CN201132498Y - 电动车控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动车控制电路，包括：用于给整个系统供电的电源、信号检测部分、电机控制电路、大功率场效应管、驱动部分、电机，电源给信号检测部分、驱动部分、大功率场效应管供电，电机控制电路与大功率场效应管相连，大功率场效应管与电机相连，电动车控制电路还包括温度控制电路和限流基准电路，温度控制电路与限流基准电路相连，限流基准电路与大功率场效应管相连；限流基准电路受控于温度控制电路，当系统温升超过正常工作范围时，温度控制电路将使限流基准值线性减小，从而线性减小输出的最大电流值，使系统温度降低；当系统环境温度低于正常工作范围时，温度控制电路将限流基准值拉低至很小的范围来限制系统输出，从而进行温度补偿。

Description

电动车控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种电动车控制电路，尤其涉及一种适用于大功率MOSFET限流和温控的电动车控制电路。

背景技术

在当前的大功率电动车控制器、电动汽车功率驱动部分、大功率开关电源等设备中广泛的采用了功率MOSFET电路作为大电流开关输出给负载，在大电流工作状态下必须对输出电流进行限制，以保护系统的功率部分不会因内部短路或外部负载短路而造成长时间过流而烧毁功率器件，同时也应避免因长时间超过规定输出电流引起温升过高而导致功率器件损坏或系统功能丧失。

现有技术一般采用如下两种方法解决这一问题：

第一种方法是：用大功率采样电阻，将其接入大电流主回路中，通过采样电阻上的分压大小来判断输出电流是否超出限制值，这种方法的缺点是：第一，当要限制的电流从几十安到几百安甚至更大时，其采样电阻的体积将会变的很大，并且大型的采样电阻价格较为昂贵，很不利于缩小系统体积及降低成本，同时采样精度无法保证；第二，由于采样电阻上流过很大电流，其上将承担一定的功率，而这部分功率将以热量白白消耗掉，势必造成能源的浪费及增加了系统不必要的温升；

第二种方法是用电流传感器，在大电流主回路中装上电流传感器来完成电流的监测与限流，虽然没有了采样电阻那么大的功率损耗，并且电流传感器的精度可以做的很高，但同样电流传感器的体积庞大，价格昂贵。同时以上两种方法均存在和温度控制只能独立工作的现状，往往当系统长时间工作在限流值附近时，很容易引起温升过高而限流电路还未动作造成功率器件损坏或系统功能丧失。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种利用功率MOSFET沟道电阻实现限流，并根据功率MOSFET沟道电阻的正温度系数特性设计了温度补偿电路，在经过简单电路组合巧妙的构成了大功率MOSFET恒定电流限幅、过温时输出线性回落，欠温时限制输出PWM。

本实用新型解决其技术问题是采取以下方案来实现的：

本实用新型包括：用于给整个系统供电的电源、信号检测部分、电机控制电路、大功率场效应管、驱动部分、电机，所述电源给所述信号检测部分、所述驱动部分、所述大功率场效应管供电，所述电机控制电路与所述大功率场效应管相连，所述大功率场效应管与所述电机相连，其特征是：所述的电动车控制电路还包括温度控制电路和限流基准电路，所述温度控制电路与所述限流基准电路相连，所述限流基准电路与所述大功率场效应管相连；所述限流基准电路受控于所述温度控制电路，当系统温升超过正常工作范围时，所述温度控制电路将使限流基准值线性减小，从而线性减小输出的最大电流值，使系统温度降低；当系统环境温度低于正常工作范围时，所述温度控制电路将限流基准值拉低至很小的范围来限制系统输出，从而进行温度补偿。

其技术方案中温度控制电路，连接方式是：所述温度控制电路包括三个比较器U1D、U2A、U2B，一个温度传感器TH1，一个二极管D2，一个电容C2，6个电阻R5、R6、R7、R8、9R、R10，所述比较器U1D的负极与比较器U2B的负极相连，比较器U1D的正极接基准电压Vref2，比较器U1D输出端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接电阻R6的一端和所述限流基准电路中的电阻R11的一端，电阻R6的另一端接比较器U2A的输出端，比较器U2A的正极接基准电压Vref1，电阻R7跨接在比较器U2A的负极和输出端，比较器U2B的输出端接二极管D2的阳极，电阻R8的两端分别接比较器U2A的负极和二极管D2的阴极，电阻R10跨接在比较器U2B的负极和二极管D2的阴极，比较器U2B的正极接基准电压Vref3，电阻R9的一端接比较器U2B的负极，另一端接温度传感器TH1的一端，电容C2与温度传感器TH1并联，温度传感器TH1的另一端和电容C2的另一端分别接地。

其技术方案中限流基准电路，连接方式是：所述限流基准电路包括四个比较器U1A、U1B、UIC、U3A，两个二极管D1、D3，两个电容C1、C3，5个电阻R1、R2、R3、R4、R12，2个滑动变阻器R11、R13，比较器U1A的正极接比较器U1C的正极，比较器U1A的负极接比较器U1C的负极，比较器U1A的输出端接比较器U1B的正极、电阻R1的一端和电容C1的一端，电容C1的另一端接地，电阻R1的另一端接基准电压Vref，比较器U1B的负极接基准电压Vref1，比较器U1B的输出端接比较器U3A的负极，驱动电路接在比较器U1C和电阻R3之间，电阻R3的另一端接所述大功率场效应管Q1的栅极，大功率场效应管Q1的源极接地，大功率场效应管Q1的漏极分别接二极管D1阴极和阻R2的一端，二极管D1的阳极接电阻R4的一端和比较器U3A的负极，电容C3一端接滑动电阻器R11的一端，另一端接电源负极，滑动电阻器R11、滑动电阻器R13、二极管D3串联，二极管D3的阴极与电源负极相连，比较器U3A的正极与滑动电阻器R11的滑动触头相连，比较器U3A的输出端接电阻R12的一端，电阻R12的另一端接比较器U1A的正极，比较器U1A和比较器U3A的负极均接地。

本实用新型通过使用功率MOSFET导通时的沟道电阻作为采样电阻实现限流，并根据功率MOSFET沟道电阻的正温度系数特性设计了温度控制电路，再经过简单电路组合巧妙的构成了大功率MOSFET恒定电流限幅、过温时输出线性回落，欠温时限制输出PWM；而省去了电流传感器或外接采样电阻，大大降低了系统成本，减小了系统体积，使产品更具市场竞争力。

本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下几个方面：

1.由于本实用新型使用了功率MOSFET导通时的沟道电阻作为采样电阻实现限流，缩小了系统体积及降低了成本，同时提高了采样的精度；

2.功率MOSFET代替了采样电阻，避免了部分功率以热量白白消耗掉，节省了能源，避免了系统不必要的温升；

3.本实用新型中的温度控制电路和限流基准电路同时工作，避免了引起温升过高而限流电路还未动作造成功率元器件损坏或系统功能丧失；

4.本实用新型将温度控制电路和限流基准电路巧妙的集成在一起，简化了电路，又方便了系统得高可靠电流与温度协调控制。

附图说明

图1为本实用新型原理框图；

图2为本实用新型电路原理图；

具体实施方式

以下结合附图中所给出的具体电路来对技术方案进行详述。

参见图1、2所示

本实用新型包括：用于给整个系统供电的电源、信号检测部分、电机控制电路、大功率场效应管、驱动部分、电机，所述电源给所述信号检测部分、所述驱动部分、所述大功率场效应管供电，所述电机控制电路与所述大功率场效应管相连，所述大功率场效应管与所述电机相连，其特征是：所述的电动车控制电路还包括温度控制电路和限流基准电路，所述温度控制电路与所述限流基准电路相连，所述限流基准电路与所述大功率场效应管相连；所述限流基准电路受控于所述温度控制电路，当系统温升超过正常工作范围时，所述温度控制电路将使限流基准值线性减小，从而线性减小输出的最大电流值，使系统温度降低；当系统环境温度低于正常工作范围时，所述温度控制电路将限流基准值拉低至很小的范围来限制系统输出，从而进行温度补偿。

所述温度控制电路包括三个比较器U1D、U2A、U2B，一个温度传感器TH1，一个二极管D2，一个电容C2，6个电阻R5、R6、R7、R8、9R、R10，所述比较器U1D的负极与比较器U2B的负极相连，比较器U1D的正极接基准电压Vref2，比较器U1D输出端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接电阻R6的一端和所述限流基准电路中的电阻R11的一端，电阻R6的另一端接比较器U2A的输出端，比较器U2A的正极接基准电压Vref1，电阻R7跨接在比较器U2A的负极和输出端，比较器U2B的输出端接二极管D2的阳极，电阻R8的两端分别接比较器U2A的负极和二极管D2的阴极，电阻R10跨接在比较器U2B的负极和二极管D2的阴极，比较器U2B的正极接基准电压Vref3，电阻R9的一端接比较器U2B的负极，另一端接温度传感器TH1的一端，电容C2与温度传感器TH1并联，温度传感器TH1的另一端和电容C2的另一端分别接地。

其技术方案还可以包括一个限流基准电路，其连接方式是：所述限流基准电路包括四个比较器U1A、U1B、UIC、U3A，两个二极管D1、D3，两个电容C1、C3，5个电阻R1、R2、R3、R4、R12，2个滑动变阻器R11、R13，比较器U1A的正极接比较器U1C的正极，比较器U1A的负极接比较器U1C的负极，比较器U1A的输出端接比较器U1B的正极、电阻R1的一端和电容C1的一端，电容C1的另一端接地，电阻R1的另一端接基准电压Vref，比较器U1B的负极接基准电压Vref1，比较器U1B的输出端接比较器U3A的负极，驱动电路接在比较器U1C和电阻R3之间，电阻R3的另一端接所述大功率场效应管Q1的栅极，大功率场效应管Q1的源极接地，大功率场效应管Q1的漏极分别接二极管D1阴极和阻R2的一端，二极管D1的阳极接电阻R4的一端和比较器U3A的负极，电容C3一端接滑动电阻器R11的一端，另一端接电源负极，滑动电阻器R11、滑动电阻器R13、二极管D3串联，二极管D3的阴极与电源负极相连，比较器U3A的正极与滑动电阻器R11的滑动触头相连，比较器U3A的输出端接电阻R12的一端，电阻R12的另一端接比较器U1A的正极，比较器U1A和比较器U3A的负极均接地。

本实用新型中，基准点压Vref为10.11V，Vref1为6.14V，Vref2为5.93V，Vref3为2.89V；基准限流值为275A，整个系统工作的正常范围为270A-280A。

本实用新型电路工作原理：功率MOSFET如果工作在开关状态下，则必须经过采样选通电路将功率MOSFET中通过的有效电流即功率MOSFET完全导通时的沟道电阻上的分压采集出来，送到比较器等待并和限流基准进行比较，通过功率MOSFET沟道电阻上的分压值大小与限流基准进行比较来判断系统是否过流。限流基准又受控于温度控制电路，当系统正常工作时，功率MOSFET的散热器将产生温升，由于功率MOSFET沟道电阻的正温度系数特性当温度改变时，功率MOSFET沟道电阻值的变化将造成电流采样的不准确，这时温度补偿电路可以精确的修正限流基准值以跟随功率MOSFET沟道电阻值的变化，以达到在正常温度范围内精确的恒定电流限幅。如果系统散热器温升超过过温值时，过温电路将线性减小限流基准，使系统过温时线性减小输出的最大电流值。如果系统环境温度低于正常工作范围内时，欠温电路将限流基准拉低至很小的范围以限制系统输出。

利用本实用新型所述的技术方案，或本领域的技术人员在本实用新型技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述的技术效果的，均是落入本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种电动车控制电路，包括：用于给整个系统供电的电源、信号检测部分、电机控制电路、大功率场效应管、驱动部分、电机，所述电源给所述信号检测部分、所述驱动部分、所述大功率场效应管供电，所述电机控制电路与所述大功率场效应管相连，所述大功率场效应管与所述电机相连，其特征是：所述的电动车控制电路还包括温度控制电路和限流基准电路，所述温度控制电路与所述限流基准电路相连，所述限流基准电路与所述大功率场效应管相连；所述限流基准电路受控于所述温度控制电路，当系统温升超过正常工作范围时，所述温度控制电路将使限流基准值线性减小，从而线性减小输出的最大电流值，使系统温度降低；当系统环境温度低于正常工作范围时，所述温度控制电路将限流基准值拉低至很小的范围来限制系统输出，从而进行温度补偿。

2.如权利要求1所述的电动车控制电路，其特征在于：所述温度控制电路包括三个比较器U1D、U2A、U2B，一个温度传感器TH1，一个二极管D2，一个电容C2，6个电阻R5、R6、R7、R8、9R、R10，所述比较器U1D的负极与比较器U2B的负极相连，比较器U1D的正极接基准电压Vref2，比较器U1D输出端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接电阻R6的一端和所述限流基准电路中的电阻R11的一端，电阻R6的另一端接比较器U2A的输出端，比较器U2A的正极接基准电压Vref1，电阻R7跨接在比较器U2A的负极和输出端，比较器U2B的输出端接二极管D2的阳极，电阻R8的两端分别接比较器U2A的负极和二极管D2的阴极，电阻R10跨接在比较器U2B的负极和二极管D2的阴极，比较器U2B的正极接基准电压Vref3，电阻R9的一端接比较器U2B的负极，另一端接温度传感器TH1的一端，电容C2与温度传感器TH1并联，温度传感器TH1的另一端和电容C2的另一端分别接地。

3.如权利要求1所述的电动车控制电路，其特征在于：所述限流基准电路包括四个比较器U1A、U1B、UIC、U3A，两个二极管D1、D3，两个电容C1、C3，5个电阻R1、R2、R3、R4、R12，2个滑动变阻器R11、R13，比较器U1A的正极接比较器U1C的正极，比较器U1A的负极接比较器U1C的负极，比较器U 1A的输出端接比较器U1B的正极、电阻R1的一端和电容C1的一端，电容C1的另一端接地，电阻R1的另一端接基准电压Vref，比较器U1B的负极接基准电压Vref1，比较器U1B的输出端接比较器U3A的负极，驱动电路接在比较器U1C和电阻R3之间，电阻R3的另一端接所述大功率场效应管Q1的栅极，大功率场效应管Q1的源极接地，大功率场效应管Q1的漏极分别接二极管D1阴极和电阻R2的一端，二极管D1的阳极接电阻R4的一端和比较器U3A的负极，电容C3一端接滑动电阻器R11的一端，另一端接电源负极，滑动电阻器R11、滑动电阻器R13、二极管D3串联，二极管D3的阴极与电源负极相连，比较器U3A的正极与滑动电阻器R11的滑动触头相连，比较器U3A的输出端接电阻R12的一端，电阻R12的另一端接比较器U1A的正极，比较器U1A和比较器U3A的负极均接地。

Images