车载24V系统抛负载瞬态过压保护电路技术方案

本实用新型专利技术公开了一种车载24V系统抛负载瞬态过压保护电路，包括控制电路和电压抑制电路。所述电压抑制电路中的瞬态电压抑二极管Q2为低钳位电压标称值；控制电路根据电子设备电源输入端口的电压控制电压抑制电路的工作状态，在电子设备的正常工作电压范围内时，所述的电压抑制电路不工作，其吸收的电流可以忽略不计；在抛负载瞬态过压时，所述的电压抑制电路处于工作状态，对抛负载瞬态过压进行抑制。由于选择的瞬态电压抑制器件是低钳位电压标称值低的，所以在相同的测试条件下，电子设备电源输入端口的最大输入电压值较低。可以确保在抛负载瞬态过压时，电子设备的最大输入电源电压小于电子设备内部受保护器件器件的额定电压。

【技术实现步骤摘要】
车载24V系统抛负载瞬态过压保护电路
本技术涉及汽车电子控制单元硬件设计
，尤其是车载24V系统抛负载瞬态过压保护电路。
技术介绍
汽车电子产品，例如电子控制单元、信息娱乐系统都是接到一个电源上的，这些电子产品的电源是车载电池或是发电机，由于汽车上的工作环境比较复杂，会受到温度、工况等条件的影响，电池或发电机的输出电压出现会波动。此外，使用电机、电磁阀、燃油喷射等负载的汽车系统会把尖峰噪声和几种瞬态浪涌电压引入到电源线或信号中。在车辆供电环境中的瞬态过压现象中，对电子设备危害最大的就是抛负载瞬态过压现象。由于汽车电子电气系统中的抛负载瞬态电压现象电压值较高，尤其是24V系统的电子设备，如果没有在电子设备的电源入口对抛负载瞬态过压进行抑制，很可能造成电子设备损坏。目前大部分电子设备都是通过一个瞬态电压抑制器件(TVS)进行抛负载等工况下瞬态过压抑制的。但是在24V系统电子设备中，出于成本等因素的约束，会应用一些额定电压值为40V左右的器件，例如H桥驱动芯片MC33887，其额定电压为40V。根据测试标准ISO-16750-2中关于模拟车辆抛负载工况的测试标准，抛负载瞬态过压保护电路原理框图测和试波形如图1和图2所示，选取测试波形的参数如下：测试波形峰值电压Us：202V发电机内阻Ri：6Ω持续时间td：200ms上升时间tr：＝10ms对于24V系统的汽车电子设备，一般要求其工作电压范围是16～32V，即电子设备的最大工作电压为32V。在车载电子设备的电源输入端口通常选择瞬态抑制器件对电子设备电源输入端口的瞬态过压进行抑制，达到保护电子设备内部器件的目的。为保证在电子设备在正常工作电压范围内，瞬态抑制器件吸收的电流可以忽略不计，要求瞬态抑制器件的最大反向工作电压要大于等于电子设备的最大工作电压；并要求瞬态抑制器件的最大钳位电压要低于被保护电路所允许的最大安全电压(电子设备内部器件的额定电压)。这里，以车载24V系统常用的瞬态抑制器件SM8S33A为例，其最大反向工作电压为36.7V，满足瞬态抑制器件的最大反向工作电压大于等于电子设备的最大工作电压的要求。在上述测试条件下，测量瞬态电压抑制器件的最大钳位电压为48V左右，即电子设备的电源输入端口的最大输入电源电压为48V左右，这就要求电子设备内部受保护器件的额定电压要大于48V，才能确保在抛负载瞬态过压后电子设备无故障。如果电子设备内部选用额定电压为40V的器件,例如MC33887、MC33186等额定电压为40V的器件，在抛负载瞬态过压时，电子设备的电源输入端口电压已经超过电子设备内部受保护器件的额定电压，将导致受保护的器件损坏。
技术实现思路
本技术目的是提供一种车载24V系统抛负载瞬态过压保护电路，确保在电子设备的正常工作电压范围内时，保护电路吸收的电流可以忽略不计；在抛负载瞬态过压时，电子设备的最大输入电源电压小于电子设备内部受保护器件的额定电压，确保抛负载瞬态过压后，电子设备无任何故障。本技术解决技术问题采用如下技术方案：一种车载24V系统抛负载瞬态过压保护电路，其包括控制电路和电压抑制电路；所述电压抑制电路用于将电子设备电源输入端口的电压钳位在受保护的器件允许电压范围内；所述控制电路根据电子设备电源输入端口的电压值控制所述电压抑制电路的工作状态，在电子设备的正常工作电压范围内，控制所述电压抑制电路处于不工作状态；在抛负载瞬态过压时，控制电压抑制电路处于工作状态。可选的，所述控制电路包括电压基准电路、电压比较电路和单稳态电路；所述基准电路用于输出电压基准Vref，所述电压比较电路用于将电压基准电路输出的电压基准Vref与电子设备电源输入端口电压的采样电压进行比较，根据电源输入端口电压值输出高电平或低电平的控制信号V_CMA1到所述的单稳态电路，所述单稳态电路用于输出电压抑制电路工作状态的控制信号V_CMA2，控制所述电压抑制电路的工作状态。可选的，所述电压基准电路包括稳压管DZ1、限流电阻R1和电容C1；所述稳压管DZ1的正极接地，负极通过限流电阻R1连接于+5V电源，所述电容C1并联于所述稳压管DZ1，所述稳压管DZ1的正极为电压基准Vref。可选的，所述电压比较电路包括电压比较器U1，所述电压基准电路的电压基准Vref通过电阻R2输入至电压比较器U1的同相输入端，所述电压比较器U1的反向输入端通过分压电阻Rp1连接至电子设备电源输入端口电源电压Vbat，所述反向输入端还通过分压电阻Rp2接地，以通过分压电阻Rp1和分压电阻Rp2对电源电压Vbat进行分压，得到采样电压Vsmp；所述电压比较器U1的同相输入端和输出端通过反馈电阻Rf连接；所述电压比较器U1的输出端还通过上拉电阻Rup1连接到数字电源电压VDD5，并输出控制信号V_CMA1。可选的，所述单稳态电路包括单稳态触发器U2，所述单稳态触发器U2的输入脚1B连接所述电压比较电路输出的控制信号V_CMA1，输出脚1Q输出控制信号V_CMA2。可选的，电源VDD5通过匹配电阻Rx和匹配电容Cx接地，并且匹配电阻Rx和匹配电容Cx连接的一端连接于所述单稳态触发器U2的输入脚1RxCx。可选的，所述电压抑制电路包括功率开关管Q1和瞬态电压抑制二极管Q2，所述单稳态电路输出的控制信号V_CMA2通过电阻R3连接到所述功率开关管Q1的栅极；电阻Rd1连接功率开关管Q1栅极和源极；瞬态电压抑制二极管Q2的阴极连接电子设备电源输入端口电源电压Vbat，阳极与功率开关管Q1的漏极相连，所述功率开关管Q1的源极接地。本技术具有如下有益效果：本技术中，所述电压抑制电路中的瞬态电压抑制器件Q2选择低钳位电压标称值的瞬态电压抑制器件，其型号为SM8S24A；控制电路根据电子设备电源输入端口的电压控制电压抑制电路的工作状态，在电子设备的正常工作电压范围内时，所述的电压抑制电路不工作，其吸收的电流可以忽略不计；在抛负载瞬态过压时，所述的电压抑制电路处于工作状态，对抛负载瞬态过压进行抑制。由于选择的瞬态电压抑制器件是低钳位电压标称值低的，所以在相同的测试条件下，瞬态电压抑制器件SM8S24A的最大钳位电压，即电子设备电源输入端口的最大输入电压值较低。可以确保在抛负载瞬态过压时，电子设备的最大输入电源电压小于电子设备内部受保护器件器件的额定电压。附图说明图1为现有车载24V系统抛负载瞬态过压保护电路原理框图；图2为标准ISO-16750-2中关于模拟车辆抛负载工况的测试波形；图3为本技术的电路原理框图。图4是本技术的电压基准电路原理图。图5是本技术的电压比较电路原理图。图6是本技术的单稳态电路原理图。图7是本技术的电压抑制电路原理图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本技术的技术方案作进一步阐述。实施例1本实施例提供了一种车载24V系统抛负载瞬态过压保护电路，其包括控制电路和电压抑制电路，所述控制电路根据电子设备电源输入端口的电压值控制所述电压抑制电路的工作状态，在电子设备的正常工作电压范围内所述的电压抑制电路不工作，其吸收的电流可以忽略不计；在抛负载瞬态过压时，电压抑制电路处于工作状态，将电子设备电源输入端口的电压钳位在受保护的器件允许电压范围内，确保抛负本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车载24V系统抛负载瞬态过压保护电路，其特征在于，包括控制电路和电压抑制电路；所述电压抑制电路用于将电子设备电源输入端口的电压钳位在受保护的器件允许电压范围内；所述控制电路根据电子设备电源输入端口的电压值控制所述电压抑制电路的工作状态，在电子设备的正常工作电压范围内，控制所述电压抑制电路处于不工作状态；在抛负载瞬态过压时，控制电压抑制电路处于工作状态。

【技术特征摘要】
1.一种车载24V系统抛负载瞬态过压保护电路，其特征在于，包括控制电路和电压抑制电路；所述电压抑制电路用于将电子设备电源输入端口的电压钳位在受保护的器件允许电压范围内；所述控制电路根据电子设备电源输入端口的电压值控制所述电压抑制电路的工作状态，在电子设备的正常工作电压范围内，控制所述电压抑制电路处于不工作状态；在抛负载瞬态过压时，控制电压抑制电路处于工作状态。2.根据权利要求1所述的车载24V系统抛负载瞬态过压保护电路，其特征在于，所述控制电路包括电压基准电路、电压比较电路和单稳态电路；所述基准电路用于输出电压基准Vref，所述电压比较电路用于将电压基准电路输出的电压基准Vref与电子设备电源输入端口电压的采样电压进行比较，根据电源输入端口电压值输出高电平或低电平的控制信号V_CMA1到所述的单稳态电路，所述单稳态电路用于输出电压抑制电路工作状态的控制信号V_CMA2，控制所述电压抑制电路的工作状态。3.根据权利要求2所述的车载24V系统抛负载瞬态过压保护电路，其特征在于，所述电压基准电路包括稳压管DZ1、限流电阻R1和电容C1；所述稳压管DZ1的正极接地，负极通过限流电阻R1连接于+5V电源，所述电容C1并联于所述稳压管DZ1，所述稳压管DZ1的正极为电压基准Vref。4.根据权利要求3所述的车载24V系统抛负载瞬态过压保护电路，其特征在于，所述电压比较电路包括电压比较器U1，所述电压基准电路的电压基准Vref通过电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋建鹏，刘鹏飞，宋红雨，孙鹏，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：新型
国别省市：吉林,22