一種車載電子設備供電電路的製作方法

2023-05-12 00:41:26 1

本實用新型涉及汽車電子電路技術領域，尤其涉及一種車載電子設備供電電路。

背景技術：

車載電子設備的電源是電池或發電機，由於受到溫度、工況和其它條件的影響，電池或發電機的輸出電壓很不穩定。此外，汽車上一些電子設備可能會將ESD(Electro-Static Discharge，靜電釋放)、尖峰噪聲和瞬態浪湧電壓引入到電源線中。

圖1是現有技術中車載電子設備供電電路的示意圖。如圖1所示：現有技術的供電電路一般包括保險絲F1、瞬態抑制二級管D1、電磁幹擾濾波單元、第一儲能電容E1及直流-直流變換單元(又稱為DC/DC變換單元)。由於熱插拔的限制，現有技術中第一儲能電容E1的取值不能很大，一般為100μF或220μF。

國際標準ISO7637-2中定義了5類典型脈衝產生原理，其中，脈衝1用來模擬並聯的感性負載在斷電時所產生的瞬態幹擾，如關燈或電喇叭等操作；脈衝2b模擬點火被切斷的瞬間，直流電動機變成發電機工作，並由此所產生的瞬變現象，屬於低速和高能量的脈衝幹擾。圖2是現有技術的供電系統對脈衝1的抗擾性測試曲線。如圖2所示，在脈衝1的幹擾下，供電系統會出現200mS的掉電時間(即圖2中t2所示)，是因為儲能電容E1的電容量不足以維持DC/DC變換單元在這200mS內的正常工作。

所以現有技術一般只能滿足EMI測試的CLASS C測試標準，即設備或系統在暴露於幹擾期間，不執行其預先設計的一項或多項功能，但在移出直接暴露幹擾之後能自動恢復到正常操作狀態。在汽車動力控制系統等高可靠應用中，有時要求通過CLASS A測試標準，即設備或系統在暴露於幹擾期間和之後，能執行其預先設計的所有功能；顯然現有技術不能滿足CLASS A的等級要求。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提出一種車載電子設備供電電路，能夠提高車載電子設備供電系統的抗幹擾性和穩定性。

為達此目的，本實用新型採用以下技術方案：

一種車載電子設備供電電路，包括電性連接的保險絲、瞬態抑制二級管、電磁幹擾濾波單元、第一儲能電容和直流-直流變換單元，還包括：緩啟動儲能單元；

所述緩啟動儲能單元與電磁幹擾濾波單元的輸出端並聯，且所述緩啟動儲能單元與第一儲能電容並聯，用於接收電磁幹擾濾波單元的輸出端輸出的電能並存儲。

其中，所述緩啟動儲能單元包括：防反接電路、緩啟動模塊和第二儲能電容；

所述防反接電路用於實現所述車載電子設備供電電路的單向導電；

所述緩啟動模塊用於減小上電瞬間加載在第二儲能電容兩端的衝擊電流；

所述防反接電路、所述緩啟動模塊和所述第二儲能電容串聯，第二儲能電容與第一儲能電容並聯，以使第二儲能電容與第一儲能電容的電容量相疊加。

優選的，所述防反接電路為單向導通二極體。

進一步的，上述方案中，所述緩啟動模塊包括：預充電阻和開關，所述預充電阻與所述開關並聯。

進一步的，所述車載電子設備供電電路中，單向導通二極體的正極與電磁幹擾濾波單元的正極輸出端連接；預充電阻的一端分別與單向導通二極體的負極和第一儲能電容的正極連接，另一端與第二儲能電容的正極連接；所述開關的一端分別與單向導通二極體的負極和第一儲能電容的正極連接，另一端與第二儲能電容的正極連接；第二儲能電容的負極分別與電磁幹擾濾波單元的負極輸出端和第一儲能電容的負極連接。

優選的，所述第二儲能電容的電容量為1000μF以上。

優選的，所述單向導通二極體為肖特基二極體。

優選的，所述預充電阻的阻值為10KΩ。

優選的，所述開關為常開開關。

優選的，所述開關為光電繼電器或場效應管。

本實用新型的有益效果為：

通過給供電電路增加緩啟動儲能單元，增大了供電系統的儲備電容量，使車載電子設備的供電系統在脈衝1和脈衝2b的幹擾下，能夠維持掉電時間段的供電，延長供電系統的掉電維持時間，提高供電系統的抗幹擾性和穩定性，滿足EMI測試的CLASS A測試標準。

附圖說明

圖1是現有技術中車載電子設備供電電路的示意圖。

圖2是現有技術的供電系統對脈衝1的抗擾性測試曲線。

圖3是本實用新型的實施例中車載電子設備供電電路的示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型解決的技術問題、採用的技術方案和達到的技術效果更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施例的技術方案作進一步的詳細描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。

本實施例提供一種車載電子設備供電電路，用於為車載電子設備提供能量，具備抗幹擾性和穩定性強等優點。

圖3是本實用新型的實施例中車載電子設備供電電路的示意圖。如圖3所示，本實施例在現有技術的基礎上，給供電系統增加了緩啟動儲能單元10，所述車載電子設備供電電路，包括電性連接的保險絲、瞬態抑制二級管、電磁幹擾濾波單元、第一儲能電容E1和直流-直流變換單元，還包括：緩啟動儲能單元10。

所述緩啟動儲能單元10與電磁幹擾濾波單元的輸出端並聯，且所述緩啟動儲能單元與第一儲能電容E1並聯，用於接收電磁幹擾濾波單元的輸出端輸出的電能並存儲，增大供電系統的儲備電容量。本實施例中，作為一種優選的實施方式，所述緩啟動儲能單元10包括：防反接電路、緩啟動模塊101及第二儲能電容E2。所述防反接電路用於實現所述車載電子設備供電電路的單向導電；所述緩啟動模塊101用於減小上電瞬間加載在第二儲能電容E2兩端的衝擊電流；所述防反接電路、所述緩啟動模塊101和所述第二儲能電容E2串聯，第二儲能電容E2與第一儲能電容E1並聯，以使第二儲能電容E2與第一儲能電容E1的電容量相疊加。

本實施例中，所述防反接電路為單向導通二極體D2，在其他實施例中，也可以是其他具有單向導通作用的電路，用於避免電源極性反接損壞供電系統，以及防止供電系統掉電時能量倒灌。優選的，所述單向導通二極體D2為肖特基二極體。

作為一種優選的實施方式，所述第二儲能電容E2的電容量為1000μF以上，第二儲能電容E2與第一儲能電容E1並聯，可以使二者的電容量疊加，用於在供電系統掉電時間內提供能量，維持直流-直流變換單元的正常工作，彌補了現有技術中第一儲能電容E1取值不能太大的缺陷。

但是，若僅增加第二儲能電容E2，則會因為第二儲能電容E2上電瞬間衝擊電流過大而損壞供電系統器件，因此需要所述緩啟動模塊101進行輔助。

所述緩啟動模塊101包括預充電阻R1和開關K1，所述預充電阻R1與所述開關K1並聯，用於實現緩啟動儲能單元10的緩啟動過程，即開關K1斷開時，預充電阻R1分擔一部分電壓，第二儲能電容E2先緩慢充電，開關K1閉合後，第二儲能電容E2快速充電。所述預充電阻R1可以取較大阻值，本實施例中取阻值10KΩ。所述開關K1為常開開關，常開開關一般情況下為斷開狀態，在接收到翻轉信號後閉合，如光電繼電器或場效應管，優選為PMOS管。所述緩啟動模塊101可避免輸入電源VIN上電瞬間，由於大容量的第二儲能電容E2的存在，引起衝擊電流過大而損壞供電系統器件。

所述車載電子設備供電電路各元器件的連接關係如圖3所示，單向導通二極體D2的正極與電磁幹擾濾波單元的正極輸出端連接；預充電阻R1的一端分別與單向導通二極體D2的負極和第一儲能電容E1的正極連接，另一端與第二儲能電容E2的正極連接；所述開關K1的一端分別與單向導通二極體D2的負極和第一儲能電容E1的正極連接，另一端與第二儲能電容E2的正極連接；第二儲能電容E2的負極分別與電磁幹擾濾波單元的負極輸出端和第一儲能電容E1的負極連接。

所述車載電子設備供電電路工作過程如下：

1、當輸入電源VIN上電，能量到達緩啟動儲能單元10。初始狀態下開關K1斷開，輸入電源VIN通過單向導通二極體D2、預充電阻R1對第一儲能電容E1進行充電，且對第二儲能電容E2進行緩慢充電(即預充電過程)；同時輸入電源VIN輸入至DC/DC變換單元後得到輸出電壓VOUT，輸出電壓VOUT供電給微控制單元，微控制單元開始工作。

2、微控制單元延時一定時間後輸出控制信號控制開關K1閉合，完成緩啟動過程；輸入電源VIN通過單向導通二極體D2、開關K1對第二儲能電容E2快速充電，直至第二儲能電容E2充滿。

3、當輸入電源VIN受到幹擾掉電，第二儲能電容E2通過開關K1與第一儲能電容E1一起，為DC/DC變換單元供電。

由於大容量儲能電容的存在，可以有效維持掉電時間的能量供應，提高了供電系統的抗幹擾性和穩定性，滿足脈衝1和脈衝2b的抗擾性測試要求，達到EMI測試的CLASS A等級標準。同時，增加的緩啟動模塊可避免輸入電源上電瞬間，由於大容量的儲能電容的存在，引起衝擊電流過大而損壞供電系統器件。

以上結合具體實施例描述了本實用新型的技術原理。這些描述只是為了解釋本實用新型的原理，而不能以任何方式解釋為對本實用新型保護範圍的限制。基於此處的解釋，本領域的技術人員不需要付出創造性的勞動即可聯想到本實用新型的其它具體實施方式，這些方式都將落入本實用新型的保護範圍之內。