電源切換電路和電源、無人機及其主控制板的制作方法

本實用新型涉及電源領域，具體而言，涉及一種電源切換電路和電源、無人機及其主控制板。

背景技術：

現有技術中，一些電器系統通常會配備兩路或者兩路以上的電源輸入，其中一路作為主電源，其他的作為備用電源使用，主電源與備用電源的切換通常會采用繼電器加其他輔助電路來實現，由于繼電器體積和重量都偏大，而且繼電器要通過其他外加的輔助電路才能實現完整的切換功能，因此這種實現方法明顯不適用于一些對重量具有嚴格要求的系統中，例如，不適用于無人機系統中，另外通過繼電器進行機械觸點式的切換容易產生電弧，影響電路的穩定性。

現有技術中，可以采用MCU(微控制器)監控主電源及備用電源的電壓狀態，然后通過MCU的端口控制MOS的導通進行通道切換，這種方法雖然能滿足系統要求，但是電路卻過于復雜。

針對相關技術中主電源與備用電源的切換電路復雜的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術實現要素：

本實用新型的主要目的在于提供一種電源切換電路和電源、無人機及其主控制板，以解決主電源與備用電源的切換電路復雜問題。

為了實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種電源切換電路，該電路包括：電源通道選擇電路，其中，電源通道選擇電路的第一輸入端與第一電源連接，電源通道選擇電路的第二輸入端與第二電源連接，用于選擇第一電源或第二電源為供電電源；儲能電路，與電源通道選擇電路的輸出端連接，用于儲存電能，其中，儲能電路包括電感線圈和第一電容，電感線圈的第一端與電源通道選擇電路的輸出端連接，電感線圈的第二端與第一電容的第一端連接，第一電容的第二端接地；以及電源輸出端，與儲能電路的輸出端連接，用于輸出供電電壓。

進一步地，第一輸入端包括第一端口，第二輸入端包括第二端口，其中，第一端口與第一電源連接，第二端口與第二電源連接。

進一步地，第一輸入端包括第一二極管，第一二極管的正極與第一端口連接，第一二極管的負極與電源通道選擇電路的輸出端連接；以及第二輸入端包括第二二極管，第二二極管的正極與第二端口連接，第二二極管的負極與電源通道選擇電路的輸出端連接。

進一步地，儲能電路還包括：第二電容，第二電容第一端與電感線圈第二端連接，第二電容第二端接地。

進一步地，電源切換電路還包括：浪涌電壓抑制器，浪涌電壓抑制器第一端與儲能電路的輸出端連接，浪涌電壓抑制器第二端接地。

進一步地，電源切換電路還包括：過流保護器，過流保護器的第一端與儲能電路的輸出端連接，過流保護器的第二端與電源輸出端連接，用于對電源切換電路進行過流保護。

進一步地，過流保護器為可恢復保險絲或可變電阻。

為了實現上述目的，根據本實用新型的另一方面，還提供了一種電源，該電源包括，本實用新型的電源切換電路；第一電源，與第一端口連接；以及第二電源，與第二端口連接。

為了實現上述目的，根據本實用新型的另一方面，還提供了一種無人機主控制板，該無人機主控制板包括：本實用新型的電源切換電路。

為了實現上述目的，根據本實用新型的另一方面，還提供了一種無人機，該無人機包括：本實用新型的無人機主控制板。

本實用新型通過電源通道選擇電路，其中，電源通道選擇電路的第一輸入端與第一電源連接，電源通道選擇電路的第二輸入端與第二電源連接，用于選擇第一電源或第二電源為供電電源；儲能電路，與電源通道選擇電路的輸出端連接，用于儲存電能，其中，儲能電路包括電感線圈和第一電容，電感線圈的第一端與電源通道選擇電路的輸出端連接，電感線圈的第二端與第一電容的第一端連接，第一電容的第二端接地；以及電源輸出端，與儲能電路的輸出端連接，用于輸出供電電壓，解決了主電源與備用電源的切換電路復雜的問題，進而達到了簡化主電源與備用電源的切換電路的效果。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1是根據本實用新型第一實施例的電源切換電路的示意圖；

圖2是根據本實用新型第二實施例的電源切換電路的示意圖；

圖3是根據本實用新型第一實施例的電源切換電路電流流向的示意圖；以及

圖4是根據本實用新型第二實施例的電源切換電路電流流向的示意圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。

為了使本技術領域的人員更好地理解本申請方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分的實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。

需要說明的是，本申請的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”等是用于區別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這里描述的本申請的實施例。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對于這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。

本實用新型實施例提供了一種電源切換電路。

圖1是根據本實用新型第一實施例的電源切換電路的示意圖，如圖1所示，該電源切換電路包括：電源通道選擇電路10，儲能電路20和電源輸出端30。

電源通道選擇電路10，其中，電源通道選擇電路10的第一輸入端與第一電源連接，電源通道選擇電路10的第二輸入端與第二電源連接，用于選擇第一電源或第二電源為供電電源。

儲能電路20，與電源通道選擇電路10的輸出端連接，用于儲存電能，其中，儲能電路20包括電感線圈L1和第一電容C1，電感線圈的第一端與電源通道選擇電路10的輸出端連接，電感線圈的第二端與第一電容的第一端連接，第一電容的第二端接地，第一電容的第一端為正極。

電源輸出端30，與儲能電路20的輸出端連接，用于輸出供電電壓。

電源通道選擇電路10可以包括兩個輸入端，其中，第一輸入端與第一電源連接，第二輸入端與第二電源連接，可選地，第一電源為主電源，第二電源為備用電源，在一些應用場景中，電源通道選擇電路10還可以包括兩個以上的輸入端，例如，包括三個輸入端，或者更多個輸入端，以連接多個備用電源。

電源通道選擇電路10的第一輸入端包括第一端口PS1，第二輸入端包括第二端口PS2，其中，第一端口與第一電源連接，第二端口與第二電源連接。電源通道選擇電路10的兩個輸入端各包含一個二極管，第一輸入端包括第一二極管D1，第二輸入端包括第二二極管D2，第一二極管的正極與第一端口連接，第一二極管的負極與電源通道選擇電路的輸出端連接；第二二極管的正極與第二端口連接，第二二極管的負極與電源通道選擇電路的輸出端連接。兩個二極管用于限制電流的流向，以保證電源的輸出電流向輸出端口方向流動，當然，在其他的可實現方式中，也可以使用其他的限制組件，實現相同的效果。

電源通道選擇電路10的輸出端與儲能電路20連接，儲能電路20用于儲存電能，其中，儲能電路20包括電感線圈和第一電容，電感線圈的第一端與電源通道選擇電路10的輸出端連接，電感線圈的第二端與第一電容的第一端連接，第一電容的第二端接地。電感電容是典型的儲能器件，電容的正負電極板上儲存的電荷能夠在電源切換的反應時間放電，而電感線圈能夠防止電壓突變，因此儲能電路在電源切換時對電壓突變有抑制作用，有效防止電源切換過程中對后端電路造成的影響。第一電容的電容值、電感線圈的感抗都可以根據具體應用場景進行選擇和調整。

可選地，儲能電路20還包括：第二電容，第二電容第一端與電感線圈第二端連接，第二電容第二端接地。第二電容可以大于第一電容，因此儲能電路還具有濾波作用，能夠濾除在電源切換過程中過高和過低的電壓，抑制電壓的瞬間突變，使電壓更平穩。第二電容的電容值可以根據具體應用場景進行選擇和調整。

電源輸出端30可以通過電源輸出端口PS3輸出供電電壓，可以與用電設備連接，為用電設備供電。

該實施例的電源切換電路可以應用在多種場合，例如，可以應用于需要對直流電源進行無縫切換的場合。比如無人機主控制板的主電源/備用電源的切換，浮空器及其他飛行器等控制系統中需要對電源進行無縫切換的場合，其他需要進行多路直流電源無縫切換的場合，均可以很好的滿足無縫切換的需求，且電路結構簡單，元器件少，電路工作穩定可靠，可有效的解決無人機主控系統電源供應的無縫切換問題。

該實施例采用電源通道選擇電路10，電源通道選擇電路10的第一輸入端與第一電源連接，電源通道選擇電路10的第二輸入端與第二電源連接，用于選擇第一電源或第二電源為供電電源；儲能電路20，與電源通道選擇電路10的輸出端連接，用于儲存電能，其中，儲能電路20包括電感線圈和第一電容，電感線圈的第一端與電源通道選擇電路10的輸出端連接，電感線圈的第二端與第一電容的第一端連接，第一電容的第二端接地；電源輸出端30，與儲能電路20的輸出端連接，用于輸出供電電壓。從而解決了主電源與備用電源的切換電路復雜的問題，進而達到了簡化主電源與備用電源的切換電路的效果。

圖2是根據本實用新型第二實施例的電源切換電路的示意圖，如圖2所示，該電源切換電路包括：電源通道選擇電路10，儲能電路20，電源輸出端30，浪涌電壓抑制器40和可恢復保險絲50。

電源通道選擇電路10，其中，電源通道選擇電路10的第一輸入端與第一電源連接，電源通道選擇電路10的第二輸入端與第二電源連接，用于選擇第一電源或第二電源為供電電源，第一輸入端包括第一二極管D1，第二輸入端包括第二二極管D2。

儲能電路20，與電源通道選擇電路10的輸出端TP1連接，用于儲存電能，其中，儲能電路20包括電感線圈L1和第一電容C1，電感線圈的第一端與電源通道選擇電路10的輸出端連接，電感線圈的第二端與第一電容的第一端連接，第一電容的第二端接地，第一電容的第一端為正極。第二電容C2的第一端與電感線圈的第二端連接，第二電容C2的第二端接地，電感線圈、第一電容和第二電容組成的儲能電路20既能夠儲存電能，又能夠濾波。由于二極管具有一定的反應時間(通常為幾十微妙～幾百納秒范圍內，具體反應時間與二極管的型號有關)，因此在第一電源和第二電源(也即主電源和副電源)的電壓通道的切換過程中，在TP1處的電壓在某個瞬間會出現間斷情況，由于跟TP1節點直接相連的是電感L1，L1又連接有C1、C2，電感電容是典型的儲能器件，對突變電壓是具有抑制作用的，由于電感L1的存在，即使TP1處出現的短暫的電壓間斷情況也不會對后端的電壓產生影響。同時L1、C1、C2構成LC濾波電路，LC電路即具有儲能作用又具有濾波作用，有效的防止了電源切換過程中對后端電路造成的影響，浪涌電壓抑制器40的第一端與儲能電路的輸出端連接，浪涌電壓抑制器D3的第二端接地，能保證后端電路不會出現過高的脈沖電壓，保護后端電路。

電源輸出端30用于輸出供電電壓。

浪涌電壓抑制器40第一端與儲能電路的輸出端連接，浪涌電壓抑制器40第二端接地。浪涌電壓抑制器是一種為各種電子設備、儀器儀表、通訊線路提供安全防護的電子裝置，當電氣回路或者通信線路中因為外界的干擾突然產生尖峰電流或者電壓時，浪涌電壓抑制器D3能在極短的時間內導通分流，從而避免浪涌對回路中其他設備的損害。因此，本實用新型實施例的電源切換電路可以用在一些無人機、飛行器或者浮空器等設備上，在使用過程中可能會受到雷電或者外界信號干擾，因此，通過浪涌保護器40能夠很大程度上提高電路的安全性和穩定性。

電源切換電路還包括：過流保護器，過流保護器的第一端與儲能電路的輸出端連接，過流保護器的第二端與電源輸出端連接，用于對電源切換電路進行過流保護。在電源切換電路進行電源切換過程中，電壓電流可能會產生比較大的波動，過流保護器可以在電流較大時保護電路，保護電路元器件，過流保護器可以為可變電阻，也可以為可恢復保險絲，或者其他能夠進行過流保護的器件，該實施例中，過流保護器為可恢復保險絲50，可恢復保險絲F1能夠在電壓超過預設閾值時改變阻值，使電阻變大，進而調整電流，防止電流過大燒壞元器件，而在電壓恢復正常時，可恢復保險絲50的電阻恢復，從而實現對電路的過流保護，防止電路出現短路時損壞電源切換電路。

電源輸出端PS3與可恢復保險絲F1的輸出端連接，用于輸出供電電壓。

通過兩個相對連接的二極管構成的電源選擇器，由于二極管的單向導電特性，在TP1處只允許PS1或者PS2兩路電源的其中一路有效，而具體哪路電源有效取決于PS1跟PS2的電壓狀態，圖3是根據本實用新型第一實施例的電源切換電路電流流向的示意圖，如圖3所示，比如在某一個時刻PS1的電壓(VPS1)大于PS2的電壓(VPS2)(即，VPS1>VPS2)，那么TP1處的電流就會自動由PS1流入。圖4是根據本實用新型第二實施例的電源切換電路電流流向的示意圖，如圖4所示，如果PS2的電壓大于PS1的電壓(或者PS2電壓正常而PS1電壓異常時，或者PS1供電電壓不足導致VPS1<VPS2)時，TP1處的電流就會自動由PS2流入。

現有的電源切換電路中，電路復雜，增加了系統的不穩定因素，另外成本高需要額外編程控制。其次相近方案采用繼電器實現通道切換，帶有機械動作，容易產生電弧,影響系統的穩定性、耐用性。本實用新型充分利用二極管單向導電的物理特性，并配合電感、電容的儲能特性有效的避免了二極管對電源通道進行自主選擇時存在時間差導致電壓間斷問題。的有效有益效果是：元件少電路簡單，功能完善，工作穩定，效率高。本實用新型的技術方案既簡化了電路又能夠保證系統的穩定性及功能完整性，將電路化繁為簡。

本實用新型實施例提供了一種電源，該電源包括本實用新型實施例的電源切換電路、第一電源，與第一端口連接以及第二電源，與第二端口連接。該電源可以應用于無人機主控制板；浮空器以及其它飛行器的控制系統中。

本實用新型實施例提供了一種無人機主控制板，該無人機主控制板包括本實用新型實施例的電源切換電路。

本實用新型實施例提供了一種無人機，該無人機包括本實用新型實施例的無人機主控制板。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。