一种车载USB3.0供电电路制造技术

本实用新型专利技术提供了一种车载USB3.0供电电路，包括稳压电路，与所述稳压电路相连的控制装置、电压检测装置与电流检测装置，该控制装置能够控制稳压电压的输出与否，电压检测装置能够实时检测该稳压电路的电压，电流检测装置能够实时检测该稳压电路的电流，能够很好的适应车载USB3.0设备的使用需求。

A Power Supply Circuit for Vehicle USB3.0

【技术实现步骤摘要】
一种车载USB3.0供电电路
本技术涉及车载电子设备领域，尤其涉及一种车载USB3.0供电电路。
技术介绍
随着车身电子系统越来越智能，各个车身模块联系更密集，传统的车载CAN通信协议通信速率为1M/s，已经不能满足新一代智能无人驾驶要求，需要新一代的车在通信协议，本系统技术方案采用高速USB3.0通信技术，使网络通信速率达到100M/s，同时，USB通信同为高速差分信号，满足CAN通信必须的所有硬件条件要求，在功能上，USB通信也支持识别、唤醒、存储、缓存、中断等多种功能，满足现有通信设备所需的基础功能。通过在已减弱的输入信号上进行接收均衡提升信号质量，然后通过发送去加重最大限度发挥系统链路性能。凭借其出色的差分信号调节和增强能力，该器件能针对具有不同PCB走线和电缆通道条件的各种系统提供极大的灵活性和性能升级，同时仍保持最佳功耗。支持5Gbit/s数据信令速率的单通道器件，传统的USB3.0在消费电子上应用需要外接电源，我们应该车载上，不可能单独供电给USB3.0设备，需要直接提供一种供电电路为USB3.0设备供电。
技术实现思路
基于此，针对上述技术问题，提供一种新型的车载USB3.0供电电路，包括稳压电路，与所述稳压电路相连的控制装置、电压检测装置与电流检测装置，所述稳压电路包括三级管Q1和比较器，所述三级管Q1的发射级与电源VCC相连，集电极与负载相连，基极和集电极与比较器相连，所述比较器包括由三极管Q2A和三极管Q2B组成的差分对，所述三极管Q2B的发射级通过电阻R8接地，基极与参考电压源VDD相连，集电极与三极管Q1的基极相连，所述三极管Q2A的发射级通过电阻R8接地，集电极与三极管Q1的集电极相连，基极与分压电路连接，所述控制装置包括电阻内置型三极管Q9、串联于Q2B基极与VDD之间的电阻R12和电阻R13，Q9的集电极连接于电阻R12与电阻R13之间，发射级接地，基极与能够输出高低电平的MCU相连，所述电流检测装置包括连接于VCC与三极管Q1发射级间的限流电阻，三极管Q4以及三极管Q5,所述三极管Q4的发射级与所述限流电阻的输出端相连，基极与所述三极管Q5的基极相连，集电极通过电阻R5接地，基极与集电极之间连接导通，所述三极管Q5的发射级与VCC相连，集电极通过电阻R6接地，所述三极管Q5的集电极与电阻R6之间设有与所述MCU相连的电流检测结点。采用以上电路结构，稳压电路中的参考电压源VDD经过分压电路调整后输出最终电压，由于分压电路是以纯净，波动小的VDD作为参照的，因此能够稳定平滑的输出电压，达到稳压的效果。该控制电路的工作方式如下：当正常运行时，MCU输出一个低电平，Q9截止，该供电电路正常输出，当需要关闭时，MCU输出一个高电平，Q9导通将VDD接地，使得输入比较器的参考电压变为零，此时该供电电路没有输出，这时电阻R13起到限流电阻的作用使得VDD不会因为电流过大而损坏。该电流检测装置的工作原理如下：Q4的基极和集电极两端相连，使Q4相当于二极管，为Q5提供一个偏置电压从而将Q5导通饱和，Q5的发射级通过BE结提升一个偏置电位抵消掉Q4的偏置电压，使得Q5和Q4的发射级端电压一致，由于Q4的发射级电压等于VCC减去电阻R1，R2和R9的压降，而电阻R3一端与VCC相连，一端与Q5的发射级相连，因此R3两端的压差即为R1，R2和R9的压降，通过该压降求得R3处的电流IR3，再通过R3与R1，R2和R9的比例关系即可计算出实时工作电流，又由于Q5饱和，IR3＝IR6，因此采集R6的电流同样可以达到检测效果。作为本技术的一种优选实施方案，所述分压电路包括电阻R16、电阻R19与电阻R4，所述电阻R4一端接地，另一端连接Q2A的基极与电阻R19的一端，所述电阻R19的另一端通过电阻R16连接三极管Q1的集电极。作为本技术的一种优选实施方案，所述电压检测装置包括连接于所述电阻R19和电阻R4之间的电阻R15，和与所述电阻R15另一端相连的MCU所述MCU能够测量所述电阻R15的输出电压。该MCU能够根据采集到的电压值V，通过公式V*(R16+R19+R4)/R4求导得出输出的电压值。作为本技术的一种优选实施方案，所述稳压电路还包括限流器，所述限流器包括三极管Q6,所述三极管Q6的基极通过电阻R11与连接于所述限流电阻与三极管Q1的发射级之间；集电极与三极管Q1的基极相连；发射级与电源VCC相连。该限流器的工作原理如下：VCC在通过限流电阻时形成压降，这时，连接在限流电阻后的Q6基极会和与VCC相连的Q6发射级之间产生等于该压降的压差，当压差达到0.7V，Q6饱和导通，发射级与集电极之间视为短路，Q6的集电极将VCC连通到Q1的基极将Q1截止关闭，从而起到了限流的效果。作为本技术的一种优选实施方案，所述限流器还包括一端与输出连接，另一端连接Q6基极与电阻R11的电阻R18。采用该结构，相当于电阻R11，电阻R18串联于调整管Q1两端,这时与Q6基极相连的电阻R11可以产生一个额外的压降，该压降通过公式V压降＝(VCC-Vout)/(R11+R18)*R11求得，其中Vout为输出电压，这时，Q6只需限流电阻压降达到(0.7-V压降)即可导通，通过降低Q6导通阈值的方式减小了限流电阻的阻值，进而减小了电源内阻。作为本技术的一种优选实施方案，所述限流电阻包括相互并联的电阻R1，电阻R2与电阻R9。附图说明下面结合图片来对本技术进行进一步的说明：图1为本技术的电路图。具体实施方式以下通过具体实施例来对本技术进行近一步阐述：图1显示了本车载USB3.0供电电路的线路图，其包括稳压电路以及与稳压电路相连的控制装置，电流检测装置以及电压检测装置。该稳压电路包括PNP三极管Q1,比较器以及限流器,其中，Q1的发射级与电源VCC相连，集电极与负载相连，基极和集电极与比较器相连，该比较器包括由NPN三极管组成的差分对Q2A、Q2B，其中，Q2B的发射级通过电阻R8接地，Q2B的基极与参考电压源VDD相连，集电极与Q1的基极相连，Q2A的发射级通过电阻R8接地，集电极与Q1的集电极相连，基极连接由电阻R16、电阻R19与电阻R4构成的分压电路，其中，电阻R4接地，另一端连接Q2A的基极与电阻R19一端，电阻R19的另一端连接电阻R16一端，电阻R16的另一端连接Q1的集电极。具体的,参考电压源VDD的电压为3.3v,电阻R16的阻值为4.7k，电阻R19的阻值为1R，电阻R4的阻值为10k，最终的输出电压的估计值通过以下公式求导而得：3.3v*(10k+1+4.7k)/10k，当然，最终的输出电压还会受到元器件误差、BE结压降、内阻以及负载的影响，该公式仅作为参考。该限流器包括PNP三级管Q6,Q6的基极与电阻R11一端相连，电阻R11的另一端与Q1的发射级相连，Q6的集电极与Q1的基极和Q2B的集电极相连，Q6的发射级与电源VCC相连，还包括一端与电源VCC相连，另一端与Q1集电极连接且相互并联的限流电阻R1，R2与R9；一端与电阻R1和Q1的发射级相连，另一端与电源VCC和Q6发射级相连的电阻R10。该限流器的工作原理如下：VCC在通过限流电阻R1,R2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车载USB3.0供电电路，包括稳压电路，与所述稳压电路相连的控制装置、电压检测装置与电流检测装置，其特征在于：所述稳压电路包括三级管Q1和比较器，所述三级管Q1的发射级与电源VCC相连，集电极与输出端相连，基极和集电极与比较器相连，所述比较器包括由三极管Q2A和三极管Q2B组成的差分对，所述三极管Q2B的发射级通过电阻R8接地；基极与参考电压源VDD相连；集电极与三极管Q1的基极相连，所述三极管Q2A的发射级通过电阻R8接地；集电极与三极管Q1的集电极相连；基极与分压电路连接，所述控制装置包括电阻内置型三极管Q9、串联于三极管Q2B基极与VDD之间的电阻R12和电阻R13，Q9的集电极连接于电阻R12与电阻R13之间；发射级接地；基极与能够输出高低电平的MCU相连，所述电流检测装置包括连接于VCC与三极管Q1发射级间的限流电阻、三极管Q4以及三极管Q5,所述三极管Q4的发射级与所述限流电阻的输出端相连；基极与所述三极管Q5的基极相连；集电极通过电阻R5接地，所述基极与集电极之间连接导通，所述三极管Q5的发射级与VCC相连；集电极通过电阻R6接地，所述MCU连接于所述三极管Q5的集电极与电阻R6之间，所述MCU能够采集电阻R6的电流。...

【技术特征摘要】
1.一种车载USB3.0供电电路，包括稳压电路，与所述稳压电路相连的控制装置、电压检测装置与电流检测装置，其特征在于：所述稳压电路包括三级管Q1和比较器，所述三级管Q1的发射级与电源VCC相连，集电极与输出端相连，基极和集电极与比较器相连，所述比较器包括由三极管Q2A和三极管Q2B组成的差分对，所述三极管Q2B的发射级通过电阻R8接地；基极与参考电压源VDD相连；集电极与三极管Q1的基极相连，所述三极管Q2A的发射级通过电阻R8接地；集电极与三极管Q1的集电极相连；基极与分压电路连接，所述控制装置包括电阻内置型三极管Q9、串联于三极管Q2B基极与VDD之间的电阻R12和电阻R13，Q9的集电极连接于电阻R12与电阻R13之间；发射级接地；基极与能够输出高低电平的MCU相连，所述电流检测装置包括连接于VCC与三极管Q1发射级间的限流电阻、三极管Q4以及三极管Q5,所述三极管Q4的发射级与所述限流电阻的输出端相连；基极与所述三极管Q5的基极相连；集电极通过电阻R5接地，所述基极与集电极之间连接导通，所述三极管Q5的发射级与VCC相连；集电极通过电阻R6接地，所述MCU连接于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙超，黄红军，
申请(专利权)人：上海伟世通汽车电子系统有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31