CN106155154B - 一种摩托车用短路式mos调压器系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种摩托车用短路式MOS调压器系统，包括第一相过零检测电路、第二相过零检测电路以及第三相过零检测电路，所述第一相过零检测电路的第一相信号输入端PH1通过电阻R1与磁电机的第一相电压信号输出端连接，所述第二相过零检测电路的第二相信号输入端PH2通过电阻R2与磁电机的第二相电压信号输出端连接，所述第三相过零检测电路的第三相信号输入端PH3通过电阻R3与磁电机的第三相电压信号输出端连接。本发明采用动态的方式来检测磁电机处于工作状态还是停机状态从而控制电源的供电通路。
Description
技术领域
本发明涉及一种摩托车用短路式MOS调压器系统。
背景技术
目前，摩托车上使用的调压器主要有可控硅调压器和MOS调压器。可控硅较大的导通压降较大，在功率较大的调压器中，会导致调压器承受严重的热量负荷，若调压器本身的散热能力欠佳，会使器件内部温度过快过高，无法保证产品的可靠性；可参考申请号为：201210184747.8，发明名称为：摩托车调压器专用集成电路的专利申请。
而MOS管的导通阻抗可以低至几毫欧，能大幅度的降低调压器的自身功耗，因此MOS调压器更加受到关注。目前市场上的MOS调压器主要是采用分离电路设计而成的，存在电路结构非常复杂，需要的器件很多，用来贴装器件的PCB面积很大，生产工艺难度大，成本高等缺陷；可参考申请号为：201310221740.3，发明名称为：摩托车MOS调压器专用集成电路的专利申请。
此外，现有的短路式调压器多采用单波控制的方式，连接负载时会出现某一相MOS管持续导通，与之对应的肖特基无电流流过，只有关断态MOS对应的肖特基中有电流流过，各个功率器件的发热不平衡，影响调压器系统的使用寿命。摩托车磁电机采用多极数结构，各相的电性能参数并不是完全一致，存在电流过零时相电压不为零的现象，单波的控制方式可能会加剧这种热量集中的情况，影响系统的可靠性。
发明内容
本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种摩托车用短路式MOS调压器系统。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：一种摩托车用短路式MOS调压器系统，
包括第一相过零检测电路、第二相过零检测电路以及第三相过零检测电路，所述第一相过零检测电路的第一相信号输入端PH1通过电阻R1与磁电机的第一相电压信号输出端连接，所述第二相过零检测电路的第二相信号输入端PH2通过电阻R2与磁电机的第二相电压信号输出端连接，所述第三相过零检测电路的第三相信号输入端PH3通过电阻R3与磁电机的第三相电压信号输出端连接；所述第一相过零检测电路、第二相过零检测电路以及第三相过零检测电路的信号输出端分别连接到群波触发控制电路的信号输入端；所述群波触发控制电路的信号输出端与调制开关驱动电路的信号输入端连接；
还包括磁电机检测电路、电源控制电路和内部电源产生电路、欠压锁定电路以及基准电路；所述磁电机检测电路的信号输入端分别与第一相信号输入端PH1、第二相信号输入端PH2以及第三相信号输入端PH3连接；所述电源控制电路和内部电源产生电路的控制信号端分别与磁电机检测电路、欠压锁定电路和基准电路连接；所述欠压锁定电路的控制输出端与所述群波触发控制电路连接；所述基准电路的控制输出端分别通过过压检测电路和调整电压检测电路与所述群波触发控制电路连接；
其中，所述群波触发控制电路和所述调整电压检测电路构成群波调压控制电路；当所述调整电压检测电路的输出信号VM翻转为高电平时，需等待磁电机任意相的正向过零点信号ZERO触发后，由所述群波触发控制电路对接收的信号进行锁存触发处理，并生成相应的触发信号VM_3传送到所述调制开关驱动电路输出驱动信号，调压器系统进入调压状态；当所述调整电压检测电路的输出信号VM翻转为低电平时，需等待上一次触发调压器系统进入调压状态所对应相的正向过零点信号ZERO触发后，由所述群波触发控制电路对接收的信号进行锁存触发处理，并生成相应的触发信号VM_3传送到所述调制开关驱动电路输出驱动信号，系统跳出调压态。
进一步的，所述磁电机检测电路包括电压钳位及逻辑电路，其输入端分别与第一相信号输入端PH1、第二相信号输入端PH2以及第三相信号输入端PH3连接；所述电压钳位及逻辑电路的第一输出端分别与电阻R20的一端以及二极管D11的阳极连接，其第二输出端与接地端GND连接；所述电阻R20的另一端与所述电源控制电路和内部电源产生电路的电源输入端VBAT连接；所述二极管D11的阴极与N-MOS管M5的栅极连接，所述N-MOS管M5的漏极通过电阻R23与所述电源输入端VBAT连接，所述N-MOS管M5的源极通过二极管D12与磁电机检测电路的信号检测端TD连接；所述二极管D11的阳极与接地端GND之间设置有栅极连接使能信号的N-MOS管M6；所述二极管D11的阴极与接地端GND之间并联连接有齐纳管Z1和电阻R21；所述二极管D12与接地端GND之间并联连接有电阻R22和电容C2；其中，所述N-MOS管M5的栅极与所述电源输入端VBAT之间还设置有电平移位电路。
进一步的，所述电源控制电路和内部电源产生电路的电源输入端VBAT通过外围电路与外部电源连接。
进一步的，所述基准电路的基准电压输出端VREF与接地端GND之间设置有电容C5；所述调整电压检测电路的输出电压检测端VSEN与接地端GND之间设置有电容C4；所述电源控制电路和内部电源产生电路的电源输入端VBAT与接地端GND之间设置有电容C3；所述磁电机检测电路的信号检测端TD与接地端GND之间设置有所述电容C2；所述电源控制电路和内部电源产生电路的内部电源输出端VCC与接地端GND之间设置有电容C1。
进一步的，所述基准电路的基准电压输出端VREF与所述调整电压检测电路的调整电压上限基准点VCH之间设置有电阻R6、在所述调整电压检测电路的调整电压上限基准点VCH与其调整电压下限基准点VCL之间设置有电阻R7,在所述调整电压检测电路的调整电压下限基准点VCL与接地端GND之间设置有电阻R8。
进一步的，所述调制开关驱动电路的第一相调制开关驱动端DRV1与N-MOS管M1的栅极连接，所述调制开关驱动电路的第二相调制开关驱动端DRV2与N-MOS管M2的栅极连接，所述调制开关驱动电路的第三相调制开关驱动端DRV3与N-MOS管M3的栅极连接；所述N-MOS管M1的漏极、N-MOS管M2的漏极以及N-MOS管M3的漏极均通过外围电路与外部电源连接；所述N-MOS管M1的源极、N-MOS管M2的源极以及N-MOS管M3的源极均与接地端GND连接。
进一步的，所述磁电机的第一相电压信号输出端、第二相电压信号输出端、第三相电压信号输出端分别通过外围电路与外部电源连接。
本发明的有益效果：本发明系统采用群波调压的控制方式，能够实现各相功率器件间的热量平衡从而提高功调压器系统的使用寿命和可靠性。另外，该系统还可以通过改变外围电阻比例来进行对电压检测点进行调整且随温度变化很小，且无需外部进行温度补偿。同时，本发明采用动态的方式来检测磁电机处于工作状态还是停机状态从而控制电源的供电通路。
附图说明
图1为本发明的电路原理示意图。
图2为本发明所述的群波调压控制波形图。
图3为本发明磁电机检测电路原理图。
具体实施方式
图1所示涉及一种摩托车用短路式MOS调压器系统，包括第一相过零检测电路、第二相过零检测电路以及第三相过零检测电路，所述第一相过零检测电路的第一相信号输入端PH1通过电阻R1与磁电机的第一相电压信号输出端连接，所述第二相过零检测电路的第二相信号输入端PH2通过电阻R2与磁电机的第二相电压信号输出端连接，所述第三相过零检测电路的第三相信号输入端PH3通过电阻R3与磁电机的第三相电压信号输出端连接；所述第一相过零检测电路、第二相过零检测电路以及第三相过零检测电路的信号输出端分别连接到群波触发控制电路的信号输入端；所述群波触发控制电路的信号输出端与调制开关驱动电路的信号输入端连接。
该调压器系统还包括磁电机检测电路、电源控制电路和内部电源产生电路、欠压锁定电路以及基准电路；所述磁电机检测电路的信号输入端分别与第一相信号输入端PH1、第二相信号输入端PH2以及第三相信号输入端PH3连接；所述电源控制电路和内部电源产生电路的控制输出端分别与磁电机检测电路、欠压锁定电路和基准电路连接；所述欠压锁定电路的控制输出端与所述群波触发控制电路连接；所述基准电路的控制输出端分别通过过压检测电路和调整电压检测电路与所述群波触发控制电路连接。
其中，所述群波触发控制电路和所述调整电压检测电路构成群波调压控制电路；当所述调整电压检测电路的输出信号VM翻转为高电平时，需等待磁电机任意相的正向过零点信号ZERO触发后，由所述群波触发控制电路对接收的信号进行锁存触发处理，并生成相应的触发信号VM_3传送到所述调制开关驱动电路输出驱动信号，调压器系统进入调压状态；当所述调整电压检测电路的输出信号VM翻转为低电平时，需等待上一次触发调压器系统进入调压状态所对应相的正向过零点信号ZERO触发后，由所述群波触发控制电路对接收的信号进行锁存触发处理，并生成相应的触发信号VM_3传送到所述调制开关驱动电路输出驱动信号，系统跳出调压态。
在该方案中，所述电源控制电路和内部电源产生电路的电源输入端VBAT通过外围电缆与外部电源连接。
在该方案中，所述磁电机的第一相电压信号输出端、第二相电压信号输出端、第三相电压信号输出端分别通过外围电路与外部电源连接。
在该方案中，所述基准电路的基准电压输出端VREF与接地端GND之间设置有电容C5；所述调整电压检测电路的输出电压检测端VSEN与接地端GND之间设置有电容C4；所述电源控制电路和内部电源产生电路的电源输入端VBAT与接地端GND之间设置有电容C3；所述磁电机检测电路的信号检测端TD与接地端GND之间设置有电容C2；所述电源控制电路和内部电源产生电路的内部电源输出端VCC与接地端GND之间设置有电容C1。
在该方案中，所述基准电路的基准电压输出端VREF与所述调整电压检测电路的调整电压上限基准点VCH之间设置有电阻R6、在所述调整电压检测电路的调整电压上限基准点VCH与其调整电压下限基准点VCL之间设置有电阻R7,在所述调整电压检测电路的调整电压下限基准点VCL与接地端GND之间设置有电阻R8。
在该方案中，所述调制开关驱动电路的第一相调制开关驱动端DRV1与N-MOS管M1的栅极连接，所述调制开关驱动电路的第二相调制开关驱动端DRV2与N-MOS管M2的栅极连接，所述调制开关驱动电路的第三相调制开关驱动端DRV3与N-MOS管M3的栅极连接；所述N-MOS管M1的漏极、N-MOS管M2的漏极以及N-MOS管M3的漏极均通过外围电路与外部电源连接；所述N-MOS管M1的源极、N-MOS管M2的源极以及N-MOS管M3的源极均与接地端GND连接。
具体的，在所述的调整电压检测电路中，当调压器输出电压的采样电压大于调整电压上限基准电压时，调整电压检测电路输出高电平；当调压器输出电压的采样电压小于调整电压下限基准电压时，调整电压检测电路输出低电平。
其中，所述调整电压检测点随温度变化很小，无需进行外部温度补偿。芯片内设置基准电路，使得其基准电压输出端VREF电压与带隙基准电压成比例，温度系数很小，无需在外围电路进行温度补偿。
在该电路中，所述群波触发控制电路用于接受第一相过零点检测电路、第二相过零点检测电路、第三相过零点检测电路和调整电压检测电路的输出信号，经过锁存触发处理后，再通过输出到各相对应的调制开关驱动电路。参见图2，调整电压检测电路输出的信号VM翻转为高电平时，需等待任意相正向过零点信号ZERO触发后，将生成的信号VM_3传送到输出端，系统进入调压态；调整电压检测电路输出的信号翻转为低电平时，需等待上一次触发调压器系统进入调压态所对应相的正向过零点信号ZERO触发后将生成的信号VM_3传送到输出端，系统跳出调压态。整个过程循环反复，在调压器输出端形成一簇一簇的充电波形，且各相对应的MOS管开关次数相同，达到了群波调压控制的效果，且各相对应功率器件发热均衡。
图3为本发明磁电机检测电路原理图，该所述磁电机检测电路包括电压钳位及逻辑电路，其输入端分别与第一相信号输入端PH1、第二相信号输入端PH2以及第三相信号输入端PH3连接；所述电压钳位及逻辑电路的第一输出端分别与电阻R20的一端以及二极管D11的阳极连接，其第二输出端与接地端GND连接；所述电阻R20的另一端与所述电源控制电路和内部电源产生电路的电源输入端VBAT连接；所述二极管D11的阴极与N-MOS管M5的栅极连接，所述N-MOS管M5的漏极通过电阻R23与所述电源输入端VBAT连接，所述N-MOS管M5的源极通过二极管D12与磁电机检测电路的信号检测端TD连接；所述二极管D11的阳极与接地端GND之间设置有栅极连接使能信号的N-MOS管M6；所述二极管D11的阴极与接地端GND之间并联连接有齐纳管Z1和电阻R21；所述二极管D12与接地端GND之间并联连接有电阻R22和电容C2；其中，所述N-MOS管M5的栅极与所述电源输入端VBAT之间还设置有电平移位电路。
当摩托车磁电机工作时，利用检测到的过零点信号产生的脉冲信号，周期性的开关N-MOS管M5来实现电源输入端VBAT对磁电机检测电路的信号检测端TD进行充电，磁电机检测电路的信号检测端TD的电压被齐纳管Z1所钳位。当摩托车磁电机停止工作时，三相输入信号被外围电路中的电阻器件拉至电源输入端VBAT，二极管D11阳极为低电平，此时也不再有过零点脉冲信号，N-MOS管M5关断，电容C2上的电荷缓慢地被电阻R22泄放到接地端。当磁电机检测电路的信号检测端TD端电压大于3V时，则认为磁电机在工作，电源控制开关导通为内部电路供电；当磁电机检测电路的信号检测端TD端电压小于2V时，则认为磁电机停止工作，电源控制开关关断，停止为内部电路供电，系统进入休眠状态，调压器静态电流减小至50μA左右，则延长了电瓶的使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种摩托车用短路式MOS调压器系统，其特征在于，
包括第一相过零检测电路、第二相过零检测电路以及第三相过零检测电路，所述第一相过零检测电路的第一相信号输入端PH1通过电阻R1与磁电机的第一相电压信号输出端连接，所述第二相过零检测电路的第二相信号输入端PH2通过电阻R2与磁电机的第二相电压信号输出端连接，所述第三相过零检测电路的第三相信号输入端PH3通过电阻R3与磁电机的第三相电压信号输出端连接；所述第一相过零检测电路、第二相过零检测电路以及第三相过零检测电路的信号输出端分别连接到群波触发控制电路的信号输入端；所述群波触发控制电路的信号输出端与调制开关驱动电路的信号输入端连接；
还包括磁电机检测电路、电源控制电路和内部电源产生电路、欠压锁定电路以及基准电路；所述磁电机检测电路的信号输入端分别与第一相信号输入端PH1、第二相信号输入端PH2以及第三相信号输入端PH3连接；所述电源控制电路和内部电源产生电路的控制信号端分别与磁电机检测电路、欠压锁定电路和基准电路连接；所述欠压锁定电路的控制输出端与所述群波触发控制电路连接；所述基准电路的控制输出端分别通过过压检测电路和调整电压检测电路与所述群波触发控制电路连接；
其中，所述群波触发控制电路和所述调整电压检测电路构成群波调压控制电路；当所述调整电压检测电路的输出信号VM翻转为高电平时，需等待磁电机任意相的正向过零点信号ZERO触发后，由所述群波触发控制电路对接收的信号进行锁存触发处理，并生成相应的触发信号VM_3传送到所述调制开关驱动电路输出驱动信号，调压器系统进入调压状态；当所述调整电压检测电路的输出信号VM翻转为低电平时，需等待上一次触发调压器系统进入调压状态所对应相的正向过零点信号ZERO触发后，由所述群波触发控制电路对接收的信号进行锁存触发处理，并生成相应的触发信号VM_3传送到所述调制开关驱动电路输出驱动信号，系统跳出调压态。
2.如权利要求1所述的一种摩托车用短路式MOS调压器系统，所述磁电机检测电路包括电压钳位及逻辑电路，其输入端分别与第一相信号输入端PH1、第二相信号输入端PH2以及第三相信号输入端PH3连接；所述电压钳位及逻辑电路的第一输出端分别与电阻R20的一端以及二极管D11的阳极连接，其第二输出端与接地端GND连接；所述电阻R20的另一端与所述电源控制电路和内部电源产生电路的电源输入端VBAT连接；所述二极管D11的阴极与N-MOS管M5的栅极连接，所述N-MOS管M5的漏极通过电阻R23与所述电源输入端VBAT连接，所述N-MOS管M5的源极通过二极管D12与磁电机检测电路的信号检测端TD连接；所述二极管D11的阳极与接地端GND之间设置有栅极连接使能信号的N-MOS管M6；所述二极管D11的阴极与接地端GND之间并联连接有齐纳管Z1和电阻R21；所述二极管D12与接地端GND之间并联连接有电阻R22和电容C2；其中，所述N-MOS管M5的栅极与所述电源输入端VBAT之间还设置有电平移位电路。
3.如权利要求2所述的一种摩托车用短路式MOS调压器系统，所述电源控制电路和内部电源产生电路的电源输入端VBAT通过外围电路与外部电源连接。
4.如权利要求3所述的一种摩托车用短路式MOS调压器系统，所述基准电路的基准电压输出端VREF与接地端GND之间设置有电容C5；所述调整电压检测电路的输出电压检测端VSEN与接地端GND之间设置有电容C4；所述电源控制电路和内部电源产生电路的电源输入端VBAT与接地端GND之间设置有电容C3；所述磁电机检测电路的信号检测端TD与接地端GND之间设置有所述电容C2；所述电源控制电路和内部电源产生电路的内部电源输出端VCC与接地端GND之间设置有电容C1。
5.如权利要求4所述的一种摩托车用短路式MOS调压器系统，所述基准电路的基准电压输出端VREF与所述调整电压检测电路的调整电压上限基准点VCH之间设置有电阻R6、在所述调整电压检测电路的调整电压上限基准点VCH与其调整电压下限基准点VCL之间设置有电阻R7,在所述调整电压检测电路的调整电压下限基准点VCL与接地端GND之间设置有电阻R8。
6.如权利要求5所述的一种摩托车用短路式MOS调压器系统，所述调制开关驱动电路的第一相调制开关驱动端DRV1与N-MOS管M1的栅极连接，所述调制开关驱动电路的第二相调制开关驱动端DRV2与N-MOS管M2的栅极连接，所述调制开关驱动电路的第三相调制开关驱动端DRV3与N-MOS管M3的栅极连接；所述N-MOS管M1的漏极、N-MOS管M2的漏极以及N-MOS管M3的漏极均通过外围电路与外部电源连接；所述N-MOS管M1的源极、N-MOS管M2的源极以及N-MOS管M3的源极均与接地端GND连接。
7.如权利要求6所述的一种摩托车用短路式MOS调压器系统，所述磁电机的第一相电压信号输出端、第二相电压信号输出端、第三相电压信号输出端分别通过外围电路与外部电源连接。
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