CN109818483B - 一种车载转换器电压环电流环智能化快速切换电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车载转换器电压环电流环智能化快速切换电路，属于车载电子技术领域，包括电压采样电路、电流采样电路、光耦电路、保护电路和电流控制模块，解决了只控制电压环路，只电压反馈调节，电流未放大比较反馈调节的技术问题，本发明在电压环内建立一个电流环,对输出电流进行取样,比较放大,通过调整脉宽保证输出电压的稳定,电流环反应速度比电压环快的多,补偿了系统的静差和负载变动。
Description
技术领域
本发明属于车载电子技术领域，特别涉及一种车载转换器电压环电流环智能化快速切换电路。
背景技术
随着科学技术的发展，大功率、高功率密度、高可靠性的电源系统的需求不断提高。如果采用单电压环路的电源供电，由于需要的保护功能较多，给功率器件的选择、开关频率和功率密度的提高带来困难。另外，一旦电源发生故障，将导致整个系统的崩溃。
发明内容
本发明的目的是提供一种车载转换器电压环电流环智能化快速切换电路，解决了只控制电压环路，只电压反馈调节，电流未放大比较反馈调节的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种车载转换器电压环电流环智能化快速切换电路，包括电压采样电路、电流采样电路、光耦电路、保护电路和电流控制模块；
电压采样电路包括电容C1、电阻R2、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R3、电阻R1、电阻R8、电容C4、电容C5、电容C3、电容C2、运放IC1A和二极管D1，电阻R4的一端作为电压采样端连接电池的供电回路，用于采集电池的电压，电阻R4的另一端通过电阻R5连接运放IC1A的负输入端，电阻R2的一端连接电阻R4和电阻R5的连接节点、另一端通过电容C1连接所述电压采样端，运放IC1A的负输入端通过电阻R3连接地线EGND，运放IC1A的负输入端还通过串联连接的电容C2和电阻R1连接二极管D1的正极，运放IC1A的负输入端还通过电容C3连接二极管D1的正极，运放IC1A的输出端连接二极管D1的负极，电阻R6的一端连接参考电压Vref2、另一端通过电阻R7连接运放IC1A的正输入端，电阻R6和电阻R7的连接节点还通过电阻C4连接地线EGND，运放IC1A的正输入端还通过并联连接的电阻R8和电容C5连接地线EGND；
电流采样电路包括电阻R15、电阻R19、电容C8、电容C16、电阻R16、电阻R20、电容C9、电容R10、电容C10、电容C14、电阻R12、电容C6、二极管D2、运放IC1B、电阻R27、电容C19、电阻R28、电容C20、电阻R29和电阻R24，电阻R15、电阻R19、电容C8、电容C16、电阻R16、电阻R20、电容C9、电容R10、电容C10、电容C14、电阻R12、电容C6、二极管D2和运放IC1B构成一个差分放大电路，电阻R15和电阻R16为该差分放大电路的两个输入端电阻，电阻R15和电阻R16连接电池的供电回路，用于采样电池的电流，电阻R15为电流正输入端的输入电阻，电阻R16为电流负输入端的输入电阻，电阻R27的一端连接参考电流Iref2、另一端通过串联连接的电阻R28和电阻R24连接运放IC1B的正输入端，电阻R27和电阻R28的连接节点通过电容C19连接地线EGND，电阻R28和电阻R29的连接节点通过并联连接的电阻R29和电容C20连接地线EGND，运放IC1B的输出端连接二极管D2的负极；
光耦电路包括光耦IC3、电阻R14、电阻R9、电阻R11、电容C11、电容C12、电阻R13和电阻R17，二极管D1的正极通过电阻R13连接光耦IC3的2脚，二极管D2的正极通过电阻R17连接光耦IC3的2脚，光耦IC3的1脚连接13V电源，电阻R14并联在光耦IC3的1脚和2脚之间，光耦IC3的3脚连接地线BGND，光耦IC3的4脚通过电阻R9连接电源Vref-2845，光耦IC3的4脚通过电容C12连接地线BGND，光耦IC3的4脚还通过电阻R11和电容C11连接地线BGND；
电流控制模块包括电流型控制器UC2845及其外围电路，电流型控制器UC2845的2脚连接BGND、1脚连接光耦IC3的4脚、6脚输出控制信号DC-DRA；
保护电路包括二极管D3、电阻R25、电阻R26、电阻R22、电阻R23、电容C17、电容C18、电阻R21和电容C15，二极管D3的正极连接保护信号IPA、负极通过电阻R22连接电流型控制器UC2845的3脚，电流型控制器UC2845的3脚还通过电阻R23连接电源Vref-2845，电流型控制器UC2845的4脚通过电阻R21连接电源Vref-2845，电容C17和电容C18分别为电流型控制器UC2845的3脚和4脚上的滤波电路，二极管D3的负极还通过并联连接的电阻R25和电阻R26连接地线BGND。
优选的，所述地线EGND为所述光偶IC3输入端的地线，所述地线BGND为所述光偶IC3的输出端的地线。
优选的，所述运放IC1B和所述运放IC1A的型号均为LM258。
优选的，所述参考电压Vref2、参考电流Iref2、13V电源和电源Vref-2845均由外部电源提供。
本发明所述的一种车载转换器电压环电流环智能化快速切换电路，解决了只控制电压环路，只电压反馈调节，电流未放大比较反馈调节的技术问题，电压环是对输出电压进行取样,比较放大,通过调整脉宽保证输出电压的稳定,双环里面一般设在外环.但会由于电压环内存在LC,RC积分电路,输出电压产生滞后,影响了输出的瞬态特性,也就是系统的静差.因此在电压环内建立一个电流环,对输出电流进行取样,比较放大,通过调整脉宽保证输出电压的稳定,电流环反应速度比电压环快的多,补偿了系统的静差和负载变动。
附图说明
图1是本发明的电压采样电路的电路图；
图2是本发明的电流采样电路的电路图；
图3是本发明的光耦电路、保护电路和电流控制模块的电路图。
具体实施方式
如图1-图3所示的一种车载转换器电压环电流环智能化快速切换电路，包括电压采样电路、电流采样电路、光耦电路、保护电路和电流控制模块；
电压采样电路包括电容C1、电阻R2、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R3、电阻R1、电阻R8、电容C4、电容C5、电容C3、电容C2、运放IC1A和二极管D1，电阻R4的一端作为电压采样端连接电池的供电回路，用于采集电池的电压，电阻R4的另一端通过电阻R5连接运放IC1A的负输入端，电阻R2的一端连接电阻R4和电阻R5的连接节点、另一端通过电容C1连接所述电压采样端，运放IC1A的负输入端通过电阻R3连接地线EGND，运放IC1A的负输入端还通过串联连接的电容C2和电阻R1连接二极管D1的正极，运放IC1A的负输入端还通过电容C3连接二极管D1的正极，运放IC1A的输出端连接二极管D1的负极，电阻R6的一端连接参考电压Vref2、另一端通过电阻R7连接运放IC1A的正输入端，电阻R6和电阻R7的连接节点还通过电阻C4连接地线EGND，运放IC1A的正输入端还通过并联连接的电阻R8和电容C5连接地线EGND；
电流采样电路包括电阻R15、电阻R19、电容C8、电容C16、电阻R16、电阻R20、电容C9、电容R10、电容C10、电容C14、电阻R12、电容C6、二极管D2、运放IC1B、电阻R27、电容C19、电阻R28、电容C20、电阻R29和电阻R24，电阻R15、电阻R19、电容C8、电容C16、电阻R16、电阻R20、电容C9、电容R10、电容C10、电容C14、电阻R12、电容C6、二极管D2和运放IC1B构成一个差分放大电路，电阻R15和电阻R16为该差分放大电路的两个输入端电阻，电阻R15和电阻R16连接电池的供电回路，用于采样电池的电流，电阻R15为电流正输入端的输入电阻，电阻R16为电流负输入端的输入电阻，电阻R27的一端连接参考电流Iref2、另一端通过串联连接的电阻R28和电阻R24连接运放IC1B的正输入端，电阻R27和电阻R28的连接节点通过电容C19连接地线EGND，电阻R28和电阻R29的连接节点通过并联连接的电阻R29和电容C20连接地线EGND，运放IC1B的输出端连接二极管D2的负极；
光耦电路包括光耦IC3、电阻R14、电阻R9、电阻R11、电容C11、电容C12、电阻R13和电阻R17，二极管D1的正极通过电阻R13连接光耦IC3的2脚，二极管D2的正极通过电阻R17连接光耦IC3的2脚，光耦IC3的1脚连接13V电源，电阻R14并联在光耦IC3的1脚和2脚之间，光耦IC3的3脚连接地线BGND，光耦IC3的4脚通过电阻R9连接电源Vref-2845，光耦IC3的4脚通过电容C12连接地线BGND，光耦IC3的4脚还通过电阻R11和电容C11连接地线BGND；
电流控制模块包括电流型控制器UC2845及其外围电路，电流型控制器UC2845的2脚连接BGND、1脚连接光耦IC3的4脚、6脚输出控制信号DC-DRA；
保护电路包括二极管D3、电阻R25、电阻R26、电阻R22、电阻R23、电容C17、电容C18、电阻R21和电容C15，二极管D3的正极连接保护信号IPA、负极通过电阻R22连接电流型控制器UC2845的3脚，电流型控制器UC2845的3脚还通过电阻R23连接电源Vref-2845，电流型控制器UC2845的4脚通过电阻R21连接电源Vref-2845，电容C17和电容C18分别为电流型控制器UC2845的3脚和4脚上的滤波电路，二极管D3的负极还通过并联连接的电阻R25和电阻R26连接地线BGND。
优选的，所述地线EGND为所述光偶IC3输入端的地线，所述地线BGND为所述光偶IC3的输出端的地线。
优选的，所述运放IC1B和所述运放IC1A的型号均为LM258。
优选的，所述参考电压Vref2、参考电流Iref2、13V电源和电源Vref-2845均由外部电源提供。
电池输出的电压信号通过电阻R4接入运放IC1A，运放IC1A将输出的电压信号与参考电压Vref2做比较后通过二极管D1输出到光耦IC3的输入端，参考电压Vref2为3.3V时即是该电路的最大输出电压；电池输出的电流信号通过采样电阻进行I/V转换，I/V即：电流转换成电压信号，通过电阻R15和电阻R16输入到运放IC1B，运放IC1B将输出电流的转换电压信号与参考电压Iref2比较后再通过二极管D2输出到光耦IC3的输入端，当参考电流Iref2端的电压为3.3V时即是该电路的最大输出电流，运放IC1A构成了电压环路，运放IC1B构成了电流环路，电压环路与电流环路共同接到光耦输入端，即光耦IC3的2脚；然后通过电流型控制器UC2845进行电压环和电流环的快速切换，当电池输出的电压信号超出设定范围时，电压环路起作用，将光耦原边电流从电压环路流至地即D1导通；当电池输出的电流，超出设定范围时，电流环路起作用，将光耦IC3原边电流从电流环路流至地即D2导通；光耦IC3副变的电源Vref-2845为5V电平，输出至UC2845的FB管脚；FB为误差放大器的输入端-输出反馈端，光耦IC3副变FB接近2.5V时，电流型控制器UC2845的6脚输出DC-DRA的占空比减小直至输出电压在稳定设定范围内，其中DC-DRC为输出PWM给外部MOS管控制原边传输功率，PWM占空比越大输出电压越大，反之亦然；通过D1、D2的导通实现电压环电流环无缝快速切换。UC2845功能4管脚有过流、当输出过流时，IC由锁存器锁定PWM输出，7管脚具有欠压锁定功能。
本发明所述的一种车载转换器电压环电流环智能化快速切换电路，解决了只控制电压环路，只电压反馈调节，电流未放大比较反馈调节的技术问题，电压环是对输出电压进行取样,比较放大,通过调整脉宽保证输出电压的稳定,双环里面一般设在外环.但会由于电压环内存在LC,RC积分电路,输出电压产生滞后,影响了输出的瞬态特性,也就是系统的静差.因此在电压环内建立一个电流环,对输出电流进行取样,比较放大,通过调整脉宽保证输出电压的稳定,电流环反应速度比电压环快的多,补偿了系统的静差和负载变动。
本发明采用电压环路与电流环路无缝切换，各单元电路中元件的功率级别也可相应降低，变换器的重量与体积减小、功率密度有所提高。
Claims (4)
1.一种车载转换器电压环电流环智能化快速切换电路，其特征在于：包括电压采样电路、电流采样电路、光耦电路、保护电路和电流控制模块；
电压采样电路包括电容C1、电阻R2、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R3、电阻R1、电阻R8、电容C4、电容C5、电容C3、电容C2、运放IC1A和二极管D1，电阻R4的一端作为电压采样端连接电池的供电回路，用于采集电池的电压，电阻R4的另一端通过电阻R5连接运放IC1A的负输入端，电阻R2的一端连接电阻R4和电阻R5的连接节点、另一端通过电容C1连接所述电压采样端，运放IC1A的负输入端通过电阻R3连接地线EGND，运放IC1A的负输入端还通过串联连接的电容C2和电阻R1连接二极管D1的正极，运放IC1A的负输入端还通过电容C3连接二极管D1的正极，运放IC1A的输出端连接二极管D1的负极，电阻R6的一端连接参考电压Vref2、另一端通过电阻R7连接运放IC1A的正输入端，电阻R6和电阻R7的连接节点还通过电阻C4连接地线EGND，运放IC1A的正输入端还通过并联连接的电阻R8和电容C5连接地线EGND；
电流采样电路包括电阻R15、电阻R19、电容C8、电容C16、电阻R16、电阻R20、电容C9、电容R10、电容C10、电容C14、电阻R12、电容C6、二极管D2、运放IC1B、电阻R27、电容C19、电阻R28、电容C20、电阻R29和电阻R24，电阻R15、电阻R19、电容C8、电容C16、电阻R16、电阻R20、电容C9、电容R10、电容C10、电容C14、电阻R12、电容C6、二极管D2和运放IC1B构成一个差分放大电路，电阻R15和电阻R16为该差分放大电路的两个输入端电阻，电阻R15和电阻R16连接电池的供电回路，用于采样电池的电流，电阻R15为电流正输入端的输入电阻，电阻R16为电流负输入端的输入电阻，电阻R27的一端连接参考电流Iref2、另一端通过串联连接的电阻R28和电阻R24连接运放IC1B的正输入端，电阻R27和电阻R28的连接节点通过电容C19连接地线EGND，电阻R28和电阻R29的连接节点通过并联连接的电阻R29和电容C20连接地线EGND，运放IC1B的输出端连接二极管D2的负极；
光耦电路包括光耦IC3、电阻R14、电阻R9、电阻R11、电容C11、电容C12、电阻R13和电阻R17，二极管D1的正极通过电阻R13连接光耦IC3的2脚，二极管D2的正极通过电阻R17连接光耦IC3的2脚，光耦IC3的1脚连接13V电源，电阻R14并联在光耦IC3的1脚和2脚之间，光耦IC3的3脚连接地线BGND，光耦IC3的4脚通过电阻R9连接电源Vref-2845，光耦IC3的4脚通过电容C12连接地线BGND，光耦IC3的4脚还通过电阻R11和电容C11连接地线BGND；
电流控制模块包括电流型控制器UC2845及其外围电路，电流型控制器UC2845的2脚连接BGND、1脚连接光耦IC3的4脚、6脚输出控制信号DC-DRA；
保护电路包括二极管D3、电阻R25、电阻R26、电阻R22、电阻R23、电容C17、电容C18、电阻R21和电容C15，二极管D3的正极连接保护信号IPA、负极通过电阻R22连接电流型控制器UC2845的3脚，电流型控制器UC2845的3脚还通过电阻R23连接电源Vref-2845，电流型控制器UC2845的4脚通过电阻R21连接电源Vref-2845，电容C17和电容C18分别为电流型控制器UC2845的3脚和4脚上的滤波电路，二极管D3的负极还通过并联连接的电阻R25和电阻R26连接地线BGND；
电池输出的电压信号通过电阻R4接入运放IC1A，运放IC1A将输出的电压信号与参考电压Vref2做比较后通过二极管D1输出到光耦IC3的输入端，参考电压Vref2为3.3V时即是该电路的最大输出电压；电池输出的电流信号通过采样电阻进行I/V转换，I/V即：电流转换成电压信号，通过电阻R15和电阻R16输入到运放IC1B，运放IC1B将输出电流的转换电压信号与参考电压Iref2比较后再通过二极管D2输出到光耦IC3的输入端，当参考电流Iref2端的电压为3.3V时即是该电路的最大输出电流，运放IC1A构成了电压环路，运放IC1B构成了电流环路，电压环路与电流环路共同接到光耦输入端，即光耦IC3的2脚；然后通过电流型控制器UC2845进行电压环和电流环的快速切换，当电池输出的电压信号超出设定范围时，电压环路起作用，将光耦原边电流从电压环路流至地即D1导通；当电池输出的电流，超出设定范围时，电流环路起作用，将光耦IC3原边电流从电流环路流至地即D2导通；光耦IC3副变的电源Vref-2845为5V电平，输出至UC2845的FB管脚；FB为误差放大器的输入端-输出反馈端，光耦IC3副变FB接近2.5V时，电流型控制器UC2845的6脚输出DC-DRA的占空比减小直至输出电压在稳定设定范围内，其中DC-DRC为输出PWM给外部MOS管控制原边传输功率，PWM占空比越大输出电压越大，反之亦然；通过D1、D2的导通实现电压环电流环无缝快速切换；UC2845功能4管脚有过流、当输出过流时，IC由锁存器锁定PWM输出，7管脚具有欠压锁定功能。
2.如权利要求1所述的一种车载转换器电压环电流环智能化快速切换电路，其特征在于：所述地线EGND为所述光耦IC3输入端的地线，所述地线BGND为所述光耦IC3的输出端的地线。
3.如权利要求1所述的一种车载转换器电压环电流环智能化快速切换电路，其特征在于：所述运放IC1B和所述运放IC1A的型号均为LM258。
4.如权利要求1所述的一种车载转换器电压环电流环智能化快速切换电路，其特征在于：所述参考电压Vref2、参考电流Iref2、13V电源和电源Vref-2845均由外部电源提供。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant |