CN108667290A - 一种具有电门锁功能的电动车专用的dc-dc12v25a转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有电门锁功能的电动车专用的DC‑DC12V25A转换器，包括主电路和控制电路，两个电路采用独立的电路板，实现两者的灵活插接，当其中一个电路板出现故障，可以方便更换和排查，不需换掉整个电路板，检修、安装方便，节省工料，提高生产效率；主电路能够实现电门锁功能，储能以及输出超压保护，控制电路在电路中起到稳压作用；所述控制电路由控制芯片、稳压电路、振荡电路和脉冲输出电路组成。将电动车蓄电池的电压如48V，60V，64V，72V等转换成12V，为电动车上的照明灯具，仪表，喇叭，刮雨器，灯光指示，风扇，收音机，倒车影像等12V低压用电器提供额定的工作电压。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有将电动车蓄电池组的DC高电压转换成DC 12V低电压的转换器，用来给整车的照明系统，信号指示系统，以及各种辅助电器提供额定的工作电压，属于电路技术领域。具体为一种具有电门锁功能的电动车专用的DC-DC12V25A转换器。
背景技术
目前市面上的电动车DC/DC电源转换器无电门锁控制功能，使转换器长时间处于工作状态，降低转换器使用寿命，消耗蓄电池的电能，同时还给整车的安全性带来隐患。而且存在输出功率不足，稳压效果差，负载能力差，易损坏，易烧负载等技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有电门锁功能的电动车专用的DC-DC12V25A转换器，通过电门锁的打开或关闭来控制转换器的工作与否。它是将电动车蓄电池的电压如48V，60V，64V，72V等转换成12V，为电动车上的照明灯具，仪表，喇叭，刮雨器，灯光指示，风扇，收音机，倒车影像等12V低压用电器提供额定的工作电压。能够实现过流保护，短路保护，低压保护，输出超压保护的功能。并且主电路和控制电路分别采用独立的电路板，实现两者的灵活插接，当其中一个电路板出现故障，可以方便更换和排查，不需换掉整个电路板，检修、安装方便，节省工料，提高生产效率。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种具有电门锁功能的电动车专用的DC-DC12V25A转换器，包括主电路和控制电路，两个电路采用独立的电路板；主电路能够实现电门锁功能，储能以及输出超压保护，控制电路在电路中起到稳压作用；所述控制电路由控制芯片、稳压电路、振荡电路和脉冲输出电路组成；
所述主电路包括电源输入端和电源输出端，且电源输入端和输出端均连接有滤波元件；输入电源一路通过DMS电门锁电路，为控制芯片提供工作电压；另一路上接入NMOS管、滤波电容、肖特基二极管、储能电感和过流检测电阻；所述滤波电容的正极和NMOS管的漏极均与输入电源的正极连接；NMOS管的源极与过流检测电阻连接，并通过过流检测电阻连接控制芯片的ISENSE脚，同时通过康铜丝KT1，KT2分别连接储能电感以及肖特基二极管，且肖特基二极管 与储能电感连接，储能电感的另一端分别连接输出滤波电容和瞬态抑制二极管；
所述稳压电路由稳压模块，两个调压电阻、光耦合器和负载电阻组成，并与控制芯片的COMP脚和VFB脚连接，稳压模块为VFB脚提供2.5V基准电压，当输出电压过低或过高时，稳压模块和两个调压电阻共同作用提供取样电压，通过光耦合器反馈与控制芯片的VFB脚中的2.5V基准电压比较后控制NMOS管的导通脉宽，从而使输出电压稳定，确保转换器在满负载25A的情况下，输出电压仍然不低于12V；
所述振荡电路由电阻和电容组成，并与控制芯片的RT-CT脚相连接；
所述控制芯片的OUTPUT脚输出脉冲，分别通过电阻与NMOS管的栅极相连接驱动NMOS管工作，当NMOS管导通后输出电流通过经滤波电容滤波后向负载供电；当负载发生短路或超过设定的最大允许电流时，控制芯片的ISENSE脚电压上升，通过控制芯片内部调整OUTPUT脚的输出脉冲，使NMOS管截止，保护NMOS管不损坏，形成过流保护电路；当NMOS管截止时，储能电感形成储能电路，将磁能转变为电能，其极性左负右正，肖特基二极管导通形成续流电路，继续向负载供电，使负载得到平滑的直流电；当输出电压高于设定的最大允许输出电压时，瞬态抑制二极管反向击穿损坏，形成输出超压保护电路；使转换器输出电压几乎为零，以此保护负载不损坏。
所述NMOS管、输入电源滤波电容、输出电源滤波电容，肖特基二极管均采用至少两个并联的方式接入电路。
所述电门锁功能电路包括快恢复二极管，两个并联的电阻，DMS功能开关三极管和整流二极管，输入电源经整流二极管，通过电阻的共同作用，使DMS功能开关三极管工作在导通状态，最后通过快恢复二极管接入控制芯片的VCC脚，为控制芯片提供工作电压；其中整流二极管的主要作用是防止整车其它线路电位差等其它信号的干扰，其中一个电阻既是DMS功能开关三极管的集电极偏置电阻，又是控制芯片的启动电阻。此电路结构简单，成本低，效果好，适用于量产。
所述主电路中， 预留有两个功能器件孔位，备特殊情况下不需要电门锁功能时使用。主要是方便实际的生产制造，使线路板的灵活性高，利用率高。在此发明中，不做阐述。
所述储能电感为环形储能电感。
所述控制芯片的型号为YW/UTC3845E，设置在控制模组中。
所述主电路设有控制模组设有六个脚，包括第1脚OUTPUT，第2脚+VCC，第3脚ISENSE，第4脚GROUND，第5脚OUT+12V，第6脚GND。所述控制电路设有与控制模组U4相应的六个端子，实现主电路与控制电路的连接。
所述控制芯片设有八个脚，包括第1脚COMP，第2脚VFB，第3脚ISENSE，第4脚RT/CT，第5脚GROUND，第6脚OUTPUT，第7脚VCC，第8脚VREF。
本发明的有益效果是：它是将电动车蓄电池的电压如48V，60V，64V，72V等转换成12V，为电动车上的照明灯具，仪表，喇叭，刮雨器，灯光指示，风扇，收音机，倒车影像等12V低压用电器提供额定的工作电压。能够实现过流保护，短路保护，低压保护，输出超压保护的功能。并且主电路和控制电路分别采用独立的电路板，实现两者的灵活插接，当其中一个电路板出现故障，可以方便更换和排查，不需换掉整个电路板，检修、安装方便，节省工料，提高生产效率。且具有电门锁功能，可以有效的避免，转换器因长时间处于工作状态，降低转换器使用寿命，消耗蓄电池的电能，同时还给整车的安全性带来隐患，等诸如此类的弊端。
附图说明
图1为主电路的电路图。
图2为控制电路的电路图。
图中，U1. 控制芯片，U2.光耦合器，U3.稳压模块，U4.控制模组，D1.功能器件孔位，D2.瞬态抑制二极管，D3.快恢复二极管，D4.整流二极管，C1-C9.电容， Q1、Q2.NMOS管，L1.储能电感，Q3、Q4.肖特基二极管，Q5.DMS功能开关三极管，R1.功能器件孔位，R2.过流检测电阻，R3 –R6、R9.电阻，R7、R8.调压电阻，R10.负载电阻，KT1、KT2.康铜丝。
具体实施方式
如附图1所示，主电路的电源输入端输入48-72V直流电，其中一路通过DMS电门锁电路Q5，为控制芯片U1提供工作电压；连接并联的两个电容C5（主电路）和C5（控制电路），为进入控制芯片U1的电源滤波，为控制芯片U1提供稳定的工作电压；电源输入端还与输入电源滤波电容C1、C2的正极以及NMOS管Q1、Q2的漏极连接，电源滤波电容C1、C2的负极接地；NMOS Q1、Q2的栅极通过电阻R3连接控制芯片U1的第6脚。 NMOS管Q1、Q2的源极与过流检测电阻R2连接，并通过过流检测电阻R2连接控制芯片U1的第3脚，同时通过康铜丝KT1，KT2分别连接储能电感L1以及肖特基二极管Q3、Q4的阴极，且肖特基二极管Q3、Q4与储能电感L1连接，储能电感L1的另一端分别连接电源输出滤波电容C3、C4的正极和瞬态抑制二极管D2的阴极；电源输出滤波电容C3、C4的负极和瞬态抑制二极管D2的阳极接地。本电路之所以采用康铜丝KT1、KT2连接，主要是作用有两点：一是转换器输出的电流过大，PCB长时间是无法承受这么大的电流的，二是使电流取样更精准，使过流保护更准确。
所述电门锁功能电路包括快恢复二极管D3，电阻R3、R4，DMS功能开关三极管Q5和整流二极管D4，输入电源经整流二极管D4，通过电阻R3、R4的共同作用，使DMS功能开关三极管Q5工作在导通状态，最后通过快恢复二极管D3接入控制芯片U1的VCC脚，为控制芯片U1提供工作电压；其中整流二极管D4的主要作用是防止整车其它线路电位差等其它信号的干扰，电阻R3既是DMS功能开关三极管Q5的集电极偏置电阻，又是控制芯片U1的启动电阻。
如图2所示，控制芯片U1的第3脚和第8脚连接，电路上设置内部调节电阻R6；第3脚和第6脚之间形成回路，回路上串联电阻R4和电容C4；控制芯片U1的第1脚和第2脚之间设置电容C8，第2脚和第3脚之间设置电容C7。
所述稳压电路由稳压模块U3，调压电阻R7、R8、光耦合器U2和负载电阻R10组成，稳压模块U3的第1脚通过调压电阻R8和R7分压后连接转换器的电压输出端，第2脚接地，第3脚通过光耦合器U2为控制芯片U1的第2脚提供2.5V基准电压，光耦合器U2的受光器的两脚分别连接控制芯片U1的第1脚和第2脚，发光器的一脚通过电阻R9接地，另一脚分别连接电容C9和稳压模块U3的第3脚；当输出电压过低或过高时，稳压模块U3和调压电阻R7、R8共同作用提供取样电压，通过光耦合器U2反馈与控制芯片U1的第2脚中的2.5V基准电压比较后控制NMOS管Q1、Q2的导通脉宽，从而使输出电压稳定，确保转换器在满负载10A的情况下，输出电压仍然不低于12V；电阻R5和电容C6组成控制芯片U1的振荡电路，并与U1的第4脚相连接；控制芯片U1的第6脚输出脉冲，分别通过电阻R3、R4与NMOS管Q1、Q2的栅极相连接驱动NMOS管Q1、Q2工作，当NMOS管Q1、Q2导通后输出电流通过L1经滤波电容C3、C4滤波后向负载供电；当负载发生短路或超过设定的最大允许电流时，控制芯片U1的第3脚电压上升，通过控制芯片U1内部调整第6脚的输出脉冲，使NMOS管Q1、Q2截止，保护NMOS管Q1、Q2不损坏，形成过流保护电路；当NMOS管Q1、Q2截止时，储能电感L1形成储能电路，将磁能转变为电能，其极性左负右正，肖特基二极管Q3、Q4导通形成续流电路，继续向负载供电，使负载得到平滑的直流电；当输出电压高于设定的最大允许输出电压时，瞬态抑制二极管D2反向击穿损坏，形成输出超压保护电路；使转换器输出电压几乎为零，以此保护负载不损坏。
Claims (5)
1.一种具有电门锁功能的电动车专用的DC-DC12V25A转换器，包括主电路和控制电路，两个电路采用独立的电路板；主电路能够实现电门锁功能，储能以及输出超压保护，控制电路在电路中起到稳压作用；所述控制电路由控制芯片U1、稳压电路、振荡电路和脉冲输出电路组成；所述主电路包括电源输入端和电源输出端，且电源输入端和输出端均连接有滤波元件；输入电源一路通过电门锁电路，为控制芯片（U1）提供工作电压；另一路上接入NMOS管(Q1、Q2)、滤波电容（C3、C4）、肖特基二极管（Q3、Q4）、储能电感（L1）和过流检测电阻（R2）；所述滤波电容的正极和NMOS管的漏极均与输入电源的正极连接；NMOS管的源极与过流检测电阻（R2）连接，并通过过流检测电阻（R2）连接控制芯片（U1）的ISENSE脚，同时通过康铜丝（KT1、KT2）分别连接储能电感（L1）以及肖特基二极管（Q3、Q4），且肖特基二极管（Q3、Q4）与储能电感（L1）连接，储能电感（L1）的另一端分别连接输出滤波电容（C3、C4）和瞬态抑制二极管（D2）；其特征在于，所述电门锁功能电路包括快恢复二极管（D3），电阻（R3）、（R4），DMS功能开关三极管（Q5）和整流二极管（D4），输入电源经整流二极管（D4），通过电阻（R3、R4）的共同作用，使DMS功能开关三极管（Q5）工作在导通状态，最后通过快恢复二极管（D3）接入控制芯片（U1）的VCC脚，为控制芯片（U1）提供工作电压；其中整流二极管（D4）的主要作用是防止整车其它线路电位差等其它信号的干扰，电阻（R3）既是DMS功能开关三极管（Q5）的集电极偏置电阻，又是控制芯片（U1）的启动电阻。
2.根据权利要求1所述的一种具有电门锁功能的电动车专用的DC-DC12V25A转换器，其特征在于，所述稳压电路由稳压模块，两个调压电阻(R7、R8)、光耦合器U2和负载电阻（R10）组成，并与控制芯片（U1）的COMP脚和VFB脚连接，稳压模块为VFB脚提供2.5V基准电压，当输出电压过低或过高时，稳压模块和两个调压电阻(R7、R8)共同作用提供取样电压，通过光耦合器（U2）反馈与控制芯片（U1）的VFB脚中的2.5V基准电压比较后控制NMOS管的导通脉宽，从而使输出电压稳定，确保转换器在满负载25A的情况下，输出电压仍然不低于12V。
3.根据权利要求1所述的一种具有电门锁功能的电动车专用的DC-DC12V25A转换器，其特征在于，所述振荡电路由电阻（R5）和电容（C6）组成，并与控制芯片（U1）的RT-CT脚相连接。
4.根据权利要求1所述的一种具有电门锁功能的电动车专用的DC-DC12V25A转换器，其特征在于，所述控制芯片U1的OUTPUT脚输出脉冲，分别通过电阻（R3、R4）与NMOS管（Q1、Q2）的栅极相连接驱动NMOS管（Q1、Q2）工作，当NMOS管（Q1、Q2）导通后输出电流通过储能电感（L1）经滤波电容（C3、C4）滤波后向负载供电；当负载发生短路或超过设定的最大允许电流时，控制芯片（U1）的ISENSE脚电压上升，通过控制芯片（U1）内部调整OUTPUT脚的输出脉冲，使NMOS管截止（Q1、Q2），保护NMOS管（Q1、Q2）不损坏，形成过流保护电路；当NMOS管（Q1、Q2）截止时，储能电感（L1）形成储能电路，将磁能转变为电能，其极性左负右正，肖特基二极管（Q3、Q4）导通形成续流电路，继续向负载供电，使负载得到平滑的直流电；当输出电压高于设定的最大允许输出电压时，瞬态抑制二极管（D2）反向击穿损坏，形成输出超压保护电路；使转换器输出电压几乎为零，以此保护负载不损坏。
5.根据权利要求4所述的一种具有电门锁功能的电动车专用的DC-DC12V25A转换器，其特征在于，所述NMOS管、输入电源滤波电容、输出电源滤波电容，肖特基二极管均采用至少两个并联的方式接入电路。
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