CN113824304A - 一种基于车载等离子体驱动电源的输入输出供电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于车载等离子体驱动电源的输入输出供电系统，属于车载供电技术领域，包括启动电路、辅助供电电路和主功率电路。当输入供电，经过启动电路给芯片稳定供电，芯片产生PWM驱动信号，主功率电路MOS管开始工作，变压器给输出提供稳定电压，输出绕组经变压器耦合到辅助供电绕组，通过变压器辅助绕组供电电路给芯片提供稳定供电电压，启动电路部分停止工作，减少电路功率损耗。本发明的供电电路输入电压宽范围、输出电压宽范围，从而控制芯片供电电压稳定，不会因输入输出电压波动导致芯片供电不足或损坏，从而影响产品可靠稳定运行。

Description

一种基于车载等离子体驱动电源的输入输出供电系统
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种基于车载等离子体驱动电源的输入输出供电系统。
背景技术
车载等离子体高压电源，主要针对小型汽车及中型、大型客车设计使用，涉及车型种类较多，车载额定电源主要为12V和24V。
现有技术供电一般输入范围比较窄，输入电压一般为2倍范围，如9~18V，或18~36V；另外，现有技术供电一般主要针对输出为恒压电源，通过变压器耦合到辅助供电电压也为恒压，当输出电压范围比较宽时，耦合到辅助供电绕组电压范围也比较宽，会超过芯片供电范围规格要求，导致芯片无法正常工作或损坏；同时，在输入电压低于9V时，普通启动电路较低，部分芯片供电不稳定。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于车载等离子体驱动电源的输入输出供电系统。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于车载等离子体驱动电源的输入输出供电系统，包括：
第一三极管VT1，其集电极接Vcc，其发射极接输入电压Vin；
第二三极管VT2，其集电极与所述第一三极管基极电连接并接输入电压Vin；其发射极一端与所述第一三极管VT1集电极相接；
第一二极管VZ1，其一端接地，另一端与所述第二三极管VT2的基极相接；
第一电阻R3，其两端分别与输入电压Vin和所述第二三极管VT2的基极相接；
第二电阻R2，其两端分别与所述第二三极管VT2的集电极和第一三极管VT1发射极相接；
第三电阻R6，其两端分别与Vcc和所述第二三极管VT2的发射极相接；
第四电阻R7，一端与所述第二三极管VT2的发射极相接，其另一端接地；
第三三极管VT3;
第二二极管VZ2，其一端接地，另一端与所述第三三极管VT3的基极相接；
第三二极管VD4，其一端与所述第三三极管VT3的发射极相接，其另一端接Vcc；
第五电阻R5，其一端接Vaux，其另一端与所述第三三极管VT3的集电极相接；
第六电阻R4，其一端接Vaux，其另一端与所述第三三极管VT3的基极相接；
第七电阻R1，其两端分别与Vaux和Vcc相接。
优选的，还包括主功率电路；
所述主功率电路包括：
PWM驱动芯片，其一端接Vcc；
MOS管Q1，其栅极与所述PWM驱动芯片相接，其源极接地；
原边绕组NP1，其一端与所述MOS管Q1的漏极相接，其另一端接电压输入Vin；
第一电容C1，其一极接电压输入Vin，另一极接地，其两端作为所述主功率电路的输入端；
第四二极管VD2，其一端接Vaux；
辅助绕组NP2，其一端接所述第四二极管VD2的另一端，其另一端接地；
第二电容C4，其一极接Vaux，另一极接地；
副边绕组NS，与所述原边绕组NP1和辅助绕组NP2耦合，其一端接地；
第五二极管VD1，其一端与所述副边绕组NS的另一端相接；
第三电容C2，其两极分别与所述第五二极管VD1和副边绕组NS的另一端相接；
电感L1，其一端与所述第五二极管VD1的另一端相接，其另一端与所述PWM驱动芯片相接；
第四电容C3，其一极接地，其另一极与所述电感L1相接，其两端作为所述主功率电路的输出端。
优选的，
所述第一三极管VT1为PNP型三极管；
所述第二三极管VT2为NPN型三极管；
所述第一二极管VZ1、第二二极管VZ2均为稳压二极管。
本发明提供的基于车载等离子体驱动电源的输入输出供电系统具有以下有益效果：本发明就主要针对输入和输出均为宽范围时，通过启动电路和辅助供电电路，给芯片提供稳定供电电压，保证芯片稳定可靠运行。本发明设计电压范围为宽范围。现有技术输入范围比较窄，输入电压一般为2倍范围，如9~18V，或18~36V，而本产品设计电压范围为4倍宽范围9~36V。同时，与现有技术相比，本发明能够解决在宽供电范围下芯片工作不正常的问题。现有技术一般主要针对输出为恒压电源，通过变压器耦合到辅助供电电压也为恒压，当输出电压范围比较宽时，耦合到辅助供电绕组电压范围也比较宽，会超过芯片供电范围规格要求，导致芯片无法正常工作或损坏。进一步的，本发明解决了低电压输入时芯片供电不稳定的问题。在输入电压低于9V时，普通启动电路较低，部分芯片供电不稳定，本发明的供电电路在最低输入电压时比普通电路电压高约0.5V，使芯片能够稳定工作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例及其设计方案，下面将对本实施例所需的附图作简单地介绍。下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1的基于车载等离子体驱动电源的输入输出供电系统的启动电路结构示意图；
图2为本发明实施例1的基于车载等离子体驱动电源的输入输出供电系统的辅助供电电路结构示意图；
图3为本发明实施例1的基于车载等离子体驱动电源的输入输出供电系统的主功率电路结构示意图；
图4为本发明实施例1的基于车载等离子体驱动电源的输入输出供电系统的采用普通启动电路仿真电路在输入电压为9V时的电路图及演示结果示意图；
图5本发明实施例1的基于车载等离子体驱动电源的输入输出供电系统的采用普通启动电路仿真电路在输入电压为36V时的电路图及演示结果示意图；
图6为本发明实施例1的基于车载等离子体驱动电源的输入输出供电系统的仿真电路在输入电压为9V时的电路图及演示结果示意图；
图7为本发明实施例1的基于车载等离子体驱动电源的输入输出供电系统的仿真电路在输入电压为36V时的电路图及演示结果示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案并能予以实施，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，在此不再详述。
实施例1
本发明提供了一种基于车载等离子体驱动电源的输入输出供电系统，具体如图1-图3所示，包括启动电路、辅助供电电路、主功率电路。
如图1所示，启动电路包括：第一三极管VT1、第二三极管VT2、第一二极管VZ1、第一电阻R3、第二电阻R2、第三电阻R6和第四电阻R7。其中第一三极管VT1为PNP型三极管；第二三极管VT2为NPN型三极管；第一二极管VZ1、第二二极管VZ2均为稳压二极管。第一三极管VT1的集电极接Vcc，其发射极接输入电压Vin；第二三极管VT2的集电极与第一三极管基极电连接并接输入电压Vin；其发射极一端与第一三极管VT1集电极相接；第一二极管VZ1的一端接地，另一端与第二三极管VT2的基极相接；第一电阻R3的两端分别与输入电压Vin和第二三极管VT2的基极相接；第二电阻R2的两端分别与第二三极管VT2的集电极和第一三极管VT1发射极相接；第三电阻R6的两端分别与Vcc和第二三极管VT2的发射极相接；第四电阻R7的一端与第二三极管VT2的发射极相接，其另一端接地。
如图2所示，辅助供电电路包括：第三三极管VT3、第二二极管VZ2、第三二极管VD4、第五电阻R5、第六电阻R4和第七电阻R1。第二二极管VZ2的一端接地，另一端与第三三极管VT3的基极相接；第三二极管VD4的一端与第三三极管VT3的发射极相接，其另一端接Vcc；第五电阻R5的一端接Vaux，其另一端与第三三极管VT3的集电极相接；第六电阻R4的一端接Vaux，其另一端与第三三极管VT3的基极相接；第七电阻R1的两端分别与Vaux和Vcc相接。
如图3所示，主功率电路包括：PWM驱动芯片、MOS管Q1、原边绕组NP1、第一电容C1、第四二极管VD2、辅助绕组NP2、第二电容C4、副边绕组NS、第五二极管VD1、第三电容C2、电感L1和第四电容C3。PWM驱动芯片的一端接Vcc；MOS管Q1的栅极与PWM驱动芯片相接，其源极接地；原边绕组NP1的一端与MOS管Q1的漏极相接，其另一端接电压输入Vin；第一电容C1的一极接电压输入Vin，另一极接地，其两端作为主功率电路的输入端；第四二极管VD2的一端接Vaux；辅助绕组NP2的一端接第四二极管VD2的另一端，其另一端接地；第二电容C4的一极接Vaux，另一极接地；副边绕组NS与原边绕组NP1和辅助绕组NP2耦合，其一端接地；第五二极管VD1的一端与副边绕组NS的另一端相接；第三电容C2的两极分别与第五二极管VD1和副边绕组NS的另一端相接；电感L1的一端与第五二极管VD1的另一端相接，其另一端与PWM驱动芯片相接；第四电容C3的一极接地，其另一极与电感L1相接，其两端作为主功率电路的输出端。
本实施例中，一种基于车载等离子体驱动电源的输入输出供电系统具体工作过程如下：输入上电，输入电压Vin先进入启动电路，第一电阻R3为第一二极管VZ1的限流电阻，经过第一二极管VZ1稳压第二三极管VT2的基极为高电平，第二三极管VT2导通 ，第一三极管VT1的1脚基极电平低于2脚发射极电平，第一三极管VT1导通，输入电压Vin给Vcc供电；PWM驱动芯片开始工作发波，驱动电压高电平时，MOS管Q1导通，原边绕组NP1电位为上正下负，变压器原边进行储能，副边绕组NS上负下正，第五二极管VD1截止；反之，当驱动为低电平时，MOS管Q1关断，副边第五二极管VD1导通，输出侧有电压，输出电压经过反馈回路Feedback部分将输出电压变化反馈给原边U1控制器，调节输出占空比，进而来稳定输出电压；同时辅助绕组NP2与第五二极管NS同名端一致，第四二极管VD2导通，辅助电压经过整流滤波，进入辅助供电电路：当输出为宽范围电压时，第七电阻R1漏焊，Vaux经过第六电阻R4，第二二极管VZ2稳压，第三三极管VT3导通，Vaux通过第五电阻R5，第三三极管VT3的集电极和发射极，第三二极管VD4给Vcc供电，输出电压变化范围内，Vcc都能稳定输出；当输出电压为恒压时，第六电阻R4，第五电阻R5， 第二二极管VZ2，第三三极管VT3，第三二极管VD4可漏焊，辅助绕组供电电压Vaux直接经过第七电阻R1给Vcc供电。
为了更好的说明本实施例中一种基于车载等离子体驱动电源的输入输出供电系统较普通启动电路的优越点，参阅图4-图7的仿真演示图进行说明。参阅图4和图5，图4和图5为常见启动电路，在输入9~36V时，常见启动电路供电电压Vcc只有7.5V，部分控制芯片无法正常启动；参阅图6和图7，图6和图7采用本专利启动电路，在电压输入9V时，供电电压可达到8.8V，超过常见电路1.3V，当输入为36V时，启动供电电压Vcc为11.6V，在整个输入9~36V宽范围内，都能为控制芯片提供可靠稳定电压。
以上实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于车载等离子体驱动电源的输入输出供电系统，其特征在于，包括：
第一三极管VT1，其集电极接Vcc，其发射极接输入电压Vin；
第二三极管VT2，其集电极与所述第一三极管基极电连接并接输入电压Vin；其发射极一端与所述第一三极管VT1集电极相接；
第一二极管VZ1，其一端接地，另一端与所述第二三极管VT2的基极相接；
第一电阻R3，其两端分别与输入电压Vin和所述第二三极管VT2的基极相接；
第二电阻R2，其两端分别与所述第二三极管VT2的集电极和第一三极管VT1发射极相接；
第三电阻R6，其两端分别与Vcc和所述第二三极管VT2的发射极相接；
第四电阻R7，一端与所述第二三极管VT2的发射极相接，其另一端接地；
第三三极管VT3;
第二二极管VZ2，其一端接地，另一端与所述第三三极管VT3的基极相接；
第三二极管VD4，其一端与所述第三三极管VT3的发射极相接，其另一端接Vcc；
第五电阻R5，其一端接Vaux，其另一端与所述第三三极管VT3的集电极相接；
第六电阻R4，其一端接Vaux，其另一端与所述第三三极管VT3的基极相接；
第七电阻R1，其两端分别与Vaux和Vcc相接。
2.根据权利要求1所述的基于车载等离子体驱动电源的输入输出供电系统，其特征在于，还包括主功率电路；
所述主功率电路包括：
PWM驱动芯片，其一端接Vcc；
MOS管Q1，其栅极与所述PWM驱动芯片相接，其源极接地；
原边绕组NP1，其一端与所述MOS管Q1的漏极相接，其另一端接电压输入Vin；
第一电容C1，其一极接电压输入Vin，另一极接地，其两端作为所述主功率电路的输入端；
第四二极管VD2，其一端接Vaux；
辅助绕组NP2，其一端接所述第四二极管VD2的另一端，其另一端接地；
第二电容C4，其一极接Vaux，另一极接地；
副边绕组NS，与所述原边绕组NP1和辅助绕组NP2耦合，其一端接地；
第五二极管VD1，其一端与所述副边绕组NS的另一端相接；
第三电容C2，其两极分别与所述第五二极管VD1和副边绕组NS的另一端相接；
电感L1，其一端与所述第五二极管VD1的另一端相接，其另一端与所述PWM驱动芯片相接；
第四电容C3，其一极接地，其另一极与所述电感L1相接，其两端作为所述主功率电路的输出端。
3.根据权利要求1所述的基于车载等离子体驱动电源的输入输出供电系统，其特征在于，
所述第一三极管VT1为PNP型三极管；
所述第二三极管VT2为NPN型三极管；
所述第一二极管VZ1、第二二极管VZ2均为稳压二极管。
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