本实用新型涉及新能源汽车技术领域,尤其涉及一种电源切换电路及车辆。
背景技术:
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源,综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术和新结构的汽车,随着环保意识的增强及需求的多元化,新能源汽车的使用越来越广泛。
新能源车上的车载t-box(车载智能终端)等具有远程通信功能的产品,都具备备用电池,当发生故障导致整车蓄电池掉电时,产品可以切换至板载备用电池,确保将故障时的故障状态以及位置信息等整车信息上报给后台服务器,因此,电源切换电路的稳定性至关重要。
现有的电源切换电路,多采用软件控制,当系统掉电时,通过控制器在自身掉电前检测到故障,并由控制器中的主控芯片在控制器掉电前完成电源切换,但由于车载环境的不稳定性(温度、电磁环境等),可能出现主控芯片响应延迟,导致切换失败的情况。或者采用电源开关芯片进行故障时的电源切换,这种集成芯片自带电源,成本较高。
技术实现要素:
本实用新型提供一种电源切换电路及车辆,以实现稳定的电源切换功能,且成本较低。
第一方面,本实用新型实施例提供了一种电源切换电路,包括:
第一通断模块、第二通断模块和控制模块;
所述第一通断模块的控制端与所述控制模块的输出端电连接、所述第一通断模块的输入端与备用电源电连接,所述第一通断模块的输出端与负载电连接;
所述第二通断模块的控制端与整车蓄电池电源电连接,所述第二通断模块的输入端与低压电源电连接,所述第二通断模块的输出端与负载电连接;
所述控制模块的控制端与整车蓄电池电源电连接;
其中,所述低压电源由整车蓄电池电源降压后获得。
可选的,所述第一通断模块包括第一场效应晶体管和第一开关单元;
所述第二通断模块包括第二场效应晶体管和第二开关单元;
所述控制模块包括第三开关单元和控制源单元;
其中,所述第一场效应晶体管的输入端作为所述第一通断模块的输入端与备用电源电连接,所述第一场效应晶体管的输出端作为所述第一通断模块的输出端与负载电连接;
所述第二场效应晶体管的输入端作为所述第二通断模块的输入端与低压电源电连接,所述第二场效应晶体管的输出端作为所述第二通断模块的输出端与负载电连接;
所述第一开关单元的输入端与所述第一场效应晶体管的控制端电连接,所述第一开关单元的输出端接地,所述第一开关单元的控制端作为所述第一通断模块的控制端与所述控制模块的输出端电连接,所述第三开关单元的输出端作为所述控制模块的输出端;
所述第二开关单元的输入端与所述第二场效应晶体管的控制端电连接,所述第二开关单元的输出端接地,所述第二开关单元的控制端作为所述第二通断模块的控制端与整车蓄电池电源电连接;
所述第三开关单元的输入端与所述控制源单元电连接,所述第三开关单元的控制端作为所述控制模块的控制端与所述整车蓄电池电源电连接。
可选的,所述控制模块还包括二极管;
所述二极管的正极与所述第三开关单元的控制端电连接,所述二极管的负极与所述整车蓄电池电源电连接。
可选的,所述电源切换电路还包括第一与逻辑电路和第二与逻辑电路;
所述第一与逻辑电路的第一输入端与所述低压电源电连接,所述第一与逻辑电路的第二输入端与整车蓄电池电源电连接,所述第一与逻辑电路的输出端与所述第三开关单元的控制端电连接;
所述第二与逻辑电路的第一输入端与低压电源电连接,所述第二与逻辑电路的第二输入端与所述整车蓄电池电源电连接,所述第二与逻辑电路的输出端与所述第二开关单元的控制端电连接。
可选的,所述第一通断模块还包括第一钳位电路;
所述第二通断模块还包括第二钳位电路;
所述第一钳位电路的第一端与所述第一场效应晶体管的输入端或输出端电连接,所述第一钳位电路的第二端与所述第一场效应晶体管的控制端以及所述第一开关单元的输入端电连接;
所述第二钳位电路的第一端与所述第二场效应晶体管的输入端或输出端电连接,所述第二钳位电路的第二端与所述第二场效应晶体管的控制端以及所述第二开关单元的输入端电连接。
可选的,所述第一通断模块还包括第三场效应晶体管;
所述第三场效应晶体管的输入端与所述第一场效应晶体管的输出端电连接,所述第三场效应晶体管的输出端与所述负载电连接,所述第三场效应晶体管的控制端与所述第一开关单元的输入端电连接。
可选的,所述第一通断模块还包括第三钳位电路;
所述第三钳位电路的第一端与所述第一场效应晶体管的控制端电连接;
所述第三钳位电路的第二端与所述第一场效应晶体管的输入端以及所述第三场效应晶体管的输出端电连接,或者,所述第三钳位电路的第二端与所述第一场效应晶体管的输出端以及所述第三场效应晶体管的输入端电连接;
所述第三钳位电路的第三端与所述第三场效应晶体管的控制端电连接,所述第三钳位电路的第四端与所述第一开关单元的输入端电连接。
可选的,所述控制源单元包括储能电路和第一电阻;
所述储能电路的输入端与整车蓄电池电源电连接,所述储能电路的输出端与所述第一电阻的第一端电连接,所述第一电阻的第二端与所述第三开关单元的输入端电连接;
其中,所述储能电路包括储能电容;
所述储能电容的第一端与所述整车蓄电池电源电连接,所述储能电容的第二端接地。
可选的,所述控制源单元包括储能电路和控制单元;
所述储能电路的输入端与整车蓄电池电源电连接,所述储能电路的输出端与所述控制单元的输入端电连接,所述控制单元的输出端与所述第三开关单元的输入端电连接;
其中,所述储能电路包括储能电容;
所述储能电容的第一端与所述整车蓄电池电源电连接,所述储能电容的第二端接地。
第二方面,本实用新型实施例还提供了一种车辆,所述车辆包括第一方面所述的任一电源切换电路。
本实用新型实施例提供的电源切换电路,通过控制模块根据整车蓄电池电源上电或掉电控制第一通断模块断开或导通,从而实现负载的电源切换。本实用新型实施例提供的电源切换电路,通过硬线控制电源切换,无需自带电源,解决了现有的电源切换电路电源切换响应延迟从而导致切换失败和成本较高的问题,实现了稳定的电源切换功能的同时降低了成本。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种电源切换电路的结构示意图;
图2为本实用新型实施例提供的另一种电源切换电路的结构示意图;
图3为本实用新型实施例提供的又一种电源切换电路的结构示意图;
图4为本实用新型实施例提供的一种控制源单元的结构示意图;
图5为本实用新型实施例提供的另一种控制源单元的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型,而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
图1为本实用新型实施例提供的一种电源切换电路的结构示意图,如图1所示,本实用新型实施例提供的电源切换电路包括:第一通断模块11、第二通断模块12和控制模块13。第一通断模块11的控制端111与控制模块13的输出端131电连接、第一通断模块11的输入端112与备用电源14电连接,第一通断模块11的输出端113与负载15电连接。第二通断模块12的控制端121与整车蓄电池电源16电连接,第二通断模块12的输入端122与低压电源19电连接,第二通断模块12的输出端123与负载15电连接,控制模块13的控制端132与整车蓄电池电源16电连接,其中,低压电源19由整车蓄电池电源16降压后获得。
具体的,当整车蓄电池电源16上电后,第二通断模块12导通,低压电源19通过第二通断模块12向负载15供电,控制模块13控制第一通断模块11断开,此时,备用电源14与负载15之间断开,负载15由低压电源19供电。当整车蓄电池电源16掉电时,第二通断模块12断开,控制模块13控制第一通断模块11导通,备用电源14通过第一通断模块11向负载15供电,此时,负载15切换至由备用电源14供电。当整车蓄电池电源16恢复时,第二通断模块12导通,低压电源19通过第二通断模块12向负载15供电,控制模块13控制第一通断模块11断开,此时,备用电源14与负载15之间断开,负载15由低压电源19供电。
本实用新型实施例提供的电源切换电路,通过控制模块13根据整车蓄电池电源16上电或掉电控制第一通断模块11断开或导通,从而实现负载15的电源切换。本实用新型实施例提供的电源切换电路,通过硬线控制电源切换,无需自带电源,解决了现有的电源切换电路电源切换响应延迟从而导致切换失败和成本较高的问题,实现了稳定的电源切换功能的同时降低了成本。
继续参考图1所示,可选的,第一通断模块11包括第一场效应晶体管21和第一开关单元22,第二通断模块12包括第二场效应晶体管23和第二开关单元24,控制模块13包括第三开关单元25和控制源单元26。其中,第一场效应晶体管21的输入端211作为第一通断模块11的输入端112与备用电源14电连接,第一场效应晶体管21的输出端212作为第一通断模块11的输出端113与负载15电连接,第二场效应晶体管23的输入端231作为第二通断模块12的输入端122与低压电源19电连接,第二场效应晶体管23的输出端232作为第二通断模块12的输出端123与负载15电连接。第一开关单元22的输入端221与第一场效应晶体管21的控制端213电连接,第一开关单元22的输出端222接地,第一开关单元22的控制端223作为第一通断模块11的控制端111与控制模块13的输出端131电连接,第三开关单元25的输出端251作为控制模块13的输出端131,第二开关单元24的输入端241与第二场效应晶体管23的控制端233电连接,第二开关单元24的输出端242接地,第二开关单元24的控制端243作为第二通断模块12的控制端121与整车蓄电池电源16电连接。第三开关单元25的输入端252与控制源单元26电连接,第三开关单元25的控制端253作为控制模块13的控制端132与整车蓄电池电源16电连接。
具体的,当整车蓄电池电源16上电后,整车蓄电池电源16输出高电压使得第二开关单元24导通,从而使得第二场效应晶体管23导通,低压电源19通过第二场效应晶体管23向负载15供电;整车蓄电池电源16输出高电压使得第三开关单元25截止,第一开关单元22截止,从而使得第一场效应晶体管21截止,备用电源14与负载15之间断开,实现了负载15由低压电源19供电。当整车蓄电池电源16掉电时,整车蓄电池电源16无电使得第二开关单元24截止,从而使得第二场效应晶体管23截止,低压电源19与负载15之间断开;控制源单元26控制第三开关单元25导通(第三开关单元25的输入端252与第三开关单元25的控制端253之间设置有电阻,图中未示出,整车蓄电池电源16掉电时,该电阻使得控制源单元26能够控制第三开关单元25导通),第一开关单元22导通,从而使得第一场效应晶体管21导通,备用电源14通过第一场效应晶体管21向负载15供电,实现了负载15由备用电源14供电。当整车蓄电池电源16恢复时,整车蓄电池电源16恢复输出高电压使得第二开关单元24导通,从而使得第二场效应晶体管23导通,低压电源19通过第二场效应晶体管23向负载15供电;整车蓄电池电源16恢复输出高电压使得第三开关单元25截止,第一开关单元22截止,从而使得第一场效应晶体管21截止,备用电源14与负载15之间断开,从而实现了负载15的电源切换。
本实用新型实施例提供的电源切换电路,通过控制模块13根据整车蓄电池电源16上电或掉电控制第一通断模块11断开或导通,从而实现负载15的电源切换。本实用新型实施例提供的电源切换电路,采用场效应晶体管等分立元件,由硬线传输控制信号,当系统掉电时,由硬线传输控制信号直接切换,使得电源的切换高速稳定,通过硬线控制电源切换,无需自带电源,性价比较高,解决了现有的电源切换电路电源切换响应延迟,从而导致切换失败和成本较高的问题,实现了稳定的电源切换功能的同时降低了成本。
图2为本实用新型实施例提供的另一种电源切换电路的结构示意图,如图2所示,可选的,本实用新型实施例提供的电源切换电路还包括第一与逻辑电路17和第二与逻辑电路18,第一与逻辑电路17的第一输入端171与低压电源19电连接,第一与逻辑电路17的第二输入端172与整车蓄电池电源16电连接,第一与逻辑电路17的输出端173与第三开关单元25的控制端253电连接。第二与逻辑电路18的第一输入端181与低压电源19电连接,第二与逻辑电路18的第二输入端182与整车蓄电池电源16电连接,第二与逻辑电路18的输出端183与第二开关单元24的控制端243电连接。当第一与逻辑电路17的第一输入端171和第二输入端172均为高电平时,第一与逻辑电路17输出高电平,否则,第一与逻辑电路17输出低电平;当第二与逻辑电路18的第一输入端181和第二输入端182均为高电平时,第二与逻辑电路18输出高电平,否则,第二与逻辑电路18输出低电平。其中,低压电源19由整车蓄电池电源16降压后获得。
具体的,如图2所示,当负载15为车载t-box等组件时,需要较低的电压供电,此时,将整车蓄电池电源16经过降压后得到低压电源19,将第二通断模块12的输入端122与该低压电源19电连接。示例性的,低压电源19的电压为整车蓄电池电源16经过降压后得到的5v电源,例如采用降压芯片来降低整车蓄电池电源16输出的电压,备用电源14为可充电电池,电压范围为4.2~5.5v。
在系统第一次上电前,整车蓄电池电源16和低压电源19均无电,此时,第一开关单元22和第二开关单元24截止,第一场效应晶体管21和第二场效应晶体管23关闭,第一场效应晶体管21和第二场效应晶体管23所在的两个电源链路均不导通,备用电源14与负载15之间没有通路,备用电源14仅进行自放电。当整车蓄电池电源16上电后,经过ms级的时间后,低压电源19为高电平,第二与逻辑电路18输出高电平使得第二开关单元24导通,从而使得第二场效应晶体管23导通,此时,低压电源19通过第二场效应晶体管23向负载15供电;第一与逻辑电路17输出高电平使得第三开关单元25截止,第一开关单元22截止,从而使得第一场效应晶体管21截止,备用电源14与负载15之间没有通路,实现了负载15由低压电源19供电。当整车蓄电池电源16掉电时,第二开关单元24截止,第二场效应晶体管23截止,低压电源19与负载15之间没有通路;同时,第三开关单元25导通,控制源单元26控制第一开关单元22导通,第一场效应晶体管21导通,备用电源14通过第一场效应晶体管21向负载15供电,实现了负载15由备用电源14供电。当整车蓄电池电源16恢复时,整车蓄电池电源16输出高电平,由于延时,低压电源19在ms级时间之后输出高电平,此时电源切换电路将负载15切换回由低压电源19供电的状态。
综上所述,当整车蓄电池电源16恢复供电时,整车蓄电池电源16输出高电平,由于延时,低压电源19在ms级时间之后才会启动输出高电平,此时电源切换电路将系统切换回低压电源19给负载15供电的状态,此时,由于第一与逻辑电路17和第二与逻辑电路18将整车蓄电池电源16和低压电源19进行与逻辑运算,负载15由备用电源14供电切换回由低压电源19供电时,低压电源19的输出已经稳定,从而使得负载15的供电电源能够进行稳定的切换。本实用新型实施例提供的电源切换电路,通过采用第一与逻辑电路17和第二与逻辑电路18,使得电源切换电路将负载15由备用电源14供电切换回由低压电源19供电时,低压电源19的输出已经稳定,从而使得负载15的供电电源能够稳定切换。
可选的,继续参考图1和图2所示,控制模块13还包括二极管27,二极管27的正极与第三开关单元25的控制端253电连接,二极管27的负极与整车蓄电池电源16电连接。在整车蓄电池电源16有电时,二极管27截止,保证第三开关单元25关闭。并且,采用二极管27能够防止电源反接、减少潜回路,从而避免整车蓄电池电源16发生串扰时,串扰电流通过第三开关单元25反灌至控制源单元26而损坏系统。
可选的,第一开关单元22为场效应晶体管或三极管,第二开关单元24为场效应晶体管或三极管,第三开关单元25为场效应晶体管或三极管。
示例性的,继续参考图1和图2所示,第一开关单元22为第一npn三极管,第二开关单元24为第二npn三极管,第三开关单元25为pnp三极管,第一场效应晶体管21和第二场效应晶体管23分别为第一pmos管和第二pmos管。其中,第一npn三极管的集电极作为第一开关单元22的输入端221,第一npn三极管的发射极作为第一开关单元22的输出端222,第一npn三极管的基极作为第一开关单元22的控制端223;第二npn三极管的集电极作为第二开关单元24的输入端241,第二npn三极管的发射极作为第二开关单元24的输出端242,第二npn三极管的基极作为第二开关单元24的控制端243;pnp三极管的发射极作为第三开关单元25的输入端252,pnp三极管的集电极作为第三开关单元25的输出端251,pnp三极管的基极作为第三开关单元25的控制端253;第一pmos管的漏极作为第一场效应晶体管21的输入端211,第一pmos管的源极作为第一场效应晶体管21的输出端212,第一pmos管的栅极作为第一场效应晶体管21的控制端213;第二pmos管的源极作为第二场效应晶体管23的输出端232,第二pmos管的漏极作为第二场效应晶体管23的输入端231,第二pmos管的栅极作为第二场效应晶体管23的控制端233。
在系统第一次上电前,整车蓄电池电源16无电,此时,第一npn三极管和第二npn三极管的基级均为低电平,第一npn三极管和第二npn三极管截止,第一pmos管和第二pmos管关闭,第一pmos管和第二pmos管所在的两个电源链路均不导通,备用电源14与负载15之间没有通路,备用电源14仅进行自放电。当整车蓄电池电源16上电后,整车蓄电池电源16向第二npn三极管的基极提供高电平,第二npn三极管导通,从而向第二pmos管的栅极提供低电平,第二pmos管的源极和漏极导通,低压电源19通过第二pmos管向负载15供电;整车蓄电池电源16向控制模块13的控制端132提供高电平,二极管27截止,控制源单元26向pnp三极管的发射极提供高电平信号,pnp三极管的基极为高电平,pnp三极管截止,使得第一npn三极管的基极为低电平而关闭,从而使得第一pmos管关闭,备用电源14与负载15之间没有通路,实现了负载15由低压电源19供电。当整车蓄电池电源16掉电时,整车蓄电池电源16向第二npn三极管的基极提供低电平,第二npn三极管关闭,使得第二pmos管关闭,低压电源19与负载15之间不导通;pnp三极管的基极为低电平,pnp三极管打开,控制源单元26提供的高电平信号通过pnp三极管传输至第一npn三极管的基极,第一npn三极管打开,使得第一pmos管的栅极为低电平,第一pmos管打开,备用电源14通过第一pmos管向负载15供电,从而实现了整车蓄电池电源16故障时的电源切换。当整车蓄电池电源16恢复时,整车蓄电池电源16输出高电平,第二npn三极管导通,第二pmos管的源极和漏极导通,低压电源19通过第二pmos管向负载15供电;同时,pnp三极管截止,第一npn三极管和第一pmos管关闭,备用电源14与负载15之间没有通路,低压电源19恢复供电。其中,pnp三极管与第一npn三极管之间形成反逻辑,从而能够使用整车蓄电池电源16这一单一控制源来控制第一npn三极管和第二npn三极管时,第一npn三极管和第二npn三极管的开关状态相反。
可选的,将第一pmos管的源极作为第一场效应晶体管21的输入端211,第一pmos管的漏极作为第一场效应晶体管21的输出端212;或者,将第二pmos管的漏极作为第二场效应晶体管23的输出端232,第二pmos管的源极作为第二场效应晶体管23的输入端231,本实用新型对此不作限定。
本实用新型实施例提供的电源切换电路,通过采用场效应晶体管或三极管等分立元件作为第一开关单元22、第二开关单元24和第三开关单元25,由硬线传输控制信号,当系统掉电时,由硬线传输控制信号直接切换,从而实现高速稳定的电源切换,并实现了低成本的电源切换电路。其中,场效应晶体管温度稳定性好、抗干扰能力强;采用三极管能够进一步降低成本。本实用新型对电源切换电路中所采用的场效应晶体管和三极管的类型不作限定,本领域技术人员能够对此进行各种明显的变化、调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。
可选的,继续参考图1和图2所示,第一通断模块11还包括第一钳位电路28,第二通断模块12还包括第二钳位电路29。第一钳位电路28的第一端281与第一场效应晶体管21的输入端211或输出端212电连接,第一钳位电路28的第二端282与第一场效应晶体管21的控制端213以及第一开关单元22的输入端221电连接。第二钳位电路29的第一端291与第二场效应晶体管23的输入端231或输出端232电连接,第二钳位电路29的第二端292与第二场效应晶体管23的控制端233以及第二开关单元24的输入端241电连接。
示例性的,如图1和图2所示,第一场效应晶体管21和第二场效应晶体管23分别为第一pmos管和第二pmos管,第一pmos管的漏极作为第一场效应晶体管21的输入端211,第一pmos管的源极作为第一场效应晶体管21的输出端212,第一pmos管的栅极作为第一场效应晶体管21的控制端213;第二pmos管的源极作为第二场效应晶体管23的输出端232,第二pmos管的漏极作为第二场效应晶体管23的输入端231,第二pmos管的栅极作为第二场效应晶体管23的控制端233。第一钳位电路28的第一端281与第一pmos管的源极电连接,第一钳位电路28的第二端282与第一pmos管的栅极以及第一开关单元22的输入端221电连接,第一钳位电路28用于保证第一pmos管在关断状态下时,第一pmos管的源极和栅极之间的电压差稳定,从而避免第一pmos管误打开,第一钳位电路28可包括电阻和电容,其中,电容能够储存瞬态脉冲能量,使得第一pmos管的状态更为稳定。同理,第二钳位电路29的第一端291与第二pmos管的源极电连接,第二钳位电路29的第二端292与第二pmos管的栅极以及第二开关单元24的输入端241电连接,第二钳位电路29用于保证第二pmos管在关断状态下时,第二pmos管的源极和栅极之间的电压差稳定,从而避免第二pmos管误打开,第二钳位电路29可包括电阻和电容,其中,电容能够储存瞬态脉冲能量,使得第二pmos管的状态更为稳定。
本实用新型实施例提供的电源切换电路,通过将第一钳位电路28设置于第一场效应晶体管21的源极和栅极之间,保证第一场效应晶体管21在关断状态下源极和栅极之间的电压差稳定,将第二钳位电路29设置于第二场效应晶体管23的源极和栅极之间,保证第二场效应晶体管23在关断状态下源极和栅极之间的电压差稳定,从而保证第一场效应晶体管21和第二场效应晶体管23稳定的打开或关断。
图3为本实用新型实施例提供的又一种电源切换电路的结构示意图,如图3所示,可选的,第一通断模块11还包括第三场效应晶体管30,第三场效应晶体管30的输入端301与第一场效应晶体管21的输出端212电连接,第三场效应晶体管30的输出端302与负载15电连接,第三场效应晶体管30的控制端303与第一开关单元22的输入端221电连接。
其中,基于与上述实施例同样的原理,当第一场效应晶体管21打开时,第三场效应晶体管30也打开,当第一场效应晶体管21关断时,第三场效应晶体管30也关断,从而实现负载15的电源切换,与上述实施例相同或相应的结构以及术语的解释在此不再赘述。
示例性的,如图3所示,第一场效应晶体管21和第三场效应晶体管30分别为第一pmos管和第三pmos管,第一pmos管的漏极作为第一场效应晶体管21的输入端211,第一pmos管的源极作为第一场效应晶体管21的输出端212,第一pmos管的栅极作为第一场效应晶体管21的控制端213;第三pmos管的源极作为第三场效应晶体管30的输入端301,第三pmos管的漏极作为第三场效应晶体管30的输出端302,第三pmos管的栅极作为第三场效应晶体管30的控制端303。利用第一pmos管和第三pmos管中的寄生体二极管能够防止漏电流回路,解决了备用电源14由于漏电流造成产品寿命缩减的问题。
本实用新型实施例通过选用第一场效应晶体管21和第三场效应晶体管30两个场效应晶体管,利用场效应晶体管中寄生体二极管的特性,避免漏电流回路,从而解决了备用电源14由于漏电流造成产品寿命缩减的问题。
可选的,继续参考图3所示,第一通断模块11还包括第三钳位电路31,第三钳位电路31的第一端311与第一场效应晶体管21的控制端213电连接,第三钳位电路31的第二端312与第一场效应晶体管21的输入端211以及第三场效应晶体管30的输出端302电连接,或者,第三钳位电路31的第二端312与第一场效应晶体管21的输出端212以及第三场效应晶体管30的输入端301电连接,第三钳位电路31的第三端313与第三场效应晶体管30的控制端303电连接,第三钳位电路31的第四端314与第一开关单元22的输入端221电连接。
示例性的,如图3所示,第一场效应晶体管21和第三场效应晶体管30分别为第一pmos管和第三pmos管,第一pmos管的漏极作为第一场效应晶体管21的输入端211,第一pmos管的源极作为第一场效应晶体管21的输出端212,第一pmos管的栅极作为第一场效应晶体管21的控制端213;第三pmos管的源极作为第三场效应晶体管30的输入端301,第三pmos管的漏极作为第三场效应晶体管30的输出端302,第三pmos管的栅极作为第三场效应晶体管30的控制端303。第三钳位电路31的第一端311与第一pmos管的栅极电连接,第三钳位电路31的第二端312与第一pmos管的源极以及第三pmos管的源极电连接,第三钳位电路31的第三端313与第三pmos管的栅极电连接,第三钳位电路31的第四端314与第一开关单元22的输入端221电连接。第三钳位电路31用于保证第一pmos管和第三pmos管在关断状态下时,第一pmos管的源极和栅极之间的电压差稳定,第三pmos管的源极和栅极之间的电压差稳定,从而避免第一pmos管和第三pmos管误打开,第三钳位电路31可包括电阻和电容,其中,电容能够储存瞬态脉冲能量,使得第一pmos管和第三pmos管的状态更为稳定。
本实用新型实施例提供的电源切换电路,通过设置第三钳位电路31,保证第一场效应晶体管21在关断状态下源极和栅极之间的电压差稳定,保证第三场效应晶体管30在关断状态下源极和栅极之间的电压差稳定,从而保证第一场效应晶体管21和第三场效应晶体管30稳定的打开或关断。
图4为本实用新型实施例提供的一种控制源单元的结构示意图,如图4所示,可选的,控制源单元26包括储能电路41和第一电阻42,储能电路41的输入端411与整车蓄电池电源16电连接,储能电路41的输出端412与第一电阻42的第一端421电连接,第一电阻42的第二端422与第三开关单元25的输入端252电连接。其中,储能电路41包括储能电容43,储能电容43的第一端431与整车蓄电池电源16电连接,储能电容43的第二端432接地。
其中,当整车蓄电池电源16掉电时,整车蓄电池电源16无电使得第二开关单元24截止,从而使得第二场效应晶体管23截止,低压电源19与负载15之间断开;整车蓄电池电源16无电使得第三开关单元25导通,此时,由于储能电容43放电,储能电路41能够保持短暂的高电平输出,通过第一电阻42将控制源单元26的输出上拉至高电平,使得控制源单元26控制第一开关单元22导通,从而使得第一场效应晶体管21导通,备用电源14通过第一场效应晶体管21向负载15供电,实现了负载15由备用电源14供电。
示例性的,继续参考图1、图2和图4所示,第一开关单元22为第一npn三极管,第三开关单元25为pnp三极管,第一场效应晶体管21为第一pmos管。其中,第一npn三极管的集电极作为第一开关单元22的输入端221,第一npn三极管的发射极作为第一开关单元22的输出端222,第一npn三极管的基极作为第一开关单元22的控制端223;pnp三极管的发射极作为第三开关单元25的输入端252,pnp三极管的集电极作为第三开关单元25的输出端251,pnp三极管的基极作为第三开关单元25的控制端253;第一pmos管的漏极作为第一场效应晶体管21的输入端211,第一pmos管的源极作为第一场效应晶体管21的输出端212,第一pmos管的栅极作为第一场效应晶体管21的控制端213。
当整车蓄电池电源16掉电时,pnp三极管的基极为低电平,pnp三极管打开,此时,储能电容43放电,储能电路41能够保持高电平输出,第一电阻42将控制源单元26的输出上拉至高电平,因此,控制源单元26输出的高电平信号通过pnp三极管传输至第一npn三极管的基极,使得第一npn三极管打开,第一pmos管的栅极为低电平,第一pmos管打开,备用电源14通过第一pmos管向负载15供电,从而实现了整车蓄电池电源16故障时的电源切换。
可选的,储能电路41还包括电源转换模块45,电源转换模块45的输入端451与整车蓄电池电源16电连接,电源转换模块45的输出端452与第一电阻42的输入端421电连接,电源转换模块45用于将整车蓄电池电源16的高电压转换为一个合适的低电压,示例性的,电源转换模块45为功率集成电路(poweric),通过利用车辆内部原有的功率集成电路作为储能电路41,无需另外增加额外的电路结构,从而减小电源切换电路的占用空间和成本。
图5为本实用新型实施例提供的另一种控制源单元的结构示意图,如图5所示,可选的,控制源单元26包括储能电路41和控制单元44,储能电路41的输入端411与整车蓄电池电源16电连接,储能电路41的输出端412与控制单元44的输入端441电连接,控制单元44的输出端442与第三开关单元25的输入端252电连接。其中,储能电路41包括储能电容43,储能电容43的第一端431与整车蓄电池电源16电连接,储能电容43的第二端432接地。
其中,当整车蓄电池电源16掉电时,整车蓄电池电源16无电使得第二开关单元24截止,从而使得第二场效应晶体管23截止,低压电源19与负载15之间断开;整车蓄电池电源16无电使得第三开关单元25导通,此时,由于储能电容43放电,储能电路41能够保持短暂的高电平输出从而为控制单元44供电,控制单元44输出高电平信号,使得控制源单元26控制第一开关单元22导通,从而使得第一场效应晶体管21导通,备用电源14通过第一场效应晶体管21向负载15供电,实现了负载15由备用电源14供电。
示例性的,继续参考图1、图2和图5所示,第一开关单元22为第一npn三极管,第三开关单元25为pnp三极管,第一场效应晶体管21为第一pmos管。其中,第一npn三极管的集电极作为第一开关单元22的输入端221,第一npn三极管的发射极作为第一开关单元22的输出端222,第一npn三极管的基极作为第一开关单元22的控制端223;pnp三极管的发射极作为第三开关单元25的输入端252,pnp三极管的集电极作为第三开关单元25的输出端251,pnp三极管的基极作为第三开关单元25的控制端253;第一pmos管的漏极作为第一场效应晶体管21的输入端211,第一pmos管的源极作为第一场效应晶体管21的输出端212,第一pmos管的栅极作为第一场效应晶体管21的控制端213。
当整车蓄电池电源16掉电时,pnp三极管的基极为低电平,pnp三极管打开,此时,储能电容43放电,储能电路41能够保持高电平输出从而为控制单元44供电,控制单元44输出高电平信号,因此,控制源单元26输出的高电平信号通过pnp三极管传输至第一npn三极管的基极,使得第一npn三极管打开,第一pmos管的栅极为低电平,第一pmos管打开,备用电源14通过第一pmos管向负载15供电,从而实现了整车蓄电池电源16故障时的电源切换。
可选的,控制单元44为微控制单元(mcu),从而减小电源切换电路的占用空间。
可选的,储能电路41还包括电源转换模块45,电源转换模块45的输入端451与整车蓄电池电源16电连接,电源转换模块45的输出端452与控制单元44的输入端441电连接,电源转换模块45用于将整车蓄电池电源16的高电压转换为控制单元44所需的低电压。示例性的,电源转换模块45为功率集成电路(poweric),通过利用车辆内部原有的功率集成电路作为储能电路41,无需另外增加额外的电路结构,从而减小电源切换电路的占用空间和成本。
本实用新型实施例提供的电源切换电路,通过采用控制单元44能够实现多种功能设置,使得电源的切换更加灵活,如控制单元44的输出默认为高电平,在车辆系统处于自杀休眠模式时,控制单元44关断输出保证电源切换电路禁能,从而减少潜回路,其中,自杀休眠模式车辆控制器整体掉电但可被唤醒的休眠模式。
可选的,整车蓄电池电源16包括防反接电路和/或滤波电路,在保证整车蓄电池电源16实时性的前提下,保证电源切换电路的稳定性和可靠性。
本实用新型实施例提供的电源切换电路,通过控制模块13根据整车蓄电池电源16上电或掉电控制第一通断模块11断开或导通,从而实现负载15的电源切换。本实用新型实施例提供的电源切换电路,通过整车蓄电池电源16和低压电源19这两个硬线控制源,保证电源切换的实时性,通过硬线控制电源切换,无需自带电源,解决了现有的电源切换电路电源切换响应延迟从而导致切换失败和成本较高的问题,实现了稳定的电源切换功能的同时降低了成本。
基于同样的发明构思,本实用新型实施例还提供了一种车辆,该车辆包括上述实施例所述的任一电源切换电路,与上述实施例相同或相应的结构以及术语的解释在此不再赘述。
其中,本实用新型实施例提供的车辆还可包括其他用来实现车辆运行功能的组件,例如整车蓄电池电源、备用电源等,本实用新型对此不做限定,本领域技术人员能够进行各种变化、调整和替代而不脱离本实用新型的保护范围。
本实用新型实施例提供的车辆,通过分立元件搭建电源切换电路,由硬线传输控制信号,实时性高。通过采用控制模块13辅助控制第一通断模块11,有效减少备用电源的损耗。通过与逻辑电路保证电源相互切换间的稳定性,从而实现内部参数稳定和低成本。
注意,上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本实用新型不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明,但是本实用新型不仅仅限于以上实施例,在不脱离本实用新型构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。