CN106452078B - 一种dc/dc变换器恒流模式控制方法 - Google Patents

一种dc/dc变换器恒流模式控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种汽车电器的DC/DC变换器技术，尤其涉及一种DC/DC变换器恒流模式控制方法。一种DC/DC变换器恒流模式控制方法，在低压输出端前装有电流采样电路，通过输出电流采样信号将输出电流值输入主控制器，主控制器通过比较输出电流与额定电流，当输出电流高于额定电流时，主控制器通过转换控制器控制全桥电路的开闭，进行调整转换电流，进入恒流模式，DC/DC变换器按照恒定的额定电流输出；当输出电流小于额定电流时，DC/DC变换器按输出电流进行输出。并在恒流模式下，恒流切换时间小于过流保护延迟时间，使恒流先行切换，从而保护DC/DC变换器元器件不受大电流的影响而损坏，保证整车极限情况下不断电。本发明能解决整车电流过大时，造成DC/DC变换器关断的问题。

Description

一种DC/DC变换器恒流模式控制方法
技术领域
本发明涉及一种汽车电器的DC/DC变换器技术，尤其涉及一种DC/DC变换器恒流模式控制方法。
背景技术
DC/DC变换器为将直流转换为直流的变换器，以下简称为DC/DC。目前汽车电器行业内的DC/DC变换器为恒压模式，虽存在电压平稳的优点，但是当整车出现的负载电流大于额定输出时，恒压模式的DC/DC变换器将关闭输出。如果按照这种模式设计，变换器的功率选型需要覆盖整车出现的最大的电流，功率选型大，不利于整车的成本。如果DC/DC变换器采用恒流模式控制方法，可以只需考虑整车运行的平均电流，不去考虑出现的峰值电流，当负载出现的一些电流波峰值大于恒流电流时，DC/DC变换器恒流输出，多余电流需求由蓄电池补充，当负载电流小于恒流电流时，DC/DC变换器按负载电流输出并给蓄电池补充电量，整车低压达到动态平衡。
但是，恒流模式DC/DC变换器额定电流较恒压模式DC/DC变换器小，整车会经常出现一些电流波峰大于额定电流的情况，如果DC/DC变换器在进入恒流模式之前进入了过流保护，过流保护为关断输出，整车存在断电的风险，一旦断电则车辆将停止运行，严重影响车辆的运行安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种DC/DC变换器恒流模式控制方法，该方法能解决整车电流过大时，造成DC/DC变换器关断的问题。
为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种DC/DC变换器恒流模式控制方法，整车高压直流电输入给DC/DC变换器，DC/DC变换器内的滤波电路对高压输入直流电进行滤波，再进入一级升压电路，将电压升压到一个稳定的高压，然后通过全桥电路进行将直流电变为交流电，通过变压器，将高压交流电变为低压交流电，再通过同步整流器将低压交流电整流为低压直流电，再经输出滤波电路后低压输出，主控制器通过转换控制器控制全桥电路的通断；
在低压输出端前装有电流采样电路，通过输出电流采样信号将输出电流值输入主控制器，主控制器通过比较输出电流与额定电流，当输出电流高于额定电流时，主控制器通过转换控制器控制全桥电路的开闭，进行调整转换电流，进入恒流模式，DC/DC变换器按照恒定的额定电流输出；当输出电流小于额定电流时，DC/DC变换器按输出电流进行输出。
当输出电流高于额定电流时，设置恒流切换时间为X毫秒，过流保护延迟时间为Y毫秒，并且Y大于X，使恒流先行切换。
所述恒流切换时间X，取X=1，过流保护延迟时间Y，取Y=20。
所述电流采样电路为：电流传感器输出的两个电压信号输入给电流采样芯片进行差分计算，采样芯片输出信号经过负载电阻后，再经过由芯片组成的放大电路进行信号放大，放大之后的信号输出给主控制器。
本发明DC/DC变换器恒流模式控制方法通过改进DC/DC变换器内的现有的电流采样电路，在整车负载电流高于额定电流时，DC/DC变换器进入恒流模式，按照恒定的额定电流输出；并在该恒流模式下，恒流切换时间小于过流保护延迟时间，使恒流先行切换，从而保护DC/DC变换器元器件不受大电流的影响而损坏，保证整车极限情况下不断电。
本发明改进了DC/DC变换器的控制逻辑，当DC/DC变换器输出电流大于额定值时，不进行关断，而是经过反馈控制让DC/DC变换器进行恒流输出，从而保证DC/DC变换器能持续工作。
本发明相对于现有技术，其有益效果是：
1）解决整车电流超过DC/DC变换器输出能力时，造成DC/DC变换器关断，从而使整车断电问题；
2）能优化DC/DC变换器功率选型，降低选型的功率，降低成本。
附图说明
图1为本发明DC/DC变换器恒流模式控制方法示意图；
图2 为恒流输出控制流程图；
图3为电流采样电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
参见图1和图2，一种DC/DC变换器恒流模式控制方法，整车高压直流电输入给DC/DC变换器，DC/DC变换器内的滤波电路对高压输入直流电进行滤波，再进入一级升压电路，将电压升压到一个稳定的高压，然后通过全桥电路进行将直流电变为交流电，通过变压器，将高压交流电变为低压交流电，再通过同步整流器将低压交流电整流为低压直流电，再经输出滤波电路后低压输出，主控制器通过转换控制器控制全桥电路的通断；
在低压输出端前装有电流采样电路，通过输出电流采样信号将输出电流值输入主控制器，主控制器通过比较输出电流与额定电流，当输出电流（即整车负载电流）高于额定电流时，主控制器通过转换控制器控制全桥电路的开闭，进行调整转换电流，进入恒流模式，DC/DC变换器按照恒定的额定电流输出；当输出电流小于额定电流时，DC/DC变换器按输出电流进行输出。
DC/DC变换器入恒流模式时间的确定：为保护DC/DC变换器元器件不受大电流的影响而损坏，DC/DC变换器需进行过流保护设计，过流保护为关断输出。因此当输出电流（即负载电流）大于DC/DC变换器额定电流时，需要先进入恒流模式，如果在进入恒流过程中时间过长会先达到过流保护，过流保护时间受限于元器件承受能力，时间为定值，因此需提升进入恒流模式的时间。因此，本发明DC/DC变换器恒流模式控制方法为：当输出电流高于额定电流时，设置恒流切换时间为X毫秒，过流保护延迟时间为Y毫秒，并且Y大于X，使恒流先行切换。具体来说，进入恒流的时间X取1ms，过流保护时间Y为20ms，能保证当低压输出电流出现超过额定电流时，DC/DC变换器快速入恒流模式。
DC/DC变换器进入恒流模式的时间改进方法，是通过改进电流采样电路来实现的，参见图3。所述电流采样电路为：电流传感器输出的两个电压信号输入给电流采样芯片进行差分计算，采样芯片输出信号经过负载电阻后，再经过由芯片组成的放大电路进行信号放大，放大之后的信号输出给主控制器。具体来说，所述电流采样电路为：电流传感器二个信号LV_CURR和LV+接入电流采样芯片IC207的脚4和脚5进行差分计算，本实施例的DC/DC变换器采用的电流传感器为电流环，其输出为二个电压信号。电流采样芯片IC207脚5接直流电源5V且并接电容C300一端，电容C300另一端接地，电流采样芯片IC207脚2接地，电流采样芯片IC207脚1输出信号，电阻R320一端并接电流采样芯片IC207脚1和电阻R321，电阻R320另一端接地，电阻R321另一端接芯片IC203脚3，电阻R322一端接芯片IC203脚3，电阻R322另一端接地；芯片IC203脚2并接电阻R323和电阻R324，电阻R323另一端接地，电阻R324另一端接芯片IC203脚1后输出信号。
本发明的所述电流采样电路是在现有的常见采样电路上改进而来的。现有的采样电路是在电阻R322与芯片IC203脚3之间有一个电容接到地，该电容为滤波电容。本发明的电流采样电路删除了该滤波电容，从而提高了采样速率，进而能将进入恒流模式的时间减少至1ms。经试验验证，去除滤波电容后的样件在整车路试试验中没有出现问题。
本发明DC/DC变换器恒流模式控制方法的工作过程是：参见图1和图2，
整车钥匙上电，即KL15为高电平时，DC/DC主控制器（以下简称主控制器）被唤醒，整车检测到互锁回路正常，整车通过整车CAN网络CAN bus给主控制器发送开机报文，DC/DC变换器开始工作。
主控制器控制5V电源模块将蓄电池正输入的12V转换为5V，并为主控制器供电；蓄电池正为整车常电，为DC/DC变换器提供低压电源。整车高压电经高压互锁模块检测后，整车高压电输入给DC/DC变换器。高压互锁模块：低压插接件有两个PIN脚与高压插接件两个PIN脚串联，接入整车低压互锁回路，检测高压插接件状态。整车高压电输入经过滤波电路对高压输入电压进行滤波，经过滤波电路之后，主控制器控制偏置电源模块工作，将一部分高压电转换为低压12V，接入5V电源模块，一路高压通过高压采样电路将高压电压输入主控制器，一路高压进入一级升压电路，主控制器控制升压控制电路，将电压升压到一个稳定的高压。然后高压到达全桥电路，主控制器再通过转换控制器控制全桥电路的通断，将高压直流转换为高压交流，全桥电路由MOSFET组成的桥式电路。高压交流电通过变压器转换为低压交流电，进入整流电路，转换控制器控制整流电路，将低压交流电转换为低压直流电；低压直流电通过输出滤波电路滤掉干扰信号，进入低压输出端；在低压输出前，接有电流采样电路和电压采样，通过电流采样信号将输出电流值输入主控制器；主控制器通过比较输出电流与额定电流，当输出的电流高于额定电流时，主控制通过转换控制器控制全桥电路的开闭，进行调整转换电流，进入恒流模式，让DC/DC变换器恒定在额定电流输出，当输出电流小于额定电流时，DC/DC变换器按输出电流进行输出。控制逻辑参见图2。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，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 (3)

1.一种DC/DC变换器恒流模式控制方法，整车高压直流电输入给DC/DC变换器，DC/DC变换器内的滤波电路对高压输入直流电进行滤波，再进入一级升压电路，将电压升压到一个稳定的高压，然后通过全桥电路进行将直流电变为交流电，通过变压器，将高压交流电变为低压交流电，再通过同步整流器将低压交流电整流为低压直流电，再经输出滤波电路后低压输出，主控制器通过转换控制器控制全桥电路的通断；其特征是：
在低压输出端前装有电流采样电路，通过输出电流采样信号将输出电流值输入主控制器，主控制器通过比较输出电流与额定电流，当输出电流高于额定电流时，主控制器通过转换控制器控制全桥电路的开闭，进行调整转换电流，进入恒流模式，DC/DC变换器按照恒定的额定电流输出；当输出电流小于额定电流时，DC/DC变换器按输出电流进行输出；
所述电流采样电路为：电流传感器输出的两个电压信号输入给电流采样芯片进行差分计算，采样芯片输出信号经过负载电阻后，再经过由芯片组成的放大电路进行信号放大，放大之后的信号输出给主控制器；
当输出电流高于额定电流时，设置恒流切换时间为X毫秒，过流保护延迟时间为Y毫秒，并且Y大于X，使恒流先行切换。
2.根据权利要求1所述的DC/DC变换器恒流模式控制方法，其特征是：所述恒流切换时间X，取X=1，过流保护延迟时间Y，取Y=20。
3.根据权利要求1所述的DC/DC变换器恒流模式控制方法，其特征是：所述电流采样电路为：电流传感器二个信号LV_CURR和LV+接入电流采样芯片IC207的脚4和脚5进行差分计算，电流采样芯片IC207脚5接直流电源5V且并接电容C300一端，电容C300另一端接地，电流采样芯片IC207脚2接地，电流采样芯片IC207脚1输出信号，电阻R320一端并接电流采样芯片IC207脚1和电阻R321，电阻R320另一端接地，电阻R321另一端接芯片IC203脚3，电阻R322一端接芯片IC203脚3，电阻R322另一端接地；芯片IC203脚2并接电阻R323和电阻R324，电阻R323另一端接地，电阻R324另一端接芯片IC203脚1后输出信号。
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