CN200987123Y - 一种车载电源变换装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种车载电源变换装置，包括有变压器、驱动器、反馈器、PWM脉宽调制器、DC－DC直流到直流转换器，其中PWM脉宽调制器是由DC－DC直流到直流转换器进行供电的。该车载电源变换装置能够自动适应12V直流、24V直流或48V直流的汽车用电源系统。

Description

一种车载电源变换装置
所属技术领域
本实用新型涉及一种电源变换装置，特别是一种用于汽车中，将车载电源进行变换然后给车载电子设备供电的电源变换装置。
背景技术
电源变换装置是一种能够将直流电压转换为脉冲方波输出再经过整流滤波就可以得到设备所需的另一种直流电压的电路装置。在汽车中，汽车本身提供的电源一般为12V直流或者是24V直流，但汽车内电子设备所需的电压就不一定是这种，因此需要车载电源变换装置加以转换。另外，目前世界各国正在研究48V直流汽车用电源系统，欧共体计划从2008年开始采用48V直流电源系统，即汽车蓄电池为48伏直流电压。如何在现今12V直流和24V直流的电源系统下兼容48V直流电子设备成为了一个课题，这就要求车载电源变换装置的供电范围要很宽。由于目前一般设计的车载电源变换装置的供电范围没有那么宽，因此有的车载电源变换装置采用手动拨动开关来适应不同的12V直流、24V直流或48V直流电源系统，但这样就不能自适应电源的变化，并且如果用户操作不当，还有可能损坏车载电源变换装置和车载电子设备。
发明内容
本实用新型的目的就是要提供一种车载电源变换装置，无需用户单独的操作，该车载电源变换装置就能够自动适应12V直流、24V直流或48V直流的汽车用电源系统。
在实现本实用新型的目的时，采取了以下技术手段：
在车载电源变换装置内，变压器1的绕组一a接至电源输入VIN，变压器1的绕组三c接至驱动器2的输出端，驱动器2的输入端接至PWM脉宽调制器3的输出端VO，变压器1的绕组四d接电源输出VOUT，电源输出VOUT接至反馈器4的输入端，反馈器4的输出接至PWM脉宽调制器3的输入端VFB，另外还包括有DC-DC直流到直流转换器6，电源输入VIN也接至DC-DC直流到直流转换器6，DC-DC直流到直流转换器6的输出则接至PWM脉宽调制器3的供电端VCC。
在本实用新型中，由于PWM脉宽调制器本身消耗的功率并不大，主要的电源功率还是通过变压器消耗到电源输出上，因此给PWM脉宽调制器供电的DC-DC直流到直流转换器，容易做到很宽的电源适应范围，而PWM脉宽调制器工作稳定，最后的电源输出就容易稳定，因此无需用户单独的操作，该车载电源变换装置就能够自动适应12V直流、24V直流或48V直流的汽车用电源系统。并且由于PWM脉宽调制器、DC-DC直流到直流转换器这一部分占的电源功耗比重很小，DC-DC直流到直流转换器自身的电源效率也可以做得很高，因此，该车载电源变换装置的工作效率在整个工作电源范围内，都比较稳定。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述。
图1为传统车载电源变换装置的电路框图。
图2为本实施例中的电路框图。
图3为本实施例的电路图。
具体实施方式
在图1中，目前一个常用的PWM脉宽调制器3采用3842，例如美国Unitrode公司生产的UC3842就是其中的一种。UC3842为8脚双列直插式封装，主要由5.0V基准电压源、用来精确地控制占空比调定的振荡器、降压器、电流测定比较器、PWM锁存器、高增益E/A误差放大器和适用于驱动功率MOSFET的大电流推挽输出电路等构成。端1为COMP端；端2为反馈端；端3为电流测定端；端4接电阻Rt、电容Ct确定锯齿波频率；端5接地；端6为推挽输出端，有拉、灌电流的能力；端7为集成块工作电源电压端，可以工作在8～40V；端8为内部供外用的基准电压5V，带载能力50mA。
驱动器2一般采用MOS场效应开关管，反馈器4一般采用光藕，整流滤波器5一般采用二极管整流、电容滤波。
首先由电源通过启动电阻R提供电流给电容C充电，当电容C电压达到UC3842的启动电压门槛值时，UC3842开始工作并提供驱动脉冲，由6端输出推动MOS场效应开关管工作，输出信号为高低电压脉冲。在开启之前，UC3842消耗的电流在1mA以内，而启动正常工作后，它的消耗电流约为15mA。
当然，若输入电源VCC电压较小时，在电阻R上的压降很小，全部供电工作都可由电阻R降压后来完成。但是，通常情况下，输入电源VCC电压都比较大，这样完全通过电阻R来提供正常工作电压就会使电阻R自身功耗太大，对整个电源来说效率太低。一般来说，随着UC3842的启动，R的工作也就基本结束，余下的任务交给变压器1的二绕组2，由二绕组2通过整流滤波器5产生电压来为UC3842供电。故电阻R的功率不必选得很大，1W、2W就足够了。虽然理论上UC3842启动电流在1mA以内，但实际应用时，按1.6～2.0mA设计则工作比较便利，但这样设计电阻R自身功耗就会偏太，肯定会影响整个电源系统的效率。
当UC3842启动后，若二绕组2不能通过整流滤波器5产生足够的电压VCC，电路就会不停地起动，出现打嗝现象。故而该绕组匝数的选取及其缠绕要求很高，很难自适应宽范围供电，尤其是低压6V直流供电，也不能保证电源的输出电压稳定、平滑。
在图2中，UC3842的供电VCC改由DC-DC直流到直流转换器6提供，DC-DC直流到直流转换器6将输入电源VCC转换到最适合UC3842的VCC工作电源范围，例如在13V左右。这样UC3842的整个工作状态非常稳定，最后的输出电压实际上是两次稳压的结果，即DC-DC直流到直流转换器6第一次稳压，PWM脉宽调制器3第二次稳压，因此最后的稳压效果比较好，对输入电源变换范围也适应得比较宽。
另外，有了稳定的DC-DC直流到直流转换器6来给PWM脉宽调制器3供电后，由于比较稳定，效率也高，因此变压器就不需提供选取及其缠绕要求很高的二绕组2，这样也有助于提高生产的简便性和一致性。
根据输入电源VIN的适应范围要求，以及PWM脉宽调制器3的供电VCC的设定要求，可以设计DC-DC直流到直流转换器6的类型。
当输入电源VIN是高于VCC的，DC-DC直流到直流转换器6的类型可以设计为降压型；
当输入电源VIN是低于VCC的，DC-DC直流到直流转换器6的类型可以设计为升压型；
当输入电源VIN是既可能高于VCC又可能低于VCC的，DC-DC直流到直流转换器6的类型可以设计为既升又降型.
单独的升压型或降压型DC-DC直流到直流转换器成本要低一些，而既升又降型虽然成本高一些，但输入电源VIN的适应范围可以做得更宽一些。
图3为本实施例的电路图，其中的DC-DC直流到直流转换器就是一个既升又降型的直流到直流转换器，整个电路的电源适应范围可以达到6V至60V的直流范围，因此能够满足目前的12V直流、24V直流，以及未来的48V直流汽车电源系统的使用要求。

Claims (4)

1、一种车载电源变换装置，变压器(1)的绕组一(a)接至电源输入(VIN)，变压器(1)的绕组三(c)接至驱动器(2)的输出端，驱动器(2)的输入端接至PWM脉宽调制器(3)的输出端(VO)，变压器(1)的绕组四(d)接电源输出(VOUT)，电源输出(VOUT)接至反馈器(4)的输入端，反馈器(4)的输出接至PWM脉宽调制器(3)的输入端(VFB)，其特征在于还包括有DC-DC直流到直流转换器(6)，电源输入(VIN)也接至DC-DC直流到直流转换器(6)，DC-DC直流到直流转换器(6)的输出则接至PWM脉宽调制器(3)的供电端(VCC)。
2、根据权利要求1所述的一种车载电源变换装置，其特征在于所述的DC-DC直流到直流转换器(6)为降压型的直流到直流转换器。
3、根据权利要求1所述的一种车载电源变换装置，其特征在于所述的DC-DC直流到直流转换器(6)为升压型的直流到直流转换器。
4、根据权利要求1所述的一种车载电源变换装置，其特征在于所述的DC-DC直流到直流转换器(6)为既升又降型的直流到直流转换器。
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