CN217282206U - 一种电源防护电路和电源防护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电源防护电路和电源防护装置，电源防护装置包括：保护电路、滤波回路、防反接电路和储能回路；保护电路与输入电源连接，接收输入电源的信号输入，并向滤波回路输出第一输出信号，其中，第一输出信号的波动范围在第一预设范围内；滤波回路与防反接电路连接，滤波回路接收第一输出信号，并向防反接电路输出第二输出信号；当第二输出信号的波动范围在第二预设范围内时，第二输出信号依次流经防反接电路和储能回路，并由储能回路的输出端输出。根据本申请实施例，能够有效提高车载电源信号输出的稳定性，提高用电安全，保护车载设备。

Description

一种电源防护电路和电源防护装置

技术领域

本实用新型涉及汽车电子领域，具体涉及一种电源防护电路和电源防护装置。

背景技术

随着汽车电子技术的发展，越来越多的车载电源能够为车载设备供电。

但是车载电源易受外部因素干扰，例如汽车点火启动和汽车由于紧急情况进行应急操作时，车载电源所输出的电源信号容易出现不稳定的情况，容易损坏车载设备；同时车载电源常常要求输入信号的极性有要求，当车载电源的输入信号的极性接反时，不仅对车载电源自身的使用也带来安全风险，而且也容易导致车载电源输出的电源信号出现过电流或过电压的情况，进而容易发生损坏车载设备的事件。因此，亟需一种电源防护电路，以提高车载电源输出电源信号的稳定性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电源防护电路和电源防护装置，车载电源经过此电路处理后，能够有效提高车载电源信号输出的稳定性，提高用电安全，保护车载设备。

第一方面，本实用新型提出了一种电源防护装置，其特征在于，包括：保护电路、滤波回路、防反接电路和储能回路；

保护电路与输入电源连接，接收输入电源的信号输入，并向滤波回路输出第一输出信号，其中，第一输出信号的波动范围在第一预设范围内；

滤波回路与防反接电路连接，滤波回路接收第一输出信号，并向防反接电路输出第二输出信号；

当第二输出信号的波动范围在第二预设范围内时，第二输出信号依次流经防反接电路和储能回路，并由储能回路的输出端输出。

在一种可能的实现方式中，保护电路包括过压保护电路和/或过流保护电路。

在一种可能的实现方式中，过压保护电路与输入电源并联，过压保护电路包括感性元件、第一过压保护元件和第二过压保护元件；

其中，第一过压保护元件和第二过压保护元件并联，感性元件与第二过压保护元件串联。

在一种可能的实现方式中，第一过压保护元件的吸收功率大于第二过压保护元件的吸收功率。

在一种可能的实现方式中，保护电路包括正极输入端；

当保护电路包括过压保护电路和过流保护电路时，过流保护电路的输入端与正极输入端连接，过流保护电路的输出端与过压保护电路的输入端连接；

过压保护电路的输出端与滤波回路的输入端连接。

在一种可能的实现方式中，第一输出信号包括第一输出电压，第二预设范围包括第一电压阈值范围；防反接电路包括防反接芯片和开关元件；

防反接芯片接收第一输出电压；

当第一输出电压处于第一电压阈值范围时，防反接芯片向开关元件输出第一控制信号，第一控制信号用于控制开关元件导通；

当第一输出电压处于第一电压阈值范围之外时，防反接芯片向开关元件输出第二控制信号，第二控制信号用于控制开关元件关断。

在一种可能的实现方式中，开关元件为绝缘栅场效应管、绝缘栅双极型晶体管IGBT、大功率二极管或快恢复二极管。

在一种可能的实现方式中，滤波回路与第二过压保护元件并联，滤波回路用于滤除第一输出信号中的差模干扰、共模干扰以及特定频率的噪声干扰。

在一种可能的实现方式中，储能回路包括串联和/或并联的多个容性元件。

第二方面，本实用新型提供了一种电源防护装置，包括如上述第一方面和第一方面的在一种可能的实现方式中的任一项的电源防护电路。

本实用新型提供的一种电源防护电路和电源防护装置，电源防护电路包括：保护电路、滤波回路、防反接电路和储能回路；其中，保护电路与输入电源连接，接收输入电源的信号输入，并向滤波回路输出第一输出信号，由于通过保护电路能够使第一输出信号的波动范围在第一预设范围内，因此能够有效减少输入电源的信号突变时，对电源防护电路的损伤；之后，滤波回路与防反接电路连接，由滤波回路接收第一输出信号，并向防反接电路输出第二输出信号，实现滤除噪声干扰，有利于信号稳定；在后，由防反接电路接收第二输出信号，当第二输出信号的波动范围在第二预设范围内时，第二输出信号依次流经防反接电路和储能回路，并由储能回路的输出端输出，通过防反接电路能够避免电源正负极接反时出现过电流或过电压的情况，达到电源防反接的效果，最后，经过储能模块，能够有效提高车载电源信号输出的稳定性。整个电源防护电路，构造简单，能够提高车载电源的用电安全，避免损伤车载设备。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，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是本实用新型实施例提供的一种电源防护电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种电源防护电路的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种电源防护电路的示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本实用新型，并不被配置为限定本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型更好的理解。

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……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，在本文中，“多个”的意思为两个以上，“以上”、“以下”为包括本数。

随着汽车电子技术的发展，越来越多的车载电源能够为车载设备供电。但是车载电源易受外部因素干扰，导致车载电源输出的信号容易不稳定。

例如，汽车点火启动和汽车由于紧急情况进行应急操作时，车载电源所输出的电源信号容易出现不稳定的情况，容易损坏车载设备；又例如，同时车载电源常常要求输入信号的极性有要求，当车载电源的输入信号的极性接反时，不仅对车载电源自身的使用也带来安全风险，而且也容易导致车载电源输出的电源信号出现过电流或过电压的情况，进而容易发生损坏车载设备的事件。因此，亟需一种电源防护电路，以提高车载电源输出电源信号的稳定性。

针对上述问题，本实用新型提供了一种电源防护电路和电源防护装置，其中，电源防护电路包括：保护电路、滤波回路、防反接电路和储能回路，其中，保护电路、滤波回路、防反接电路和储能回路依次连接，整个电源防护电路，构造简单，能够提高车载电源的用电安全，避免损伤车载设备。

图1是本实用新型实施例提供的一种电源防护装置的结构示意图。结合图1所示，电源防护装置可以包括保护电路100、滤波回路200、防反接电路300和储能回路400。

其中，保护电路100与输入电源连接，接收输入电源的信号输入，并向滤波回路输出第一输出信号，其中，第一输出信号的波动范围在第一预设范围内；滤波回路200与防反接电路300连接，滤波回路200接收第一输出信号，并向防反接电路300输出第二输出信号。

当第二输出信号的波动范围在第二预设范围内时，第二输出信号依次流经防反接电路300和储能回路400，并由储能回路400的输出端输出。

在一些实施例中，输入电源与电源防护电路连接，通过电源防护电路，可以输出稳定的电源信号。具体地，输入电源可以是需要稳定信号输出的信号源，其中，稳定信号的范围可以根据实际应用场景确定，例如，车载电源，需要将输出电压稳定为9～36V的直流电压范围。

示例性的，输入电源的信号首先进入电源防护电路10中的保护电路100，在保护电路100中可以设置保护电路包括过压保护电路110和/或过流保护电路120。

示例性的，图2是本申请实施例提供的另一种电源防护电路的示意图，在一些实施例中，保护电路120包括正极输入端，过流保护电路120可以与输入信号的正极输出端连接。过流保护电路120例如可以为过流保护开关，例如，当通路中的电流超过预定最大值时，为了保证电源防护电路的正常工作以及安全性，过流保护开关能够启动保护。可选地，过流保护开关保护方式可以是短路保护和过载保护，在此不做具体限定。

以短路保护为例，电源保护电路可以是自恢复保险丝。当线路发生短路或过载时，流经自恢复保险丝的大电流，产生的热量使聚合树脂融化，体积迅速增长，形成高阻状态，工作电流迅速减小，从而对整个电路进行限制和保护。当故障排除后，自恢复保险丝重新冷却结晶，体积收缩，导电粒子重新形成导电通路，自恢复保险丝恢复为低阻状态，从而完成对电路的保护，无须人工更换。

在一些实施例中，过压保护电路110与输入电源并联，过压保护电路110可以包括感性元件111、第一过压保护元件112和第二过压保护元件113；其中，第一过压保护元件112和第二过压保护元件113并联，感性元件111与第二过压保护元件113串联。

具体地，当输入信号的产生的电压瞬间升高时，通过过压保护元件可以"吸收"大功率的浪涌信号，从而将电压钳制在一个固定的电压范围。

示例性的，第一过压保护元件112和第二过压保护元件113可以分别为不同型号的双向瞬态二极管(Transient Voltage Suppressor，TVS)瞬态二极管分别于输入电源并联，当瞬态二极管两端的电压大于一定的电压值时，瞬态二极管管被反向击穿，从而与输入电源形成导通回路，并将瞬态二极管两端的大电流导出，以及将瞬态二极管两端的电压钳制在一个固定电压范围，实现保护其自身连接的电路。

示例性的，当输入电源为车载电源时，在汽车启动瞬间输出的电压冲击非常大，从而产生功率高达数千瓦的浪涌信号，通过设置本申请实施例提供的过压保护单元通过"吸收"浪涌信号，从而对电路进行快速过电压保护。在又一示例中，当车载电源极性接反时，同样通过吸收大功率信号，实现保护电源防护电路和车载用电设备。

在一些实例中，为了提高保护电路的可靠性，第一过压保护元件112和第二过压保护元件113可以分别采用不同型号的元件，以使第一过压保护元件112的吸收功率与第二过压保护元件113的吸收功率不同。具体地，第一过压保护元件112的吸收功率大于第二过压保护元件113的吸收功率。

感性元件111例如可以为预设电感，具体例如差模电感等。由于第二过压保护元件113与感性元件111，通过感性元件111，在高压产生的瞬间，在经过感性元件111可以延时高压输入信号，高压冲击会先加到第一过压保护元件112，随后才加到第二过压保护元件113，一方面可以保护第二过压保护元件113，另一方面，通过设置多级过压保护元件，可以提高保护电路的可靠性。

在一些实施例中，保护电路包括正极输入端；当保护电路包括过压保护电路110和过流保护电路120时，过流保护电路的输入端与正极输入端连接，过流保护电路的输出端与过压保护电路110的输入端连接；过压保护电路110的输出端与滤波回路的输入端连接。

在一些实施实例中，滤波回路200与第二过压保护元件113并联，滤波回路用于滤除第一输出信号中的差模干扰、共模干扰以及特定频率的噪声干扰。具体地，滤波回路例如可以包括共模电感与差模电容，通过共模电感L2，实现电磁干扰(ElectromagneticInterference，EMI)滤波的作用，用于抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射。

此外，在保护电路中包括过压保护电路的情况下，感性原件111可以与滤波回路中的容性元件差模滤波回路，如此一来，不仅可以简化电路结构，而且还能达到抑制差模高频干扰噪声的目的。

作为一个具体地示例，图3是本申请实施例提供的一种电源防护电路的示意图，保护电路包括自恢复保险丝F1、稳态二极管TVS1、差模电感L1和稳态二极管TVS2。滤波回路，具体可以是电磁兼容性滤波器，即EMC滤波单元，具体可以包括共模电感L2、电容C1和电容C2，通过共模电感L2，实现电磁干扰EMI滤波的作用，用于抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射。滤波回路200中电容C1与瞬态稳压二极管2并联，差模电感L1与差模电容C1、C2构成差模滤波回路，将差模干扰噪声滤除，如此一来，不仅可以简化电路结构，而且还能达到抑制差模高频干扰噪声的目的。

可以理解的是，图3中各个元件的数量仅为示例性的，而不是对本申请实施例的具体限制。在具体应用中，基于本申请实施例的实用新型构思，每个元件的数量可以根据实际需要进行调整，在此不对具体数量进行限制。

在一些实施例中，第一输出信号包括第一输出电压，第二预设范围包括第一电压阈值范围。参考图2所示，防反接电路包括防反接芯片310和开关元件320。其中，防反接芯片310接收第一输出电压；当第一输出电压处于第一电压阈值范围时，防反接芯片310向开关元件320输出第一控制信号，第一控制信号用于控制开关元件320导通；当第一输出电压处于第一电压阈值范围之外时，防反接芯片310向开关元件320输出第二控制信号，第二控制信号用于控制开关元件320关断。

在一些实施例中，开关元件320为绝缘栅场效应管、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)、大功率二极管或快恢复二极管等。

具体地，防反接芯片310为由反极性保护智能二极管控制器。示例性的，第一电压阈值范围可以是预设高电平，当防反接芯片310接收到的电平是低于或者等于预设高电平输入信号时，防反接芯片通过第一控制信号控制开关元件320导通。当防反接芯片310接收到的电平是高于预设高电平输入信号时，通过第二控制信号控制开关元件320关断。如此，在当电源极性接反，或者突变电压过高时，能够完全切断电压或者电流输出，实现保护车载电源以及车载设备。

作为一个具体的实例，继续参考图3所示，防反接芯片310为U1，开关元件320为绝缘栅场效应管，具体是N沟道MOS管。当VIN输入为正电压时，U1输出高电平到MOS管的G极，此时MOS管的S极、D极导通，输出VOUT，当VIN输入为负电压时，U1输出低电平到MOS管的G极，此时MOS管的S极、D极关断，不输出VOUT，达到电源防反接的效果。其中，防反接电路还可以包括与防反接芯片并联的容性元件，例如，电容C5，以保护防反接芯片310，提高电源保护电路的可靠性。

在一些实施例中，储能回路包括串联和/或并联的多个容性元件。通过储能回路，能够用作电源输出储能及滤波，避免当车载电源出现瞬间电压过高或过低时致使车载终端设备突然掉电的情况，以提高电源输出的可靠性。

在一些实施例中，基于与电源保护电路同样的实用新型构思，本申请实施例还提供了一种电源防护装置，其中，电源防护装置包括上述实施例所描述电源防护电路，具体细节在此不作赘述。

根据本实用新型提供的电源防护装置，电源防护电路包括：保护电路、滤波回路、防反接电路和储能回路；其中，保护电路与输入电源连接，接收输入电源的信号输入，并向滤波回路输出第一输出信号，由于通过保护电路能够使第一输出信号的波动范围在第一预设范围内，因此能够有效减少输入电源的信号突变时，对电源防护电路的损伤；之后，滤波回路与防反接电路连接，由滤波回路接收第一输出信号，并向防反接电路输出第二输出信号，实现滤除噪声干扰，有利于信号稳定；在后，由防反接电路接收第二输出信号，当第二输出信号的波动范围在第二预设范围内时，第二输出信号依次流经防反接电路和储能回路，并由储能回路的输出端输出，通过防反接电路能够避免电源正负极接反时出现过电流或过电压的情况，达到电源防反接的效果，最后，经过储能模块，能够有效提高车载电源信号输出的稳定性。整个电源防护电路，构造简单，能够提高车载电源的用电安全，避免损伤车载设备。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述系统实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电源防护电路，其特征在于，包括：保护电路、滤波回路、防反接电路和储能回路；

所述保护电路与输入电源连接，接收所述输入电源的信号输入，并向所述滤波回路输出第一输出信号，其中，所述第一输出信号的波动范围在第一预设范围内；

所述滤波回路与所述防反接电路连接，所述滤波回路接收所述第一输出信号，并向所述防反接电路输出第二输出信号；

当所述第二输出信号的波动范围在第二预设范围内时，所述第二输出信号依次流经所述防反接电路和所述储能回路，并由所述储能回路的输出端输出。

2.根据权利要求1所述的电源防护电路，其特征在于，所述保护电路包括过压保护电路和/或过流保护电路。

3.根据权利要求2所述的电源防护电路，其特征在于，所述过压保护电路与所述输入电源并联，所述过压保护电路包括感性元件、第一过压保护元件和第二过压保护元件；

其中，所述第一过压保护元件和所述第二过压保护元件并联，所述感性元件与所述第二过压保护元件串联。

4.根据权利要求3所述的电源防护电路，其特征在于，所述第一过压保护元件的吸收功率大于所述第二过压保护元件的吸收功率。

5.根据权利要求2所述的电源防护电路，其特征在于，所述保护电路包括正极输入端；

当所述保护电路包括过压保护电路和过流保护电路时，所述过流保护电路的输入端与所述正极输入端连接，所述过流保护电路的输出端与所述过压保护电路的输入端连接；

所述过压保护电路的输出端与所述滤波回路的输入端连接。

6.根据权利要求1所述的电源防护电路，其特征在于，所述第一输出信号包括第一输出电压，所述第二预设范围包括第一电压阈值范围；所述防反接电路包括防反接芯片和开关元件；

所述防反接芯片接收所述第一输出电压；

当所述第一输出电压处于所述第一电压阈值范围时，所述防反接芯片向所述开关元件输出第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述开关元件导通；

当所述第一输出电压处于所述第一电压阈值范围之外时，所述防反接芯片向所述开关元件输出第二控制信号，所述第二控制信号用于控制所述开关元件关断。

7.根据权利要求6所述的电源防护电路，其特征在于，所述开关元件为绝缘栅场效应管、绝缘栅双极型晶体管IGBT、大功率二极管或快恢复二极管。

8.根据权利要求3所述的电源防护电路，其特征在于，所述滤波回路与所述第二过压保护元件并联，所述滤波回路用于滤除所述第一输出信号中的差模干扰、共模干扰以及特定频率的噪声干扰。

9.根据权利要求1所述的电源防护电路，其特征在于，所述储能回路包括串联和/或并联的多个容性元件。

10.一种电源防护装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电源防护电路。

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