CN106357111A - 一种车载dc/dc输出电压的反馈电路及电动汽车 - Google Patents

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CN106357111A CN201610862292.9A CN201610862292A CN106357111A CN 106357111 A CN106357111 A CN 106357111A CN 201610862292 A CN201610862292 A CN 201610862292A CN 106357111 A CN106357111 A CN 106357111A
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Abstract

本发明提供了一种车载DC/DC输出电压的反馈电路及电动汽车，该电路包括：电压采样子电路，包括与DC/DC的电压输出端连接的第一分压电阻；电压比较器子电路，包括第一电压比较器、第二电压比较器及并门；第一电压比较器，包括：第一正输入端、第一负输入端和第一输出端；第二电压比较器，包括：第二正输入端、第二负输入端和第二输出端；第一电压比较器根据目标电压及第一基准电压，控制第一输出端输出电平至并门；第二电压比较器根据目标电压及第二基准电压，控制第二输出端输出电平至并门，使并门控制DC/DC关断或开启。该方案提升车载DC/DC的输出电压过压和欠压保护速度。

Description

一种车载DC/DC输出电压的反馈电路及电动汽车
技术领域
本发明涉及一种电路控制技术领域，尤其涉及一种车载DC/DC输出电压的反馈电路及电动汽车。
背景技术
车载DC/DC(电源管理芯片)指的是应用于电动汽车领域，控制主牵引电源与低压14V电源之间能量传输的装置，由外界控制信号接口电路、功率变换电路和控制电路组成。
车载DC/DC采用闭环控制输出，其中，控制电路根据采集到的DC/DC输出电压调节内部PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)频率得到稳定的电压，传统的电压采集大都采用电阻分压、阻容滤波方式，通过单片机AD电压采集软件进行压变的处理保护，但是由于受电阻精度和单片机AD响应速率影响，采集到的电压值往往会有一定偏差，不利于精确控制，在输出电压突变情况下可能做不到及时响应和保护，造成行车安全隐患。
发明内容
本发明实施例中提供一种车载DC/DC输出电压的反馈电路及电动汽车，以解决现有技术中受电阻精度和单片机响应速率影响，在输出电压突变情况下可能做不到及时响应和保护，造成行车安全隐患的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例采用如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供一种车载直流斩波器DC/DC输出电压的反馈电路，包括：
电压采样子电路，包括与DC/DC的电压输出端连接的第一分压电阻；
电压比较器子电路，包括第一电压比较器、第二电压比较器及并门；
所述第一电压比较器，包括：第一正输入端、第一负输入端和第一输出端；
其中，所述第一输出端与所述并门连接，所述第一正输入端与所述第一分压电阻的电压输出端连接，所述第一负输入端通过第二分压电阻的电压输出端与电源电压连接；
所述第二电压比较器，包括：第二正输入端、第二负输入端和第二输出端；
其中，所述第二输出端与所述并门连接，所述第二负输入端与所述第一分压电阻的电压输出端连接，所述第二正输入端通过第三分压电阻的电压输出端与电源电压连接；
其中，所述第一分压电阻的电压输出端输出目标电压；所述第二分压电阻的电压输出端输出第一基准电压；所述第三分压电阻的电压输出端输出第二基准电压，所述第二基准电压大于所述第一基准电压；
所述第一电压比较器根据所述目标电压及所述第一基准电压，控制所述第一输出端输出电平至所述并门；所述第二电压比较器根据所述目标电压及所述第二基准电压，控制所述第二输出端输出电平至所述并门，使所述并门控制所述DC/DC关断或开启。
可选地，所述第一分压电阻包括：
第一电阻及与所述第一电阻串联连接的第二电阻，所述第一电阻与DC/DC的电压输出端连接，所述第二电阻接地，所述第一电阻与所述第二电阻之间形成所述第一分压电阻的电压输出端。
可选地，所述电压采样子电路还包括：
与所述第一电阻及所述第二电阻并联连接的第三电阻，及与所述第二电阻并联连接的第一电容；
所述第三电阻的第一端与DC/DC的电压输出端连接，所述第三电阻的第二端接地；所述第一电容的第一端与所述第一分压电阻的电压输出端连接，所述第一电容的第二端接地。
可选地，所述第二分压电阻包括：
第四电阻及与所述第四电阻串联连接的第五电阻，所述第四电阻与电源电压连接，所述第五电阻接地，所述第四电阻与所述第五电阻之间形成所述第二分压电阻的电压输出端。
可选地，所述电压比较器子电路还包括：
第一端与电源电压连接的第六电阻，所述第六电阻的第二端连接至所述第一输出端，所述第一输出端与所述并门之间连接有第七电阻；
及与所述第五电阻并联连接的第二电容，所述第二电容的第一端与所述第二分压电阻的电压输出端连接，所述第二电容的第二端接地。
可选地，所述第三分压电阻包括：
第八电阻及与所述第八电阻串联连接的第九电阻，所述第八电阻与电源电压连接，所述第九电阻接地，所述第八电阻与所述第九电阻之间形成所述第三分压电阻的电压输出端。
可选地，所述电压比较器子电路还包括：
第一端与电源电压连接的第十电阻，所述第十电阻的第二端连接至所述第二输出端，所述第二输出端与所述并门之间连接有第十一电阻；
及与所述第九电阻并联连接的第三电容，所述第三电容的第一端与第三分压电阻的电压输出端连接，所述第三电容的第二端接地。
可选地，当所述目标电压大于或等于所述第一基准电压时，所述第一电压比较器控制所述第一输出端输出高电平至所述并门；当所述目标电压小于或等于所述第二基准电压时，所述第二电压比较器控制所述第二输出端输出高电平至所述并门，使所述并门控制所述DC/DC开启。
可选地，当所述目标电压小于所述第一基准电压时，所述第一电压比较器通过所述第一输出端输出低电平至所述并门；当所述目标电压小于或等于第二基准电压时，所述第二电压比较器通过所述第二输出端输出高电平至所述并门，使所述并门输出低电平控制所述DC/DC关断；
或者，当所述目标电压大于或等于第一基准电压时，所述第一电压比较器通过所述第一输出端输出低电平至所述并门；当所述目标电压大于第二基准电压时，所述第二电压比较器通过所述第二输出端输出高电平至所述并门，使所述并门输出低电平控制所述DC/DC关断。
可选地，所述第一基准电压介于1.4V至1.8V之间；所述第二基准电压介于3.1V至3.5V之间。
另一方面，本发明实施例还提供一种电动汽车，包括：如上所述的DC/DC输出电压的反馈电路。
本发明的一个或多个实施例具有以下有益效果：
该方案通过改进在车载DC/DC控制器设计中的输出电压反馈电路，在传统DC/DC输出电压采集电路基础上增加了一级保护电路，在输出电压过压或欠压时，在原有的单片机AD电压采集软件处理保护的同时，通过硬件电路实现更快速及时的实现自保护，保证DC/DC控制器能够更快的做出响应，提升车载DC/DC的输出电压过压和欠压保护速度，避免电动汽车行驶中DC/DC电压反馈不及时造成的安全隐患。
附图说明
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1表示本发明实施例中车载DC/DC输出电压的反馈电路的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中公开一种车载直流斩波器DC/DC输出电压的反馈电路，结合图1所示，包括：
电压采样子电路A，包括与DC/DC的电压输出端+OUT连接的第一分压电阻；电压比较器子电路B，包括第一电压比较器U1B、第二电压比较器U1A及并门；所述第一电压比较器U1B，包括：第一正输入端a、第一负输入端b和第一输出端c；所述第二电压比较器U1A，包括：第二正输入端d、第二负输入端e和第二输出端f。
其中，所述第一输出端c与所述并门连接，所述第一正输入端a与所述第一分压电阻的电压输出端连接，所述第一负输入端b通过第二分压电阻的电压输出端与电源电压VCC连接。
其中，所述第二输出端f与所述并门连接，所述第二负输入端e与所述第一分压电阻的电压输出端连接，所述第二正输入端d通过第三分压电阻的电压输出端与电源电压VCC连接。
其中，所述第一分压电阻的电压输出端输出目标电压；所述第二分压电阻的电压输出端输出第一基准电压；所述第三分压电阻的电压输出端输出第二基准电压，所述第二基准电压大于所述第一基准电压。
所述第一电压比较器U1B根据所述目标电压及所述第一基准电压，控制所述第一输出端c输出电平至所述并门；所述第二电压比较器U1A根据所述目标电压及所述第二基准电压，控制所述第二输出端f输出电平至所述并门，使所述并门控制所述DC/DC关断或开启。
其中，第一负输入端b通过第二分压电阻的电压输出端连接的电源电压VCC；与第二正输入端d通过第三分压电阻的电压输出端连接的电源电压可以是连接同一个电源得到的，也可以是分别通过连接单独的电源得到的，该两个电源电压值可以为相同，电源电压值优选为5V。电压采样子电路A，通过DC/DC的电压输出端得到的DC/DC的输出电压，通常情况下，该DC/DC的电压输出端的输出电压介于8V至17V之间时，为正常电压。
本发明中的该反馈电路，在采样得到DC/DC输出电压后，通过分压得到目标电压，形成比较对象，分别传输至两个电压比较器的不同输入端，在第一比较器的正输入端输入目标电压，在第二比较器的负输入端输入目标电压，两个比较器通过电源电压分压后得到基准电压，在第一比较器的负输入端输入基准电压，在第二比较器的正输入端输入基准电压，使两个比较器对目标电压及基准电压进行比较，在目标电压过高或过低时，将输出低电平，进而通过并门控制DC/DC进行关断，实现过压或欠压保护。
其中，第二基准电压大于第一基准电压，使第一电压比较器形成为欠压保护器，使第二电压比较器形成为过压保护器，便于对不同的电压异常情况实施保护控制。
该方案通过改进在车载DC/DC控制器设计中的输出电压反馈电路，在传统DC/DC输出电压采集电路基础上增加了一级保护电路，在输出电压过压或欠压时，在原有的单片机AD电压采集软件处理保护的同时，通过硬件电路实现更快速及时的实现自保护，保证DC/DC控制器能够更快的做出响应，提升车载DC/DC的输出电压过压和欠压保护速度，避免电动汽车行驶中DC/DC电压反馈不及时造成的安全隐患。
作为一具体的实施方式，该第一分压电阻包括：第一电阻R2及与所述第一电阻R2串联连接的第二电阻R4，该第一电阻R2与DC/DC的电压输出端+OUT连接，所述第二电阻R4接地GND，所述第一电阻R2与所述第二电阻R4之间形成所述第一分压电阻的电压输出端。
该第一分压电阻的电压输出端在DC/DC的输出电压基础上，输出分压后得到的电压，通常情况下，该第一分压电阻的电压输出端的输出电压介于1.6V至3.3V之间时，判断DC/DC的输出电压为正常电压。
作为一具体的实施方式，该电压采样子电路A还包括：与所述第一电阻R2及所述第二电阻R4并联连接的第三电阻R3，及与所述第二电阻R4并联连接的第一电容C1；该第三电阻R3的第一端与DC/DC的电压输出端+OUT连接，所述第三电阻R3的第二端接地GND；所述第一电容C1的第一端与第一分压电阻的电压输出端连接，所述第一电容C1的第二端接地GND。
其中，第一电容C1起滤波作用，第三电阻R3为下拉电阻，保证DC/DC的输出电压在被分压电阻分压前保持稳定电压，使电压不浮动，起到稳压作用。
作为一具体的实施方式，所述第二分压电阻包括：第四电阻R5及与所述第四电阻R5串联连接的第五电阻R6，所述第四电阻R5与电源电压VCC连接，所述第五电阻R6接地，所述第四电阻R5与所述第五电阻R6之间形成所述第二分压电阻的电压输出端。
其中，第二分压电阻的电压输出端输出第一基准电压；优选地，该第一基准电压介于1.4V至1.8V之间；第一基准电压优选为1.6V，当目标电压小于1.6V时，认为此时DC/DC的输出电压为欠压状态。
作为一具体的实施方式，所述电压比较器子电路还包括：第一端与电源电压VCC连接的第六电阻R7，所述第六电阻R7的第二端连接至所述第一输出端c，所述第一输出端c与所述并门之间连接有第七电阻R8；及与所述第五电阻R6并联连接的第二电容C2，所述第二电容C2的第一端与所述第二分压电阻的电压输出端连接，所述第二电容C2的第二端接地DGND(数字地)。
该第六电阻R7为上拉电阻，确保在当电压比较器的正输入端电压大于符输入端电压时，能够输出高电平，第一输出端c与并门之间连接的第七电阻R8起到限制电路电流的作用，第二电容C2起滤波作用。
作为一具体的实施方式，所述第三分压电阻包括：第八电阻R9及与所述第八电阻R9串联连接的第九电阻R10，所述第八电阻R9与电源电压VCC连接，所述第九电阻R10接地，所述第八电阻R9与所述第九电阻R10之间形成所述第三分压电阻的电压输出端。
其中，第三分压电阻的电压输出端输出第二基准电压；优选地，该第二基准电压介于3.1V至3.5V之间；第二基准电压优选为3.3V，当目标电压大于3.3V时，认为此时DC/DC的输出电压为过压状态。
作为一具体的实施方式，所述电压比较器子电路还包括：第一端与电源电压VCC连接的第十电阻R11，所述第十电阻R11的第二端连接至所述第二输出端f，所述第二输出端f与所述并门之间连接有第十一电阻R12；及与所述第九电阻R10并联连接的第三电容C3，所述第三电容C3的第一端与第三分压电阻的电压输出端连接，所述第三电容C3的第二端接地DGND。
该第十电阻R11为上拉电阻，确保在当电压比较器的正输入端电压大于符输入端电压时，能够输出高电平，第二输出端f与并门之间连接的第十一电阻R12起到限制电路电流的作用，第三电容C3起滤波作用。具体地，该第一电压比较器U1B、第二电压比较器U1A均为LM393AN(双电压比较器)。
电压比较器在工作中，当正输入端的电压高于负输入端电压，则输出高电平；负输入端的电压高于正输入端电压时，输出低电平。
作为一具体的实施方式，其中，当所述目标电压大于或等于所述第一基准电压时，所述第一电压比较器U1B控制所述第一输出端c输出高电平至所述并门；当所述目标电压小于或等于所述第二基准电压时，所述第二电压比较器U1A控制所述第二输出端f输出高电平至所述并门A，使所述并门控制所述DC/DC开启。
当并门输出根据得到的高电平及高电平输出为高电平时，DC/DC开启，保持工作状态。
作为一具体的实施方式，其中，当所述目标电压小于所述第一基准电压时，所述第一电压比较器U1B通过所述第一输出端c输出低电平至所述并门；当所述目标电压小于或等于第二基准电压时，所述第二电压比较器U1A通过所述第二输出端f输出高电平至所述并门，使所述并门输出低电平控制所述DC/DC关断；
或者，当所述目标电压大于或等于第一基准电压时，所述第一电压比较器U1B通过所述第一输出端c输出低电平至所述并门；当所述目标电压大于第二基准电压时，所述第二电压比较器U1A通过所述第二输出端f输出高电平至所述并门，使所述并门输出低电平控制所述DC/DC关断。
当并门输出根据得到的高电平及低电平输出为低电平时，DC/DC关断，进入不工作状态。
结合图1所示，在原有输出电压采集电路的基础上增加了过压(Over Votage)保护和欠压(Under Votage)保护电路。当车载DC/DC的输出电压超过17V时，经第一电阻R2和第二电阻R4分压得到高于3.3V电压和U1A比较器处电阻分压所得的基准电压进行比较，U1A比较器截止输出，通过并门输出低电平信号，使DC/DC停止工作；当输出电压低于8V时，经第一电阻R2和第二电阻R4分压得到低于1.6V电压和U1B比较器处电阻分压所得的基准电压进行比较，U1B比较器截止输出，通过并门输出低电平信号，使DC/DC停止工作。
具体地，其中，该第一电阻R2阻值优选为33kΩ，第二电阻R4阻值优选为8.2kΩ，第三电阻R3阻值优选为47kΩ，第一电容C1优选为规格为47nF/50v的电容。该第四电阻R5阻值优选为10kΩ，第五电阻R6阻值优选为5.1kΩ，第六电阻R7阻值优选为2kΩ，第七电阻R8阻值优选为1kΩ，第二电容C2容量值优选为10nF。该第八电阻R9阻值优选为2.6kΩ，第九电阻R10阻值优选为5.1kΩ，第十电阻R11阻值优选为2kΩ，第十一电阻R12阻值优选为1kΩ，第三电容C3容量值优选为10nF。
本发明实施例中还公开一种电动汽车，包括：如前所述的DC/DC输出电压的反馈电路。该反馈电路设置于车载DC/DC的控制电路中。在传统DC/DC输出电压采集电路基础上增加了一级保护电路，在输出电压过压或欠压时，通过电路硬件的设置，保证DC/DC控制器能够更快的做出响应，实现电路保护。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本发明实施例中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种车载直流斩波器DC/DC输出电压的反馈电路，其特征在于，包括：
电压采样子电路，包括与DC/DC的电压输出端连接的第一分压电阻；
电压比较器子电路，包括第一电压比较器、第二电压比较器及并门；
所述第一电压比较器，包括：第一正输入端、第一负输入端和第一输出端；
其中，所述第一输出端与所述并门连接，所述第一正输入端与所述第一分压电阻的电压输出端连接，所述第一负输入端通过第二分压电阻的电压输出端与电源电压连接；
所述第二电压比较器，包括：第二正输入端、第二负输入端和第二输出端；
其中，所述第二输出端与所述并门连接，所述第二负输入端与所述第一分压电阻的电压输出端连接，所述第二正输入端通过第三分压电阻的电压输出端与电源电压连接；
其中，所述第一分压电阻的电压输出端输出目标电压；所述第二分压电阻的电压输出端输出第一基准电压；所述第三分压电阻的电压输出端输出第二基准电压，所述第二基准电压大于所述第一基准电压；
所述第一电压比较器根据所述目标电压及所述第一基准电压，控制所述第一输出端输出电平至所述并门；所述第二电压比较器根据所述目标电压及所述第二基准电压，控制所述第二输出端输出电平至所述并门，使所述并门控制所述DC/DC关断或开启。
2.根据权利要求1所述的反馈电路，其特征在于，所述第一分压电阻包括：
第一电阻及与所述第一电阻串联连接的第二电阻，所述第一电阻与DC/DC的电压输出端连接，所述第二电阻接地，所述第一电阻与所述第二电阻之间形成所述第一分压电阻的电压输出端。
3.根据权利要求2所述的反馈电路，其特征在于，所述电压采样子电路还包括：
与所述第一电阻及所述第二电阻并联连接的第三电阻，及与所述第二电阻并联连接的第一电容；
所述第三电阻的第一端与DC/DC的电压输出端连接，所述第三电阻的第二端接地；所述第一电容的第一端与所述第一分压电阻的电压输出端连接，所述第一电容的第二端接地。
4.根据权利要求1所述的反馈电路，其特征在于，所述第二分压电阻包括：
第四电阻及与所述第四电阻串联连接的第五电阻，所述第四电阻与电源电压连接，所述第五电阻接地，所述第四电阻与所述第五电阻之间形成所述第二分压电阻的电压输出端。
5.根据权利要求4所述的反馈电路，其特征在于，所述电压比较器子电路还包括：
第一端与电源电压连接的第六电阻，所述第六电阻的第二端连接至所述第一输出端，所述第一输出端与所述并门之间连接有第七电阻；
及与所述第五电阻并联连接的第二电容，所述第二电容的第一端与所述第二分压电阻的电压输出端连接，所述第二电容的第二端接地。
6.根据权利要求1所述的反馈电路，其特征在于，所述第三分压电阻包括：
第八电阻及与所述第八电阻串联连接的第九电阻，所述第八电阻与电源电压连接，所述第九电阻接地，所述第八电阻与所述第九电阻之间形成所述第三分压电阻的电压输出端。
7.根据权利要求6所述的反馈电路，其特征在于，所述电压比较器子电路还包括：
第一端与电源电压连接的第十电阻，所述第十电阻的第二端连接至所述第二输出端，所述第二输出端与所述并门之间连接有第十一电阻；
及与所述第九电阻并联连接的第三电容，所述第三电容的第一端与第三分压电阻的电压输出端连接，所述第三电容的第二端接地。
8.根据权利要求1所述的反馈电路，其特征在于，当所述目标电压大于或等于所述第一基准电压时，所述第一电压比较器控制所述第一输出端输出高电平至所述并门；当所述目标电压小于或等于所述第二基准电压时，所述第二电压比较器控制所述第二输出端输出高电平至所述并门，使所述并门控制所述DC/DC开启。
9.根据权利要求1所述的反馈电路，其特征在于，当所述目标电压小于所述第一基准电压时，所述第一电压比较器通过所述第一输出端输出低电平至所述并门；当所述目标电压小于或等于第二基准电压时，所述第二电压比较器通过所述第二输出端输出高电平至所述并门，使所述并门输出低电平控制所述DC/DC关断；或者，
当所述目标电压大于或等于第一基准电压时，所述第一电压比较器通过所述第一输出端输出低电平至所述并门；当所述目标电压大于第二基准电压时，所述第二电压比较器通过所述第二输出端输出高电平至所述并门，使所述并门输出低电平控制所述DC/DC关断。
10.根据权利要求1所述的反馈电路，其特征在于，所述第一基准电压介于1.4V至1.8V之间；所述第二基准电压介于3.1V至3.5V之间。
11.一种电动汽车，其特征在于，包括：如权利要求1-10任一项所述的DC/DC输出电压的反馈电路。
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