CN217882956U - 应急电源切换控制器 - Google Patents
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Abstract
一种应急电源切换控制器，包括多路开关电路、电压检测电路和控制模块。每路开关电路包括常规电源开关支路和应急电源开关支路；电压检测电路用于检测任意一路常规电源开关支路和任意一路应急电源开关支路的输入电压；控制模块的输入端与电压检测电路的输出端电连接，控制模块在检测到的常规电源开关支路的输入电压超出预设的工作电压范围、且检测到的应急电源开关支路的输入电压处于预设的工作电压范围内时，控制所有开关电路的常规电源开关支路断开及所有开关电路的应急电源开关支路导通。本实用新型能进行常规电源输入与应急电源输入的自动切换，供电可靠性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路技术，尤其涉及对常规电源和应急电源的电压输入进行切换控制的控制器。
背景技术
随着辅助驾驶、ADAS（Advanced Driving Assistance System,高级驾驶辅助系统）及无人驾驶技术的发展，对汽车供电的安全性要求越来越高。在汽车电气系统发生故障时，常常有接入应急电源（应急电源可以为车载冗余电源，也可以为外接备用电源）的需求，但目前尚无单独的控制器来实现自动切换应急电源的功能。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种应急电源切换控制器，其能根据常规电源和应急电源的输出电压工况，进行常规电源输入与应急电源输入的自动切换，且供电可靠性高。
本实用新型实施例的一种应急电源切换控制器，包括：多路开关电路，每一路开关电路包括常规电源开关支路和应急电源开关支路，常规电源开关支路的输入端用于接入常规电源的输出电压，应急电源开关支路的输入端用于接入应急电源的输出电压，常规电源开关支路的输出端和应急电源开关支路的输出端均连接至一公共节点，该公共节点作为开关电路的输出端；其中，所有开关电路的常规电源开关支路的输入端接入同一常规电源，所有开关电路的应急电源开关支路的输入端接入同一应急电源；电压检测电路，用于检测任意一路常规电源开关支路的输入电压和任意一路应急电源开关支路的输入电压；控制模块，控制模块的输入端与电压检测电路的输出端电连接，控制模块用于在检测到的常规电源开关支路的输入电压位于预设的工作电压范围内时控制所有开关电路的常规电源开关支路导通及所有开关电路的应急电源开关支路断开，在检测到的常规电源开关支路的输入电压超出所述预设的工作电压范围、且检测到的应急电源开关支路的输入电压处于所述预设的工作电压范围内时，控制所有开关电路的常规电源开关支路断开及所有开关电路的应急电源开关支路导通。
上述的应急电源切换控制器，包括电流检测电路，电流检测电路用于检测每一路开关电路的输出电流，电流检测电路的输出端与控制模块的输入端电连接；控制模块用于在每路开关电路的输出电流超过预设的电流阈值时控制该路开关电路的常规电源开关支路和应急电源开关支路断开。
上述的应急电源切换控制器，其中，各常规电源开关支路包括背靠背连接在一起的第一开关管和第二开关管，第一开关管的第一导通端作为该常规电源开关支路的输入端，第一开关管的第二导通端与第二开关管的第二导通端连接，第二开关管的第一导通端作为该常规电源开关支路的输出端；各应急电源开关支路包括背靠背连接在一起的第三开关管和第四开关管，第三开关管的第一导通端作为该应急电源开关支路的输入端，第三开关管的第二导通端与第四开关管的第二导通端连接，第四开关管的第一导通端作为该应急电源开关支路的输出端；应急电源切换控制器包括开关管驱动电路，控制模块的输出端与开关管驱动电路的输入端连接，开关管驱动电路的输出端分别与各路开关电路的各个开关管的受控端电连接。
采用上述技术方案后，本实用新型至少具有以下技术效果：
1、本实用新型实施例的应急电源切换控制器能够自动监控常规电源的输出电压和应急电源的输出电压，在常规电源输出电压发生异常、而应急电源的输出电压正常时，能够切断常规电源供电，自动接入应急电源，而在常规电源输出电压恢复正常时，能够自动切断应急电源供电，切换到常规电源供电，从而保证了供电的可靠性；
2、本实用新型实施例的设置了过流保护等功能，在对开关电路起到保护的同时，还能防止下游的电子器件在过流的情况下工作，提高了供电的安全性和可靠性；
3、各开关电路的常规电源开关支路和应急电源开关支路均由背靠背连接在一起的两只开关管组成，该电路结构能够阻止电源开关支路的输出电流倒灌至电源开关支路的输入端，从而提高了供电的可靠性。
附图说明
图1示出了根据本实用新型一实施例的应急电源切换控制器的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
请参考图1。根据本实用新型一实施例的应急电源切换控制器100包括多路开关电路1、电压检测电路2、电流检测电路3、控制模块4以及控制模块电源电路5。
每一路开关电路1包括常规电源开关支路11和应急电源开关支路12，常规电源开关支路11的输入端用于接入常规电源的输出电压（本实施例中，常规电源为车载电源KL30），应急电源开关支路的输入端用于接入应急电源的输出电压，常规电源开关支路11的输出端和应急电源开关支路12的输出端均连接至一公共节点P，公共节点P作为开关电路1的输出端，用以连接外部负载或外部的控制器。其中，所有开关电路1的常规电源开关支路11的输入端接入同一常规电源，所有开关电路1的应急电源开关支路12的输入端接入同一应急电源。图中仅示出了两路开关电路1，在其它的实施方式中，开关电路1的数量也可以是三路、四路等。
电压检测电路2用于检测任意一路常规电源开关支路11的输入电压（即所接入的常规电源的输出电压）和任意一路应急电源开关支路12的输入电压（即所接入的应急电源的输出电压），电流检测电路3用于检测每一路开关电路1的输出电流（即开关电路1的输出端的电流）。电压检测电路2和电流检测电路3的具体电路结构均为现有技术，电压检测电路2例如由多路分压电路组成，电流检测电路例如可以由多路电流采样电阻和多路信号调理电路组成，在此不再赘述。
控制模块4的输入端分别与电压检测电路2的输出端和电流检测电路3的输出端电连接，控制模块4用于在检测到的常规电源开关支路11的输入电压位于预设的工作电压范围内时控制所有开关电路的常规电源开关支路11导通及所有开关电路的应急电源开关支路12断开，在检测到的常规电源开关支路11的输入电压超出所述的预设的工作电压范围、且检测到的应急电源开关支路12的输入电压处于所述的预设的工作电压范围内时，控制所有开关电路的常规电源开关支路11断开及所有开关电路的应急电源开关支路12导通，在每路开关电路的输出电流超过预设的电流阈值时控制该路开关电路的常规电源开关支路11和应急电源开关支路12断开。
上述的预设的工作电压范围对应于正常供电的电压范围，当常规电源的输出电压不在正常供电的电压范围内（例如供电系统发生故障、汽车维修过程中需要外接电源或者是辅助驾驶及无人驾驶汽车），而应急电源的输出电压位于正常供电的电压范围内时，则本实施例的应急电源切换控制器能够切断常规电源供电，自动接入应急电源，而在常规电源输出电压恢复正常时，应急电源切换控制器会自动切断应急电源供电，切换到常规电源供电，从而保证了供电的连续性和可靠性。上述预设的电流阈值对应于正常工作电流，超过预设的电流阈值意味着过流的情况，本实施例的应急电源切换控制器在某一路开关电路出现过流时，能够断开该路开关电路，从而起到过流保护的作用。在一种具体的实施方式中，本实施例的应急电源切换控制器100应用于乘用车，前述预设的工作电压范围为10V～16V，小于10V意味着欠压，大于32V意味着过压。在另一种具体的实施方式中，本实施例的应急电源切换控制器100应用于大巴、卡车等商用车，前述预设的工作电压范围为18V～35V。
控制模块电源电路5的输入端分别与每路开关电路1的常规电源开关支路11的输入端和应急电源开关支路12的输入端电连接，控制模块电源电路5的输出端与控制模块4的电源输入端连接，控制模块电源电路5用于将常规电源或应急电源的输出电压转换为控制模块4的工作电压。
在本实施例中，控制模块4为MCU。控制模块电源电路5为LDO电路。LDO电路用于将常规电源或应急电源的输出电压转换为MCU的5V工作电压，以向MCU供电。
在本实施例中，各常规电源开关支路11包括背靠背连接在一起的第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1的第一导通端作为该常规电源开关支路11的输入端，第一开关管Q1的第二导通端与第二开关管Q2的第二导通端连接，第二开关管Q2的第一导通端作为该常规电源开关支路11的输出端。各应急电源开关支路12包括背靠背连接在一起的第三开关管Q3和第四开关管Q4，第三开关管Q3的第一导通端作为该应急电源开关支路12的输入端，第三开关管Q3的第二导通端与第四开关管Q4的第二导通端连接，第四开关管Q4的第一导通端作为该应急电源开关支路12的输出端。将背靠背连接的两只开关管作为电源开关支路，能够阻止电源开关支路的输出电流倒灌至电源开关支路的输入端，从而提高了供电的可靠性。
在本实施例中，上述的第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4均为NMOS管，NMOS管的栅极、漏极和源极分别构成开关管的受控端、第一导通端和第二导通端。
进一步地，应急电源切换控制器100包括开关管驱动电路6和开关管驱动电源电路7，控制模块4的输出端与开关管驱动电路6的输入端连接，开关管驱动电路6的输出端分别与各路开关电路1的各个开关管的受控端电连接。开关管驱动电路6的电路结构为现有技术，在此不再赘述。开关管驱动电源电路7的输入端分别与每路开关电路的常规电源开关支路11的输入端和应急电源开关支路12的输入端电连接，开关管驱动电源电路7的输出端与开关管驱动电路6的电源端电连接，开关管驱动电源电路7用于将常规电源或应急电源的输出电压转换为开关管驱动电路6的工作电压。
在其它的实施方式中，各路开关电路1的常规电源开关支路和应急电源开关支路由继电器的触点构成，控制模块4的输出端分别与各路开关电路1的常规电源开关支路的受控端和应急电源开关支路的受控端电连接。
进一步地，应急电源切换控制器100还包括通信模块（图中未示出），该通信模块与控制模块4电连接，以实现与外部控制器通信的功能，进而可对控制模块电源电路5和开关管驱动电源电路7进行休眠控制。在其它的实施方式中，也可以通过控制模块4的使能引脚实现对控制模块电源电路5和开关管驱动电源电路7的休眠控制。
本实用新型能够自动监控常规电源的输出电压和应急电源的输出电压，在常规电源输出电压发生异常、而应急电源的输出电压正常时，能够切断常规电源供电，自动接入应急电源，而在常规电源输出电压恢复正常时，能够自动切断应急电源供电，切换到常规电源供电，从而保证了供电的安全性、连续性和可靠性。
Claims (8)
1.一种应急电源切换控制器，其特征在于，包括：
多路开关电路，每一路所述开关电路包括常规电源开关支路和应急电源开关支路，所述常规电源开关支路的输入端用于接入常规电源的输出电压，所述应急电源开关支路的输入端用于接入应急电源的输出电压，所述常规电源开关支路的输出端和所述应急电源开关支路的输出端均连接至一公共节点，所述公共节点作为开关电路的输出端；其中，所有开关电路的常规电源开关支路的输入端接入同一常规电源，所有开关电路的应急电源开关支路的输入端接入同一应急电源；
电压检测电路，用于检测任意一路常规电源开关支路的输入电压和任意一路应急电源开关支路的输入电压；
控制模块，所述控制模块的输入端与所述电压检测电路的输出端电连接，所述控制模块用于在检测到的常规电源开关支路的输入电压位于预设的工作电压范围内时控制所有开关电路的常规电源开关支路导通及所有开关电路的应急电源开关支路断开，在检测到的常规电源开关支路的输入电压超出所述预设的工作电压范围、且检测到的应急电源开关支路的输入电压处于所述预设的工作电压范围内时，控制所有开关电路的常规电源开关支路断开及所有开关电路的应急电源开关支路导通。
2.根据权利要求1所述的应急电源切换控制器，其特征在于，所述应急电源切换控制器包括电流检测电路，所述电流检测电路用于检测每一路所述开关电路的输出电流，所述电流检测电路的输出端与所述控制模块的输入端电连接；
所述控制模块用于在每路开关电路的输出电流超过预设的电流阈值时控制该路开关电路的常规电源开关支路和应急电源开关支路断开。
3.根据权利要求1所述的应急电源切换控制器，其特征在于，所述应急电源切换控制器包括控制模块电源电路，所述控制模块电源电路的输入端分别与每路开关电路的常规电源开关支路的输入端和应急电源开关支路的输入端电连接，所述控制模块电源电路的输出端与所述控制模块的电源输入端连接，控制模块电源电路用于将所述常规电源或所述应急电源的输出电压转换为所述控制模块的工作电压。
4.根据权利要求3所述的应急电源切换控制器，其特征在于，所述控制模块电源电路为LDO电路。
5.根据权利要求1所述的应急电源切换控制器，其特征在于，各所述常规电源开关支路包括背靠背连接在一起的第一开关管和第二开关管，所述第一开关管的第一导通端作为该常规电源开关支路的输入端，所述第一开关管的第二导通端与所述第二开关管的第二导通端连接，所述第二开关管的第一导通端作为该常规电源开关支路的输出端；
各所述应急电源开关支路包括背靠背连接在一起的第三开关管和第四开关管，所述第三开关管的第一导通端作为该应急电源开关支路的输入端，所述第三开关管的第二导通端与所述第四开关管的第二导通端连接，所述第四开关管的第一导通端作为该应急电源开关支路的输出端；
所述应急电源切换控制器包括开关管驱动电路，所述控制模块的输出端与所述开关管驱动电路的输入端连接，所述开关管驱动电路的输出端分别与各路开关电路的各个开关管的受控端电连接。
6.根据权利要求5所述的应急电源切换控制器，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管均为NMOS管，NMOS管的栅极、漏极和源极分别构成开关管的受控端、第一导通端和第二导通端。
7.根据权利要求5所述的应急电源切换控制器，其特征在于，所述应急电源切换控制器包括开关管驱动电源电路，所述开关管驱动电源电路的输入端分别与每路开关电路的常规电源开关支路的输入端和应急电源开关支路的输入端电连接，所述开关管驱动电源电路的输出端与所述开关管驱动电路的电源端电连接，开关管驱动电源电路用于将所述常规电源或所述应急电源的输出电压转换为所述开关管驱动电路的工作电压。
8.根据权利要求1所述的应急电源切换控制器，其特征在于，所述控制模块为MCU。
Priority Applications (1)
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