CN219892957U - 防护电路及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种防护电路及车辆。该防护电路包括整流电路、第一防护电路以及第二防护电路，整流电路与车辆音频端口连接；第一防护电路与整流电路连接；第二防护电路分别与整流电路、车辆音频芯片及电源连接；其中，整流电路、第一防护电路及第二防护电路用于泄放从车辆音频端口输入的雷击浪涌能量。本申请提供的防护电路能够降低雷击浪涌能量对车辆音频芯片的损坏机率，提高车载电子系统的安全性。

Description

防护电路及车辆

技术领域

本申请涉及电子技术领域，特别是涉及一种防护电路及车辆。

背景技术

汽车受到雷电直接袭击时，直击雷从车顶而下，经过整个车身，再从轮毂泄放到大地。在上述过程中车身的瞬间大电流将近100KA，在电磁感应作用下，瞬间大电流会在车身布置的各信号线中感应雷击能量，即感应雷，雷击浪涌能量巨大，雷击浪涌能量超过汽车电子零部件能够承受的上限时，汽车电子零部件将产生不可逆的损坏。

车载音频总线(Automotive Audio Bus，A2B)，是一款高带宽、双向、数字音频总线，采用差分传输方式，为音频设计提供更简单、更方便的解决方案。车辆音频芯片现有的防护技术以静电防护为主，当雷击能量从车载音频端口耦合输入时，现有的防护技术不能将雷击浪涌能量泄放，故无法满足雷击防护要求，导致车辆音频芯片受到不可逆损害。

实用新型内容

本申请提供一种防护电路及车辆，能够降低雷击浪涌能量对车辆音频芯片的损坏机率，提高车载电子系统的安全性。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种防护电路，该防护电路包括整流电路、第一防护电路以及第二防护电路，整流电路与车辆音频端口连接；第一防护电路与整流电路连接；第二防护电路分别与整流电路、车辆音频芯片及电源连接；其中，整流电路、第一防护电路及第二防护电路用于泄放从车辆音频端口输入的雷击浪涌能量。

其中，第二防护电路包括第一退耦模块，第一退耦模块分别与整流电路、车辆音频芯片及电源连接。

其中，车辆音频芯片包括反相引脚和非反相引脚；第一退耦模块包括第一电容、第一电感、第二电容和第二电感，第一电容的第一端与整流电路连接，其第二端与非反相引脚连接；第一电感的第一端与第一电容的第二端连接，其第二端与电源连接；第二电容的第一端与反相引脚连接，其第二端与整流电路连接；第二电感的第一端与第二电容的第二端连接，其第二端与车辆音频芯片的VSSN引脚连接。

其中，第二防护电路还包括第二退耦模块，第二退耦模块与第一电感的第二端连接。

其中，第二退耦模块包括第三电容，第三电容的第一端与第一电感的第二端连接，其第二端接地。

其中，第二退耦模块还包括第一二极管，第一二极管的阳极与电源连接，其阴极与第三电容的第一端连接。

其中，第一防护电路包括瞬态抑制二极管，瞬态抑制二极管的一端与整流电路连接，其另一端接地。

其中，防护电路还包括第三防护电路，第三防护电路分别与第二防护电路及车辆音频芯片连接，用于泄放雷击浪涌能量。

其中，车辆音频芯片包括非反相引脚和反相引脚，第三防护电路包括第一功率管、第二功率管、第三功率管和第四电容，第一功率管的第一端分别与非反相引脚及第二防护电路连接，其第二端接地；第二功率管的第一端分别与反相引脚及第二防护电路连接，其第二端接地；第三功率管的第一端与电源连接，其第二端接地；第四电容的第一端与车辆音频芯片的SENSE引脚连接，其第二端与车辆音频芯片的VSS引脚连接。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种车辆，该车辆包括上述防护电路。

本申请的有益效果是：本申请的防护电路包括整流电路、第一防护电路以及第二防护电路。其中，整流电路与车辆音频端口连接，第一防护电路的与整流电路连接，第二防护电路分别与整流电路、车辆音频芯片及电源连接，其中，整流电路、第一防护电路及第二防护电路用于泄放从车辆音频端口输入的雷击浪涌能量。通过上述方式，整流电路与第一防护电路作为防护电路的第一级防护电路泄放从车辆音频端口输入的大部分雷击浪涌能量，之后第二防护电路进一步泄放和阻止残余的雷击浪涌能量，以进一步减少或阻止残余雷击浪涌能量进入车辆音频芯片，从而降低车辆音频芯片的损坏，进而提高车载电子系统的安全性；进一步地，整流电路还能够降低第一防护电路的结电容，以保证A2B信号的高速传输速率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，其中：

图1是车辆雷电效应技术测试布置示意图；

图2是车辆受到直击雷时车身雷击浪涌波形图及参数示意图；

图3是本申请提供的防护电路一实施例的结构示意图；

图4是本申请第一退耦模块一实施例的电路示意图；

图5是本申请第二退耦模块一实施例的电路示意图；

图6是本申请提供的防护电路另一实施例的结构示意图；

图7是本申请第三防护电路一实施例的电路示意图；

图8是本申请提供的防护电路一实施例的电路示意图；

图9是本申请提供的车辆一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

A2B能够用一条非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair，UTP)电缆传输I2S/TDM/PDM数据和I2C控制信息以及时钟和电源，节点间距离最长15m，整个菊花链最长40m。A2B可用作其自己的网络，具有嵌入式子网络，或者搭配其他较长距离协议用作端点传输总线。A2B技术相对于传统汽车音频技术具有配置灵活、低风险、传输音频质量高、确定性延迟低等优点。由于其采用菊花链结构，在传输信号同时，也可以用来传输电源，故在整车布置的时候，其不仅能够节约线束成本，减轻线束重量，同时又能降低布线难度。

目前，汽车的雷击防护主要针对充电端口，即交流慢充和直流快充端口，主要考量的是雷暴天气下，车辆静止充电的时候，感应雷击对车辆充电端口的影响，一般防护等级较低(共模2KV，差模1KV)，由于有变压器的隔离，一般不会影响到后面低压系统，如车机系统、控制器系统等。该标准无法切实体现和涵盖实际生活中的所有场景，如汽车在雷暴天气时，行驶在空旷的公路上的场景。此时，汽车容易受到雷电的直接袭击，即直击雷，其能量巨大，高达上百KA。故针对此，目前国家标准化管理委员会正在研究和出台相关标准——《道路车辆—车辆雷电效应技术要求及试验方法》。参阅图1和图2，图1是车辆雷电效应技术测试布置示意图；图2是车辆受到直击雷时车身雷击浪涌波形图及参数示意图，如图1和图2所示，汽车受到雷电直接袭击时，直击雷从车顶而下，经过整个车身，再从轮毂泄放到大地，车身的瞬间大电流将近100KA。车辆音频芯片现有的防护技术以静电防护为主，当雷击能量从车载音频端口耦合输入时，现有的防护技术不能将雷击浪涌能量泄放，故无法满足雷击防护要求，导致车辆音频芯片或者车辆电子系统受到不可逆损害。

为解决上述技术问题，本申请提供一种防护电路，该防护电路可以应用于设置有车辆音频芯片也即A2B芯片或者集成有A2B功能的设备，其中，设备可以是车辆等，在此不限定设备的具体类型。参阅图3，图3是本申请提供的防护电路一实施例的结构示意图，如图3所示，该防护电路包括整流电路110、第一防护电路120以及第二防护电路130。其中，整流电路110与车辆音频端口50连接。第一防护电路120与整流电路110连接。第二防护电路130分别与整流电路110、车辆音频芯片40及电源连接。其中，整流电路110、第一防护电路120及第二防护电路130用于泄放从车辆音频端口50输入的雷击浪涌能量。

车辆音频芯片40是指集成有A2B功能的芯片，或者是集成有A2B功能的模块、电路等，在本申请文件中，车辆音频芯片40也可以称为A2B芯片40。其中，车辆音频端口50是指设置有与A2B芯片40连接的端口。可以理解地，本申请的防护电路10设置在A2B芯片40与车辆音频端口50之间，并且防护电路10的整流电路110与第一防护电路120作为防护电路10的第一级防护电路，泄放从车辆音频端口50涌入的大部分雷击浪涌能量；第二防护电路130作为防护电路10的第二级防护电路进一步阻止和泄放残余的雷击浪涌能量，以进一步减少或者阻止雷击浪涌能量进入A2B芯片40，从而降低A2B芯片40的损坏机率。其中，A2B信号属于高速信号，其正常传输时速率能够达到50Mbps，同时又上载电源信号，整流电路110还能够降低第一防护电路120的结电容，以保证A2B信号的高速传输速率。

本申请的防护电路10包括整流电路110、第一防护电路120以及第二防护电路130。其中，整流电路110与车辆音频端口50连接，第一防护电路120的与整流电路110连接，第二防护电路130分别与整流电路110、A2B芯片40及电源连接，其中，整流电路110、第一防护电路120及第二防护电路130用于泄放从车辆音频端口50输入的雷击浪涌能量。通过上述方式，整流电路110与第一防护电路120作为防护电路10的第一级防护电路泄放从车辆音频端口50输入的大部分雷击浪涌能量，之后第二防护电路130作为防护电路10的第二级防护电路进一步泄放和阻止残余的雷击浪涌能量，以进一步减少或阻止残余雷击浪涌能量进入A2B芯片40，从而降低A2B芯片40的损坏，进而提高车载电子系统的安全性；进一步地，整流电路110还能够降低第一防护电路120的结电容，以保证A2B信号的高速传输速率。

可选地，第一防护电路120包括瞬态抑制二极管TVS(参见图8)，瞬态抑制二极管TVS的一端与整流电路110连接，瞬态抑制二极管TVS的另一端接地。瞬态抑制二极管TVS与整流电路110的组合，不仅降低瞬态抑制二极管TVS的结电容，满足A2B信号的高速传输，同时又能够以最少的器件，较低的成本，满足A2B的共模、差模雷击防护要求和静电防护要求。

在其他实施例中，第一防护电路120还可以包括压敏电阻(图未标注)，压敏电阻是一种具有非线性伏安特性的电阻器件，主要用于在电阻承受过压时进行电压钳位。

可选地，第二防护电路130包括第一退耦模块(图未标注)，第一退耦模块分别与整流电路110、A2B芯片40及电源连接。在正常通信时，第一退耦模块隔离开电源对A2B信号的相互影响，当有雷击浪涌能量涌入时，第一退耦模块的高阻抗特性能够隔绝全部或者大部分雷击浪涌能量进入后级的A2B芯片40，使得大部分雷击浪涌能量从整流电路110和第一防护电路120泄放，从而降低A2B芯片40损坏的机率。

具体地，参阅图4，图4是本申请第一退耦模块一实施例的电路示意图，如图4所示，A2B芯片40包括非反相引脚BP和反相引脚BN，其中，非反相引脚BP和反相引脚BN是A2B芯片40用于实现差分通信的两个通信端口引脚。其中，A2B芯片40的非反相引脚BP与车辆音频端口50的非反相输出引脚BPOUT连接(参阅图8)，A2B芯片40的反相引脚BN与车辆音频端口50的反相输出引脚BNOUT连接(参阅图8)。第一退耦模块包括第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1和第二电感L2。其中第一电容C1的第一端与整流电路110连接，第一电容C1的第二端与A2B芯片40的非反相引脚BP连接。第一电感L1的第一端与第一电容C1的第二端连接，第一电感L1的第二端与电源连接。第二电容C2的第一端与A2B芯片40的反相引脚BN连接，第二电容C2的第二端与整流电路110连接。第二电感L2的第一端与第二电容C2的第二端连接，第二电感L2的第二端与A2B芯片40的VSSN引脚连接。

其中，A2B芯片40在正常通信时，第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1和第二电感L2隔离开电源对A2B信号的相互影响，当有雷击浪涌能量涌入时，第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1和第二电感L2的高阻抗特性能够隔绝全部或者大部分雷击浪涌能量进入后级的A2B芯片40，使的大部分雷击浪涌能量从整流电路110和第一防护电路120泄放，从而降低A2B芯片40的损害机率。

可选地，第二防护电路130还包括第二退耦模块(图未标注)，第二退耦模块与第一电感L1的第二端连接。第二退耦模块作为第二防护电路130的退耦后级，主要用于吸收残余浪涌能量产生的震荡尖峰，进一步减少浪涌能量进入A2B芯片40，以进一步降低A2B芯片40的损坏机率。

具体地，参阅图5，图5是本申请第二退耦模块一实施例的电路示意图，如图5所示，第二退耦模块包括第三电容C3，第三电容C3的第一端与第一电感L1的第二端连接，第三电容C3的第二端接地。第三电容C3作为退耦后级主要用于吸收残余浪涌能量产生的震荡尖峰，进一步减少浪涌能量进入A2B芯片40，以进一步降低A2B芯片40的损坏机率。

可选地，继续参阅图5，第二退耦模块还包括第一二极管D1，第一二极管D1的其阳极与电源连接，第一二极管D1的阴极与第三电容C3的第一端连接。第一二极管D1主要用于阻挡残余浪涌能量串入电源，防止残余浪涌能量损坏电源。

可选地，参阅图6，图6是本申请提供的防护电路另一实施例的结构示意图，如图6所示，防护电路20还包括第三防护电路240，第三防护电路240分别与第二防护电路130及A2B芯片40连接，用于吸收浪涌能量。可以理解地，第三防护电路240作为防护电路20的第三级防护电路，进一步吸收残余浪涌能量，以进一步减少或阻止残余浪涌能量进入后级A2B芯片40，从而降低A2B芯片40的损坏机率。

具体地，参阅图7，图7是本申请第三防护电路一实施例的电路示意图，如图7所示，第三防护电路240包括第一功率管ESD1、第二功率管ESD2、第三功率管ESD3、第四电容C4。其中，第三功率管ESD3的第一端与电源连接，第三功率管ESD3的第二端接地。第二功率管ESD2的第一端分别与反相引脚BN及第二防护电路130连接，第二功率管ESD2的第二端接地。第一功率管ESD1的第一端分别与非反相引脚BP及第二防护电路130连接，第一功率管ESD1的第二端接地。第四电容C4的第一端与A2B芯片40的SENSE引脚连接，第四电容C4的第二端与A2B芯片40的VSS引脚连接。第一功率管ESD1、第二功率管ESD2、第三功率管ESD3以及第四电容C4用于吸收残余雷击浪涌能量，进一步保护A2B芯片40。

参阅图8，图8是本申请提供的防护电路一实施例的电路示意图，如图8所示，防护电路10包括整流电路110、瞬态抑制二极管TVS、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一电感L1、第二电感L2，差模电感FUS、第一二极管D1、第一功率管ESD1、第二功率管ESD2、第三功率管ESD3和第一电阻R1。其中，整流电路110包括第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4和第五二极管D5，第二二极管D2的阴极与第三二极管D3的阳极连接，并作为整流电路110的第一交流端与车辆音频端口50的非反相输出引脚BPOUT连接；第三二极管D3的阴极与第五二极管D5的阴极连接，并作为整流电路110的第一直流端与瞬态抑制二极管TVS的一端连接；第五二极管D5的阳极与第四二极管D4的阴极连接，并作为整流电路110的第二交流端与车辆音频端口50的反相输出引脚BNOUT连接；第四二极管D4的阳极与第二二极管D2的阳极连接，并作为整流电路110的第二直流端接地。其中，瞬态抑制二极管TVS的另一端接地。第一交流端还分别与第一电容C1和第一电感L1的一端连接；第一电感L1的另一端分别与第一电阻R1和第三电容C3的一端连接，以及与第一二极管D1的阴极连接；第三电容C3的另一端接地；第一二极管D1的阳极接电源及第五电容C5的一端；第五电容C5的另一端接地；第一电阻R1的另一端分别与A2B芯片40的SENSE引脚及第三功率管ESD3的一端连接；第三功率管ESD3的另一端接地；第一电容C1的另一端与差模电感FUS的第一端连接；第二交流端分别与第二电容C2和第二电感L2的一端连接；第二电感L2的另一端与A2B芯片40的VSSN引脚连接；第二电容C2的另一端与差模电感FUS的第二端连接；差模电感FUS的第三端与A2B芯片40的非反相引脚BP和第一功率管ESD1的一端连接，差模电感FUS的第四端与A2B芯片40的反相引脚BN和第二功率管ESD2的一端连接；第一功率管ESD1的另一端和第二功率管ESD2的另一端均接地；第四电容C4分别与A2B芯片40的VSS引脚和VSSN引脚连接。

本申请还提供一种车辆，参阅图9，图9是本申请提供的车辆一实施例的结构示意图，如图9所示，该车辆60包括防护电路(图未标注)，其中，防护电路是上述防护电路实施例中，任意一种防护电路。

本申请提供的一种设置有防护电路的车辆，其中，防护电路包括整流电路、第一防护电路以及第二防护电路。其中，整流电路与车辆音频端口连接，第一防护电路的与整流电路连接，第二防护电路分别与整流电路、A2B芯片及电源连接，其中，整流电路、第一防护电路及第二防护电路用于泄放从车辆音频端口输入的雷击浪涌能量。通过上述方式，整流电路与第一防护电路作为防护电路的第一级防护电路泄放从车辆音频端口输入的大部分雷击浪涌能量，之后第二防护电路进一步泄放和阻止残余的雷击浪涌能量，以进一步减少或阻止残余雷击浪涌能量进入A2B芯片，从而降低A2B芯片的损坏，进而提高车载电子系统的安全性；进一步地，整流电路还能够降低第一防护电路的结电容，以保证A2B信号的高速传输速率。

在本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、机构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、机构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种防护电路，其特征在于，包括：

整流电路，与车辆音频端口连接；

第一防护电路，与所述整流电路连接；

第二防护电路，分别与所述整流电路、车辆音频芯片及电源连接；

其中，所述整流电路、所述第一防护电路及所述第二防护电路用于泄放从所述车辆音频端口输入的雷击浪涌能量。

2.根据权利要求1所述的防护电路，其特征在于，所述第二防护电路包括：

第一退耦模块，分别与所述整流电路、所述车辆音频芯片及所述电源连接。

3.根据权利要求2所述的防护电路，其特征在于，所述车辆音频芯片包括反相引脚和非反相引脚；

所述第一退耦模块包括：

第一电容，其第一端与所述整流电路连接，其第二端与所述非反相引脚连接；

第一电感，其第一端与所述第一电容的第二端连接，其第二端与所述电源连接；

第二电容，其第一端与所述反相引脚连接，其第二端与所述整流电路连接；

第二电感，其第一端与所述第二电容的第二端连接，其第二端与所述车辆音频芯片的VSSN引脚连接。

4.根据权利要求3所述的防护电路，其特征在于，所述第二防护电路还包括第二退耦模块，所述第二退耦模块与所述第一电感的第二端连接。

5.根据权利要求4所述的防护电路，其特征在于，所述第二退耦模块包括：

第三电容，其第一端与所述第一电感的第二端连接，其第二端接地。

6.根据权利要求5所述的防护电路，其特征在于，所述第二退耦模块还包括：

第一二极管，其阳极与所述电源连接，其阴极与所述第三电容的第一端连接。

7.根据权利要求1所述的防护电路，其特征在于，所述第一防护电路包括：

瞬态抑制二极管，其一端与所述整流电路连接，其另一端接地。

8.根据权利要求1所述的防护电路，其特征在于，还包括：

第三防护电路，分别与所述第二防护电路及所述车辆音频芯片连接，用于泄放雷击浪涌能量。

9.根据权利要求8所述的防护电路，其特征在于，所述车辆音频芯片包括非反相引脚和反相引脚，所述第三防护电路包括：

第一功率管，其第一端分别与所述非反相引脚及所述第二防护电路连接，其第二端接地；

第二功率管，其第一端分别与所述反相引脚及所述第二防护电路连接，其第二端接所述地；

第三功率管，其第一端与所述电源连接，其第二端接所述地；

第四电容，其第一端与所述车辆音频芯片的SENSE引脚连接，其第二端与所述车辆音频芯片的VSS引脚连接。

10.一种车辆，其特征在于，包括：

权利要求1-9任一项所述的防护电路。