源管理芯片U1的IO_2管脚与地GND之间，第六电阻R6的第一端接电源管理芯片U1的IO_4管脚，第六电阻R6的第二端用于接入状态指示信号CHG_WAKEUP，通过状态指示信号CHG_WAKEIP能够调整电源管理芯片U1的工作状态，进而使电源管理芯片U1实现不同的电压转换功能，直流转换电路1021能够输出具有不同幅值的直流电压；第七电阻R7连接在电源管理芯片U5的IO_5/VKAM管脚与地GND之间，第八电阻R8的第一端、第九电阻R9的第一端以及第五电容C5的第一端共接于电源管理芯片U1的LIN管脚，第八电阻R8的第二端接第四供电电源V4，第九电阻R9的第二端用于接入串行通信信号FSIB，进而电源管理芯片U1通过串行通信信号能够与外界电子设备实现通信互联；第五电容C5的第二端接地GND，第一电感L1的一端接电源管理芯片U1的CANH管脚和电源管理芯片U1的CANL管脚，第六电容C6的第一端、第二双向TVS管T2的第一端、第十电阻R10的第一端以及第十一电阻R11的第一端共接于第一电感L1的另一端，第十一电阻R11的第二端和第十电阻R10的第二端共接于第七电容C7的第一端，第六电容C6的第二端和第七电容C7的第二端共接于第二双向TVS管T2的第二端，通过第二双向TVS管具有稳压的作用，通过TVS管T2能够保障电源管理芯片U1的CANH管脚和电源管理芯片U1的CANL管脚能够处于稳定、安全的运行状态。

第八电容C8的第一端、第十二电阻R12的第一端以及电源管理芯片U1的TXDL管脚共接于第五供电电源V5，第八电容C8的第二端和第十二电阻R12的第二端共接于地GND，第九电容R9的第一端、第十三电阻R13的第一端以及第十四电阻R14的第一端共接于电源管理芯片U1的DEBUG管脚，第九电容C9的第二端和第十三电阻R13的第二端共接于地GND，第十四电阻R14的第二端接第十五电阻R15的第一端，第十五电阻R15的第二端接第六供电电源V6，第十六电阻R16的第一端接电源管理芯片U1的

管脚，第十六电阻R16的第二端用于接入复位信号RESET，通过复位信号RESET能够使电源管理芯片U1执行复位操作；第十电容C10的第一端和第十八电阻R18的第一端共接于电源管理芯片U1的

管脚，第十电容C10的第二端接地GND，第十八电阻R18的第二端用于接入仿真复位信号EVT10，通过该仿真复位信号EVT10能够对电源管理芯片U1进行故障测试，以预防电源管理芯片U1出现运行故障；第十七电阻R17的第一端接电源管理芯片U1的MUX_OUT管脚，第十七电阻R17的第二端接第十一电容C11的第一端，第十一电容C11的第二端接地GND，电源管理芯片U1的VDDIO管脚和第十二电容C12的第一端共接于第七供电电源V7，第十二电容C12的第二端接地GND，电源管理芯片U1的VCCA管脚、第十三电容C13的第一端以及第三双向TVS管T3的第一端共接形成直流转换电路1021的电源输入端，通过直流转换电路1021能够接入第一直流电压，进而实现直流转换电路1021与第一直流电源101之间的电能传输；第十三电容C13的第二端和第三双向TVS管T3的第二端共接于地GND。

第十四电容C14的第一端接地GND，第十四电容C14的第二端、电源管理芯片U1的VCRORE_SNS管脚、第二电感L2的第一端、第二十二电阻R22的第一端、第二十三电阻R23的第一端、第二十四电阻R24的第一端、第十七电容C17的第一端、第十八电容C18的第一端以及第十九电容C19的第一端共接形成直流转换电路1021的电源输出端，当电源管理芯片U1对第一直流电压进行电压转换后，生成具有不同幅值的第二直流电压，并且通过直流转换电路1021的电源输出端能够直接输出第二直流电压；第十七电容C17的第二端、第十八电容C18的第二端以及第十九电容C19的第二端共接于地GND，第二十四电阻R24的第二端接第十六电容C16的第一端，第十六电容C16的第二端、第十九电阻R19的第一端、第二十三电阻R23的第二端以及第二十电阻R20的第一端共接于电源管理芯片U1的FB_CORE管脚，第二十二电阻R22的第二端接第二十一电阻R21的第一端，第二十电阻R20的第二端和第二十一电阻R21的第二端共接于地GND，第十九电阻R19的第二端接第十五电容C15的第一端，第十五电容C15的第二端用于接入电源管理信号COMP_CORE，通过电源管理信号COMP_CORE能够使：电源管理芯片U1输出的直流电压处于稳定的状态，保障本实施例中电源转换电路10的工作稳定性；第二电感L2的第二端、第一二极管D1的阴极、第二十一电容C21的第一端以及第二十电容C20的第一端共接于电源管理芯片U1的SW_CORE管脚，第二十电容C20的第二端接电源管理芯片U1的BOOT_CORE管脚，第二十一电容C21的第二端接第二十五电阻R25的第一端，第二十五电阻R25的第二端和第一二极管D1的阳极共接于地GND。

电源管理芯片U1的VPRE管脚、第三电感L3的第一端、第二十四电容C24的第一端、第二十五电容C25的第一端以及第二十六电容C26的第一端共接于第八供电电源V8，第二十四电容C24的第二端、第二十五电容C25的第二端以及第二十六电容C26的第二端共接于地GND，第二二极管D2的阴极、第二十三电容C23的第一端、第二十二电容C22的第一端、电源管理芯片U1的SW_PRE1管脚以及电源管理芯片U1的SW_PRE2管脚共接于第三电感L3的第二端，第二十二电容C22的第二端接电源管理芯片U1的BOOT_PRE管脚，第二十三电容C23的第二端接第二十六电阻R26的第一端，第二二极管D2的阳极、第二十六电阻R26的第二端以及电源管理芯片U1的GATE_LS管脚共接于地GND。

根据上述2所示出的直流转换电路1021的具体电路结构，通过电源管理芯片U1即可实现电压转换，以使得电源管理芯片U1能够输出具有不同幅值的第二直流电压，电路结构简单，易于实现；当第一直流电源101将第一直流电压输出至电源管理芯片U1时，通过电源管理芯片U1能够将第一直流电压快速地转换至第二直流电压，并且电源管理芯片U1能够长期处于稳定、安全的工作状态，进而通过该直流转换电路1021能够保障本实施例中的电源转换电路10能够实现稳定的电压转换功能，提高了电源转换电路10的控制稳定性，进一步简化了本实施例中电源转换电路10的内部电路结构，易于实现。

作为一种可选的实施方式，图3示出了本实施例提供的二极管降压电路的电路结构，如图3所示，二极管降压电路包括：第三二极管D3和第二十七电阻R27；其中，第三二极管D3的阳极为二极管降压电路的电源输入端，第三二极管D3的阴极和第二十七电阻R27的第一端共接形成二极管降压电路的电源输出端，第二十七电阻R27的第二端接地GND。

在本实施例中，当二极管降压电路的电源输入端接入第二直流电压时，利用第三二极管D3的降压功能，以使第二直流电压的幅值直接下降，其中电压下降的幅度由第三二极管D3的具体型号决定，进而通过第三二极管D3降压后，通过二极管降压电路的电源输出端能够输出具有特定幅值的电压；示例性的，比如二极管降压电路的电源输入端所接入的电压为+4,8V直流电压，而第三二极管D3的电压下降幅度为0.6V，那么通过二极管降压电路的电源输出端能够输出+4.2V的直流电压，本实施例中的二极管降压电路能够稳定、快速地实现降压功能；从而本实施例中的二极管降压电路通过第三二极管D3和第二期电阻R27能够实现降压功能，该二极管降压电路具有极为简化的电路结构，有利于降低本实施例中电源转换电路10的制造成本和应用成本；当本实施例中的电源转换电路10包括多个级联的二极管降压电路时，每一个二极管降压电路都能够输出降压后的直流电压，进而电源转换电路10能够兼容输出具有不同幅值的直流电压，以满足不同电路单元的额定电压需求，并且图3中所示出的二极管降压电路包括较少的电子元器件，从而极大地降低了多电压供电成本，电源转换电路10多电压供电的可控性更强。

作为一种可选的实施方式，电池管理模块103包括至少一个锂电池；其中锂电池具有充电和放电的功能，并且锂电池的充电效率较高，能够减少电池管理模块103在充电过程中和放电过程中所造成的电能损耗；当锂电池接入第二直流电压时，通过第二直流电压能够向锂电池提供稳定的电能，以实现锂电池的自身储能操作，同时锂电池还能够实时放电，以生成第三直流电压；从而本实施例中的电池管理模块103通过锂电池进行充电操作和放电操作，降低了电池管理模块103的充放电成本，以使得电源转换电路10具有较强的充放电能力，进一步保障了双电源切换模块104输入端电压的稳定性，本实施例中的电源转换电路10能够实现稳定的多电压转换功能。

作为一种优选的实施方式，电池管理模块103包括至少两个并联的锂电池；其中，在并联的锂电池中，所有锂电池的正极共接形成电池管理模块103的电源输入端，所有锂电池的负极共接形成电池管理模块103的电源输出端；本实施例中的电池管理模块103通过至少两个锂电池来实现并联充电和并联放电，进而极大地提高了电池管理模块103的充电功率和放电供电，电池管理模块103能够以更快地速率生成第三直流电压；并且电池管理模块103的充放电的安全性和稳定性更高，以使双电源切换模块104能够更加稳定地输出第四直流电压；从而本实施例中的电池管理模块103利用两个锂电池进行储能和放电，极大地保障电源转换电路10的电压转换效率以及稳定性，进而电源转换电路10能够稳定地输出具有不同幅值的直流电压，提高了电源转换电路10的实用价值。

作为一种可选的实施方式，图4示出了本实施例提供的双电源切换模块104的电路结构，如图4所示，双电源切换模块104包括：充电管理芯片U2、第二十八电阻R28、第二十九电阻R29、第三十电阻R30、第四二极管D4、第一发光二极管D4、第一MOS管M1以及第二十七电容C27。

其中，充电管理芯片U1的电源管脚VCC、第二十七电容C27的第一端、第二十九电阻R29的第一端、第三十电阻R30的第一端以及第四二极管D4的阳极共接形成双电源切换模块104的第一电源输入端，进而电池管理模块103能够将第三直流电压通过第一电源输入端输出至充电管理芯片U2；第二十七电容C27的第二端和第二十八电阻R28的第一端共接于地GND，第二十八电阻R28的第二端接充电管理芯片U2的电源脉冲信号输入管脚PROG，充电管理芯片U2通过电源脉冲信号输入管脚PROG能够接入电源脉冲信号，进而通过电源脉冲信号驱动充电管理芯片U2进入正常工作状态；充电管理芯片U2的电源信号输出管脚BAT和第一MOS管M1的漏极共接形成双电源切换模块104的电源输出端正极BAT+，充电管理芯片U2的接地管脚和第二十九电阻R29的第二端共接形成双电源切换模块104的电源输出端负极BAT-，双电源切换模块104的电源输出端正极BAT+和双电源切换模块104的电源输出端负极BAT-用于输出第四直流电压，进而双电源切换模块104能够将调压后的第四直流电压传输至电路单元，进而使电路单元处于额定工作状态；第三十电阻R30的第二端接第一发光二极管D5的阳极，第一发光二极管D5的阴极接充电管理芯片U2的充电状态指示管脚

充电管理芯片U2通过充电状态指示管脚

输出状态指示信号，通过状态指示信号控制第一发光二极管D5发光或者熄灭，通过第一发光二极管D5的亮暗可显示充电管理芯片U2的电源切换状态，技术人员可通过第一发光二极管D5的亮暗状态来直观获取本实施中电源转换电路10的工作状态，进而极大地提高本实施例中双电源转换模块104的工作稳定性，通过电源转换线路10能过持续性地输出具有不同幅值的直流电压，提高该电源转换电路10的人机交互性能；第四二极管D4的阴极和第一MOS管M1的源极共接形成双电源切换模块104的第二电源输入端，双电源切换模块104通过该第二电源输入端能够接入二极管降压电路降压后的电压。

作为一种可选的实施方式，充电管理芯片U2的型号为：LTC4054。

作为一种可选的实施方式，第一MOS管M1为PMOS管。

根据图4所示出的双电源切换模块104的电路结构，由于双电源切换模块104的第一电源输入端和第二电源输入端分别接入第三直流电压以及二极管降压电路输出的电压，当充电管理芯片U2分别接入不同的直流电压时，充电管理芯片U2能够发挥电源切换的功能，进而使得双电源切换模块104能够选择输出第三直流电压或者二极管降压电路输出的电压，并且通过双电源切换模块104的电源输出端(包括电源输出端正极BAT+和电源输出端负极BAT-)输出第四直流电压，进而通过双电源切换模块104能够输出具有特定幅值的第四直流电压，通过该第四直流电压能够使电路单元处于额定的运行状态；因此在本实施例中，双电源切换模块104通过充电管理芯片U2实现了电压切换功能，充电管理芯片U2始终处于稳定工作状态，提高了双电源切换模块104输出第四直流电压的稳定性，增强了电源转换电路10输出电压的多样性，电源转换电路10具有更强的多电压供电能力。

作为一种可选的实施方式，直流转换模块102包括一个二极管降压电路，其中二极管降压电路的电源输入端接直流转换电路1021的电源输出端，二极管降压电路对第二直流电压降压后生成第五直流电压，并通过二极管降压电路的输出端输出第五直流电压；在本实施例中，直流转换模块102只包括一个二极管降压电路，进而通过二极管降压电路能够实现降压功能，进而本实施例中的电源转换电路10能够对第一直流电压进行电压转换后分别输出第四直流电压和第五直流电压，通过第四直流电压和第五直流电压能够向电路单元提供不同的额定电能，使不同类型的电路单元都能够处于额定的工作状态；本实施例中的直流转换模块102只包括一个直流转换电路1021和一个二极管降压电路，电路结构简单，极大地降低了电源转换电路10的多电压供电成本。

作为一种优选的实施方式，直流转换模块102包括至少两个依次级联的二极管降压电路；其中在级联的二极管的降压电路中，第一个二极管降压电路的电源输入端接直流转换电路1021的电源输出端，前一个二极管降压电路的电源输出端接后一个二极管降压电路的电源输入端，双电源切换模块的第二电源输入端接任意一个二极管降压电路的电源输出端；在本实施例中，通过至少两个依次级联的二极管降压电路能够对第二直流电压进行多次降压，进而每一个二极管降压电路的电源输出端能够分别输出降压后的直流电压，并且每一个二极管降压电路所输出的直流电压具有不同的幅值；则本实施例中电源转换电路10通过多个二极管降压电路来实现多级降压，电源转换电路10能够兼容输出具有不同幅值的直流电压，以同时满足多个电路单元的额定电源需求；因此本实施例通过多个二极管降压电路能够兼容输出不同幅值的直流电压，极大地提高了电源转换电路10的兼容性，通过电源转换电路10能够向不同类型的电路单元提供额定电能，以使本实施例中的电源转换电路10的适用范围更广。

图5示出了本实施例提供的如上所述的车载嵌入式系统电源50的模块结构，如图5所示，车载嵌入式系统电源50包括如上所述的多电压供电的电源转换电路10；参照上述图1至图4的实施例，由于通过电源转换电路10能够兼容输出具有不同幅值的直流电压，兼容性极高，并且电源转换电路10具有较低的电路制造成本和应用成本；因此当该电源转换电路10应用于车载嵌入式系统电源50时，通过该车载嵌入式系统电源50能够向不同的电路单元提供相应的额定电压，有效地提高了车载嵌入式系统电源50的供电效率，以及车载嵌入式系统电源50的适用范围；解决了传统技术中车载嵌入式系统电源只能输出一种幅值的直流电压，系统电源的多电压供电成本较高的问题。

图6示出了本实施例提供的如上所述的车载供电系统60的模块结构，如图6所示，车载供电系统60包括：如上所述的车载嵌入式系统电源50、第一供电负载601以及第二供电负载602；其中第一供电负载601与车载嵌入式系统电源50连接，车载嵌入式系统电源50将外设电源输出至第一供电负载601，以实现第一供电负载601的上电操作；第二供电负载602与车载嵌入式系统电源50连接，车载嵌入式系统电源50将不间断电源输出至第二供电负载602，以实现第二供电负载602的上电操作。

参照上述图5的实施例中，由于车载嵌入式系统电源50能够对车载电源进行多电压转换，进而输出具有不同幅值的直流电压；本实施例通过车载嵌入式系统电源50能够兼容输出外设电源和不间断电源，其中外设电源和不间断电源能够向第一供电负载601和第二供电负载602分别提供额定电源，以保持第一供电负载601和第二供电负载602能够同时处于额定工作状态；由于第一供电负载601和第二供电负载602具有不同的额定工作电压，示例性的，第一供电负载601包括车辆的外设器件，如车辆遥控器、无线接收设备等，第二供电负载602包括车辆的内核器件，如车辆的发动机、余热排除系统等；因此本实施例通过车载嵌入式系统电源50能够同时向第一供电负载601和第二供电负载同时提供额定电能，以保障车辆中所有的电子元器件都能够接入到稳定的电能；因此本实施例中的车载供电系统60能够保障车辆中的所有电子器件都能够处于额定的工作状态，当将该车载供电系统60应用在车辆中时，可极大地保护车辆的供电安全和运行安全；并且由于车载供电系统60具有较为简单的多电压供电成本以及应用成本，则有效地降低了车辆的供电成本，提升了用户的使用体验。

需要说明的是，上述图5和图6仅仅属于本实施例中多电压供电的电源转换电路10的应用而已，并非构成对于本发明中电源转换电路10的技术限定，在不违背本发明中电源转换电路10实质技术特征的基础之上，本领域技术人员可将电源转换电路10应用在直升机供电、网络摄像机供电、手机供电等各个工业技术领域，对此不做限定；由于这仅仅设计本发明中电源转换电路10的实际应用，并未改变本发明实施例中源转换电路10的发明构思，这仍然属于本发明的保护范围。

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 (9)

1.一种多电压供电的电源转换电路，其特征在于，包括：

第一直流电源，用于输出第一直流电压；

直流转换模块，包括直流转换电路和至少一个二极管降压电路，所述直流转换电路的电源输入端接所述第一直流电源，所述直流转换电路用于对所述第一直流电压进行电压转换并得到第二直流电压，所述二极管降压电路用于对所述第二直流电压进行降压，并且每一个所述二极管降压电路的输出端用于输出降压后的所述第二直流电压；

电池管理模块，所述电池管理模块的电源输入端接所述直流转换电路的电源输出端，所述电池管理模块用于根据所述第二直流电压进行充电，并且所述电池管理模块在放电过程中生成并输出第三直流电压；

双电源切换模块，所述双电源切换模块的第一电源输入端接所述电池管理模块的输出端，所述双电源切换模块的第二电源输入端接一所述二极管降压电路的电源输出端，所述双电源切换模块用于根据所述第三直流电压或者所述二极管降压电路输出的电压生成并输出第四直流电压；

所述直流转换电路包括：电源管理芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第二十六电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第十五电容、第十六电容、第十七电容、第十八电容、第十九电容、第二十电容、第二十一电容、第二十二电容、第二十三电容、第二十四电容、第二十五电容、第二十六电容、第一电感、第二电感、第三电感、第一双向TVS管、第二双向TVS管、第三双向TVS管、第一二极管、第二二极管以及第一三极管；

其中，所述电源管理芯片为MC33FS6523CAE系列芯片；

所述电源管理芯片的VSUP3管脚和第一电阻的第一端共接于第一供电电源，所述第一电阻的第二端和所述第一电容的第一端共接于所述电源管理芯片的VSENSE管脚，所述第一电容的第二端接地，所述电源管理芯片的VAUX_E管脚接所述第一三极管的发射极，所述第一三极管的基极接所述电源管理芯片的VAUX_B，所述第一三极管的集电极、所述第三电容的第一端、所述第二电容的第一端以及所述第一双向TVS管的第一端共接于所述电源管理芯片的VAUX管脚，所述第一双向TVS管的第二端、所述第二电容的第二端以及所述第三电容的第二端共接于地，所述第四电容的第一端和所述电源管理芯片的CAN_5V管脚共接于第二供电电源，所述第四电容的第二端接地，所述第二电阻的第一端接所述电源管理芯片的VSELECT管脚，所述第二电阻的第二端接地，所述第三电阻的第一端接所述电源管理芯片的IO_0管脚，所述第三电阻的第二端用于接入状态唤醒信号，所述电源管理芯片的IO_2管脚和所述电源管理芯片的IO_3管脚用于接入芯片驱动信号，所述第四电阻连接在所述电源管理芯片的IO_3管脚和第三供电电源之间，所述第五电阻连接在所述电源管理芯片的IO_2管脚与地之间，所述第六电阻的第一端接所述电源管理芯片的IO_4管脚，所述第六电阻的第二端用于接入状态指示信号，所述第七电阻连接在所述电源管理芯片的IO_5/VKAM管脚与地之间，所述第八电阻的第一端、所述第九电阻的第一端以及所述第五电容的第一端共接于所述电源管理芯片的LIN管脚，所述第八电阻的第二端接第四供电电源，所述第九电阻的第二端用于接入串行通信信号，所述第五电容的第二端接地，所述第一电感的一端接所述电源管理芯片的CANH管脚和所述电源管理芯片的CANL管脚，所述第六电容的第一端、所述第二双向TVS管的第一端、所述第十电阻的第一端以及所述第十一电阻的第一端共接于所述第一电感的另一端，所述第十一电阻的第二端和所述第十电阻的第二端共接于所述第七电容的第一端，所述第六电容的第二端和所述第七电容的第二端共接于所述第二双向TVS管的第二端；

所述第八电容的第一端、所述第十二电阻的第一端以及所述电源管理芯片的TXDL管脚共接于第五供电电源，所述第八电容的第二端和所述第十二电阻的第二端共接于地，所述第九电容的第一端、所述第十三电阻的第一端以及所述第十四电阻的第一端共接于所述电源管理芯片的DEBUG管脚，所述第九电容的第二端和所述第十三电阻的第二端共接于地，所述第十四电阻的第二端接所述第十五电阻的第一端，所述第十五电阻的第二端接第六供电电源，所述第十六电阻的第一端接所述电源管理芯片的RST管脚，所述第十六电阻的第二端用于接入复位信号，所述第十电容的第一端和所述第十八电阻的第一端共接于所述电源管理芯片的INT管脚，所述第十电容的第二端接地，所述第十八电阻的第二端用于接入仿真复位信号，所述第十七电阻的第一端接所述电源管理芯片的MUX_OUT管脚，所述第十七电阻的第二端接所述第十一电容的第一端，所述第十一电容的第二端接地，所述电源管理芯片的VDDIO管脚和所述第十二电容的第一端共接于第七供电电源，所述第十二电容的第二端接地，所述电源管理芯片的VCCA管脚、所述第十三电容的第一端以及所述第三双向TVS管的第一端共接形成所述直流转换电路的电源输入端，所述第十三电容的第二端和所述第三双向TVS管的第二端共接于地；

所述第十四电容的第一端接地，所述第十四电容的第二端、所述电源管理芯片的VCRORE_SNS管脚、所述第二电感的第一端、所述第二十二电阻的第一端、所述第二十三电阻的第一端、所述第二十四电阻的第一端、所述第十七电容的第一端、所述第十八电容的第一端以及所述第十九电容的第一端共接形成所述直流转换电路的电源输出端，所述第十七电容的第二端、所述第十八电容的第二端以及所述第十九电容的第二端共接于地，所述第二十四电阻的第二端接所述第十六电容的第一端，所述第十六电容的第二端、所述第十九电阻的第一端、所述第二十三电阻的第二端以及所述第二十电阻的第一端共接于所述电源管理芯片的FB_CORE管脚，第二十二电阻的第二端接所述第二十一电阻的第一端，所述第二十电阻的第二端和所述第二十一电阻的第二端共接于地，所述第十九电阻的第二端接所述第十五电容的第一端，所述第十五电容的第二端用于接入电源管理信号，第二电感的第二端、所述第一二极管的阴极、所述第二十一电容的第一端以及所述第二十电容的第一端共接于所述电源管理芯片的SW_CORE管脚，所述第二十电容的第二端接所述电源管理芯片的BOOT_CORE管脚，所述第二十一电容的第二端接所述第二十五电阻的第一端，所述第二十五电阻的第二端和所述第一二极管的阳极共接于地；所述电源管理芯片的VPRE管脚、所述第三电感的第一端、所述第二十四电容的第一端、所述第二十五电容的第一端以及所述第二十六电容的第一端共接于第八供电电源，所述第二十四电容的第二端、所述第二十五电容的第二端以及所述第二十六电容的第二端共接于地，所述第二二极管的阴极、所述第二十三电容的第一端、所述第二十二电容的第一端、所述电源管理芯片的SW_PRE1管脚以及所述电源管理芯片的SW_PRE2管脚共接于所述第三电感的第二端，所述第二十二电容的第二端接所述电源管理芯片的BOOT_PRE管脚，第二十三电容的第二端接所述第二十六电阻的第一端，所述第二二极管的阳极、所述第二十六电阻的第二端以及所述电源管理芯片的GATE_LS管脚共接于地。

2.根据权利要求1所述的电源转换电路，其特征在于，所述第一直流电源为+5V-+12V直流电源，所述第二直流电压为+4.8V直流电压，所述第三直流电压为+4.0V直流电压。

3.根据权利要求1所述的电源转换电路，其特征在于，所述二极管降压电路包括：第三二极管和第二十七电阻；

其中，所述第三二极管的阳极为所述二极管降压电路的电源输入端，所述第三二极管的阴极和所述第二十七电阻的第一端共接形成所述二极管降压电路的电源输出端，所述第二十七电阻的第二端接地。

4.根据权利要求1所述的电源转换电路，其特征在于，所述电池管理模块包括至少一个锂电池。

5.根据权利要求4所述的电源转换电路，其特征在于，所述电池管理模块包括至少两个并联的所述锂电池；其中，在并联的所述锂电池中，所有所述锂电池的正极共接形成所述电池管理模块的电源输入端，所有所述锂电池的负极共接形成所述电池管理模块的电源输出端。

6.根据权利要求1所述的电源转换电路，其特征在于，所述双电源切换模块包括：充电管理芯片、第二十八电阻、第二十九电阻、第三十电阻、第四二极管、第一发光二极管、第一MOS管以及第二十七电容；

其中，所述充电管理芯片的电源管脚、所述第二十七电容的第一端、所述第二十九电阻的第一端、所述第三十电阻的第一端以及所述第四二极管的阳极共接形成所述双电源切换模块的第一电源输入端，所述第二十七电容的第二端和所述第二十八电阻的第一端共接于地，所述第二十八电阻的第二端接所述充电管理芯片的电源脉冲信号输入管脚，所述充电管理芯片的电源信号输出管脚和所述第一MOS管的漏极共接形成所述双电源切换模块的电源输出端正极，所述充电管理芯片的接地管脚和所述第二十九电阻的第二端共接形成所述双电源切换模块的电源输出端负极，所述双电源切换模块的电源输出端正极和所述双电源切换模块的电源输出端负极用于输出所述第四直流电压，所述第三十电阻的第二端接所述第一发光二极管的阳极，所述第一发光二极管的阴极接所述充电管理芯片的充电状态指示管脚，所述第四二极管的阴极和所述第一MOS管的源极共接形成所述双电源切换模块的第二电源输入端。

7.根据权利要求1所述的电源转换电路，其特征在于，所述直流转换模块包括一个二极管降压电路，其中所述二极管降压电路的电源输入端接所述直流转换电路的电源输出端，所述二极管降压电路对所述第二直流电压降压后生成第五直流电压，并通过所述二极管降压电路的输出端输出所述第五直流电压。

8.一种车载嵌入式系统电源，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的多电压供电的电源转换电路。

9.一种车载供电系统，其特征在于，包括：如权利要求8所述的车载嵌入式系统电源，及

第一供电负载，与所述车载嵌入式系统电源连接，所述车载嵌入式系统电源将外设电源输出至所述第一供电负载，以实现所述第一供电负载的上电操作；

第二供电负载，与所述车载嵌入式系统电源连接，所述车载嵌入式系统电源将不间断电源输出至所述第二供电负载，以实现所述第二供电负载的上电操作。

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