CN216489765U - 一种多路电源输出电路及车载设备电源模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电源技术领域，提供一种多路电源输出电路及车载设备电源模块。多路电源输出电路包括第一直流开关电源、第二直流开关电源及过流保护电路；第一直流开关电源的输入端、第二直流开关电源的输入端分别与电源输入端连接，第一直流开关电源的输出电压大于第二直流开关电源的输出电压；过流保护电路的一端与第一直流开关电源的输入端连接，过流保护电路的另一端与第一直流开关电源的输出端连接，过流保护电路用于在电源输入端断电的情况下导通，以将第一直流开关电源的输入端与输出端短路。本实用新型可在电源输入端断电时，防止反灌电流对第一直流开关电源造成损坏，确保了电路的使用寿命。

Description

一种多路电源输出电路及车载设备电源模块

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种多路电源输出电路及车载设备电源模块。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，直流开关电源作为对直流电压进行升/降压的电压转换模块，在电路中得到广泛的应用。

当前，为了满足多种电压的供电需求，将多个直流开关电源的输入端与电源输入端连接，多个直流开关电源的输出端分别与不同的负载连接，其中，多个直流开关电源具有不同的输出电压。为了确保输出电压的稳定性，并满足供电需求，通常在直流开关电源的输出端设有LC滤波电路，并将LC滤波电路的电容作为直流开关电源的输出电容，以便基于输出电容确保对负载的供电电压。

然而，实际应用中，在多个直流开关电源的输出电压不相同的情况下，当电源输入端断电时，则在各级输出电路间存在反灌电流。

如图1所示，以第一直流开关电源与第二直流开关电源为例，第一直流开关电源的输出电压大于第二直流开关电源的输出电压。当输入端断电时，由于第一直流开关电源的输出电容保持相对较大的电压，第一直流开关电源的输出端会出现反灌电流，反灌电流会反向流过第一直流开关电源，并给第二直流开关电源供电，当反灌电流超过第一直流开关电源的反向电流限值时，则会损坏第一直流开关电源。经实验研究发现，当第一直流开关电源的输出电容越大，两个直流开关电源的之间的压差越大时，若第一直流开关电源的输出端连接的是高阻抗的轻载负荷，第二直流开关电源的输出端连接的是低阻抗的重载负荷，则反灌电流越大。

实用新型内容

本实用新型提供一种多路电源输出电路及车载设备电源模块，用以解决或改善现有的多路电源输出电路因输出端断电而产生的反灌电流对直流开关电源造成损坏的问题。

本实用新型提供一种多路电源输出电路，包括：第一直流开关电源、第二直流开关电源及过流保护电路；所述第一直流开关电源的输入端、所述第二直流开关电源的输入端分别与电源输入端连接，所述第一直流开关电源的输出电压大于所述第二直流开关电源的输出电压；所述过流保护电路的一端与所述第一直流开关电源的输入端连接，所述过流保护电路的另一端与所述第一直流开关电源的输出端连接，所述过流保护电路用于在所述电源输入端断电的情况下导通，以将所述第一直流开关电源的输入端与输出端短路。

根据本实用新型提供的一种多路电源输出电路，所述过流保护电路包括二极管，所述二极管的输入端与所述第一直流开关电源的输出端连接，所述二极管的输出端与所述第一直流开关电源的输入端连接。

根据本实用新型提供的一种多路电源输出电路，所述第一直流开关电源的输出端用于与第一负载连接，所述第二直流开关电源的输出端用于与第二负载连接，所述第一负载的阻抗大于所述第二负载的阻抗。

根据本实用新型提供的一种多路电源输出电路，还包括：电压检测模块、控制模块及第一开关；所述电压检测模块与所述控制模块连接，所述控制模块与所述第一开关连接；所述电压检测模块用于检测所述电源输入端的供电状态；所述第一开关的一端与所述第一直流开关电源的输出端连接，所述第一开关的另一端接地；所述第一开关在常态下处于断开状态，所述控制模块用于在所述电源输入端断电的情况下控制所述第一开关导通。

根据本实用新型提供的一种多路电源输出电路，还包括：电压检测模块、控制模块及第二开关；所述电压检测模块与所述控制模块连接，所述控制模块与所述第二开关连接；所述电压检测模块用于检测所述电源输入端的供电状态；所述第二直流开关电源的输出端通过所述第二开关与负载连接；所述第二开关在常态下处于导通状态，所述控制模块用于在所述电源输入端断电的情况下控制所述第二开关断开。

根据本实用新型提供的一种多路电源输出电路，还包括：电压检测模块、控制模块、第一开关及第二开关；所述电压检测模块与所述控制模块连接，所述控制模块分别与所述第一开关及所述第二开关连接；所述电压检测模块用于检测所述电源输入端的供电状态；所述第一开关的一端与所述第一直流开关电源的输出端连接，所述第一开关的另一端接地；所述第二直流开关电源的输出端通过所述第二开关与负载连接；所述第一开关在常态下处于断开状态，所述第二开关在常态下处于导通状态，所述控制模块用于在所述电源输入端断电的情况下控制所述第一开关导通，以及控制所述第二开关断开。

根据本实用新型提供的一种多路电源输出电路，还包括：第三开关；所述电源输入端与所述第三开关的一端连接，所述第三开关的另一端分别与所述第一直流开关电源的输入端及所述第二直流开关电源的输入端连接。

根据本实用新型提供的一种多路电源输出电路，所述第一直流开关电源设有至少一个，所述第二直流开关电源设有至少一个。

根据本实用新型提供的一种多路电源输出电路，所述第一直流开关电源与所述第二直流开关电源均为降压型开关稳压器，或者，所述第一直流开关电源与所述第二直流开关电源均为升压型开关稳压器，或者，所述第一直流开关电源与所述第二直流开关电源当中的一者为降压型开关稳压器，所述第一直流开关电源与所述第二直流开关电源当中的另一者为升压型开关稳压器。

根据本实用新型提供的一种多路电源输出电路，所述第一直流开关电源与所述第二直流开关电源均包括开关稳压芯片与LC滤波电路，所述LC滤波电路包括电感与电容；所述开关稳压芯片的输出端与所述电感的一端连接；所述电感的另一端与所述电容的一端连接，并作为所述第一直流开关电源或所述第二直流开关电源的输出端；所述电容的另一端接地。

本实用新型还提供一种车载设备电源模块，包括：直流供电模块及如上任一项所述的多路电源输出电路，所述直流供电模块与所述电源输入端连接。

本实用新型提供的一种多路电源输出电路及车载设备电源模块，通过设置第一直流开关电源、第二直流开关电源及过流保护电路，可在电源输入端正常供电的情况下，分别由第一直流开关电源、第二直流开关电源输出不同的电压；而在电源输入端断电时，过流保护电路即时导通，可以将第一直流开关电源的输入端与输出端短路，从而防止因反灌电流反向流过第一直流开关电源而对第一直流开关电源造成损伤，确保了电路的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1是当前在输入端断电时，反灌电流流经第一直流开关电源与第二直流开关电源的示意图；

图2是本实用新型提供的多路电源输出电路的结构示意图；

图3是本实用新型提供的第一直流开关电源或第二直流开关电源的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，在现有的多路电源输出电路中，第一直流开关电源的输入端、第二直流开关电源的输入端分别与电源输入端连接，在电源输入端给定输入电压为Vin时，第一直流开关电源的输出电压为Vout1，第二直流开关电源的输出电压为Vout2，且Vout1大于Vout2。

当电源输入端断电时，输入电压Vin等于零，第一直流开关电源的输入端与第二直流开关电源的输入端短接。由于第一直流开关电源的输出电容保持相对较大的电压，第一直流开关电源的输出端会出现反灌电流，反灌电流会反向流过第一直流开关电源，并给第二直流开关电源供电，当反灌电流超过第一直流开关电源的反向电流限值时，则会损坏第一直流开关电源。

在此，为了防止因反灌电流过大而对第一直流开关电源造成损坏，下面结合图2至图3描述本实用新型的一种多路电源输出电路及车载设备电源模块。

如图2所示，本实施例在现有的多路电源输出电路的基础上设置有过流保护电路；过流保护电路的一端与第一直流开关电源的输入端连接，过流保护电路的另一端与第一直流开关电源的输出端连接，过流保护电路用于在电源输入端断电的情况下导通，以将第一直流开关电源的输入端与输出端短路。

具体地，本实施例通过设置第一直流开关电源、第二直流开关电源及过流保护电路，可在电源输入端正常供电的情况下，分别由第一直流开关电源、第二直流开关电源输出不同的电压；而在电源输入端断电时，过流保护电路即时导通，可以将第一直流开关电源的输入端与输出端短路，从而防止反灌电流对第一直流开关电源造成损伤，确保了电路的使用寿命。

如图3所示，本实施例所示的第一直流开关电源与第二直流开关电源均包括开关稳压芯片与LC滤波电路，其中，LC滤波电路包括电感L1与电容C1。

在此，开关稳压芯片的电源端口VIN与电源输入端连接，开关稳压芯片的输出端口SW与电感L1的一端连接，电感L1的另一端与电容C1的一端连接，并作为第一直流开关电源或第二直流开关电源的输出端，电容C1的另一端接地。

如此，当电源输入端断电时，电容C1上会保持相对较大的电压，本实施例通过控制过流保护电路导通，可使得第一直流开关电源的输入端与输出端短路，也即，反灌电流会沿着过流保护电路流向第二直流开关电源，从而对第一直流开关电源形成短路保护。

在此应指出的是，本实施例所示的过流保护电路可包括本领域公知的开关器件，例如，接触器与继电器，开关器件的线圈与电源输入端连接，开关器件的一个常闭触点并联于第一直流开关电源的两端，则在电源输入端正常供电的情况下，开关器件的常闭触点处于断开状态，从而不会对第一直流开关电源的正常供电运行造成影响，而在电源输入端断电时，开关器件的常闭触点处于导通状态，以使得第一直流开关电源的输入端与输出端短路。

在此，为了进一步优化电路结构，本实施例所示的过流保护电路包括二极管，二极管的输入端与第一直流开关电源的输出端连接，二极管的输出端与第一直流开关电源的输入端连接。如此，基于二极管的单向导通特性，可在电源输入端断电并导致回路上出现反灌电流时，反灌电流直接从二极管所在的电路流过，以对第一直流开关电源形成短路保护。

当然，本实施例所示的过流保护电路还可以设置为其它形式，例如，本实施例可以将多个二极管进行串并联组合，或者将二极管与电阻进行串联组合等，在此不做一一列举。

进一步地，在实际应用中，本实施例可将第一直流开关电源的输出端与第一负载连接，第二直流开关电源的输出端与第二负载连接，第一负载的阻抗大于第二负载的阻抗。

具体地，由于第一负载的阻抗大于第二负载的阻抗，在电源输入端断电时，基于第一直流开关电源的输出电容而产生的一小部分电流会流经第一负载，基于第一直流开关电源的输出电容而产生的一大部分电流会形成反灌电流，并明显地具有从第一直流开关电源反向流过的趋势，但是，本实施例基于过流保护电路的设计，可以对第一直流开关电源形成可靠地保护。在此，由于反灌电流是正向流过第二直流开关电源，从而反灌电流不会对第二直流开关电源造成损坏。

由上可知，相比于第一负载的阻抗大于第二负载的阻抗的设置工况，当第一负载的阻抗小于或等于第二负载的阻抗时，整个电路所产生的反灌电流会相对较小，本实施例基于过流保护电路的设计，更加有利于对第一直流开关电源与第二直流开关电源形成保护。

如图3所示，在实际电路设计中，本实施例还可以通过减小开关稳压芯片的RT端口处的配置电阻R1的电阻值，以增大开关稳压芯片的开关频率，从而减小输出电容，以在电源输入端断电的情况下减小反灌电流的大小。与此同时，本实施例也可增大电感L1的电感值，来减小输出电容，以在电源输入端断电的情况下减小反灌电流的大小。

一个实施例中，本实施例所示的多路电源输出电路还包括：电压检测模块、控制模块及第一开关；电压检测模块与控制模块连接，控制模块与第一开关连接；电压检测模块用于检测电源输入端的供电状态；第一开关的一端与第一直流开关电源的输出端连接，第一开关的另一端接地；第一开关在常态下处于断开状态，控制模块用于在电源输入端断电为零的情况下控制第一开关导通。

具体地，由于在电源输入端断电时，电压检测模块可检测到电源输入端的电压在短时间内急剧降低，且降低至第一直流开关电源或第二直流开关电源的输入电容所能维持的电压，从而控制模块根据电压检测模块所检测到的电压的变化对电源输入端的供电状态进行判定。控制模块在判定电源输入端断电时，会即时控制第一开关由断开状态切换至导通状态，以对电容C1上储存的电能进行释放，从而即使电路上会产生一定的反灌电流，但是，这部分反灌电流也将在短时间内急剧减小，可有效避免反灌电流对第一直流开关电源造成损伤。

另一个实施例中，本实施例所示的多路电源输出电路还包括：电压检测模块、控制模块及第二开关；电压检测模块与控制模块连接，控制模块与第二开关连接；电压检测模块用于检测电源输入端的供电状态，第二直流开关电源的输出端通过第二开关与负载连接；第二开关在常态下处于导通状态，控制模块用于在电源输入端断电的情况下控制第二开关断开。

具体地，本实施例在检测到电源输入端断电时，控制模块会即时控制第二开关由导通状态切换至断开状态，以切断第一直流开关电源与第二直流开关电源所形成的回路，从而防止回路上产生反灌电流，以对第一直流开关电源形成保护。

在再一个实施例中，还可基于上述实施例所示的方案，在多路电源输出电路同时设置上述实施例所示的第一开关与第二开关，并将控制模块分别与第一开关及第二开关连接。如此，基于电压检测模块对电源输入端的供电状态的检测，控制模块在判定电源输入端断电时，可即时控制第一开关导通，以及控制第二开关断开。

在此应指出的是，本实施例所示的电压检测模块实质用于检测电源输入端是否存在电压或电流信号，以实现对电源输入端的供电状态的检测。在此，电压检测模块具体可以为本领域公公知的霍尔元件或电压变送器，从而可在电源输入端的电压在短时间内急剧降低或者电源输入端没有输入电流时，可判定电源输入端出现断电的情况。

与此同时，本实施例所示的多路电源输出电路还设置有第三开关；电源输入端与第三开关的一端连接，第三开关的另一端分别与第一直流开关电源的输入端及第二直流开关电源的输入端连接。如此，本实施例通过控制第三开关的开关状态，可以对电源输入端的供电状态进行切换。其中，第三开关可以采用本领域公知的MOS管或机械式开关。

另外，本实施例所示的控制模块可以包括本领域公知的中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、单片机或PLC控制器；本实施例所示的第一开关与第二开关均可以为本领域公知的空气开关、接触器或继电器，在此不做具体限定。

进一步地，本实施例所示的第一直流开关电源设有至少一个，第二直流开关电源设有至少一个。

在此，本实施例可以根据实际供电需求，对第一直流开关电源与第二直流开关电源的数量进行适应性配置。例如，本实施例可设置一个第一直流开关电源，并设置一个或多个第二直流开关电源；本实施例也可设置一个或多个第一直流开关电源，并设置一个第二直流开关电源；本实施例还可设置多个第一直流开关电源，并设置多个第二直流开关电源。

在此应指出的是，在第一直流开关电源与第二直流开关电源均设置多个的情况下，本实施例可以认为多个第一直流开关电源当中的至少部分的输出电压不相同，多个第二直流开关电源当中的至少部分的输出电压不相同，但是，应确保第一直流开关电源的输出电压大于第二直流开关电源的输出电压。

进一步地，本实施例还可设置第一直流开关电源与第二直流开关电源均为降压型开关稳压器，或者，第一直流开关电源与第二直流开关电源均为升压型开关稳压器，或者，第一直流开关电源与第二直流开关电源当中的一者为降压型开关稳压器，第一直流开关电源与第二直流开关电源当中的另一者为升压型开关稳压器。

优选地，本实施例还提供一种车载设备电源模块，包括：直流供电模块及如上任一项所述的多路电源输出电路，直流供电模块与电源输入端连接。

具体地，由于车载设备电源模块包括多路电源输出电路，多路电源输出电路的具体结构参照上述实施例，则本实施例所示的车载设备电源模块包括了上述实施例的全部技术方案，因此，至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不做一一赘述。

在此应指出的是，本实施例所示的直流供电模块可以包括可充电电池组，或者，直流供电模块包括太阳能充电板与可充电电池组，太阳能充电板与可充电电池组电性连接。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多路电源输出电路，其特征在于，包括：

第一直流开关电源、第二直流开关电源及过流保护电路；

所述第一直流开关电源的输入端、所述第二直流开关电源的输入端分别与电源输入端连接，所述第一直流开关电源的输出电压大于所述第二直流开关电源的输出电压；

所述过流保护电路的一端与所述第一直流开关电源的输入端连接，所述过流保护电路的另一端与所述第一直流开关电源的输出端连接，所述过流保护电路用于在所述电源输入端断电的情况下导通，以将所述第一直流开关电源的输入端与输出端短路。

2.根据权利要求1所述的多路电源输出电路，其特征在于，

所述过流保护电路包括二极管，所述二极管的输入端与所述第一直流开关电源的输出端连接，所述二极管的输出端与所述第一直流开关电源的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的多路电源输出电路，其特征在于，

所述第一直流开关电源的输出端用于与第一负载连接，所述第二直流开关电源的输出端用于与第二负载连接，所述第一负载的阻抗大于所述第二负载的阻抗。

4.根据权利要求1所述的多路电源输出电路，其特征在于，

还包括：电压检测模块、控制模块及第一开关；

所述电压检测模块与所述控制模块连接，所述控制模块与所述第一开关连接；

所述电压检测模块用于检测所述电源输入端的供电状态；所述第一开关的一端与所述第一直流开关电源的输出端连接，所述第一开关的另一端接地；所述第一开关在常态下处于断开状态，所述控制模块用于在所述电源输入端断电的情况下控制所述第一开关导通。

5.根据权利要求1所述的多路电源输出电路，其特征在于，

还包括：电压检测模块、控制模块及第二开关；

所述电压检测模块与所述控制模块连接，所述控制模块与所述第二开关连接；

所述电压检测模块用于检测所述电源输入端的供电状态；所述第二直流开关电源的输出端通过所述第二开关与负载连接；所述第二开关在常态下处于导通状态，所述控制模块用于在所述电源输入端断电的情况下控制所述第二开关断开。

6.根据权利要求1所述的多路电源输出电路，其特征在于，

还包括：电压检测模块、控制模块、第一开关及第二开关；

所述电压检测模块与所述控制模块连接，所述控制模块分别与所述第一开关及所述第二开关连接；

所述电压检测模块用于检测所述电源输入端的供电状态；所述第一开关的一端与所述第一直流开关电源的输出端连接，所述第一开关的另一端接地；所述第二直流开关电源的输出端通过所述第二开关与负载连接；

所述第一开关在常态下处于断开状态，所述第二开关在常态下处于导通状态，所述控制模块用于在所述电源输入端断电的情况下控制所述第一开关导通，以及控制所述第二开关断开。

7.根据权利要求4至6任一所述的多路电源输出电路，其特征在于，还包括：第三开关；

所述电源输入端与所述第三开关的一端连接，所述第三开关的另一端分别与所述第一直流开关电源的输入端及所述第二直流开关电源的输入端连接。

8.根据权利要求1至6任一所述的多路电源输出电路，其特征在于，所述第一直流开关电源设有至少一个，所述第二直流开关电源设有至少一个；

所述第一直流开关电源与所述第二直流开关电源均为降压型开关稳压器，或者，所述第一直流开关电源与所述第二直流开关电源均为升压型开关稳压器，或者，所述第一直流开关电源与所述第二直流开关电源当中的一者为降压型开关稳压器，所述第一直流开关电源与所述第二直流开关电源当中的另一者为升压型开关稳压器。

9.根据权利要求1至6任一所述的多路电源输出电路，其特征在于，所述第一直流开关电源与所述第二直流开关电源均包括开关稳压芯片与LC滤波电路，所述LC滤波电路包括电感与电容；

所述开关稳压芯片的输出端与所述电感的一端连接；所述电感的另一端与所述电容的一端连接，并作为所述第一直流开关电源或所述第二直流开关电源的输出端；所述电容的另一端接地。

10.一种车载设备电源模块，其特征在于，包括：直流供电模块及如权利要求1至9任一所述的多路电源输出电路，所述直流供电模块与所述电源输入端连接。

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