CN116131590A - 用于升压电路的高安全性电源装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及了一种用于升压电路的高安全性电源装置，包括：电池模块、软启动模块、短路保护模块、升压用电设备、第一滤波降压模块、中压功率用电设备、第二滤波降压模块、逻辑用电设备；所述电池模块与所述软启动模块连接；所述软启动模块经所述短路保护模块向所述升压用电设备供电；所述软启动模块经所述第一滤波降压模块向所述中压功率用电设备供电；所述软启动模块经所述第一滤波降压模块、第二滤波降压模块后向所述逻辑用电设备供电；所述第二滤波降压模块的供电输出控制所述短路保护模块向所述升压用电设备供电。本申请通过软启动方法，延长上电时间，使电容电压缓慢上升，达到保护电路的目的，电源利用效率高，稳定性好，安全性高。

Description

用于升压电路的高安全性电源装置
技术领域
本发明一般涉及直流电源系统技术领域，具体涉及一种用于升压电路的高安全性电源装置。
背景技术
用于升压电路的高安全性电源装置是一种应用在直流电源系统的新型技术。现有升压电路需要稳定电压输入，并且需要逻辑模块控制的升压，因此需要不同的电源电压。且模拟与数字模块所需要的电源稳定程度也不尽相同。此外，升压电路上电容较多，用于提供直流电源的电池的电流有限且电压不稳定，如果突然上电，会造成浪涌电流，损坏器件。
因此，希望有一种更科学的用于升压电路的高安全性电源装置，解决现有技术中存在的问题。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种用于升压电路的高安全性电源装置，能够符合目前升压电路中各个模块用电的具体需求。
基于本发明实施例的一个方面，本申请实施例提供了一种用于升压电路的高安全性电源装置，所述装置包括：
电池模块、软启动模块、短路保护模块、升压用电设备、第一滤波降压模块、中压功率用电设备、第二滤波降压模块、逻辑用电设备；
所述电池模块与所述软启动模块连接；
所述软启动模块经所述短路保护模块向所述升压用电设备供电；
所述软启动模块经所述第一滤波降压模块向所述中压功率用电设备供电；
所述软启动模块经所述第一滤波降压模块、第二滤波降压模块后向所述逻辑用电设备供电；
所述第二滤波降压模块的供电输出到所述短路保护模块，控制所述短路保护模块向所述升压用电设备供电。
在另一个实施例中，所述电池模块的供电电压为18~36伏；
所述第一滤波降压模块输出供电电压为5伏；
所述第二滤波降压模块输出供电电压为3.3伏。
在另一个实施例中，所述软启动模块包括：第一接线端子、瞬态电压抑制二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一MOS管；
所述第一接线端子连接电池模块，接收所述电池模块的电压输入；
所述第一接线端子的第一端连接所述瞬态电压抑制二极管的第一端、第一电阻、第三电阻、第三电容、第四电容；
所述第一接线端子的第二端连接所述瞬态抑制二极管的第二端、第二电阻、第四电阻、第二电容、第一MOS管的第二端；
所述第一MOS管的第一端连接第三电容、第四电容、接地端；
所述第一MOS管的第三端连接所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容；
所述第一电容与所述第二电容连接。
在另一个实施例中，所述第一滤波降压模块包括：第二接线端子、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第一降压芯片；
所述第二接线端子与所述软启动模块连接，用于接收所述软启动模块输出的电源电压；
所述第二接线端子的第一端分别与所述第五电容、第六电容、第一降压芯片连接；
所述第二接线端子的第二端分别与所述第五电容、第六电容、第一降压芯片连接；
所述第七电容、第八电容的第一端与所述第一降压芯片连接；
所述第七电容、第八电容的第二端接地。
在另一个实施例中，所述第一降压芯片为WRB2405S芯片，用于将18~36伏电压输入转换为5伏电压输出。
在另一个实施例中，所述第二滤波降压模块包括：第二降压芯片、第九电容、第十电容；
所述第二降压芯片与所述第一滤波降压模块连接，用于接收所述第一滤波降压模块的电压输出；
所述第九电容、第十电容的第一端与所述第二降压芯片连接；
所述第九电容、第十电容的第二端与所述第二降压芯片连接并接地。
在另一个实施例中，所述第二降压芯片为1117芯片，用于将5伏电压输入转换为3.3伏电压输出。
在另一个实施例中，所述短路保护模块包括：第一输入端、第二输入端、第三输入端、第二MOS管、第一光耦；
所述第一输入端与所述软启动模块、第二MOS管的第一端连接；
所述第二输入端与所述第二滤波降压模块、所述第一光耦的第一端连接；
所述第三输入端与所述第一光耦的第四端连接，用于接收所述第一光耦工作的控制信号；
所述第一光耦的第二端与所述第二MOS管的第三端连接；
所述第一光耦的第三端接地；
所述第二MOS管的第二端与所述升压用电设备连接。
在本申请实施例中，通过电池模块、软启动模块、短路保护模块、升压用电设备、第一滤波降压模块、中压功率用电设备、第二滤波降压模块、逻辑用电设备；所述电池模块与所述软启动模块连接；所述软启动模块经所述短路保护模块向所述升压用电设备供电；所述软启动模块经所述第一滤波降压模块向所述中压功率用电设备供电；所述软启动模块经所述第一滤波降压模块、第二滤波降压模块后向所述逻辑用电设备供电；所述第二滤波降压模块的供电输出控制所述短路保护模块向所述升压用电设备供电。本申请通过软启动方法，延长上电时间，使电容电压缓慢上升，达到保护电路的目的，电路结构简单、电源利用效率高，稳定性好，安全性高。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本申请一个实施例提供的用于升压电路的高安全性电源装置的结构示意图；
图2是本申请一个实施例提供的软启动模块电路图；
图3是本申请一个实施例提供的第一滤波降压模块电路图；
图4是本申请一个实施例提供的第二滤波降压模块电路图；
图5是本申请一个实施例提供的短路保护模块电路图。
图中，1电池模块、2软启动模块、3短路保护模块、4升压用电设备、5第一滤波降压模块、6中压功率用电设备、7第二滤波降压模块、8逻辑用电设备；
U1第一接线端子、D1瞬态电压抑制二极管、R1第一电阻、R2第二电阻、R3第三电阻、R4第四电阻、C1第一电容、C2第二电容、C3第三电容、C4第四电容、M1第一MOS管；
U2第二接线端子、C5第五电容、C6第六电容、C7第七电容、C8第八电容、U3第一降压芯片；
U4第二降压芯片、C9第九电容、C10第十电容;
VCC1第一输入端、VCC2第二输入端、VSS第三输入端、M2第二MOS管、U5第一光耦。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
请参考图1，其示出了可以应用本申请实施例的用于升压电路的高安全性电源装置的结构示意图。
如图1所示，所述用于升压电路的高安全性电源装置包括：
电池模块1、软启动模块2、短路保护模块3、升压用电设备4、第一滤波降压模块5、中压功率用电设备6、第二滤波降压模块7、逻辑用电设备8；
所述电池模块1与所述软启动模块2连接；
所述软启动模块2经所述短路保护模块3向所述升压用电设备4供电；
所述软启动模块2经所述第一滤波降压模块5向所述中压功率用电设备6供电；
所述软启动模块2经所述第一滤波降压模块5、第二滤波降压模块7后向所述逻辑用电设备8供电；
所述第二滤波降压模块7的供电输出到所述短路保护模块3，控制所述短路保护模块3向所述升压用电设备4供电。
所述电池模块1的供电电压为18~36伏；
所述第一滤波降压模块5输出供电电压为5伏；
所述第二滤波降压模块7输出供电电压为3.3伏。
具体的，将电池模块1提供的18~36伏电压经软启动模块2处理后，再分别经过第一滤波降压模块5和第二滤波降压模块7后输出3.3伏电压，供逻辑用电设备8用电。软启动模块2输出的18~36伏电压经过所述短路保护模块3后向所述升压用电设备4供电，所述第二滤波降压模块7输出的3.3伏电压控制所述短路保护模块3导通，向所述升压用电设备4供电。
如图2所示，所述软启动模块2包括：第一接线端子U1、瞬态电压抑制二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一MOS管M1；
所述第一接线端子U1连接电池模块1，接收所述电池模块1的电压输入；
所述第一接线端子U1的第一端连接所述瞬态电压抑制二极管D1的第一端、第一电阻R1、第三电阻R3、第三电容C3、第四电容C4；
所述第一接线端子U1的第二端连接所述瞬态抑制二极管的第二端、第二电阻R2、第四电阻R4、第二电容C2、第一MOS管M1的第二端；
所述第一MOS管M1的第一端连接第三电容C3、第四电容C4、接地端；
所述第一MOS管M1的第三端连接所述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1；
所述第一电容C1与所述第二电容C2连接。
具体的，电池模块1提供的24V电源经所述第一接线端子U1后，经过处理后输出24V电压。所述瞬态电压抑制二极管D1起短路保护作用，电池模块1提供的18~36伏电源经第一电阻R1、第二电阻R2分压后为所述第一MOS管M1提供启动电压，采用两路电阻分压是为了提高电路可靠性，第一电容C1与所述第二电容C2可进行分压，减小单个电容的承受电压提高可靠性，当所述第一MOS管M1打开后开始上电，此过程可延缓上电时间，达到软启动的目的。
如图3所示，所述第一滤波降压模块5包括：第二接线端子U2、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第一降压芯片U3；
所述第二接线端子U2与所述软启动模块2连接，用于接收所述软启动模块2输出的电源电压；
所述第二接线端子U2的第一端分别与所述第五电容C5、第六电容C6、第一降压芯片U3连接；
所述第二接线端子U2的第二端分别与所述第五电容C5、第六电容C6、第一降压芯片U3连接；
所述第七电容C7、第八电容C8的第一端与所述第一降压芯片U3连接；
所述第七电容C7、第八电容C8的第二端接地。
所述第一降压芯片U3为WRB2405S芯片，用于将18~36伏电压输入转换为5伏电压输出。
具体的，所述软启动模块2输出的24V电源经过所述第一降压芯片U3的WRB2405S芯片处理后，输出5伏电压，供所述中压功率用电设备6使用。其中第二接线端子U2接入的18~36伏输入与所述第一降压芯片U3之间，以及第一降压芯片U3与电源输出之间分别接滤波去耦电容，所述第五电容C5与第六电容C6，第七电容C7与第八电容C8即为滤波去耦电容。
如图4所示，所述第二滤波降压模块7包括：第二降压芯片U4、第九电容C9、第十电容C10；
所述第二降压芯片U4与所述第一滤波降压模块5连接，用于接收所述第一滤波降压模块5的电压输出；
所述第九电容C9、第十电容C10的第一端与所述第二降压芯片U4连接；
所述第九电容C9、第十电容C10的第二端与所述第二降压芯片U4连接并接地。
所述第二降压芯片U4为1117芯片，用于将5伏电压输入转换为3.3伏电压输出。
具体的，所述第一滤波降压模块5输出的5伏电源，经过第二降压芯片U4的1117芯片处理后，输出3.3V逻辑电源，在3.3V电源旁接滤波去耦电容保障供电稳定。其中，所述第九电容C9与第十电容C10构成了滤波去耦电容。
如图5所示，所述短路保护模块3包括：第一输入端VCC1、第二输入端VCC2、第三输入端VSS、第二MOS管M2、第一光耦U5；
所述第一输入端VCC1与所述软启动模块2、第二MOS管M2的第一端连接；
所述第二输入端VCC2与所述第二滤波降压模块7、所述第一光耦U5的第一端连接；
所述第三输入端VSS与所述第一光耦U5的第四端连接，用于接收所述第一光耦U5工作的控制信号；
所述第一光耦U5的第二端与所述第二MOS管M2的第三端连接；
所述第一光耦U5的第三端接地；
所述第二MOS管M2的第二端与所述升压用电设备4连接。
具体的，所述软启动模块2输出的18~36伏电源分出一路，接入所述第一输入端VCC1，第二滤波降压模块7输出的3.3伏电压与控制信号分别接入所述第一光耦U5的两端。当所述第三输入端VSS输入的控制信号输出高电平时，所述第一光耦U5不传输信号，所述第二MOS管M2不导通，此时升压用电设备4没有供电。当所述第三输入端VSS输入的控制信号为低电平时，所述第一光耦U5传输信号，所述第二MOS管M2导通，输出18~36伏电压为升压用电设备4供电。
描述于本申请实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中。这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中涉及的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种用于升压电路的高安全性电源装置，其特征在于，包括：
电池模块、软启动模块、短路保护模块、升压用电设备、第一滤波降压模块、中压功率用电设备、第二滤波降压模块、逻辑用电设备；
所述电池模块与所述软启动模块连接；
所述软启动模块经所述短路保护模块向所述升压用电设备供电；
所述软启动模块经所述第一滤波降压模块向所述中压功率用电设备供电；
所述软启动模块经所述第一滤波降压模块、第二滤波降压模块后向所述逻辑用电设备供电；
所述第二滤波降压模块的供电输出到所述短路保护模块，控制所述短路保护模块向所述升压用电设备供电。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电池模块的供电电压为18~36伏；
所述第一滤波降压模块输出供电电压为5伏；
所述第二滤波降压模块输出供电电压为3.3伏。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述软启动模块包括：第一接线端子、瞬态电压抑制二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一MOS管；
所述第一接线端子连接电池模块，接收所述电池模块的电压输入；
所述第一接线端子的第一端连接所述瞬态电压抑制二极管的第一端、第一电阻、第三电阻、第三电容、第四电容；
所述第一接线端子的第二端连接所述瞬态抑制二极管的第二端、第二电阻、第四电阻、第二电容、第一MOS管的第二端；
所述第一MOS管的第一端连接第三电容、第四电容、接地端；
所述第一MOS管的第三端连接所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容；
所述第一电容与所述第二电容连接。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一滤波降压模块包括：第二接线端子、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第一降压芯片；
所述第二接线端子与所述软启动模块连接，用于接收所述软启动模块输出的电源电压；
所述第二接线端子的第一端分别与所述第五电容、第六电容、第一降压芯片连接；
所述第二接线端子的第二端分别与所述第五电容、第六电容、第一降压芯片连接；
所述第七电容、第八电容的第一端与所述第一降压芯片连接；
所述第七电容、第八电容的第二端接地。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一降压芯片为WRB2405S芯片，用于将18~36伏电压输入转换为5伏电压输出。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二滤波降压模块包括：第二降压芯片、第九电容、第十电容；
所述第二降压芯片与所述第一滤波降压模块连接，用于接收所述第一滤波降压模块的电压输出；
所述第九电容、第十电容的第一端与所述第二降压芯片连接；
所述第九电容、第十电容的第二端与所述第二降压芯片连接并接地。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二降压芯片为1117芯片，用于将5伏电压输入转换为3.3伏电压输出。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述短路保护模块包括：第一输入端、第二输入端、第三输入端、第二MOS管、第一光耦；
所述第一输入端与所述软启动模块、第二MOS管的第一端连接；
所述第二输入端与所述第二滤波降压模块、所述第一光耦的第一端连接；
所述第三输入端与所述第一光耦的第四端连接，用于接收所述第一光耦工作的控制信号；
所述第一光耦的第二端与所述第二MOS管的第三端连接；
所述第一光耦的第三端接地；
所述第二MOS管的第二端与所述升压用电设备连接。
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