CN217335434U - 一种汽车电源降压供电自动切换电路 - Google Patents
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Abstract
一种汽车电源降压供电自动切换电路，第一降压芯片U1的VIN端连接输入电源，第一降压芯片U1接地；第一降压芯片U1的VOUT端连接第二二极管D2正极，二极管D2负极连接单片机U3的VDD端；单片机U3的I/O端依次连接第二限流电阻R2、三级管Q1的基极，三级管Q1的发射极接地，三级管Q1的集电极依次连接第一限流电阻R1、第二降压芯片U2的EN端；第二降压芯片U2的SW端依次连接滤波电感L1、肖特基二极管D3的正极，第二降压芯片U2的FB端连接在滤波电感L1与肖特基二极管D3正极之间，所述肖特基二极管D3的负极连接至单片机U3的VDD端；第二降压芯片U2的接地端接地，第二降压芯片U2的VIN端连接输入电源。本实用新型解决了汽车24V转5V降压电路以及采用线性稳压器的缺陷问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车电路设计领域，尤其涉及一种汽车电源降压供电自动切换电路。
背景技术
目前在24V汽车电源中降压电路大部分采用DC-DC开关型降压电路，虽有强大的电流输出能力，但同时功耗大、发热量大、电路相对复杂，整机休眠时静态功耗也会偏高，复杂的DC-DC开关型降压电路会造成EMC干扰，增加设计难度。如果使用非开关型电源降压芯片，采用线性降压芯片，虽然解决了静态功耗等问题，但是线性降压芯片的输入耐压低，电源效率低，造成输入电压过高时电源芯片的耐压不够，导致芯片损坏或因功耗问题发热严重，使得输出电压异常，严重影响后级用电器的使用。
综上原因，传统的24V转5V降压电路，要么采用开关型DC-DC降压电路，通过不断增加电路的复杂程度来降低开关电路造成的功耗、EMC等问题，要么选用很少见的耐高压线性稳压器。但即便选用了耐高压线性稳压器，也避免不了线性稳压器的效率低、功耗大、发热严重的问题。因此，需要发明一种汽车电源降压供电自动切换电路。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种汽车电源降压供电自动切换电路，解决传统的汽车24V转5V降压电路以及采用线性稳压器的缺陷问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种汽车电源降压供电自动切换电路，该电路包括第一降压芯片U1、第二降压芯片U2、单片机U3，所述第一降压芯片U1的VIN端连接输入电源BAT，所述第一降压芯片U1的接地端接地；
所述第一降压芯片U1的VOUT端连接至第二二极管D2的正极，所述二极管D2的负极连接至单片机U3的VDD端；
所述单片机U3的I/O端依次连接第二限流电阻R2、三级管Q1的基极，所述三级管Q1的发射极接地，所述三级管Q1的集电极依次连接第一限流电阻R1、第二降压芯片U2的EN端；
所述第二降压芯片U2的SW端依次连接滤波电感L1、肖特基二极管D3的正极，所述第二降压芯片U2的FB端连接在滤波电感L1与肖特基二极管D3的正极之间，所述肖特基二极管D3的负极连接至单片机U3的VDD端；
所述的第二降压芯片U2的接地端接地，所述第二降压芯片U2的VIN端连接至输入电源BAT。
进一步地，所述第一降压芯片U1、第二降压芯片U2的VIN端与输入电源BAT之间还连接有第一二极管D1；第二所述第一降压芯片U1、第二降压芯片U2的VIN端均连接至第一二极管D1的负极，所述第一二极管D1的正极连接输入电源BAT。
进一步地，所述第一降压芯片U1的VIN端分别连接至第一滤波电容C5、第二滤波电容C6，所述的第一滤波电容C5、第二滤波电容C6均接地。
进一步地，所述第一降压芯片U1的VOUT端分别连接至第三滤波电容C2、第四滤波电容C3，所述的第三滤波电容C2、第四滤波电容C3均接地。
进一步地，所述第二降压芯片U2的VIN端分别连接至第五滤波电容C1、第六滤波电容C4，所述的第五滤波电容C1、第六滤波电容C4均接地。
进一步地，所述的滤波电感L1与肖特基二极管D3的正极之间还分别连接有第七滤波电容C7、第八滤波电容C7，所述的第七滤波电容C7、第八滤波电容C7接地。
进一步地，所述的第一降压芯片U1的型号为ASM6050A50D。
进一步地，所述的第二降压芯片U2的型号为SY8009A。
进一步地，所述单片机U3的型号为ASM87A164。
本实用新型的有益效果：使用本实用新型能对汽车24V输入电压进行降压，一方面优化了传统24V电源电路整机休眠时的静态功耗，实现了供电自动切换，另一方面解决了高压供电线性稳压器产品选型困难的问题。
以下将结合附图和实施例，对本实用新型进行较为详细的说明。
附图说明
图1为本实用新型一种汽车电源降压供电自动切换电路图。
具体实施方式
如图1所示的一种汽车电源降压供电自动切换电路，该电路包括第一降压芯片U1、第二降压芯片U2、单片机U3，所述第一降压芯片U1的VIN端连接输入电源BAT，所述第一降压芯片U1的接地端接地；
所述第一降压芯片U1的VOUT端连接至第二二极管D2的正极，所述二极管D2的负极连接至单片机U3的VDD端；
所述单片机U3的I/O端依次连接第二限流电阻R2、三级管Q1的基极，所述三级管Q1的发射极接地，所述三级管Q1的集电极依次连接第一限流电阻R1、第二降压芯片U2的EN端；
所述第二降压芯片U2的SW端依次连接滤波电感L1、肖特基二极管D3的正极，所述第二降压芯片U2的FB端连接在滤波电感L1与肖特基二极管D3的正极之间，所述肖特基二极管D3的负极连接至单片机U3的VDD端；
所述的第二降压芯片U2的接地端接地，所述第二降压芯片U2的VIN端连接至输入电源BAT。
优选地，结合上述方案，为了防止输入电源接反造成整个电路的损坏，所述第一降压芯片U1、第二降压芯片U2的VIN端与输入电源BAT之间还连接有第一二极管D1；第二所述第一降压芯片U1、第二降压芯片U2的VIN端均连接至第一二极管D1的负极，所述第一二极管D1的正极连接输入电源BAT。
优选地，结合上述方案，为了滤除外部输入的低频干扰和电源波动，所述第一降压芯片U1的VIN端分别连接至第一滤波电容C5、第二滤波电容C6，所述的第一滤波电容C5、第二滤波电容C6均接地。
优选地，结合上述方案，为了能对降压输出做滤波处理，所述第一降压芯片U1的VOUT端分别连接至第三滤波电容C2、第四滤波电容C3，所述的第三滤波电容C2、第四滤波电容C3均接地。
优选地，结合上述方案，为了滤除外部输入的低频干扰和电源波动，所述第二降压芯片U2的VIN端分别连接至第五滤波电容C1、第六滤波电容C4，所述的第五滤波电容C1、第六滤波电容C4均接地。
优选地，结合上述方案，为了能对降压输出做滤波处理，所述的滤波电感L1与肖特基二极管D3的正极之间还分别连接有第七滤波电容C7、第八滤波电容C7，所述的第七滤波电容C7、第八滤波电容C7接地。
优选地，结合上述方案，上述的第一降压芯片U1的型号为赛腾微ASM6050A50D；上述的第二降压芯片U2的型号为矽力杰SY8009A；上述的单片机U3的型号为赛腾微ASM87A164。
本实用新型的原理：
第一二极管D1是用来防止输入电源接反造成整个电路的损坏；第一降压芯片U1(LDO)、第二降压芯片U2(DC-DC)用于对输入电源BAT的24V电压进行降压，把24V电压降低为所需的5V电压；L1是第二降压芯片U2的滤波电感，用于为后级电路提供稳定的电压；第一限流电阻R1为第二降压芯片U2脚EN端的限流电阻，第二限流电阻R2为单片机U3的I/O限流电阻；三极管Q1作为开关管；第二二极管D2和肖特基二极管D3，分别对单片机U3单向供电。
线性稳压器输出电压的计算：
第一降压芯片U1和第二降压芯片U2的输入电压V＝电源输入电压24V-第一二极管D1的正向导通压降0.7V，即V＝24V-0.7V＝23.3V；
第二二极管D2的输出电压计算：V1＝5V-0.7V＝4.3V
肖特基二极管D3输出电压计算：V2＝5V-0.3V＝4.7V
24V汽车电池电压经过第一二极管D1得到23.3V的输入电压，该电压再经过第一滤波电容C5、第二滤波电容C6，对汽车电池上的低频电源波动进行滤波，以提供较为稳定的输入电压给第一降压芯片U1和第二降压芯片U2；输入电压23.3V经过第一降压芯片U1的线性稳压后，再经过第三滤波电容C2、第四滤波电容C3滤波后得到稳定的5V电压，然后通过第二二极管D2输出4.3V电压给单片机U3；
单片机U3通过I/O控制，经第二限流电阻R2输出5V高电平，打开三极管Q1，此时第二降压芯片U2的EN端通过第一限流电阻R2检测到0.3V左右低电平，并对外输出5V；滤波电感L1、第七滤波电容C7、第八滤波电容C7对其滤波，由肖特基二极管D3输出4.7V电压给单片机U3；
D3为肖特基二极管，其管压降小于第二二极管D2，每当肖特基二极管D3输出电压后，单片机U3的供电将由第二二极管D2输出电压自动切换为肖特基二极管D3输出电压，由于肖特基二极管D3输出电压将高于二极管D2输出电压，则二极管D2中将无电流通过，线性降压芯片U1停止输出；
由于第二二极管D2和肖特基二极管D3并联在一起，第二二极管D2输出电压由原来的4.3V提高到4.7V，相当于第二二极管D2中输出电位高于输入电位，第二二极管D2停止向单片机U3供电，肖特基二极管D3将持续供电，同时第二降压芯片U2也可继续向其他模块供电；
当第二降压芯片U2不需要工作时，单片U3的I/O端输出低电平0V，第二降压芯片U2停止对外输出5V，单片机U3供电将直接切换为第一降压芯片U1低功耗供电，进而实现了采用开关型DC-DC降压电路，整机及静态功耗问题。降低采用线性稳压器存在的效率低、功耗大，发热严重问题，实现DC-DC降压电路供电和线性稳压器电路供电的自动切换。
上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式限制，例如输入、输出电压不局限于24V、5V，也可以是满足本电路形式的其他电压，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种汽车电源降压供电自动切换电路，其特征是，该电路包括第一降压芯片U1、第二降压芯片U2、单片机U3，所述第一降压芯片U1的VIN端连接输入电源BAT，所述第一降压芯片U1的接地端接地；
所述第一降压芯片U1的VOUT端连接至第二二极管D2的正极，所述二极管D2的负极连接至单片机U3的VDD端；
所述单片机U3的I/O端依次连接第二限流电阻R2、三级管Q1的基极，所述三级管Q1的发射极接地，所述三级管Q1的集电极依次连接第一限流电阻R1、第二降压芯片U2的EN端；
所述第二降压芯片U2的SW端依次连接滤波电感L1、肖特基二极管D3的正极，所述第二降压芯片U2的FB端连接在滤波电感L1与肖特基二极管D3的正极之间，所述肖特基二极管D3的负极连接至单片机U3的VDD端；
所述的第二降压芯片U2的接地端接地，所述第二降压芯片U2的VIN端连接至输入电源BAT。
2.根据权利要求1所述的汽车电源降压供电自动切换电路，其特征是，所述第一降压芯片U1、第二降压芯片U2的VIN端与输入电源BAT之间还连接有第一二极管D1；第二所述第一降压芯片U1、第二降压芯片U2的VIN端均连接至第一二极管D1的负极，所述第一二极管D1的正极连接输入电源BAT。
3.根据权利要求1所述的汽车电源降压供电自动切换电路，其特征是，所述第一降压芯片U1的VIN端分别连接至第一滤波电容C5、第二滤波电容C6，所述的第一滤波电容C5、第二滤波电容C6均接地。
4.根据权利要求1所述的汽车电源降压供电自动切换电路，其特征是，所述第一降压芯片U1的VOUT端分别连接至第三滤波电容C2、第四滤波电容C3，所述的第三滤波电容C2、第四滤波电容C3均接地。
5.根据权利要求1所述的汽车电源降压供电自动切换电路，其特征是，所述第二降压芯片U2的VIN端分别连接至第五滤波电容C1、第六滤波电容C4，所述的第五滤波电容C1、第六滤波电容C4均接地。
6.根据权利要求1所述的汽车电源降压供电自动切换电路，其特征是，所述的滤波电感L1与肖特基二极管D3的正极之间还分别连接有第七滤波电容C7、第八滤波电容C7，所述的第七滤波电容C7、第八滤波电容C7接地。
7.根据权利要求1所述的汽车电源降压供电自动切换电路，其特征是，所述的第一降压芯片U1的型号为ASM6050A50D。
8.根据权利要求1所述的汽车电源降压供电自动切换电路，其特征是，所述的第二降压芯片U2的型号为SY8009A。
9.根据权利要求1所述的汽车电源降压供电自动切换电路，其特征是，所述单片机U3的型号为ASM87A164。
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