CN201113376Y - 直流电源和具有该直流电源的电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种直流电源，能够应用于汽车、车载电视或其它对电压要求苛刻的电子产品上，而且成本相对低廉。具体的，本实用新型的直流电源包括电源输入端、电源输出端、输入保护电路和直流/直流转换器，所述电源输入端连接该输入保护电路，输入保护电路的输出连接所述直流/直流转换器，所述直流/直流转换器的输出连接所述电源输出端。本实用新型的直流电源具有宽幅电压输入、转换效率高的特点，同时具有输入过流保护功能、门限电压保护功能和输入电源接反保护等功能，能够适应多重复杂环境。

Description

直流电源和具有该直流电源的电子设备

技术领域

本实用新型涉及一种直流电源，特别是一种应用于一种应用于汽车、车载电视或其它对电压要求苛刻的电子产品上的直流电源。

背景技术

由于电子产品的功能日益增强，消耗功率相应提高，电源模块的输出电流必须相对提高；使用场所增多，如汽车、工业及服务器等电子产品，使用条件变得相对恶劣，电子产品输入电压存在尖脉冲，幅度不稳，所以电源模块在上电和掉电过程中对电源电压进行跟踪是非常必要的。这样可避免出现导致直接损害的闭锁条件，或消除在应用中产生故障的潜在损害。

普通的DC/DC模块的输出电流一般较小，难以满足功能日益华丽的电子产品要求，一般情况下，类似车载的电子设备要求电源的输出最大电流能够达到3A才能满足需求。而在电子产品生产及维护时，为避免操作工人在安装时把电源输入的正极和地接反而烧毁机器芯片给客户造成重大损失，也要求电源具有接反保护功能。考虑到供电电压不稳定时，输入电源有可能存在瞬变电压冲击，为了避免瞬变电压对电子设备的损坏和造成电子设备不能正常工作，需要电源具有瞬变电压保护功能。另外为了在电子设备出现短路等过流故障时更好地保护其它电路，电源模块需要具有过流保护功能。普通的DC/DC模块很难同时满足以上多种需要，而一些高端的DC/DC模块虽然能够达到要求，但是其价格昂贵，不利于节约成本。

本领域需要一种能够应用于汽车、车载电视或其它对电压要求苛刻的电子产品上，而且成本相对低廉的直流电源。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种直流电源，包括电源输入端、电源输出端、输入保护电路和直流/直流转换器，所述电源输入端连接该输入保护电路，输入保护电路的输出连接所述直流/直流转换器，所述直流/直流转换器的输出连接所述电源输出端。

上述输入保护电路包括无源保护电路和有源保护电路。

上述无源保护电路包括保险丝、电容和二极管，所述电源输入端连接所述保险丝的一端，所述保险丝的另一端一方面通过电容接地，另一方面链节所述二极管的正极，所述二极管的负极连接所述有源保护电路。

上述有源保护电路包括过压保护电路、分压电路和开关电路，所述开关电路两端分别连接所述有源保护电路的输入端和输出端，所述过压保护电路包括输入端和控制端，输入端连接分压电路的输出，控制端用于控制开关电路的导通和断开。

上述输入保护电路可以经第二滤波电路连接所述直流/直流转换器。

进一步的，本实用新型还提供了一种具有上述直流电源的电子设备，该直流电源电源输入端、电源输出端、输入保护电路和直流/直流转换器，所述电源输入端连接该输入保护电路，输入保护电路的输出连接所述直流/直流转换器，所述直流/直流转换器的输出连接所述电源输出端。

上述输入保护电路包括无源保护电路和有源保护电路。

上述无源保护电路包括保险丝、电容和二极管，所述电源输入端连接所述保险丝的一端，所述保险丝的另一端一方面通过电容接地，另一方面链节所述二极管的正极，所述二极管的负极连接所述有源保护电路。

上述有源保护电路包括过压保护电路、分压电路和开关电路，所述开关电路两端分别连接所述有源保护电路的输入端和输出端，所述过压保护电路包括输入端和控制端，输入端连接分压电路的输出，控制端用于控制开关电路的导通和断开。

上述输入保护电路可以经第二滤波电路连接所述直流/直流转换器。

本实用新型的直流电源具有宽幅电压输入、转换效率高的特点，同时具有输入过流保护功能、门限电压保护功能和输入电源接反保护等等功能。能够适应多重复杂环境，解决了上述问题。

附图说明

图1所示为本实用新型的直流电源的示意图。

图2所示为本实用新型的直流电源的结构框图。

图3所示为一种本实用新型的直流电源的电路图。

图4所示为另一种本实用新型的直流电源的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

图1所示为本实用新型的直流电源。直流电源100包括电源输入端110、输入保护电路120、直流/直流转换器130和电源输出端140。电源输入端110连接输入保护电路120，输入保护电路120的输出连接直流/直流转换器130，直流/直流转换器130的输出连接电源输出端140。正常工作时，直流电源100通过电源输入端110接收外部电压输入，输入保护电路120对该输入的电压信号进行判断，若该输入电压属于正常范围(如5V到20V)，输入保护电路则将其输入至直流/直流转换器130进行电压转换，然后由电源输出端140输出；如果输入电压超出直流电源100的耐压范围(如大于100V)，输入保护电路120的则切断该电压输入，此时，直流/直流转换器130没有输入，电源输出端140的输出为0。

图2所示为本实用新型的直流电源100的结构图。如图所示，直流电源100包括电源输入端110、无源保护电路121、有源保护电路122、直流/直流转换器130和电源输出端140。无源保护电路121和有源保护电路122一起组成了输入保护电路120。无源保护电路121用于限制输入电源的正向电压，并阻止产生负压。而有源保护电路122用于限制输入电压的幅度。

图3所示为一种本实用新型的直流电源的电路图，包括了一种无源保护电路121和有源保护电路122的具体电路图。

如图所示，无源保护电路121包括保险丝F1、电容C1和二极管VD1。电源输入端110连接保险丝F1，保险丝F1的另一端一方面通过电容C1接地，另一方面通过二极管VD1连接无源保护电路122。无源保护电路121利用二极管VD1的单向导电能力或者瞬变电压抑制能力，保护有源保护电路122。而电源输入端110的正极通过串联熔断保险丝F1，当电路出现短路时电流急剧增大，保险丝F1熔断，实现了过流保护功能。电容C1用于对输入点信号进行滤波。

有源保护电路122包括过压保护电路123、分压电路124和开关电路125。开关电路125连接有源保护电路122的输入端和输出端，过压保护电路123包括输入端和控制端，输入端连接分压电路124的输入，控制端用于控制开关电路125的导通和断开。过压保护电路123预先设置有一个门限电压，该门下电压可以根据后序电路的需要而进行设置。当输入电压小于该门限电压的时候，过压保护电路123控制开关电路125导通，此时，输入电压被输出至后续的直流/直流转换电路130；而当输入电压大于该门限电压的时候，过压保护电路123控制开关电路125断开，此时，有源保护电路122的没有输出。

与无源保护电路121相比，有源保护电路122具有体积小，消耗功率低，保护能力强的特点，性价比更高。有源保护电路122可以使用晶体管、集成电路等有源器件。例如，过压保护电路123可以使用MAXIM公司的MAX6499集成电路，该集成电路的输入电压范围较大，为5.5V至72V，而该芯片静态电流仅为20μA。开关电路125可以选择合适的n沟道MOSFET，内部电荷泵为MOSFET提供增强的栅-漏电压驱动，确保低RDS(ON)，过压状态下，断开输入与输出的连接或限制输出，可调节过压门限以及热关断保护功能。分压电路124则可以由电阻R1和R2组成。

其具体工作过程为：如图所示，输入电压经无源保护电路121输入至有源保护电路122，有源保护电路122通过调整电阻R1和R2阻值比，设定门限电压。n沟道MOSFET Q1内部充电泵使其栅-源电压增强至10V，减小了漏-源之间的电阻。当监控电压超过门限电压极限时，MAX6499电路通过内部100mA电流关断外部N沟道MOSFET。当输入电压低于用户设置的过压门限时，n沟道MOSFET栅极被驱动为高。集成的电荷泵电路提供一个10V栅极-源极电压，完全导通n沟道MOSFET。当输入电压超过用户设置的过压门限时，迅速拉低MOSFET的栅极，将负载与输入断开。此限压器的监控功能使得它的输出电压波动范围小，扩大了后级DC/DC电源模块的选择范围。

图4所示为另一种本实用新型的直流电源的电路图，包括了一种直流/直流转换器130的具体电路图。

如图所示，输入保护电路120通过滤波电路150连接直流/直流转换器130，滤波电路150由若干个电容组成，对输入保护电路120的输出进行滤波处理。对本实用新型的直流电源100来说，滤波电路150不是必须的组件。直流/直流转换器130可以通过一个直流/直流转换来实现，如图示的DC/DC电源模块MP1583。输入保护电路120的输出电压接到直流/直流转换器130的输入端，经过滤波后接到DC/DC电源模块MP1583，MP1583是个高效率的DC/DC转换电源芯片，效率可达95％。输入电压范围为4.75V到23V的宽电源输入，电流为3A，开关频率固定。输出电压范围为1.22V到21V。通过调整分压电阻R124与R126的阻值比，可以调整输出电压的电压值。例如，电源输入+12V，输出为+5V。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1、一种直流电源，包括电源输入端、电源输出端和直流/直流转换器，其特征在于：所述直流电源还包括输入保护电路，所述电源输入端连接该输入保护电路，输入保护电路的输出连接所述直流/直流转换器，所述直流/直流转换器的输出连接所述电源输出端。

2、根据权利要求1所述的直流电源，其特征在于：所述输入保护电路包括无源保护电路和有源保护电路。

3、根据权利要求2所述的直流电源，其特征在于：所述无源保护电路包括保险丝、电容和二极管，所述电源输入端连接所述保险丝的一端，所述保险丝的另一端一方面通过电容接地，另一方面链节所述二极管的正极，所述二极管的负极连接所述有源保护电路。

4、根据权利要求2所述的直流电源，其特征在于：所述有源保护电路包括过压保护电路、分压电路和开关电路，所述开关电路两端分别连接所述有源保护电路的输入端和输出端，所述过压保护电路包括输入端和控制端，输入端连接分压电路的输出，控制端用于控制开关电路的导通和断开。

5、根据权利要求1-4任一所述的直流电源，其特征在于：所述输入保护电路经第二滤波电路连接所述直流/直流转换器。

6、一种电子设备，包括直流电源，该直流电源包括电源输入端、电源输出端和直流/直流转换器，其特征在于：所述直流电源还包括输入保护电路，所述电源输入端连接该输入保护电路，输入保护电路的输出连接所述直流/直流转换器，所述直流/直流转换器的输出连接所述电源输出端。

7、根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于：所述输入保护电路包括无源保护电路和有源保护电路。

8、根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于：所述无源保护电路包括保险丝、电容和二极管，所述电源输入端连接所述保险丝的一端，所述保险丝的另一端一方面通过电容接地，另一方面链节所述二极管的正极，所述二极管的负极连接所述有源保护电路。

9、根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于：所述有源保护电路包括过压保护电路、分压电路和开关电路，所述开关电路两端分别连接所述有源保护电路的输入端和输出端，所述过压保护电路包括输入端和控制端，输入端连接分压电路的输出，控制端用于控制开关电路的导通和断开。

10、根据权利要求6-9任一所述的电子设备，其特征在于：所述输入保护电路经第二滤波电路连接所述直流/直流转换器。

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