CN114070085A - 一种基于dc-dc变换器的数据透传方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于DC‑DC变换器的数据透传方法，包括触发单元、隔离放大单元、转换单元和故障判断单元，故障判断单元连接有控制处理单元，控制处理单元连接有ECU控制单元，并且所述ECU控制单元分别连接有存储器和网络传输单元，与网络传输单元连接有信息采集控制端，信息采集控制端包括信息收集服务器，与信息收集服务器连接有信息操控装置。信息操控装置包括PC端或智能终端。本发明直接对DC‑DC变换器进行实时的故障电压监测，当出现故障时，首先通过汽车的ECU控制单元进行故障显示，并且通过存储器进行信息存储，并且通过无线传输模块接入互联网，直接将故障信息传输给服务器进行存储，便于厂家和工作人员对售出的车辆进行故障统计。

Description

一种基于DC-DC变换器的数据透传方法
技术领域
本发明涉及DC-DC转换器技术领域，具体为一种基于DC-DC变换器的数据透传方法。
背景技术
DC-DC变换器(DC-DC converter)是指在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置。DC-DC是一种新研制的小型化电源开关模块，它是采用微电子技术，把小型表面安装集成电路与微型电子元器件组装成一体而构成。DC-DC电源模块的使用有利于简化电源电路设计缩短研制周期，实现最佳指标等，可广泛应用于各类数字仪表和智能仪器中。DC-DC电源模块广泛用于电力电子、军工、科研、工控设备、通讯设备、仪器仪表、交换设备、接入设备、移动通讯、路由器等通信领域和工业控制、汽车电子、航空航天等领域。由于采用模块组建电源系统具有设计周期短、可靠性高、系统升级容易等特点，电源模块的应用越来越广泛。尤其近几年由于数据业务的飞速发展和分布式供电系统的不断推广，电源模块的增幅已经超出了一次电源。随着半导体工艺、封装技术和高频软开关的大量使用，电源模块功率密度越来越大，转换效率越来越高，应用也越来越简单。
DC-DC变换器在汽车应用上是必不可少的器件，虽然DC-DC变换器虽然可靠性较高，但是使用过程仍然可能出现故障，主要故障原因分为参数异常和使用异常两大类。1、输入电压过高模块电源输入电压过高，轻则导致系统无法正常工作，重则烧毁电路。输入电压过高的主要原因：(1)输出端悬空或无负载(2)输出端负载过轻，轻于10％的额定负载，(3)输入电压偏高或干扰电压，2、输出电压过低，电源模块输出电压过低，可能会导致整体系统不能正常工作，如微控制器系统中，负载突然增大，会拉低微控制器供电电压，容易造成复位。并且电源长时间低电压工作，电路的寿命会出现极大的折损。输出电压过低的原因：(1)输入电压较低或功率不足，(2)输出线路过长或过细，造成线损过大，(3)输入端的防反接二极管压降过大，(4)输入滤波电感过大。输出纹波噪声过大，输出纹波噪声过大的原因：(1)电源模块与主电路噪声敏感元件距离过近(2)主电路噪声敏感元件的电源输入端处未接去耦电容；(3)多路系统中各单路输出的电源模块之间产生差频干扰；(4)地线处理不合理。除了主要原因还有电源耐压不良、电源模块启动困难、电源模块发热严重或模块电源损坏较快等原因。
所以针对DC-DC转换器的转换故障，需要进行实时的监测，目前传统的汽车监控系统并没有将DC-DC监控列为重要的器件监测清单，导致汽车故障在发生异常时，无法精确快速的找到因为DC-DC变换器故障导致的异常原因，并且传统的汽车监控均没有异常数据监测数据透传系统，无法统计售出的车辆的各个故障信息，对车辆的运行监控没有统一的故障异常信息管理方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于DC-DC变换器的数据透传方法。
本发明是这样实现的：
一种基于DC-DC变换器的数据透传方法，包括触发单元、隔离放大单元、转换单元和故障判断单元，所述故障判断单元连接有控制处理单元，所述控制处理单元连接有ECU控制单元，并且所述ECU控制单元分别连接有存储器和网络传输单元，与所述网络传输单元连接有信息采集控制端，所述信息采集控制端包括信息收集服务器，与所述信息收集服务器连接有信息操控装置。所述信息操控装置包括PC端或智能终端。
进一步，所述触发单元包括触发电路，用于接收DC-DC变换器的PWM信号，所述触发电路包括电容，与所述电容连接有变压器，所述变压器连接有积分运算电路，通过积分运算电路输出三角波信号。开关管驱动PWM信号VPWM，其直流分量经电容C1过滤后，交流信号经变压器隔离，其C1＝100μF,V C1＝DVD,变压器匝数设为n＝3，幅值uA＝3uB,uB经积分运算电路后输出三角波uC，且满足电压峰值应小于直流电源电压5V,即D(1－D)VPWM/2πR1C2 fS＜5,取0.1＜D＜1，频率fS＝10kHz，R1＝5kΩ,C2＝1nF。
uC上升过零点为DTS/2时刻,uC下降过零点为(1+D)TS/2时刻。最后，uC与过零比较器比较后，经触发器可得DTS/2时刻触发信号Tg1和(1+D)TS/2时刻触发信号Tg2。
进一步，所述隔离放大单元包括放大电路，所述放大电路包括匝数为1:1的变压器用于处理DC-DC变换器的电感电压。放大电路的C3＝C4＝C5＝1μF，R2＝R3＝1kΩ，R3＝100Ω。通过隔离放大电路后得到的u*L波形与辅助绕组uZ波形一致。
进一步，所述转换单元和故障判断单元包括比较电路和锁存器，所述比较电路获取放大电路的电压信号，通过比较电路输出逻辑信号并存储在锁存器中。通过放大电路输出的信号u*L通过比较电路得到逻辑信号u'L，逻辑信号寄存在锁存器中。同时，触发信号送入触发器的脉冲信号端，在脉冲信号上升沿读取对应时刻电压逻辑值。
进一步，所述网络传输单元采用GPRS模块、4G DTU、Zigbee无线模块或LoRa模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过故障诊断电路直接对DC-DC变换器进行实时的故障电压监测，当出现故障时，首先通过汽车的ECU控制单元进行故障显示，并且通过存储器进行信息存储，并且通过无线传输模块接入互联网，直接将故障信息传输给服务器进行存储，便于厂家和工作人员对售出的车辆进行故障统计，便于品控的提升。
2、本发明能快速的传输故障信息，让车辆在出现异常时，能快速精确的进行故障定位。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。
图1是本发明一种基于DC-DC变换器的数据透传方法的系统结构图。
图2是本发明的触发电路图；
图3是本发明的隔离放大电路图；
图4是本发明的故障转换判断电路图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，一种基于DC-DC变换器的数据透传方法，包括包括触发单元、隔离放大单元、转换单元和故障判断单元，所述故障判断单元连接有控制处理单元，所述控制处理单元连接有ECU控制单元，并且所述ECU控制单元分别连接有存储器和网络传输单元，与所述网络传输单元连接有信息采集控制端，所述信息采集控制端包括信息收集服务器，与所述信息收集服务器连接有信息操控装置。所述信息操控装置包括PC端或智能终端。
本实施例中，所述触发单元包括触发电路，用于接收DC-DC变换器的PWM信号，所述触发电路包括电容，与所述电容连接有变压器，所述变压器连接有积分运算电路，通过积分运算电路输出三角波信号。开关管驱动PWM信号VPWM，其直流分量经电容C1过滤后，交流信号经变压器隔离，其C1＝100μF,V C1＝DVD,变压器匝数设为n＝3，幅值uA＝3uB,uB经积分运算电路后输出三角波uC，且满足电压峰值应小于直流电源电压5V,即D(1－D)VPWM/2πR1C2 fS＜5,取0.1＜D＜1，频率fS＝10kHz，R1＝5kΩ,C2＝1nF。
uC上升过零点为DTS/2时刻,uC下降过零点为(1+D)TS/2时刻。最后，uC与过零比较器比较后，经触发器可得DTS/2时刻触发信号Tg1和(1+D)TS/2时刻触发信号Tg2。
本实施例中，所述隔离放大单元包括放大电路，所述放大电路包括匝数为1:1的变压器用于处理DC-DC变换器的电感电压。放大电路的C3＝C4＝C5＝1μF，R2＝R3＝1kΩ，R3＝100Ω。通过隔离放大电路后得到的u*L波形与辅助绕组uZ波形一致。
本实施例中，所述转换单元和故障判断单元包括比较电路和锁存器，所述比较电路获取放大电路的电压信号，通过比较电路输出逻辑信号并存储在锁存器中。通过放大电路输出的信号u*L通过比较电路得到逻辑信号u'L，逻辑信号寄存在锁存器中。同时，触发信号送入触发器的脉冲信号端，在脉冲信号上升沿读取对应时刻电压逻辑值。
本实施例中，所述网络传输单元采用GPRS模块、4G DTU、Zigbee无线模块或LoRa模块。网络传输模块能在有网络的地方自动接入互联网中的服务器，自动将故障信息进行反馈和存储。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (6)

1.一种基于DC-DC变换器的数据透传方法，其特征在于：包括触发单元、隔离放大单元、转换单元和故障判断单元，所述故障判断单元连接有控制处理单元，所述控制处理单元连接有ECU控制单元，并且所述ECU控制单元分别连接有存储器和网络传输单元，与所述网络传输单元连接有信息采集控制端，所述信息采集控制端包括信息收集服务器，与所述信息收集服务器连接有信息操控装置。
2.根据权利要求1所述的一种基于DC-DC变换器的数据透传方法，其特征在于，所述触发单元包括触发电路，用于接收DC-DC变换器的PWM信号，所述触发电路包括电容，与所述电容连接有变压器，所述变压器连接有积分运算电路，通过积分运算电路输出三角波信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于DC-DC变换器的数据透传方法，其特征在于，所述隔离放大单元包括放大电路，所述放大电路包括匝数为1:1的变压器用于处理DC-DC变换器的电感电压。
4.根据权利要求1的一种基于DC-DC变换器的数据透传方法，其特征在于，所述转换单元和故障判断单元包括比较电路和锁存器，所述比较电路获取放大电路的电压信号，通过比较电路输出逻辑信号并存储在锁存器中。
5.根据权利要求1所述的一种基于DC-DC变换器的数据透传方法，其特征在于，所述网络传输单元采用GPRS模块、4G DTU、Zigbee无线模块或LoRa模块。
6.根据权利要求1所述的一种基于DC-DC变换器的数据透传方法，其特征在于，所述信息操控装置包括PC端或智能终端。
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