CN219086999U

CN219086999U - 一种车辆电源的冗余电路

Info

Publication number: CN219086999U
Application number: CN202223229148.1U
Authority: CN
Inventors: 余嘉宁; 秦坤朋; 王伟星; 马刚
Original assignee: Beijing Wanji Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Wanji Technology Co Ltd
Priority date: 2022-12-02
Filing date: 2022-12-02
Publication date: 2023-05-26
Anticipated expiration: 2032-12-02

Abstract

本申请的实施例中提供了一种车辆电源的冗余电路，用于包括多个输入电源的系统，包括：多个过压防护模块，比较模块，各所述过压防护模块对应的控制模块，其中，各所述过压防护模块与对应的控制模块和输入电源连接，各所述过压防护模块均连接至比较模块，所述比较模块选择其中一个所述控制模块，以控制对应的线路供电。该电路通过比较模块基于接收的信号判断选择供电线路，其架构简单，导通压降小、发热量低。

Description

一种车辆电源的冗余电路

技术领域

本申请涉及车辆工程领域，具体地，涉及车辆电源的冗余电路。

背景技术

在自动驾驶域控制器中对电源进行冗余设计是提高设备可靠性的重要方式。

目前主要的电源冗余采用二极管合路或专用集成芯片方式进行，采用二极管具有压降大、无法用于大电流场景，同时对于部分对电压精度要求较高场合也不适用采用二极管进行合路。专用集成芯片具有价格昂贵，需要MCU参与等问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种车辆电源的冗余电路，用于包括多个输入电源的系统，包括：多个过压防护模块，比较模块，各所述过压防护模块对应的控制模块，

其中，各所述过压防护模块与对应的控制模块和输入电源连接，各所述过压防护模块均连接至比较模块，

所述比较模块选择其中一个所述控制模块，以控制对应的线路供电。

在其中一个可选的实施例中，所述过压防护模块包括：第一电阻R3，第二电阻R4，第一二极管D2，第一三极管Q2，第三电阻R6，第一MOS管，第四电阻R8，其中，所述第一电阻R3连接所述第一三极管Q2的发射极，所述第三电阻R6以及所述第一MOS管Q4源极；所述第一电阻R3另一端连接第一二极管和第二电阻R4，所述第一二极管D2另一端接地；所述第二电阻R4另一端连接所述第一三极管的基极，所述第一三极管Q2的集电极连接第三电阻的R6另一端；所述第四电阻R8和所述第一MOS管Q4的基极连接，所述第四电阻R8另一端接地，所述第一MOS管Q4的漏极为经过防护后的电源。

在其中一个可选的实施例中，所述比较模块包括：多个电压采样子模块，第二三极管Q5，第五电阻R16，第六电阻R12，其中，个所述电压采样子模块连所述过压防护模块，并均连接第五电阻R16；所述第二三极管的发射极连接各所述电压采样子模块，所述第二三极管的集电极连接所述第六电阻R12，所述第二三极管的基极连接部分电压采样子模块，所述第六电阻R12连接各所述控制模块。

在其中一个可选的实施例中，所述第二三极管的基极连接一个电压采样子模块。

在其中一个可选的实施例中，所述电压采样子模块包括：第七电阻R10，第八电阻R14，第九电阻R9，第三三极管Q6，第二二极管D3，其中，

所述第二二极管D3的阳极连接所述过压防护模块、第七电阻R10以及对应的所述控制模块，所述第七电阻R10另一端连接所述第八电阻R14和所述第三三极管Q6的基极，所述第八电阻R14的另一端接地，所述第三三极管Q6的发射极连接所述第五电阻R16，所述第三三极管Q6的集电极连接所述第九电阻R9，所述第九电阻R9连接所述第二二极管D3的阴极。

在其中一个可选的实施例中，所述控制模块包括：第十电阻R17，第十一电阻R18，第十二电阻R23，第十三电阻R21，第十四电阻R13，第四三极管Q8，第五三极管Q12，第二MOS管Q10，其中，

所述第十电阻R17一端连接所述比较模块以及其他的所述控制模块，所述第十电阻R17的另一端连接所述第四三极管Q8的基极，所述第四三极管Q8的发射极接地，所述第四三极管Q8的集电极连所述第十四电阻R13和所述第十一电阻R18，所述第十四电阻R13的另一端连接对应的所述比较模块，所述第十一电阻R18的另一端连接所述第五三极管Q12的基极，所述第五三极管Q12的发射极接地，所述第五三极管Q12的集电极连接所述第十二电阻R23，所述第十二电阻R23另一端、所述第十三电阻R21、所述第二MOS管Q10的栅极汇合连接，所述第二MOS管Q10的源极连接其他所述控制模块，所述第二MOS管Q10的漏极连接对应所述过压防护模块和所述第十三电阻R21。

在其中一个可选的实施例中，所述过压防护模块包括：过压防护模块的数量为2，所述控制模块的数量为2。

本申请提供的车辆电源的冗余电路，与现有技术相比，具有以下优点：

导通压降小、发热量低；

可以用于大电流合路，和对电压要求较高场合；

具有过压、单路欠压防护，防止电源异常损坏后级电路；

可以通过外部IO直接控制导通状态，灵活性高。

本申请的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请，但并不构成对本申请的限制。在附图中：

图1是本申请实施例提供的一种车辆电源的冗余电路的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种车辆电源的冗余电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。

请参见图1，本申请的实施例中提供了一种车辆电源的冗余电路，用于包括多个输入电源的系统，包括：多个过压防护模块110，比较模块120，各所述过压防护模块对应的控制模块130，

其中，各所述过压防护模块110与对应的控制模块130和输入电源连接，各所述过压防护模块110均连接至比较模块120，所述比较模块120选择其中一个所述控制模块130，以控制对应的线路供电。

其工作原理为：比较模块120基于接收的信号判断选择供电线路，其架构简单，导通压降小、发热量低。

可考虑采用分立器件实现本申请的车辆电源的冗余电路的整体或部分。下面对照图2具体说明各个模块的分立器件的实现形式。需要说明的是，为了方便理解，本申请图2示出的是包含两个接入电源时使用的冗余电路。但是实际在实现时，可以参考实现其中部分，采用类似的思路实现另一部分。在接入电源数量增加时可以参考该电路图适应性的增加或修改。本申请为了方便说明提供整体图示，本申请并不限制各个模块的其他形式组合。

参见图2中左上角标注序号110的部分，其示出的为其中一个过压防护模块的构成，包括：第一电阻R3，第二电阻R4，第一二极管D2，第一三极管Q2，第三电阻R6，第一MOS管Q3，第四电阻R8，其中，所述第一电阻R3连接所述第一三极管Q2的发射极，所述第三电阻R6以及所述第一MOS管Q4源极；所述第一电阻R3另一端连接第一二极管和第二电阻R4，所述第一二极管D2另一端接地；所述第二电阻R4另一端连接所述第一三极管的基极，所述第一三极管Q2的集电极连接第三电阻的R6另一端；所述第四电阻R8和所述第一MOS管Q4的基极连接，所述第四电阻R8另一端接地，所述第一MOS管Q4的漏极为经过防护后的电源。图2中左下角示出的110模块为另一个过压防护模块。

参见图2中左上角标注序号120的部分，来具体说明其中一种所述比较模块的实现形式，包括：多个电压采样子模块121，第二三极管Q5，第五电阻R16，第六电阻R12，其中，个所述电压采样子模块121连所述过压防护模块110，并均连接第五电阻R16；所述第二三极管的发射极连接各所述电压采样子模块121，所述第二三极管的集电极连接所述第六电阻R12，所述第二三极管的基极连接部分电压采样子模块，所述第六电阻R12连接各所述控制模块130。可选的，所述第二三极管的基极连接一个电压采样子模块。将连接的这一个电压子模块作为基础的供电线路，其他供电线路与其比较确定供电的线路，当然在其他情形下，可以选择更多的选通可能的器件或器件的组合，实现更多元的方案选择，本申请仅在此列举一个示例说明，对本方案提出的构思的实现不做具体限定。

继续参见图2，在一个具体的实施例中，该电压采样子模块121包括：第七电阻R10，第八电阻R14，第九电阻R9，第三三极管Q6，第二二极管D3，其中，所述第二二极管D3的阳极连接所述过压防护模块、第七电阻R10以及对应的所述控制模块，所述第七电阻R10另一端连接所述第八电阻R14和所述第三三极管Q6的基极，所述第八电阻R14的另一端接地，所述第三三极管Q6的发射极连接所述第五电阻R16，所述第三三极管Q6的集电极连接所述第九电阻R9，所述第九电阻R9连接所述第二二极管D3的阴极。

参见图2中右上角标注序号130的部分，来具体说明其中一种所述控制模块130的实现形式，包括：第十电阻R17，第十一电阻R18，第十二电阻R23，第十三电阻R21，第十四电阻R13，第四三极管Q8，第五三极管Q12，第二MOS管Q10，其中，所述第十电阻R17一端连接所述比较模块以及其他的所述控制模块，所述第十电阻R17的另一端连接所述第四三极管Q8的基极，所述第四三极管Q8的发射极接地，所述第四三极管Q8的集电极连所述第十四电阻R13和所述第十一电阻R18，所述第十四电阻R13的另一端连接对应的所述比较模块，所述第十一电阻R18的另一端连接所述第五三极管Q12的基极，所述第五三极管Q12的发射极接地，所述第五三极管Q12的集电极连接所述第十二电阻R23，所述第十二电阻R23另一端、所述第十三电阻R21、所述第二MOS管Q10的栅极汇合连接，所述第二MOS管Q10的源极连接其他所述控制模块，所述第二MOS管Q10的漏极连接对应所述过压防护模块和所述第十三电阻R21。

为了更加简单清楚的理解，本申请参照图2具体说明本申请提出的车辆电源的冗余电路在接入电源为2路时的实现形式及工作过程，具体如下：

第一路电源输入连接电阻R3、三极管Q2发射极、R6、MOS管Q4源极，R3另一端连接稳压二极管D2和R4，D2另一端接地，R4另一端连接三极管Q2基极，Q2集电极连接R6另一端、电阻R8和MOS管Q4基极，电阻R8另一端接地，MOS管Q4漏极为经过防护后的电源；类似的第二路电源输入连接电阻R1、三极管Q1发射极、R5、MOS管Q3源极，R2另一端连接稳压二极管D1和R2，D1另一端接地，R2另一端连接三极管Q1基极，Q1集电极连接R5另一端、电阻R7和MOS管Q3基极，电阻R7另一端接地，MOS管Q3漏极为经过防护后的电源；Q4漏极连接二极管D3阳极、电阻R10、R21、MOS管Q10漏极，二极管D3连接电阻R9，二极管D4阴极，R10另一端连接R14、三极管Q6基极，电阻R14另一端接地，三极管Q6发射极接三极管Q7发射极、电阻R16，电阻R16另一端接地，三极管Q6集电极接电阻R9另一端、三极管Q5基极，二极管D4阳极连接MOS管Q3漏极、电阻R14、R20、MOS管Q9漏极，电阻R11另一端连接电阻R15、三极管Q7基极，电阻R15另一极接地，电阻R21另一端连接MOS管Q10栅极、电阻R23，R23另一端连接三极管Q12集电极，三极管Q12发射极接地，三极管Q12基极连接电阻R18，R18另一端连接三极管Q8集电极、电阻R13另一端，三极管Q8发射极接地，三极管Q8基极连接电阻R17，电阻R17另一端连接电阻R12、R19、TVS二极管和外部控制接口，TVS二极管另一端接地，电阻R12另一端连接三极管Q5集电极，电阻R20另一端连接MOS管Q9栅极、电阻R22，电阻R22另一端连接三极管Q11集电极，三极管Q11发射极接地，三极管Q11基极连接电阻R19另一端，MOS管Q10和Q9源极连接在一起为模块电路的输出。

工作情形1：当两路电源输入均在正常电压范围内，但第一路电压稍高于第二路输入电压时，R3上电压小于0.7V，三极管Q2基极发射极电压小于0.7V，三极管Q2不导通，此时MOS管Q4栅极电压有电阻R6、R8组成分压网络提供，Q4栅极电压为Vin*R8/(R6+R8),小于PMOS开启电压，MOS管Q4开启，同理另一路电源R1上电压小于0.7V，Q1不导通，Q3栅极电压小于开启电压，Q3管开启。三极管Q6基极电压为Vin1经过分压电阻网络R10、R14分压后电压，其值大小为Vin*R14/(R10+R14)，同理三极管Q7基极电压为Vin1经过分压电阻网络R11、R15分压后电压，其值大小为Vin*R15/(R11+R15)，但由于三极管Q6、Q7发射极连接在一起，为等电势点，此时三极管基极电压较高的三极管进入放大状态，开始导通，由Vin1和Vin2经过二极管D3、D4合路后的控制电源经过三极管和电阻R16，电阻R16上电压上升，造成基极电压较高三极管处于打开状态、基极电压较低三极管处于关闭状态，由于第一路电压稍高于第二路电压，Q6处于打开状态、Q7处于关闭状态，此时流经R9上电流在R9上产生压降，当R9上电势差大于0.7V时，Q5达到导通条件，三极管Q5集电极电压约等于控制电源电压，为高电平。此时R12与R18、Q12形成分压网络，Q12基极分到电压大于开启电压，Q12打开，此时MOS管Q10栅极电压由R21、R23组成的分压网络决定，其值大小为Vin*R23/(R21+R23)，小于PMOS管Q10开启电压，Q10导通，此时R12、R17、Q8组成分压网络，Q8基极分得电压大于开启电压，Q8导通，Q8集电极为低电平，致使Q11基极为低电平，Q11不导通，Q11集电极电压等于Q9漏极电压，MOS管Q11不导通。

工作情形2：当第一路电源输入过压，另一路输入正常时，电路工作流程如下：当Vin1大于D2击穿电压+三极管开启电压时，R3两端电压大于0.7V，PNP三极管Q2导通，PMOSQ4栅极因三极管Q2将R6短路，Q4栅极电压等于Vin1，PMOS Q4不导通；类似的VIN2电压小于D2击穿电压+三极管开启电压，PMOS Q3导通。

工作情形3：外部IO CTRL具有高阻态、高电平、低电平三种状态，正常状态下CTRL为高阻态状态，不影响电压比较模块的输出结果；当CTRL为高电平时，三极管Q11基极电压大于开启电压、Q11导通，PMOS管Q9栅极由电阻R20、R22分压，低于开启电压，PMOS管Q9导通，类似的，三极管Q8基极电压大于开启电压，三极管Q8导通，三极管Q8集电极电压约等于0V，因此三极管Q12基极电压小于开启电压，三极管Q12不导通，PMOS管Q10栅极电压经电阻R21上拉，大于开启电压，PMOS管Q10不导通。类似的当CTRL为低电平时，PMOS管Q10处于导通状态，P9管处于截止状态。

以上结合附图详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本申请所申请的内容。

Claims

1.一种车辆电源的冗余电路，用于包括多个输入电源的系统，其特征在于，包括：多个过压防护模块，比较模块，各所述过压防护模块对应的控制模块，

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述过压防护模块包括：第一电阻R3，第二电阻R4，第一二极管D2，第一三极管Q2，第三电阻R6，第一MOS管，第四电阻R8，其中，所述第一电阻R3连接所述第一三极管Q2的发射极，所述第三电阻R6以及所述第一MOS管Q4源极；所述第一电阻R3另一端连接第一二极管和第二电阻R4，所述第一二极管D2另一端接地；所述第二电阻R4另一端连接所述第一三极管的基极，所述第一三极管Q2的集电极连接第三电阻的R6另一端；所述第四电阻R8和所述第一MOS管Q4的基极连接，所述第四电阻R8另一端接地，所述第一MOS管Q4的漏极为经过防护后的电源。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述比较模块包括：多个电压采样子模块，第二三极管Q5，第五电阻R16，第六电阻R12，其中，各所述电压采样子模块连所述过压防护模块，并均连接第五电阻R16；所述第二三极管的发射极连接各所述电压采样子模块，所述第二三极管的集电极连接所述第六电阻R12，所述第二三极管的基极连接部分电压采样子模块，所述第六电阻R12连接各所述控制模块。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第二三极管的基极连接一个电压采样子模块。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述电压采样子模块包括：第七电阻R10，第八电阻R14，第九电阻R9，第三三极管Q6，第二二极管D3，其中，

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述控制模块包括：第十电阻R17，第十一电阻R18，第十二电阻R23，第十三电阻R21，第十四电阻R13，第四三极管Q8，第五三极管Q12，第二MOS管Q10，其中，

所述第十电阻R17一端连接所述比较模块以及对应的所述控制模块，所述第十电阻R17的另一端连接所述第四三极管Q8的基极，所述第四三极管Q8的发射极接地，所述第四三极管Q8的集电极连所述第十四电阻R13和所述第十一电阻R18，所述第十四电阻R13的另一端连接对应的所述比较模块，所述第十一电阻R18的另一端连接所述第五三极管Q12的基极，所述第五三极管Q12的发射极接地，所述第五三极管Q12的集电极连接所述第十二电阻R23，所述第十二电阻R23另一端、所述第十三电阻R21、所述第二MOS管Q10的栅极汇合连接，所述第二MOS管Q10的源极连接其他所述控制模块，所述第二MOS管Q10的漏极连接对应所述过压防护模块和所述第十三电阻R21。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的电路，其特征在于，过压防护模块的数量为2，所述控制模块的数量为2。