一种汽车电子产品双电源冗余供电低边防反电路

技术领域

本发明涉及一种供电电路，特别是涉及一种汽车电子产品双电源冗余供电低边防反电路。

背景技术

常规电源供电系统使用单电源供电，当电源工作异常时，如出现电源线束松动、连接器老化接触不良或单电源保险丝熔断等异常现象，系统功能将出现降级甚至失效情况；部分设计方案使用了双电源冗余供电，但是双电源冗余供电使用高边防反设计，控制器成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车电子产品双电源冗余供电低边防反电路，在满足功能安全需求的同时降低控制器系统成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种汽车电子产品双电源冗余供电低边防反电路，包括第一电源模块、第二电源模块、冗余电源模块和低边防反模块，所述第一电源模块与第一负载模块相连，所述第一电源模块还通过所述冗余电源模块与第二负载模块相连；所述第二电源模块与所述第二负载模块相连，所述第二电源模块还通过所述冗余电源模块与所述第一负载模块相连；所述低边防反模块的控制端连接所述第一电源模块和第二电源模块，输入端与所述第一负载模块和第二负载模块的接地端相连，输出端连接整车电源的接地端；所述冗余电源模块在所述第一电源模块或第二电源模块失效时启动。

所述第一电源模块包括第一电源、第一电源保护电路和第一电源MOS管开关电路；所述第一电源的输入端连接所述整车电源，输出端连接所述第一电源保护电路的输入端，所述第一电源保护电路的输出端通过第一电源检测端连接所述第一电源MOS管开关电路的输入端，所述第一电源MOS管开关电路的输出端经第四电源检测端连接负载模块MOS管开关电路的输入端，所述负载模块MOS管开关电路的输出端连接第一负载模块。

所述第一电源保护电路的输出端和第一电源检测端之间还设置有第一电源滤波电路。

所述第一电源检测端还通过第一电源逻辑防反电路与逻辑单元相连。

所述第二电源模块包括第二电源、第二电源保护电路和第二电源MOS管开关电路；所述第二电源的输入端连接整车蓄电池，输出端连接所述第二电源保护电路的输入端，所述第二电源保护电路的输出端通过第二电源检测端连接所述第二电源MOS管开关电路的输入端，所述第二电源MOS管开关电路的输出端经第三电源检测端连接第二负载模块。

所述第二电源保护电路的输出端和第二电源检测端之间还设置有第二电源滤波电路。

所述第二电源检测端还通过第二电源逻辑防反电路与逻辑单元相连。

所述冗余电源模块包括冗余MOS管开关电路和冗余MOS管防反电路，所述第一电源的输出端通过所述冗余MOS管开关电路以及所述冗余MOS管防反电路连接所述第二电源的输出端。

所述冗余MOS管开关电路和冗余MOS管防反电路为两个NMOSFET，两个NMOSFET的源级与源级相连，栅极连接驱动信号，两个漏级分别连接所述第一电源的输出端与第二电源的输出端，两个源极之间还连接有冗余MOS管保护电路。

所述低边防反模块为低边防反MOS管开关电路，所述低边防反MOS管开关电路为NMOSFET，其源极连接第一负载模块和第二负载模块的接地端，漏极连接所述整车电源的接地端，栅极分别通过两个不同的限流电阻与第一电源模块和第二电源模块连接。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明使用两路电源供电，且两路电源电气隔离，有效的保证了负载模块之间的电源独立性，降低了不同负载模块间因失效导致的相互影响，同时两路电源供电，当一路电源失效时，系统仍能通过冗余电源工作，提高了系统的可靠性及功能安全等级；同时，本发明使用了低边防反电路设计，与高边防反电路相比，降低了MOS管使用数量，有效的降低了控制器系统成本。

附图说明

图1是本发明实施方式的结构方框图；

图2是本发明实施方式的电路图；

图3是本发明实施方式中正常工作时电流走向电路图。

图4是本发明实施方式中第一电源KL30_1丢失时电流走向电路图。

图5是本发明实施方式中第二电源KL30_2丢失时电流走向电路图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种汽车电子产品双电源冗余供电低边防反电路，如图1所示，包括第一电源模块、第二电源模块、冗余电源模块和低边防反模块，所述第一电源模块与第一负载模块相连，所述第一电源模块还通过所述冗余电源模块与第二负载模块相连；所述第二电源模块与所述第二负载模块相连，所述第二电源模块还通过所述冗余电源模块与所述第一负载模块相连；所述低边防反模块的控制端连接所述第一电源模块和第二电源模块，输入端与所述第一负载模块和第二负载模块的接地端相连，输出端连接整车电源的接地端；所述冗余电源模块在所述第一电源模块或第二电源模块失效时启动。

如图2所示，本实施方式中第一电源模块包括第一电源KL30_1、第一电源保护电路F1和第一电源MOS管开关电路Q1。所述第二电源模块包括第二电源KL30_2、第二电源保护电路F2和第二电源MOS管开关电路Q2。所述冗余电源模块包括冗余MOS管开关电路Q5和冗余MOS管防反电路Q6。低边防反模块为低边防反MOS管开关电路Q3。

其中，第一电源KL30_1输入端连接整车蓄电池，输出端连接第一电源保护电路F1的输入端，第一电源保护电路F1的输出端通过第一电源滤波电路C1以及第一电源检测端Signal 1连接第一电源MOS管开关电路Q1的输入端，第一电源MOS管开关电路Q1的输出端经第一电源MOS管保护电路D4以及第四电源检测端Signal 4连接负载模块MOS管开关电路Q7的输入端，负载模块MOS管开关电路Q7的输出端连接负载模块1。

第二电源KL30_2输入端连接整车蓄电池，输出端连接第二电源保护电路F2的输入端，第二电源保护电路F2的输出端通过第二电源滤波电路C2以及第二电源检测端Signal 2连接第二电源MOS管开关电路Q2的输入端，第二电源MOS管开关电路Q2的输出端经第二电源MOS管保护电路D3以及第三电源检测端Signal 3连接负载模块2。

第一电源保护电路的输出端通过第一电源逻辑防反电路D1连接逻辑单元，同时第二电源保护电路输出端通过第二电源逻辑防反电路D2连接逻辑单元，实现逻辑单元冗余供电方式。

第一电源MOS管开关电路Q1与第二电源MOS管开关电路Q2由智能刹车系统ASIC芯片的高边驱动信号实现通断控制。第一电源MOS管开关电路Q1输出端通过冗余MOS管开关电路Q5以及冗余MOS管防反电路Q6连接第二电源MOS管开关电路Q2的输出端，实现双电源冗余切换供电。

低边防反MOS管开关电路Q3由第一电源KL30_1与第二电源KL30_2实现通断控制，其输入端连接逻辑单元以及负载模块等单元的接地端，低边防反MOS管开关电路Q3的输出端连接整车蓄电池的接地端，实现低边防反设计。

其中，第一电源KL30_1与第二电源KL30_2均连接到整车蓄电池，由不同整车线束接出。第一电源保护电路F1与第二电源保护电路F2均由保险丝组成，所述第一电源保护电路F1输入端连接第一电源KL30_1，其输出端经过第一电源滤波电路C1连接第一电源MOS管开关电路Q1输入端与第一电源逻辑防反电路D1输入端；所述第二电源保护电路F2输入端连接第二电源KL30_2，其输出端经过第二电源滤波电路C2连接第二电源MOS管开关电路Q2输入端与第二电源逻辑防反电路D2输入端。

第一电源滤波电路C1与第二电源滤波电路C2均为电容滤波电路，主要滤除电源线高频干扰与低频干扰，滤波电容可以是差模电容与共模电容的组合设计。

第一电源逻辑防反电路D1与第二电源逻辑防反电路D2均为防反二极管，防反二极管输出端连接到系统逻辑单元，为系统逻辑模块供电，供电电压由第一电源或第二电源中的高压单元提供。

第一电源检测端Signal 1、第二电源检测端Signal 2、第三电源检测端Signal 3与第四电源检测端Signal 4均连接ADC采样电路，该ADC采样电路的分压比及电阻参数选择由具体系统决定，通过采集的电源电压判断第一电源与第二电源工作状态。

第一电源MOS管开关电路Q1为NMOSFET，漏极连接电源的输入，源极连接电源的输出，栅极连接ASIC驱动信号，由于开关电路Q1为高边开关，ASIC驱动信号幅值要求较高，较高幅值的驱动信号可能导致NMOSFET栅源电压击穿，损坏电子器件，MOS管保护电路D4为钳位二极管，钳位电压低于MOS管栅源最大差分电压；第一电阻R1为限流电阻，第一端连接ASIC驱动信号，第二端连接MOS管栅极；第四电阻R4分别连接MOS管栅极与源极。

第二电源MOS管开关电路Q2为NMOSFET，漏极连接电源的输入，源极连接电源的输出，栅极连接ASIC驱动信号，由于开关电路Q2为高边开关，ASIC驱动信号幅值要求较高，较高幅值的驱动信号可能导致NMOSFET栅源电压击穿，损坏电子器件，MOS管保护电路D3为钳位二极管，钳位电压低于MOS管栅源最大差分电压；第二电阻R2为限流电阻，第一端连接ASIC驱动信号，第二端连接MOS管栅极；第三电阻R3分别连接MOS管栅极与源极。

冗余MOS管开关电路Q5与冗余MOS管防反电路Q6为两个NMOSFET，两个NMOSFET源极与源极相连，两个漏极分别连接两路电源的输出，栅极连接ASIC驱动信号，由于冗余MOS管开关电路Q5与冗余MOS管防反电路Q6为高边开关，ASIC驱动信号幅值要求较高，较高幅值的驱动信号可能导致NMOSFET栅源电压击穿，损坏电子器件，MOS管保护电路D5为钳位二极管，钳位电压低于MOS管栅源最大差分电压；第五电阻R5为限流电阻，第一端连接ASIC驱动信号，第二端连接MOS管栅极；第六电阻R6分别连接MOS管栅极与源极。

低边防反MOS管开关电路Q3为NMOSFET，其源极连接逻辑单元以及负载模块等单元的接地端，漏极连接整车蓄电池接地端，栅极通过限流电阻R7连接第二电源KL30_2回路，同时栅极通过限流电阻R8连接第一电源KL30_1回路，由于NMOSFET驱动信号是由电源端提供，车辆启动阶段存在较高的干扰脉冲，高幅值的干扰脉冲可能导致NMOSFET栅源电压击穿，损坏电子器件，MOS管保护电路D6为钳位二极管，钳位电压低于MOS管栅源最大差分电压；第七电阻R7为限流电阻，第一端连接第二电源低边防反MOS管驱动信号防反电路D7输出端，第二端连接MOS管栅极；第八电阻R8为限流电阻，第一端连接第一电源低边防反MOS管驱动信号防反电路D8输出端，第二端连接MOS管栅极。

本实施方式中的负载模块可以是电机、电磁阀线圈或其他大功率器件，当系统正常工作时，检测电路检测到有效的第一电源KL30-1电压与第二电源KL30-2电压，如图3所示，第一电源KL30_1为第一负载模块供电，第二电源KL30_2为第二负载模块供电，冗余MOS管开关电路Q5以及冗余MOS管防反电路Q6处于断开状态，各负载模块供电独立，智能刹车系统逻辑单元供电由第一电源或第二电源中的高压单元供电。

当系统在工作过程中，检测到第一电源KL30-1丢失或第二电源KL30-2丢失，如图4和图5所示，依据系统诊断策略，打开冗余MOS管开关电路Q5以及冗余MOS管防反电路Q6，使冗余MOS管开关电路Q5以及冗余MOS管防反电路Q6处于导通状态，正常电源同时为第一负载模块和第二负载模块以及逻辑单元等模块供电；失效模式下，MCU需要实时检测两路电源电压，依据检测的电源电压值判断系统工作状态。