CN103501115A - 一种交错并联工作的直流降压电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种交错并联工作的直流降压电路，包括Buck电路，所述Buck电路为两路并联，Buck电路输入端连接到输入电源电压检测电路，输入电源与输入电源电压检测电路并联，Buck电路输出端通过继电器控制电路连接到输出电源电压检测电路；还包括单片机，单片机的五个端口分别与两路Buck电路、继电器控制电路、输入电源电压检测电路及输出电源电压检测电路相连接；还包括辅助直流电源转换电路，为两路Buck电路、继电器控制电路和单片机供电。通过两路Buck电路交错并联工作，散热更容易，有效降低了电路电磁传导干扰，减小了续流工作阶段的功率损耗系统效率更高。
Description
技术领域
本发明涉及一种DC-DC变换电路，具体涉及一种交错并联工作的直流降压电路。
背景技术
低压直流转直流降压电路，一般都采用Buck电路，只设计一路主电路，结构简单，因此使用很普及。但是一路主电路在输出电流较大时存在一些不足，如整流二极管损耗较大，对散热设计要求较高，同时二极管的损耗也影响整机效率。由于只有一个开关管工作，开关管在导通和截止过程中产生电路EMI干扰也比较大，对电动汽车中其它电子控制模块带来不必要的电磁传导干扰，因此在实际应用中，如何降低电源模块中整流二极管发热、减小开关管在导通和截止期间产生的电磁传导干扰，让电动汽车中使用的Buck电路提供更好的电气特性和功能，是一项非常值得探索研究的技术。
发明内容
本发明的目的是克服上述直流降压电路的缺点。
为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种交错并联工作的直流降压电路，包括Buck电路，所述Buck电路为两路并联，Buck电路输入端连接到输入电源电压检测电路，输入电源与输入电源电压检测电路并联，Buck电路输出端通过继电器控制电路连接到输出电源电压检测电路；还包括单片机，单片机的五个端口分别与两路Buck电路、继电器控制电路、输入电源电压检测电路及输出电源电压检测电路相连接；还包括辅助直流电源转换电路，为两路Buck电路、继电器控制电路和单片机供电。
所述辅助直流电源转换电路由两级直流稳压电路串联组成，第一级直流稳压电路输出电压为+12V，第二级直流稳压电路输出电压为+5V。
所述输出电源电压检测电路的两端并接于+13.8V电源，+13.8V电源通过一只二极管连接到所述第一级直流稳压电路的输出端。
所述两路Buck电路中的每一路均由两个MOS管、一只同步脉宽调制Buck控制器芯片、一只电感及一只电容连接而成，两个MOS管中一只为上管，另一只为下管，上管的源极与下管的漏极相连并连接于电感的一端，电感的另一端通过电容接地，上管的漏极接输入电源，下管的源极接地，上管和下管的栅极分别接于同步脉宽调制Buck控制器芯片的上管驱动端口和下管驱动端口，同步脉宽调制Buck控制器芯片的时钟同步端口接于所述单片机的一个端口。
所述继电器控制电路由继电器与三极管串联而成，三极管的基极与所述单片机的一个端口连接，三极管的集电极接于继电器线圈的一端，继电器线圈另一端接于+12V电源，继电器的一组常开触点一端接于所述Buck电路，另一端为输出电源端。
所述输入电源电压检测电路由两只电阻串联而成，一端接输入电源，一端接地；两只电阻连接线上一点接于所述单片机的一个端口。
所述输出电源电压检测电路由两只电阻串联而成，一端接输出电源，一端接地；两只电阻连接线上一点接于所述单片机的一个端口。
当所述输入电源电压检测电路检测到输入电源电压等于设定值时，所述单片机中与所述同步脉宽调制Buck控制器芯片的时钟同步端口连接的两个端口输出占空比50%、相位相差180°、频率120kHZ的脉宽调制脉冲，驱动所述的两只同步脉宽调制Buck控制器芯片交错并联工作。
当所述输入电源电压检测电路检测到输入电源电压不等于设定值时，所述单片机控制所述继电器断电。
当所述输入电源电压检测电路检测到输入电源电压为0V，所述输出电源电压检测电路检测到输出电源电压为大于0V，所述单片机控制所述继电器断电。
本发明通过两路Buck电路交错并联工作，两只上管每个周期只需分别工作半个周期，承受的电应力各自分担一半，同时两个管子的散热面积比单管增加一倍，因此散热更容易；两路Buck电路交错并联工作，两只上管以相位相反的方式工作，有效降低了电路电磁传导干扰；利用同步脉宽调制Buck控制器芯片自带的同步整流功能，在两只下管处于续流期间，通过控制两只下管导通，有效减小了下管续流工作阶段的功率损耗，因此系统效率更高。
附图说明
图1是本发明电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
如图1所示，MOS管Q1、Q2，电感L1，电容C1和型号为NCP1034的同步脉宽调制Buck控制器芯片U1连成一路Buck电路，MOS管Q4、Q5，电感L2，电容C2和型号为NCP1034的同步脉宽调制Buck控制器芯片U2连成另一路Buck电路，其中Q1和Q4为上管，Q2和Q5为下管，U1的时钟同步端口VSYNC连接到型号为MC9S08SG4的单片机U3的PTA0端口，U2的时钟同步端口VSYNC连接到单片机U3的PTA1端口；两路Buck电路并联，即Q1的漏极 和Q4的漏极相连，L1和L2有一端相连。Q1的漏极连接到输入电源正极性端J1-1，输入电源负极性端J1-2接地。
输入电源电压检测电路由两只电阻R3和R4串联而成，R3的一端接J1-1，R4一端接地，R3和R4连接线上一点接于单片机U3的PTA2端口，利用电阻分压，将输入电源电压分压成单片机U3可接受的电压范围，用单片机U3的A/D模块进行量化处理后测得输出入源电压。
继电器控制电路由继电器K1与三极管Q3串联而成，Q3的集电极接于继电器K1的线圈一端，K1的另一端接辅助直流电源转换电路中第一级直流稳压电路U5输出端的+12V，K1的一组常开触点的一端3接并联Buck电路，即接于L1和L2的公共点，K1常开触点的另一端4连接到输出电源正极性端J2-1，输出电源负极性端J2-2接地，Q3的基极接于单片机U3的BKGD端口，通过RELAY_CON信号控制三极管Q3继而控制继电器K1的通断。
输出电源电压检测电路由两只电阻R1和R2串联而成，R1的一端接J2-1，R2一端接地，R1和R2连接线上一点接于单片机U3的PTA3端口，利用电阻分压，将输出电源电压分压成单片机U3可接受的电压范围，用单片机U3的A/D模块进行量化处理后测得输出电源电压。
辅助直流电源转换电路由U5和U4两极直流稳压电路串联而成，U5的输出电压作为U4的输入电压，U5的输出电压为+12V，为U1、U2和K1供电，U4的输出电压为+5V，为单片机U3供电。为了能在输入电源端J1-1无电压情况下，单片机U3依然能够检测输出电源和输入电源电压并控制继电器K1，将输出电源端J2-1通过二极管D1形成连接到U5输出端，这样，单片机U3可以在输出电源端J2-1接诸如+13.8V电池等电源的情况下也能正常工作，并实现系统正常的上电顺序。
单片机U3主要实现以下功能：1.检测电源输入端J1电压，如果J1电压低于设计特定值或者高于设计特定值，则断开继电器K1，避免MOS管Q1、Q4损坏，进而将J1输入电压施加到输出电源端J2而损坏输出电源端J2连接的负载；2.检测输入电源端J1电压和输出电源端J2电压，如果输出电源端J2电压先于输入电源端J1电压提供，即检测到输入电源端J1电压为0V，输出电源端J2电压为大于0V，则断开继电器K1，以防电路变成反向升压电路，损坏输入电源；3.当检测到输入电源端J1电压在设计范围内时，通过单片机U3的PTA0和PTA1端口分别输出占空比是50%、相位相差180°、频率120kHZ的脉宽调制脉冲PWM1和PWM2，驱动两只同步脉宽调制Buck控制器芯片U1和U2交错并联工作，从而实现两路Buck电路交错并联工作。
Claims (10)
1.一种交错并联工作的直流降压电路，包括Buck电路，其特征在于：所述Buck电路为两路并联，Buck电路输入端连接到输入电源电压检测电路，输入电源与输入电源电压检测电路并联，Buck电路输出端通过继电器控制电路连接到输出电源电压检测电路；还包括单片机，单片机的五个端口分别与两路Buck电路、继电器控制电路、输入电源电压检测电路及输出电源电压检测电路相连接；还包括辅助直流电源转换电路，为两路Buck电路、继电器控制电路和单片机供电。
2.根据权利要求1所述的交错并联工作的直流降压电路，其特征在于：所述辅助直流电源转换电路由两级直流稳压电路串联组成，第一级直流稳压电路输出电压为+12V，第二级直流稳压电路输出电压为+5V。
3.根据权利要求2所述的交错并联工作的直流降压电路，其特征在于：所述输出电源电压检测电路的两端并接于+13.8V电源，+13.8V电源通过一只二极管连接到所述第一级直流稳压电路的输出端。
4.根据权利要求1-3任一项所述的交错并联工作的直流降压电路，其特征在于：所述两路Buck电路中的每一路均由两个MOS管、一只同步脉宽调制Buck控制器芯片、一只电感及一只电容连接而成，两个MOS管中一只为上管，另一只为下管，上管的源极与下管的漏极相连并连接于电感的一端，电感的另一端通过电容接地，上管的漏极接输入电源，下管的源极接地，上管和下管的栅极分别接于同步脉宽调制Buck控制器芯片的上管驱动端口和下管驱动端口，同步脉宽调制Buck控制器芯片的时钟同步端口接于所述单片机的一个端口。
5.根据权利要求1-3任一项所述的交错并联工作的直流降压电路，其特征在于：所述继电器控制电路由继电器与三极管串联而成，三极管的基极与所述单片机的一个端口连接，三极管的集电极接于继电器线圈的一端，继电器线圈另一端接于+12V电源，继电器的一组常开触点一端接于所述Buck电路，另一端为输出电源端。
6.根据权利要求1-3任一项所述的交错并联工作的直流降压电路，其特征在于：所述输入电源电压检测电路由两只电阻串联而成，一端接输入电源，一端接地；两只电阻连接线上一点接于所述单片机的一个端口。
7.根据权利要求1-3任一项所述的交错并联工作的直流降压电路，其特征在于：所述输出电源电压检测电路由两只电阻串联而成，一端接输出电源，一端接地；两只电阻连接线上一点接于所述单片机的一个端口。
8.根据权利要求4所述的交错并联工作的直流降压电路，其特征在于：当所述输入电源电压检测电路检测到输入电源电压等于设定值时，所述单片机中与所述同步脉宽调制Buck控制器芯片的时钟同步端口连接的两个端口输出占空比50%、相位相差180°、频率120kHZ的脉宽调制脉冲，驱动所述的两只同步脉宽调制Buck控制器芯片交错并联工作。
9.根据权利要求5所述的交错并联工作的直流降压电路，其特征在于：当所述输入电源电压检测电路检测到输入电源电压不等于设定值时，所述单片机控制所述继电器断电。
10.根据权利要求5所述的交错并联工作的直流降压电路，其特征在于：当所述输入电源电压检测电路检测到输入电源电压为0V，所述输出电源电压检测电路检测到输出电源电压为大于0V，所述单片机控制所述继电器断电。
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