CN105356751A - 电动车的电压转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动车的电压转换器，包括PWM控制电路、开关管、电压反馈电路、电流采样电路、电源电路，所述电源电路用于给PWM控制电路供电，所述PWM控制电路的输出端通过MOS管驱动电路与开关管的栅极连接，所述开关管的漏极与电压转换器的电源输入端连接，开关管的源极与电压转换器的电源输出端之间设有储能电感，电压反馈电路的输入端与电压转换器的电源输出端连接，所述电压反馈电路的输出端与PWM控制电路的第一输入端连接，所述电流采样电路包括设置在开关管源极与PWM控制电路的第二输入端之间的电阻，以及设置在开关管源极与储能电感之间的一段阻值为11mΩ的印制线。其大大减小了电压转换器的体积，且成本降低。

Description

电动车的电压转换器
技术领域
本发明涉及电动车领域，特别是涉及一种电动车的电压转换器。
背景技术
一种电动车的电压转换器，其需要实现输出电流的检测的功能，目前，要检测流过元器件的电流通常使用电阻来检测，如果电流较高则采用电流互感器，互感器体积较大。如果使用电阻来检测，根据电路设计需要11mΩ,功率为2W的直插电阻，而11mΩ,功率为2W的直插电阻通常长为1.5cm，直径为0.46cm。无论使采用电流互感器还是直插电阻，都会导致电压转换器的壳体的体积很大，会占用很大的安装空间，影响电动车的安装布局，且壳体的体积大，成本增大。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种电动车的电压转换器，其大大减小了电压转换器的体积，且成本降低。
本发明的目的是这样实现的：一种电动车的电压转换器，包括PWM控制电路、开关管、电压反馈电路、电流采样电路、电源电路，所述PWM控制电路、开关管、电压反馈电路、电流采样电路、电源电路均设置在印制板上，所述电源电路用于给PWM控制电路供电，所述PWM控制电路的输出端通过MOS管驱动电路与开关管的栅极连接，所述开关管的漏极与电压转换器的电源输入端VIN+连接，所述开关管的源极与电压转换器的电源输出端Vout+之间设有储能电感T1A，所述电压反馈电路的输入端与电压转换器的电源输出端Vout+连接，所述电压反馈电路的输出端与PWM控制电路的第一输入端连接，所述电流采样电路的输入端与开关管的源极连接，所述电流采样电路的输出端与PWM控制电路的第二输入端连接，所述电流采样电路包括设置在开关管源极与PWM控制电路的第二输入端之间的电阻R8，以及设置在开关管源极与储能电感之间的一段阻值为11mΩ的印制线，将该段阻值为11mΩ的印制线作为电流检测电阻R20。
作为电流检测电阻的这段印制线的长度L为R×A/ρ，其中R为电流检测电阻的阻值，A为这段印制线的横截面积，ρ为这段印制线的电阻率，作为电流检测电阻的这段印制线的横截面积A与设计通过这段印制线的电流I之间的关系为I＝kΔT0.44A0.725其中，ΔT为电路板的温升，室温(25摄氏度)时取内层走线k＝0.024，外层走线k＝0.048。
当作为电流检测电阻的这段印制线在PCB外层时，该段印制线的长度L为0.09米，该段印制线的铺铜厚度T为35um，该段印制线的宽度为4mm。
所述电源电路包括启动电路和滤波电路，所述启动电路的输入端与电压转换器的电源输入端连接，所述启动电路的输出端与PWM控制电路的电源端连接，所述滤波电路的输入端与电压转换器的电源输出端连接，所述滤波电路的输出端与PWM控制电路的电源输入端连接。
所述储能电感与电压转换器的电源输出端之间设有输出滤波电路。
所述输出滤波电路包括第15个电阻R15、第17个电阻R17和第9个电容C9、第10个电容C10，第15个电阻R15、第17个电阻R17、第10个电容C10均并联在第9个电容C9的两端，第9个电容C9的正极与电压转换器的电源输出端连接，第9个电容C9的负极接地。
所述储能电感与电流检测电阻连接的一端分别与PWM芯片的第5引脚(GND)、续流二极管的负极连接，续流二极管的正极接地。
所述电压反馈电路包括第2个三极管(Q2)、第3个三极管(Q3)、稳压管D4以及若干电阻、电容，所述第3个三极管(Q3)的基极分别与第11个电阻R11的一端、第18个电阻R18的一端连接，第11个电阻R11的另一端分别与第19个电阻R19的一端、电压转换器的电源输出端连接，第18个电阻R18的另一端接地，第19个电阻R19的另一端分别与第3个三极管(Q3)的集电极、稳压管D4的负极连接，稳压管D4的正极接地，第11个电容C11并联在稳压管D4的两端，所述第3个三极管(Q3)的发射极经第9个电阻R9与第2个三极管(Q2)的基极连接，第2个三极管(Q2)的发射极与PWM芯片的第5引脚GND连接，第2个三极管(Q2)的集电极分别与第12个电阻R12的一端、pwm芯片U1的第1引脚CO连接，第12个电阻R12的另一端与pwm芯片U1的第8引脚VREF连接。
所述MOS管驱动电路包括第1个二极管D1、第4个电阻R4和第5个电阻R5，所述第4个电阻R4的一端与开关管的栅极连接，第4个电阻R4的另一端与PWM控制电路的输出端连接，所述第1个二极管D1的正极与开关管的栅极连接，第1个二极管D1的负极与PWM控制电路的输出端连接，第5个电阻R5的一端与开关管的栅极连接，第5个电阻R5的另一端与开关管的源极连接。
由于采用了上述方案，由于本电动车的电压转换器的电流采样电路包括设置在开关管源极与PWM控制电路的第二输入端之间的电阻R8，以及设置在开关管源极与储能电感之间的一段阻值为11mΩ的印制线，将该段阻值为11mΩ的印制线作为电流检测电阻，体积极小，大大减小了电压转换器的体积和降低，且可以在相关的应用电路中，节省一颗电阻或电流互感器，节约相关的采购、安装、检测、维修的成本，大大节省了成本。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明的电动车的电压转换器的原理示意图。
具体实施方式
参见图1，为电动车的电压转换器的一种实施例，包括PWM控制电路2、开关管、电压反馈电路3、电流采样电路6、电源电路1，所述PWM控制电路、开关管、电压反馈电路、电流采样电路、电源电路均设置在印制板上，所述电源电路用于给PWM控制电路供电，所述PWM控制电路的输出端通过MOS管驱动电路与开关管的栅极连接，所述开关管的漏极与电压转换器的电源输入端VIN+连接，所述开关管的源极与电压转换器的电源输出端Vout+之间设有储能电感T1A，所述电压反馈电路的输入端与电压转换器的电源输出端Vout+连接，所述电压反馈电路的输出端与PWM控制电路的第一输入端连接，所述电流采样电路的输入端与开关管的源极连接，所述电流采样电路的输出端与PWM控制电路的第二输入端连接，所述电流采样电路包括设置在开关管源极与PWM控制电路的第二输入端之间的电阻R8，以及设置在开关管源极与储能电感之间的阻值为11mΩ的印制线，将该段阻值为11mΩ的印制线作为电流检测电阻R20。所述储能电感与电流检测电阻连接的一端分别与PWM芯片的第5引脚(GND)、续流二极管的负极连接，续流二极管的正极接地。
作为电流检测电阻的这段印制线的长度L为R×A/ρ，其中R为电流检测电阻的阻值，A为这段印制线的横截面积，ρ为这段印制线的电阻率，作为电流检测电阻的这段印制线的横截面积A与设计通过这段印制线的电流I之间的关系为I＝kΔT0.44A0.725其中，ΔT为电路板的温升，室温(25摄氏度)时取内层走线k＝0.024，外层走线k＝0.048。如果将作为电流检测电阻的这段印制线设置在PCB内层，取内层走线k＝0.024，可以根据所需要的电流检测电阻的阻值和功率得到不同的印制线的长度和宽度。本实施例的作为电流检测电阻的这段印制线设置在PCB外层，该段印制线的长度L为0.09米，该段印制线的铺铜厚度T为35um，该段印制线的宽度为4mm。
所述储能电感与电压转换器的电源输出端之间设有输出滤波电路4。所述输出滤波电路包括第15个电阻R15、第17个电阻R17和第9个电容C9、第10个电容C10，第15个电阻R15、第17个电阻R17、第10个电容C10均并联在第9个电容C9的两端，第9个电容C9的正极与电压转换器的电源输出端连接，第9个电容C9的负极接地。
所述电压反馈电路包括第2个三极管Q2、第3个三极管Q3、稳压管D4以及若干电阻、电容，所述第3个三极管Q3的基极分别与第11个电阻R11的一端、第18个电阻R18的一端连接，第11个电阻R11的另一端分别与第19个电阻R19的一端、电压转换器的电源输出端连接，第18个电阻R18的另一端接地，第19个电阻R19的另一端分别与第3个三极管Q3的集电极、稳压管D4的负极连接，稳压管D4的正极接地，第11个电容C11并联在稳压管D4的两端，所述第3个三极管Q3的发射极经第9个电阻R9与第2个三极管Q2的基极连接，第2个三极管Q2的发射极与PWM芯片的第5引脚GND连接，第2个三极管Q2的集电极分别与第12个电阻R12的一端、pwm芯片U1的第1引脚连接，第12个电阻R12的另一端与pwm芯片U1的第8引脚连接。pwm芯片U1采用型号为UC3845的电流控制型芯片开关电源。pwm芯片U1的第3引脚经第8个电阻R8与开关管的源极连接。
所述电源电路包括启动电路和滤波电路，所述启动电路的输入端与电压转换器的电源输入端连接，所述启动电路的输出端与PWM控制电路的电源端连接，所述滤波电路的输入端与电压转换器的电源输出端连接，所述滤波电路的输出端与PWM控制电路的电源输入端连接。所述启动电路包括第1个电阻R1、第2个电阻R2、第3个电阻R3以及第3个电容C3、第4个电容C4，所述第1个电阻R1的一端与电压转换器的电源输入端连接，第1个电阻R1的另一端与第2个电阻R2的一端连接，第2个电阻R2的另一端与第3个电阻R3的一端连接，第3个电阻R3的另一端与第3个电容C3的正极连接，第3个电容C3的正极与PWM控制电路的电源输入端VDD连接，第3个电容C3的负极与PWM芯片的第5引脚GND连接，第4个电容C4并联在第3个电容C3的两端。所述滤波电路包括第2个二极管D2和第七个电阻R7，所述第2个二极管D2的正极与电压转换器的电源输出端连接，所述第2个二极管D2的负极与第七个电阻R7的一端连接，第七个电阻R7的另一端与第3个电容C3的正极连接。
所述MOS管驱动电路5包括第1个二极管D1、第4个电阻R4和第5个电阻R5，所述第1个二极管D1的正极与开关管的栅极连接，第1个二极管D1的负极与PWM控制电路的输出端连接，所述第4个电阻R4的一端与开关管的栅极连接，第4个电阻R4的另一端与PWM控制电路的输出端连接，第5个电阻R5的一端与开关管的栅极连接，第5个电阻R5的另一端与开关管的源极连接。
本发明的工作原理为：
VIN+是电源正的输入端,Vout+是电源正的输出端，输入输出的负极共地，R1、R2、R3是启动电阻，Q1是N沟道MOSFET开关管，U1是pwm芯片，T1A是储能电感，D3是续流二极管,Q2和Q3以及稳压管D4组成反馈回路，D4精密稳压芯片。R13、C6用于设定工作频率。开机通电时输入电压通过R1、R2、R3给电容C3、C4充电，C3、C4两端(也就是U1的5、7脚)的电压达到U1的启动门槛电压值时，U1工作6脚输出pwm信号驱动Q1，Q1开通，电流通过Q1、T1A给C9、C10充电，作为电流检测电阻的该段印制线检测到的电压经电阻R8连接至U1的3脚，当电流检测电阻两端电压超过设定值，输出关断，D4、R19、C11组成基准稳压源，R18、R11为电压比较，当R18两端电压大于D4两端电压时Q3导通，Q2得到偏流导通，U1的1脚被拉低，输出关断。Vout+输出给负载供电的同时T1A储能，在这一个周期Q1关断后，储能电感T1A通过D3续留。输出电压经D2、R7、C3滤波后给U1供电，电路稳定正常工作。C7、C5采用X7R材质。
本专利应用广泛，可画出印制线不同的长度和宽度得到一定阻值的和功率的电阻，在开关电源使用尤为突出，且成本极低，几乎为零。而且工作稳定，可以节省在元器件采购、产品生产、检测以及维修等方面的成本。
本发明不仅仅局限于上述实施例，在不背离本发明技术方案原则精神的情况下进行些许改动的技术方案，应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电动车的电压转换器，其特征在于：包括PWM控制电路、开关管、电压反馈电路、电流采样电路、电源电路，所述PWM控制电路、开关管、电压反馈电路、电流采样电路、电源电路均设置在印制板上，所述电源电路用于给PWM控制电路供电，所述PWM控制电路的输出端通过MOS管驱动电路与开关管的栅极连接，所述开关管的漏极与电压转换器的电源输入端连接，所述开关管的源极与电压转换器的电源输出端之间设有储能电感，所述电压反馈电路的输入端与电压转换器的电源输出端连接，所述电压反馈电路的输出端与PWM控制电路的第一输入端连接，所述电流采样电路的输入端与开关管的源极连接，所述电流采样电路的输出端与PWM控制电路的第二输入端连接，所述电流采样电路包括设置在开关管源极与PWM控制电路的第二输入端之间的电阻(R8)，以及设置在开关管源极与储能电感之间的阻值为11mΩ的印制线，将该段阻值为11mΩ的印制线作为电流检测电阻。
2.根据权利要求1所述的电动车的电压转换器，其特征在于：作为电流检测电阻的这段印制线的长度L为R×A/ρ，其中R为电流检测电阻的阻值，A为这段印制线的横截面积，ρ为这段印制线的电阻率，作为电流检测电阻的这段印制线的横截面积A与设计通过这段印制线的电流I之间的关系为I＝kΔT0.44A0.725其中，ΔT为电路板的温升，室温(25摄氏度)时取内层走线k＝0.024，外层走线k＝0.048。
3.根据权利要求1或2所述的电动车的电压转换器，其特征在于：当作为电流检测电阻的这段印制线在PCB外层时，该段印制线的长度L为0.09米，该段印制线的铺铜厚度T为35um，该段印制线的宽度为4mm。
4.根据权利要求1所述的电动车的电压转换器，其特征在于：所述电源电路包括启动电路和滤波电路，所述启动电路的输入端与电压转换器的电源输入端连接，所述启动电路的输出端与PWM控制电路的电源端连接，所述滤波电路的输入端与电压转换器的电源输出端连接，所述滤波电路的输出端与PWM控制电路的电源输入端连接。
5.根据权利要求1所述的电动车的电压转换器，其特征在于：所述储能电感与电压转换器的电源输出端之间设有输出滤波电路。
6.根据权利要求5所述的电动车的电压转换器，其特征在于：所述输出滤波电路包括第15个电阻(R15)、第17个电阻(R17)和第9个电容(C9)、第10个电容(C10)，第15个电阻(R15)、第17个电阻(R17)、第10个电容(C10)均并联在第9个电容(C9)的两端，第9个电容(C9)的正极与电压转换器的电源输出端连接，第9个电容(C9)的负极接地。
7.根据权利要求1所述的电动车的电压转换器，其特征在于：所述电压反馈电路包括第2个三极管(Q2)、第3个三极管(Q3)、稳压管(D4)以及若干电阻、电容，所述第3个三极管(Q3)的基极分别与第11个电阻(R11)的一端、第18个电阻(R18)的一端连接，第11个电阻(R11)的另一端分别与第19个电阻(R19)的一端、电压转换器的电源输出端连接，第18个电阻(R18)的另一端接地，第19个电阻(R19)的另一端分别与第3个三极管(Q3)的集电极、稳压管(D4)的负极连接，稳压管(D4)的正极接地，第11个电容(C11)并联在稳压管(D4)的两端，所述第3个三极管(Q3)的发射极经第9个电阻(R9)与第2个三极管(Q2)的基极连接，第2个三极管(Q2)的发射极与PWM芯片的第5引脚(GND)连接，第2个三极管(Q2)的集电极分别与第12个电阻(R12)的一端、pwm芯片(U1)的第1引脚(CO)连接，第12个电阻(R12)的另一端与pwm芯片(U1)的第8引脚(VREF)连接。
8.根据权利要求1所述的电动车的电压转换器，其特征在于：所述MOS管驱动电路包括第1个二极管(D1)、第4个电阻(R4)和第5个电阻(R5)，所述第4个电阻(R4)的一端与开关管的栅极连接，第4个电阻(R4)的另一端与PWM控制电路的输出端连接，所述第1个二极管(D1)的正极与开关管的栅极连接，第1个二极管(D1)的负极与PWM控制电路的输出端连接，第5个电阻(R5)的一端与开关管的栅极连接，第5个电阻(R5)的另一端与开关管的源极连接。
9.根据权利要求1所述的电动车的电压转换器，其特征在于：所述储能电感与电流检测电阻连接的一端与续流二极管的负极连接，续流二极管的正极接地。
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