CN110601534A - 一种电动汽车用降压型dc-dc转换电路 - Google Patents

一种电动汽车用降压型dc-dc转换电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车用降压型DC‑DC转换电路，包括输出电压值控制电路，输出电压值控制电路CPU的脉宽调制信号输出端与光耦的输入端相连，光耦的输出端与驱动模块的控制脉冲输入端相连，驱动模块的驱动脉冲输出端分别与各IGBT的栅极相连；各IGBT的集电极均与动力电池正极相连，负载连接在各IGBT的发射极与动力电池负极之间；各IGBT的发射极与动力电池负极之间连接有多个相互并联的负载续流二极管。本发明由动力电池通过DC‑DC转换器产生+5V电源供CPU使用，产生+15V电源供驱动模块使用。本发明还设有输入电压值显示电路、输出电压设定及显示电路和实际输出电压值显示电路。无需安装低压蓄电池，节约了汽车的安装空间，节省了采购及更换电池的成本且运行可靠。

Description

一种电动汽车用降压型DC-DC转换电路
技术领域
本发明涉及一种电源电路，特别涉及一种电动汽车用降压型DC-DC转换电路，属于电动汽车用直流电源技术领域。
背景技术
随着电动汽车的普及，DC-DC控制技术的应用越来越广泛。汽车上的动力电池电压高达或者超过DC500V，而电动汽车上的空调、鼓风机、压缩机、大灯、喇叭等大功率车用电器的额定工作电压为DC12V或者DC24V。电动汽车上传统的方案是利用专门的DC12V或者DC24V车载电器用蓄电池，利用DC-DC转换器把动力电池的高电压转换成较低的电压，给DC12V或者DC24V车载电器用蓄电池充电。
传统的方案存在如下不足之处：1.在高电压动力电池的基础上，增加了低电压蓄电池，增加了电池的采购与更换成本，电池需要占据更大的安装空间，同时增加了汽车的空载重量。
2.为保证汽车行进过程中车载电器的正常运行，要使用DC-DC转换器由动力电池给车载电器用蓄电池充电。
3.车载电器用蓄电池的充电经过了两次电能与化学能之间的转换，大大降低了用电效率。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种电动汽车用降压型DC-DC转换电路，车载电器可以共用动力电池，无需另行安装低压蓄电池，或者仅需要安装容量较小的蓄电池，节约了汽车的安装空间，节省了采购及更换电池的成本，且运行可靠。
为解决以上技术问题，本发明的一种电动汽车用降压型DC-DC转换电路，包括输出电压值控制电路，所述输出电压值控制电路包括CPU，CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1与光耦G1的输入端相连，光耦G1的输出端与驱动模块U10的控制脉冲输入端U10-IN相连，驱动模块的驱动脉冲输出端U10-HO分别与各IGBT的栅极相连；各IGBT的集电极并联后通过熔断器RX及总开关K1与动力电池正极VIN+相连，负载FZ连接在各IGBT的发射极与动力电池负极VIN-之间；各IGBT的发射极与动力电池负极VIN-之间连接有多个相互并联的负载续流二极管。
相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：负载FZ可以为电动汽车上的空调、鼓风机、压缩机、大灯、喇叭等大功率车用电器，由于多个车用电器同时启动会产生较大的工作电流，单个IGBT的额定工作电流虽然能够达到150A，但是实际应用中IGBT的散热不能够达到最理想的状态；IGBT的针脚不能够长时间承受大电流；过高的电流使得IGBT的内阻发热严重。IGBT打开和关断过程产生的热量严重影响控制器的安全运行。本发明采用多个相互并联的IGBT1、IGBT2至IGBTn驱动负载FZ，并采用多个相互并联的负载续流二极管EJG1、EJG2至EJGn进行续流。采用MC9S12XS128MAA单片机作为大功率DC-DC转换器的控制系统CPU。当IGBT1、IGBT2至IGBTn关断时，负载FZ因自感电动势产生的自感电流可以通过负载续流二极管EJG1、EJG2至EJGn在负载FZ内部消耗。CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1输出的占空比信号经过光耦G1的高、低压隔离，送入驱动模块U10的控制脉冲输入端U10-IN，经驱动模块U10放大后，由驱动脉冲输出端U10-HO输出占空比信号，经过限流电阻XLR1、XLR2至XLRn限流后，控制IGBT1、IGBT2至IGBTn的占空比，从而满足负载FZ的额定电压需求。
作为本发明的改进，CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1通过限流电阻R1与光耦G1的输入正极相连，光耦G1的输入负极与CPU-GND相连，光耦G1的输入正负极之间连接有下拉电阻R2；光耦G1的输出端集电极与+15V电源相连，光耦G1的输出端发射极与驱动模块U10的控制脉冲输入端U10-IN相连，控制脉冲输入端U10-IN通过下拉电阻R3与驱动地端QD-GND相连，光耦G1的输出端并联有续流二极管D1；驱动模块U10的工作电源端U10-Vcc与+15V电源相连，驱动模块U10的输入地端U10-COM与驱动地端QD-GND相连且通过电容C1与+15V电源相连，负载FZ的上端与输出级参考地端U10-Vs相连，输出级参考地端U10-Vs通过电容C2与输出级工作电源端U10-VB相连，输出级工作电源端U10-VB通过二极管D2与+15V电源相连；负载FZ的两端串联有电阻R4与电容C3。CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1输出的占空比信号经限流电阻R1限流后送至光耦G1的输入端，下拉电阻R2确保CPU-PWM1输出逻辑电平“0”时，光耦G1的输入端电平也为逻辑“0”，发光二极管确保能够可靠地截止；当驱动模块U10的控制脉冲输入端U10-IN的电压突然升高时，续流二极管D1进行续流；电容C1作为稳压电容，电容C2和二极管D2组成自举电路，产生VB电压；电阻R4与电容C3构成储能电路。驱动模块U10将控制脉冲输入端U10-IN输入的占空比信号放大后，由驱动脉冲输出端U10-HO输出相同的占空比，控制IGBT1、IGBT2至IGBTn的通断。
作为本发明的进一步改进，各IGBT的发射极与负载FZ之间串联有电感L1，负载FZ的两端并联有电容C4。电感L1和电容C4构成LC滤波电路和稳压电路，可以提高负载FZ端电压的稳定性。
作为本发明的进一步改进，动力电池正极VIN+与CPU-GND之间串联有电阻R5和电阻R6，电阻R5与电阻R6之间连接有输入电压检测端，所述输入电压检测端与CPU的PAD1端口相连；负载FZ的上端与CPU-GND之间串联有电阻R7和电阻R8，电阻R7与电阻R8之间连接有输出电压检测端，输出电压检测端与CPU的PAD2端口相连。CPU读取PAD1的值，通过插值法，可以计算出输入电压值，以判断动力电池的电量。CPU读取PAD2的值，通过插值法，可以计算出实际输出电压值，以判断是否符合负载FZ的额定电压要求。
作为本发明的进一步改进，动力电池正极VIN+与热敏电阻RM及二极管D3依次串联后与DC-DC转换器的输入电压正极Vi+相连，热敏电阻RM与动力电池负极VIN-及DC-DC转换器的输入电压负极Vi-之间串联有压敏电阻YM，DC-DC转换器的输入电压正极Vi+与动力电池负极VIN-之间并联连接有续流二极管D4和电容C5；DC-DC转换器的输出负极一VO1-与CPU-GND相连，DC-DC转换器的输出正极一VO1+向CPU提供+5V电源；DC-DC转换器的输出负极二VO2-与驱动地端QD-GND相连，DC-DC转换器的输出正极二VO2+向驱动模块U10提供+15V电源；驱动地端QD-GND与动力电池负极VIN-之间通过电感L2相互连接。本发明中CPU用的电源电压为+5V，驱动模块U10用的电源电压为+15V；利用小功率、具有两路电压输出的小功率成品DC-DC转换器提供+5V和+15V电源。小功率成品DC-DC转换器的输入VIN-、CPU-GND\QD-GND之间相互隔离。负载FZ的工作电流比较大时，容易造成动力电池的端压下降较多，导致端压不稳定。热敏电阻RM为正温度系数，可以有效地缓冲动力电池端电压较大变化时对DC-DC转换器的输入电压冲击；压敏电阻YM可以进一步缓冲由于IGBT关断时，负载FZ的自感电动势对DC-DC转换器的冲击；当动力电池的端电压降低到低于DC-DC转换器的允许输入电压之后，二极管D3可以有效防止电流倒流；电容C5起到稳压作用，在较长一段时间内使DC-DC转换器的输入电压仍然高于最低允许输入电压。电感L2可以减小动力电池VIN-端压变化对驱动模块QD-GND的影响。
作为本发明的进一步改进，DC-DC转换器的输出负极一VO1-与输出正极一VO1+之间连接有续流二极管D5，DC-DC转换器的输出正极一VO1+与CPU+5V电源之间串联有电感L3，CPU+5V与CPU-GND之间并联连接有电容C6及电容C7；DC-DC转换器的输出负极二VO2-与输出正极二VO2+之间连接有续流二极管D6，DC-DC转换器的输出正极二VO2+与驱动模块+15V电源之间串联有电感L4，驱动模块+15V电源与驱动地端QD-GND之间并联连接有电容C8及电容C9。电感L3与电容C6及电容C7构成+5V电源的滤波电路和稳压电路，可以使CPU的+5V电源的电压更加稳定，CPU-GND的电压突然升高时，续流二极管D5进行续流。电感L4与电容C8及电容C9构成+15V电源的滤波电路和稳压电路，可以使驱动模块U10的+15V电源的电压更加稳定，驱动地端QD-GND的电压突然升高时，续流二极管D6进行续流。
作为本发明的进一步改进，电路板上安装有温度传感器的T1，温度传感器的T1的温度信号输出端与CPU的PAD0端口相连，PAD0端口与CPU+5V电源之间串联有上拉电阻R9，温度传感器的T1的接地端与CPU-GND相连，CPU的PAD0端口与CPU-GND之间设有电容C10。温度传感器的T1为负温度系数，100℃时的电阻值为4.52kΩ，20℃时的电阻值为42.16kΩ；CPU读取PAD0的值，通过插值法，就可计算出电路板的温度值，如电路板的温度过高，则CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1输出的占空比可以为0/4，使负载FZ停止工作。
作为本发明的进一步改进，该转换电路还设有输入电压值显示电路，所述输入电压值显示电路包括数据锁存器一U1、数据锁存器二U2和数据锁存器三U3，数据锁存器一U1、数据锁存器二U2和数据锁存器三U3的数据输入端分别与CPU的PB0、PB1至PB7端相连，数据锁存器一U1、数据锁存器二U2和数据锁存器三U3的数据输出端分别与输入电压值显示数码管相连，数据锁存器一U1的片选输入端与CPU的PA0端口相连，数据锁存器二U2的片选输入端与CPU的PA1端口相连，数据锁存器三U3的片选输入端与CPU的PA2端口相连。CPU将计算得到的输入电压值通过PB0、PB1至PB7端口送至数据锁存器一U1、数据锁存器二U2和数据锁存器三U3的数据输入端，由CPU的PA0端口控制数据锁存器一U1的片选输入端，PA1端口控制数据锁存器二U2 的片选输入端，PA2端口控制数据锁存器三U3的片选输入端，使输入电压值显示数码管正确显示输入电压值，供驾驶员及时了解判断动力电池的电量。
作为本发明的进一步改进，该转换电路还设有输出电压设定及显示电路，所述输出电压设定及显示电路包括数据锁存器四U4、数据锁存器五U5和数据锁存器六U6，数据锁存器四U4、数据锁存器五U5和数据锁存器六U6的数据输入端分别与CPU的PB0、PB1至PB7端相连，数据锁存器四U4、数据锁存器五U5和数据锁存器六U6的数据输出端分别与输出电压设定及显示数码管相连，数据锁存器四U4的片选输入端与CPU的PA3端口相连，数据锁存器五U5的片选输入端与CPU的PA4端口相连，数据锁存器六U6的片选输入端与CPU的PA5口相连；CPU的+5V电源通过滑动变阻器HR1与CPU-GND相连，滑动变阻器HR1的中间输出端与CPU的PAD0端口相连。通过调节滑动变阻器HR1的阻值，使CPU的PAD0端口接收到的电压值发生变化，CPU由此计算出输出电压设定值为12V、24V或其它电压值，并且将该输出电压设定值通过PB0、PB1至PB7端口送至数据锁存器四U4、数据锁存器五U5和数据锁存器六U6的数据输入端，由CPU的PA3端口控制数据锁存器四U4的片选输入端，PA4端口控制数据锁存器五U5的片选输入端，PA5端口控制数据锁存器六U6的片选输入端，使输出电压设定及显示数码管显示输出电压设定值。输出电压设定值调节准确后，可以采用胶水将滑动变阻器HR1封住。如此本发明的DC-DC转换电路可以适应各种车型的不同负载电压的需求，具有极大的适应性。
作为本发明的进一步改进，该转换电路还设有实际输出电压值显示电路，所述实际输出电压值显示电路包括数据锁存器七U7、数据锁存器八U8和数据锁存器九U9，数据锁存器七U7、数据锁存器八U8和数据锁存器九U9的数据输入端分别与CPU的PB0、PB1至PB7端相连，数据锁存器七U7、数据锁存器八U8和数据锁存器九U9的数据输出端分别与实际输出电压显示数码管相连，数据锁存器七U7的片选输入端与CPU的PA6端口相连，数据锁存器八U8的片选输入端与CPU的PA7端口相连，数据锁存器九U9的片选输入端与CPU的PT7端口相连。CPU将计算得到的实际输出电压值通过PB0、PB1至PB7端口送至数据锁存器七U7、数据锁存器八U8和数据锁存器九U9的数据输入端，由CPU的PA6端口控制数据锁存器七U7的片选输入端，PA7端口控制数据锁存器八U8的片选输入端，PT7端口控制数据锁存器九U9的片选输入端，使实际输出电压显示数码管正确显示实际输出电压值，利用PID算法实现输出电压值的恒定。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本发明。
图1为本发明中输入电压值显示电路原理图。
图2为本发明中输出电压设定及显示电路原理图。
图3为本发明中实际输出电压显示电路原理图。
图4为本发明中输出电压值控制电路原理图。
图5为本发明控制系统用+5V/+15V电源的产生电路图。
图6为本发明中电路板的温度检测电路图。
图7为本发明中CPU的外围电路图。
具体实施方式
如图1所示，本发明电动汽车用降压型DC-DC转换电路中设有输入电压值显示电路，输入电压值显示电路包括数据锁存器一U1、数据锁存器二U2和数据锁存器三U3，数据锁存器一U1、数据锁存器二U2和数据锁存器三U3的数据输入端分别与CPU的PB0、PB1至PB7端相连，数据锁存器一U1、数据锁存器二U2和数据锁存器三U3的数据输出端分别与输入电压值显示数码管相连，数据锁存器一U1的片选输入端与CPU的PA0端口相连，数据锁存器二U2的片选输入端与CPU的PA1端口相连，数据锁存器三U3的片选输入端与CPU的PA2端口相连。
如图2所示，本发明电动汽车用降压型DC-DC转换电路中设有输出电压设定及显示电路，输出电压设定及显示电路包括数据锁存器四U4、数据锁存器五U5和数据锁存器六U6，数据锁存器四U4、数据锁存器五U5和数据锁存器六U6的数据输入端分别与CPU的PB0、PB1至PB7端相连，数据锁存器四U4、数据锁存器五U5和数据锁存器六U6的数据输出端分别与输出电压设定及显示数码管相连，数据锁存器四U4的片选输入端与CPU的PA3端口相连，数据锁存器五U5的片选输入端与CPU的PA4端口相连，数据锁存器六U6的片选输入端与CPU的PA5口相连；CPU的+5V电源通过滑动变阻器HR1与CPU-GND相连，滑动变阻器HR1的中间输出端与CPU的PAD0端口相连。
如图3所示，本发明电动汽车用降压型DC-DC转换电路中实际输出电压值显示电路，实际输出电压值显示电路包括数据锁存器七U7、数据锁存器八U8和数据锁存器九U9，数据锁存器七U7、数据锁存器八U8和数据锁存器九U9的数据输入端分别与CPU的PB0、PB1至PB7端相连，数据锁存器七U7、数据锁存器八U8和数据锁存器九U9的数据输出端分别与实际输出电压显示数码管相连，数据锁存器七U7的片选输入端与CPU的PA6端口相连，数据锁存器八U8的片选输入端与CPU的PA7端口相连，数据锁存器九U9的片选输入端与CPU的PT7端口相连。
如图1所示，CPU读取CPU-PAD1的值，并将计算得到的输入电压值的百位通过PB0、PB1至PB7端口送至数据锁存器一U1至数据锁存器九U9的数据输入端，由CPU的片选PA0端口置逻辑“1”，PA1、PA2、PA3、PA4、PA5、PA6、PA7、PT7均置逻辑“0”，输入电压值的百位通过与数据锁存器一U1相连接的LED数码管显示。
CPU将计算得到的输入电压值的十位通过PB0、PB1至PB7端口送至数据锁存器一U1至数据锁存器九U9的数据输入端，由CPU的片选PA1端口置逻辑“1”，PA0、PA2、PA3、PA4、PA5、PA6、PA7、PT7均置逻辑“0”，输入电压值的十位通过与数据锁存器二U2相连接的LED数码管显示。
CPU将计算得到的输入电压值的个位通过PB0、PB1至PB7端口送至数据锁存器一U1至数据锁存器九U9的数据输入端，由CPU的片选PA2端口置逻辑“1”，PA0、PA1、PA3、PA4、PA5、PA6、PA7、PT7均置逻辑“0”，输入电压值的个位通过与数据锁存器三U3相连接的LED数码管显示。输入电压值供驾驶员及时了解判断动力电池的电量。
如图2所示，通过调节滑动变阻器HR1的阻值，使CPU的PAD0端口接收到的电压值发生变化，CPU读取CPU-PAD0的值，并将计算得到的输出电压设定值的百位通过PB0、PB1至PB7端口送至数据锁存器一U1至数据锁存器九U9的数据输入端，由CPU的片选PA3端口置逻辑“1”，PA0、PA1、PA2、PA4、PA5、PA6、PA7、PT7都置逻辑“0”，输出电压设定值的百位通过与数据锁存器四U4相连接的LED数码管显示。
CPU将计算得到的输出电压设定值的十位通过PB0、PB1至PB7端口送至数据锁存器一U1至数据锁存器九U9的数据输入端，由CPU的片选PA4端口置逻辑“1”，PA0、PA1、PA2、PA3、PA5、PA6、PA7、PT7均置逻辑“0”，输出电压设定值的十位通过与数据锁存器五U5相连接的LED数码管显示。
CPU将计算得到的输出电压设定值的个位通过PB0、PB1至PB7端口送至数据锁存器一U1至数据锁存器九U9的数据输入端，由CPU的片选PA5端口置逻辑“1”，PA0、PA1、PA2、PA3、PA4、PA6、PA7、PT7均置逻辑“0”，输出电压设定值的个位通过与数据锁存器六U6相连接的LED数码管显示。输出电压设定值供驾驶员及时了解判断动力电池的输出电压情况。输出电压设定值调节准确后，可以采用胶水将滑动变阻器HR1封住。如此本发明的DC-DC转换电路可以适应各种车型的不同负载电压的需求，具有极大的适应性。
如图3所示，CPU读取CPU-PAD2的值，并将计算得到的实际输出电压值的百位通过PB0、PB1至PB7端口送至数据锁存器一U1至数据锁存器九U9的数据输入端，由CPU的片选PA6端口置逻辑“1”，PA0、PA1、PA2、PA3、PA4、PA5、PA7、PT7均置逻辑“0”，实际输出电压值的百位通过与数据锁存器七U7相连接的LED数码管显示。
CPU将计算得到的实际输出电压值的十位通过PB0、PB1至PB7端口送至数据锁存器一U1至数据锁存器九U9的数据输入端，由CPU的片选PA7端口置逻辑“1”，PA0、PA1、PA2、PA3、PA4、PA5、PA6、PT7均置逻辑“0”，实际输出电压值的十位通过与数据锁存器八U8相连接的LED数码管显示。
CPU将计算得到的实际输出电压值的个位通过PB0、PB1至PB7端口送至数据锁存器一U1至数据锁存器九U9的数据输入端，由CPU的片选PT7端口置逻辑“1”，PA0、PA1、PA2、PA3、PA4、PA5、PA6、PA7均置逻辑“0”，实际输出电压值的个位通过与数据锁存器九U9相连接的LED数码管显示。使实际输出电压显示数码管正确显示实际输出电压值，利用PID算法实现实际输出电压值的恒定。
如图4及图7所示，本发明电动汽车用降压型DC-DC转换电路中设有输出电压值控制电路，输出电压值控制电路包括CPU，CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1与光耦G1的输入端相连，光耦G1的输出端与驱动模块U10的控制脉冲输入端U10-IN相连，驱动模块的驱动脉冲输出端U10-HO分别与各IGBT的栅极相连；各IGBT的集电极并联后通过熔断器RX及总开关K1与动力电池正极VIN+相连，负载FZ连接在各IGBT的发射极与动力电池负极VIN-之间；各IGBT的发射极与动力电池负极VIN-之间连接有多个相互并联的负载续流二极管。
负载FZ可以为电动汽车上的空调、鼓风机、压缩机、大灯、喇叭等大功率车用电器，由于多个车用电器同时启动会产生较大的工作电流，单个IGBT的额定工作电流虽然能够达到150A，但是实际应用中IGBT的散热不能够达到最理想的状态；IGBT的针脚不能够长时间承受大电流；过高的电流使得IGBT的内阻发热严重。IGBT打开和关断过程产生的热量严重影响控制器的安全运行。
本发明采用多个相互并联的IGBT1、IGBT2至IGBTn驱动负载FZ，并采用多个相互并联的负载续流二极管EJG1、EJG2至EJGn进行续流。可以采用MC9S12XS128MAA单片机或其它类似单片机作为大功率DC-DC转换器的控制系统CPU。当IGBT1、IGBT2至IGBTn关断时，负载FZ因自感电动势产生的自感电流可以通过负载续流二极管EJG1、EJG2至EJGn在负载FZ内部消耗。CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1输出的占空比信号经过光耦G1的高、低压隔离，送入驱动模块U10的控制脉冲输入端U10-IN，经驱动模块U10放大后，由驱动脉冲输出端U10-HO输出占空比信号，经过限流电阻XLR1、XLR2至XLRn限流后，控制IGBT1、IGBT2至IGBTn的占空比，从而满足负载FZ的额定电压需求。
CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1通过限流电阻R1与光耦G1的输入正极相连，光耦G1的输入负极与CPU-GND相连，光耦G1的输入正负极之间连接有下拉电阻R2；光耦G1的输出端集电极与+15V电源相连，光耦G1的输出端发射极与驱动模块U10的控制脉冲输入端U10-IN相连，控制脉冲输入端U10-IN通过下拉电阻R3与驱动地端QD-GND相连，光耦G1的输出端并联有续流二极管D1；驱动模块U10的工作电源端U10-Vcc与+15V电源相连，驱动模块U10的输入地端U10-COM与驱动地端QD-GND相连且通过电容C1与+15V电源相连，负载FZ的上端与输出级参考地端U10-Vs相连，输出级参考地端U10-Vs通过电容C2与输出级工作电源端U10-VB相连，输出级工作电源端U10-VB通过二极管D2与+15V电源相连；负载FZ的两端串联有电阻R4与电容C3。
CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1输出的占空比信号经限流电阻R1限流后送至光耦G1的输入端，下拉电阻R2确保CPU-PWM1输出逻辑电平“0”时，光耦G1的输入端电平也为逻辑“0”，发光二极管确保能够可靠地截止；当驱动模块U10的控制脉冲输入端U10-IN的电压突然升高时，续流二极管D1进行续流；电容C1作为稳压电容，电容C2和二极管D2组成自举电路，产生VB电压；电阻R4与电容C3构成储能电路。驱动模块U10将控制脉冲输入端U10-IN输入的占空比信号放大后，由驱动脉冲输出端U10-HO输出相同的占空比，控制IGBT1、IGBT2至IGBTn的通断。
各IGBT的发射极与负载FZ之间串联有电感L1，负载FZ的两端并联有电容C4。电感L1和电容C4构成LC滤波电路和稳压电路，可以提高负载FZ端电压的稳定性。
动力电池正极VIN+与CPU-GND之间串联有电阻R5和电阻R6，电阻R5与电阻R6之间连接有输入电压检测端，输入电压检测端与CPU的PAD1端口相连；负载FZ的上端与CPU-GND之间串联有电阻R7和电阻R8，电阻R7与电阻R8之间连接有输出电压检测端，输出电压检测端与CPU的PAD2端口相连。CPU读取PAD1的值，通过插值法，可以计算出输入电压值，以判断动力电池的电量。CPU读取PAD2的值，通过插值法，可以计算出实际输出电压值，以判断是否符合负载FZ的额定电压要求。
如图5所示，动力电池正极VIN+与热敏电阻RM及二极管D3依次串联后与DC-DC转换器的输入电压正极Vi+相连，热敏电阻RM与动力电池负极VIN-及DC-DC转换器的输入电压负极Vi-之间串联有压敏电阻YM，DC-DC转换器的输入电压正极Vi+与动力电池负极VIN-之间并联连接有续流二极管D4和电容C5；DC-DC转换器的输出负极一VO1-与CPU-GND相连，DC-DC转换器的输出正极一VO1+向CPU提供+5V电源；DC-DC转换器的输出负极二VO2-与驱动地端QD-GND相连，DC-DC转换器的输出正极二VO2+向驱动模块U10提供+15V电源；驱动地端QD-GND与动力电池负极VIN-之间通过电感L2相互连接。
本发明中CPU用的电源电压为+5V，驱动模块U10用的电源电压为+15V；利用小功率、具有两路电压输出的小功率成品DC-DC转换器提供+5V和+15V电源。小功率成品DC-DC转换器的输入VIN-、CPU-GND\QD-GND之间相互隔离。负载FZ的工作电流比较大时，容易造成动力电池的端压下降较多，导致端压不稳定。热敏电阻RM为正温度系数，可以有效地缓冲动力电池端电压较大变化时对DC-DC转换器的输入电压冲击；压敏电阻YM可以进一步缓冲由于IGBT关断时，负载FZ的自感电动势对DC-DC转换器的冲击；当动力电池的端电压降低到低于DC-DC转换器的允许输入电压之后，二极管D3可以有效防止电流倒流；电容C5起到稳压作用，在较长一段时间内使DC-DC转换器的输入电压仍然高于最低允许输入电压。电感L2可以减小动力电池VIN-端压变化对驱动模块QD-GND的影响。
DC-DC转换器的输出负极一VO1-与输出正极一VO1+之间连接有续流二极管D5，DC-DC转换器的输出正极一VO1+与CPU+5V电源之间串联有电感L3，CPU+5V与CPU-GND之间并联连接有电容C6及电容C7；DC-DC转换器的输出负极二VO2-与输出正极二VO2+之间连接有续流二极管D6，DC-DC转换器的输出正极二VO2+与驱动模块+15V电源之间串联有电感L4，驱动模块+15V电源与驱动地端QD-GND之间并联连接有电容C8及电容C9。
电感L3与电容C6及电容C7构成+5V电源的滤波电路和稳压电路，可以使CPU的+5V电源的电压更加稳定，CPU-GND的电压突然升高时，续流二极管D5进行续流。电感L4与电容C8及电容C9构成+15V电源的滤波电路和稳压电路，可以使驱动模块U10的+15V电源的电压更加稳定，驱动地端QD-GND的电压突然升高时，续流二极管D6进行续流。
如图6所示，电路板上安装有温度传感器的T1，温度传感器的T1的温度信号输出端与CPU的PAD0端口相连，PAD0端口与CPU+5V电源之间串联有上拉电阻R9，温度传感器的T1的接地端与CPU-GND相连，CPU的PAD0端口与CPU-GND之间设有电容C10。温度传感器的T1为负温度系数，100℃时的电阻值为4.52kΩ，20℃时的电阻值为42.16kΩ；CPU读取PAD0的值，通过插值法，就可计算出电路板的温度值，如电路板的温度过高，则CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1输出的占空比可以为0/4，使负载FZ停止工作。
以上所述仅为本发明之较佳可行实施例而已，非因此局限本发明的专利保护范围。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种电动汽车用降压型DC-DC转换电路，包括输出电压值控制电路，其特征在于：所述输出电压值控制电路包括CPU，CPU的脉宽调制信号输出端(CPU-PWM1)与光耦(G1)的输入端相连，光耦(G1)的输出端与驱动模块(U10)的控制脉冲输入端(U10-IN)相连，驱动模块的驱动脉冲输出端(U10-HO)分别与各IGBT的栅极相连；各IGBT的集电极并联后通过熔断器(RX)及总开关(K1)与动力电池正极(VIN+)相连，负载(FZ)连接在各IGBT的发射极与动力电池负极(VIN-)之间；各IGBT的发射极与动力电池负极(VIN-)之间连接有多个相互并联的负载续流二极管。
2.根据权利要求1所述的电动汽车用降压型DC-DC转换电路，其特征在于：CPU的脉宽调制信号输出端(CPU-PWM1)通过限流电阻R1与光耦(G1)的输入正极相连，光耦(G1)的输入负极与CPU-GND相连，光耦(G1)的输入正负极之间连接有下拉电阻R2；光耦(G1)的输出端集电极与+15V电源相连，光耦(G1)的输出端发射极与驱动模块(U10)的控制脉冲输入端(U10-IN)相连，控制脉冲输入端(U10-IN)通过下拉电阻R3与驱动地端(QD-GND)相连，光耦(G1)的输出端并联有续流二极管D1；驱动模块(U10)的工作电源端(U10-Vcc)与+15V电源相连，驱动模块(U10)的输入地端(U10-COM)与驱动地端(QD-GND)相连且通过电容C1与+15V电源相连，负载(FZ)的上端与输出级参考地端(U10-Vs)相连，输出级参考地端(U10-Vs)通过电容C2与输出级工作电源端(U10-VB)相连，输出级工作电源端(U10-VB)通过二极管D2与+15V电源相连；负载(FZ)的两端串联有电阻R4与电容C3。
3.根据权利要求1所述的电动汽车用降压型DC-DC转换电路，其特征在于：各IGBT的发射极与负载(FZ)之间串联有电感L1，负载(FZ)的两端并联有电容C4。
4.根据权利要求1所述的电动汽车用降压型DC-DC转换电路，其特征在于：动力电池正极(VIN+)与CPU-GND之间串联有电阻R5和电阻R6，电阻R5与电阻R6之间连接有输入电压检测端，所述输入电压检测端与CPU的PAD1端口相连；负载(FZ)的上端与CPU-GND之间串联有电阻R7和电阻R8，电阻R7与电阻R8之间连接有输出电压检测端，输出电压检测端与CPU的PAD2端口相连。
5.根据权利要求1所述的电动汽车用降压型DC-DC转换电路，其特征在于：动力电池正极(VIN+)与热敏电阻(RM)及二极管D3依次串联后与DC-DC转换器的输入电压正极(Vi+)相连，热敏电阻(RM)与动力电池负极(VIN-)及DC-DC转换器的输入电压负极(Vi-)之间串联有压敏电阻(YM)，DC-DC转换器的输入电压正极(Vi+)与动力电池负极(VIN-)之间并联连接有续流二极管D4和电容C5；DC-DC转换器的输出负极一(VO1-)与CPU-GND相连，DC-DC转换器的输出正极一(VO1+)向CPU提供+5V电源；DC-DC转换器的输出负极二(VO2-)与驱动地端(QD-GND)相连，DC-DC转换器的输出正极二(VO2+)向驱动模块(U10)提供+15V电源；驱动地端(QD-GND)与动力电池负极(VIN-)之间通过电感L2相互连接。
6.根据权利要求5所述的电动汽车用降压型DC-DC转换电路，其特征在于：DC-DC转换器的输出负极一(VO1-)与输出正极一(VO1+)之间连接有续流二极管D5，DC-DC转换器的输出正极一(VO1+)与CPU+5V电源之间串联有电感L3，CPU+5V与CPU-GND之间并联连接有电容C6及电容C7；DC-DC转换器的输出负极二(VO2-)与输出正极二(VO2+)之间连接有续流二极管D6，DC-DC转换器的输出正极二(VO2+)与驱动模块+15V电源之间串联有电感L4，驱动模块+15V电源与驱动地端(QD-GND)之间并联连接有电容C8及电容C9。
7.根据权利要求3所述的电动汽车用降压型DC-DC转换电路，其特征在于：电路板上安装有温度传感器的(T1)，温度传感器的(T1)的温度信号输出端与CPU的PAD0端口相连，PAD0端口与CPU+5V电源之间串联有上拉电阻R9，温度传感器的(T1)的接地端与CPU-GND相连，CPU的PAD0端口与CPU-GND之间设有电容C10。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电动汽车用降压型DC-DC转换电路，其特征在于：该转换电路还设有输入电压值显示电路，所述输入电压值显示电路包括数据锁存器一(U1)、数据锁存器二(U2)和数据锁存器三(U3)，数据锁存器一(U1)、数据锁存器二(U2)和数据锁存器三(U3)的数据输入端分别与CPU的PB0、PB1至PB7端相连，数据锁存器一(U1)、数据锁存器二(U2)和数据锁存器三(U3)的数据输出端分别与输入电压值显示数码管相连，数据锁存器一(U1)的片选输入端与CPU的PA0端口相连，数据锁存器二(U2)的片选输入端与CPU的PA1端口相连，数据锁存器三(U3)的片选输入端与CPU的PA2端口相连。
9.据权利要求1至7中任一项所述的电动汽车用降压型DC-DC转换电路，其特征在于：该转换电路还设有输出电压设定及显示电路，所述输出电压设定及显示电路包括数据锁存器四(U4)、数据锁存器五(U5)和数据锁存器六(U6)，数据锁存器四(U4)、数据锁存器五(U5)和数据锁存器六(U6)的数据输入端分别与CPU的PB0、PB1至PB7端相连，数据锁存器四(U4)、数据锁存器五(U5)和数据锁存器六(U6)的数据输出端分别与输出电压设定及显示数码管相连，数据锁存器四(U4)的片选输入端与CPU的PA3端口相连，数据锁存器五(U5)的片选输入端与CPU的PA4端口相连，数据锁存器六(U6)的片选输入端与CPU的PA5口相连；CPU的+5V电源通过滑动变阻器(HR1)与CPU-GND相连，滑动变阻器(HR1)的中间输出端与CPU的PAD0端口相连。
10.权利要求1至7中任一项所述的电动汽车用降压型DC-DC转换电路，其特征在于：该转换电路还设有实际输出电压值显示电路，所述实际输出电压值显示电路包括数据锁存器七(U7)、数据锁存器八(U8)和数据锁存器九(U9)，数据锁存器七(U7)、数据锁存器八(U8)和数据锁存器九(U9)的数据输入端分别与CPU的PB0、PB1至PB7端相连，数据锁存器七(U7)、数据锁存器八(U8)和数据锁存器九(U9)的数据输出端分别与实际输出电压显示数码管相连，数据锁存器七(U7)的片选输入端与CPU的PA6端口相连，数据锁存器八(U8)的片选输入端与CPU的PA7端口相连，数据锁存器九(U9)的片选输入端与CPU的PT7端口相连。
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