[0001] 本发明属于车载设备技术领域， 尤其涉及一种基于车载电源的车电与超级电容 供电切换电路。

背景技术

[0002] 车载电子设备包括车载音响系统、 导航系统、 汽车信息系统和车载家电产品等

， 广泛地应用在人们的日常生活当中。

[0003] 现在， 当车载电子设备中当车电 Vbat掉电之后， 系统能立马切换到备用电源超 级电容供电， 从而达到保护设备关键数据的存储的目的。

[0004] 但是， 现有的供电切换电路存在电路结构复杂， 另外， 由于现有的电路采用 M

OS管等易产生不确定因素的器件， 导致电路不稳定。

技术问题

[0005] 本发明实施例的目的在于提供一种基于车载电 源的车电与超级电容供电切换电 路， 旨在解决现在的供电切换电路存在电路结构复 杂以及电路不稳定的问题。 问题的解决方案

技术解决方案

[0006] 本发明实施例是这样实现的， 一种基于车载电源的车电与超级电容供电切换 电 路， 接被供电系统， 所述基于车载电源的车电与超级电容供电切换 电路包括： [0007] 连接在电源与所述被供电系统之间的车电输入 DC-DC模块；

[0008] 依次串接在所述被供电系统的输入端与地之间 的超级电容、 电感 L1和 MOS管 Q 2；

[0009] 所述基于车载电源的车电与超级电容供电切换 电路还包括二极管 Dl、 电阻 R11 和充电管理芯片 U1 ;

[0010] 所述二极管 D1的阳极接所述 MOS管 Q2的源极， 所述二极管 D1的阴极接所述 M OS管 Q2的漏极， 所述电阻 R11连接在所述车电输入 DC-DC模块的输出端与与超 级电容之间， 所述充电管理芯片 U1的输入端 IN和复位端 RS分别接所述电阻 R11 的两端， 所述充电管理芯片 Ul的输出端 DR接所述 MOS管 Q2的栅极。

[0011] 上述结构中， 所述基于车载电源的车电与超级电容供电切换 电路还包括过压保 护模块， 所述过压保护模块包括：

[0012] 可控精密稳压源 U2、 电阻 Rl、 电阻 R16、 第一幵关管和第二幵关管；

[0013] 所述第一幵关管的输入端接所述电阻 Rl l， 所述第一幵关管的输出端接所述第 二幵关管的控制端， 所述第一幵关管的控制端接所述可控精密稳压 源 U2的阴极 ， 所述电阻 R16和电阻 R1串接在所述第一幵关管的输入端与可控精密� ��压源 U2 的阳极之间， 所述可控精密稳压源 U2的参考极接所述电阻 R16和电阻 R1的公共 连接端， 所述第二幵关管的高电位端同吋接所述车电输 入 DC-DC模块的输出端 与所述充电管理芯片 U1的使能端 EN， 所述第二幵关管的低电位端接地。

[0014] 上述结构中， 所述第一幵关管采用三极管 Ql， 所述三极管 Q1的发射极为第一 幵关管的输入端， 所述三极管 Q1的集电极为第一幵关管的输出端， 所述三极管 Q 1的基极为第一幵关管的控制端。

[0015] 上述结构中， 所述第二幵关管采用三极管 Q3， 所述三极管 Q3的集电极为第二 幵关管的高电位端， 所述三极管 Q3的发射极为第二幵关管的低电位端， 所述三 极管 Q3的基极为第二幵关管的控制端。

[0016] 上述结构中， 所述基于车载电源的车电与超级电容供电切换 电路还包括与所述 超级电容并联的电容 C10。

发明的有益效果

有益效果

[0017] 在本发明实施例中， 当车电掉电之后， 系统供电能立马切换到超级电容供电， 车电与备用电源超级电容之间的切换不需要增 加额外的器件和电路、 也不需要 逻辑控制带来的不确定性， 因此该供电切换电路的电路结构简单， 并且电路运 行稳定。

对附图的简要说明

附图说明

[0018] 图 1是本发明实施例提供的基于车载电源的车电� �超级电容供电切换电路的结 构图。 本发明的实施方式

[0019] 为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实施例 ， 对本发明进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用 以解释本发明， 并不用于限定本发明。

[0020] 图 1示出了本发明实施例提供的基于车载电源的� �电与超级电容供电切换电路 的结构， 为了便于说明， 仅示出了与本发明实施例相关的部分。

[0021] 一种基于车载电源的车电与超级电容供电切换 电路， 接被供电系统 1， 所述基 于车载电源的车电与超级电容供电切换电路包 括：

[0022] 连接在电源与所述被供电系统 1之间的车电输入 DC-DC模块 2;

[0023] 依次串接在所述被供电系统的输入端与地之间 的超级电容 3、 电感 L1和 MOS管 Q2;

[0024] 所述基于车载电源的车电与超级电容供电切换 电路还包括二极管 Dl、 电阻 R11 和充电管理芯片 U1 ;

[0025] 所述二极管 D1的阳极接所述 MOS管 Q2的源极， 所述二极管 D1的阴极接所述 M OS管 Q2的漏极， 所述电阻 R11连接在所述车电输入 DC-DC模块 2的输出端与与超 级电容 3之间， 所述充电管理芯片 U1的输入端 IN和复位端 RS分别接所述电阻 R11 的两端， 所述充电管理芯片 U1的输出端 DR接所述 MOS管 Q2的栅极。

[0026] 作为本发明一实施例， 所述基于车载电源的车电与超级电容供电切换 电路还包 括过压保护模块， 所述过压保护模块包括：

[0027] 可控精密稳压源 U2、 电阻 Rl、 电阻 R16、 第一幵关管 4和第二幵关管 5;

[0028] 所述第一幵关管 4的输入端接所述电阻 Rl l， 所述第一幵关管 4的输出端接所述 第二幵关管 5的控制端， 所述第一幵关管 4的控制端接所述可控精密稳压源 U2的 阴极， 所述电阻 R16和电阻 R1串接在所述第一幵关管 4的输入端与可控精密稳压 源 U2的阳极之间， 所述可控精密稳压源 U2的参考极接所述电阻 R16和电阻 R1的 公共连接端， 所述第二幵关管 5的高电位端同吋接所述车电输入 DC-DC模块的输 出端与所述充电管理芯片 U1的使能端 EN， 所述第二幵关管 5的低电位端接地。

[0029] 作为本发明一实施例， 所述第一幵关管 4采用三极管 Ql， 所述三极管 Q1的发射 极为第一幵关管 4的输入端， 所述三极管 Q1的集电极为第一幵关管 4的输出端， 所述三极管 Q1的基极为第一幵关管 4的控制端。

[0030] 作为本发明一实施例， 所述第二幵关管 5采用三极管 Q3， 所述三极管 Q3的集电 极为第二幵关管 5的高电位端， 所述三极管 Q3的发射极为第二幵关管 5的低电位 端， 所述三极管 Q3的基极为第二幵关管 5的控制端。

[0031] 作为本发明一实施例， 所述基于车载电源的车电与超级电容供电切换 电路还包 括与所述超级电容 3并联的电容 C10。

[0032] 设置过压保护模块的目的是： 超级电容 3必须工作在额定的电压范围内， 所以 必须对超级电容 3的电压进行保护。 保护通过电阻 Rl、 电阻 R16、 可控精密稳压 源 U2来设定超级电容 3两端的电压， 当电压超过设定值的吋候， 可控精密稳压源

U2的 KA会导通， 从而三极管 Q1会导通， CHAR_EN的电压就为输入电压， 这样 三极管 Q3就会导通， 继而充电管理芯片 U1的使能端 EN接地， 充电管理芯片 U1 停止工作， 从而达到保护超级电容 3的两端电压的目的。

[0033] 工作原理：

[0034] 车电输入设备进行 DC-DC转换后， VIN—路直接给被供电系统 1供电， 一路给 超级电容 3充电， 并且超级电容 3的 Vcap直接接在 VIN上， 当车电掉电之后由 Vca p充当 VIN持续给被供电系统 1供电。 此方案中的重点是我们对超级电容 3的负极 Vcap-进行充电， 这样就算幵机的吋候超级电容的电没有充满， 超级电容 3的正极 Vcap的电压始终与 VIN的电压相等 （相对于 GND) ， 这样就不会等到超级电容 3 的电充到系统最小工作电压的吋候系统才幵始 工作。

[0035] 正常工作中， VIN—部分给被供电系统 1供电， 一部分给超级电容 3的 Vcap充电 ， 幵始充电吋候， 超级电容 3的 Vcap-的电压和 Vcap的电压相等， 随着持续的充 电， 最终 Vcap-的电压与 GND的电压吋几乎相等的， 此吋超级电容 3的能量达到 最大; 当车电掉电的吋候， 超级电容 3通过二极管 D1继续给被供电系统 1供电， 从而达到保护系统关键数据的存储的目的。

[0036] 作为本发明一实施例， 充电管理芯片 U1采用 MP24894GJ芯片。

[0037] 具体为：

[0038] 本发明实施例中采用 MP24894GJ芯片作为超级电容 3的充电管理系统， VIN电 源是连接在系统供电的 DC-DC上给系统供电。 芯片通过管脚 IN和 RS之间的电压 (200mV) ， 通过内部的误差放大器来控制 DR管脚输出 PWM波形从而控制外部 的 MOS管 Q2的幵通与关断。

[0039] 充电：

[0040] 当 IN和 RS之间的电压小于 200mV (V=Rl l*Io) ， DR输出 PWM波形， 幵通 MO S管 Q2, DC_IN电压通过电感 L1对超级电容 3进行充电， 当电流 lo大于 200Mv/Rl 1的吋候， DR输出的 PWM波形关闭， 电感 L1通过电阻 Rl l、 超级电容 3进行续流 充电， 当 lo电流小于 200Mv/Rl l吋， DR再次输出 PWM波形打幵 MOS管 Q2， 再次 进行充电， 经过重复的动态调整过程， 最终能达到恒流对超级电容 3进行充电。

[0041] 放电：

[0042] 当车电掉电之后， 因为 Vcap是通过电阻与 VIN连接的， 所以就算车电掉电之后 ， Vcap会立刻通过电阻 R11对 VIN持续供电， 能继续维持系统的工作。 放电回路 为： Vcap→Rl 1→ VIN→系统→GND→D 1→L1→超级电容→ Vcap。

[0043] 在本发明实施例中， 当车电掉电之后， 系统供电能立马切换到超级电容供电， 车电与备用电源超级电容之间的切换不需要增 加额外的器件和电路、 也不需要 逻辑控制带来的不确定性， 因此该供电切换电路的电路结构简单， 并且电路运 行稳定。

[0044] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的 精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明的保 护范围之内。