CN202435278U

CN202435278U - 高可靠性长寿命车用升压开关电源

Info

Publication number: CN202435278U
Application number: CN2011205670571U
Authority: CN
Inventors: 曾卫东
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2021-12-20

Abstract

本实用新型涉及一种高可靠性长寿命车用升压开关电源，包括电源输入网络、电源输出网络和控制回路，所述电源输入网络包括车载蓄电池、功率管和变压器原边线圈，电源输出网络包括变压器副边线圈、续流电路、整流电路和滤波储能网络，控制回路包括依次连接的电压采样网络、信号转换电路和主控电路。本实用新型解决了现有车用开关电源可靠性不高而成本高的技术问题，电源可靠性提高，成本降低、工作寿命延长、电源体积减少。

Description

高可靠性长寿命车用升压开关电源

技术领域

本实用新型涉及以一种车用开关电源。

背景技术

现有的车用开关电源的原理框图参见图1和图2。

在图1中，负载直接由滤波储能网络供电。为此，变压器的输出电压必须满足负载要求，功率管的额定电流要求也很高。所以整个开关电源的可靠性不高，成本难以降低。

在图2中，隔离开关电源与汽车蓄电池串联后给负载供电。开关电源为了实现输入与输出的隔离，其电压转换电路必须与汽车蓄电池完全电绝缘；因为与汽车蓄电池完全电绝缘，所以为了将负载上电压信号传送到主控电路，信号转换电路必须采用光电器件、或电磁器件，即先将电压采样网络得到的电信号转变成光信号或磁信号，再由光信号或磁信号转换成主控电路可接收的电信号。所以开关电源同样存在可靠性不高而成本高的技术问题。

发明内容

本实用新型目的是提供一种高可靠性长寿命车用升压开关电源，其解决了现有车用开关电源可靠性不高而成本高的技术问题。

本实用新型的技术解决方案是：

一种高可靠性长寿命车用升压开关电源，包括电源输入网络、电源输出网络和控制回路，所述电源输入网络包括车载蓄电池、功率管和变压器原边线圈，所述电源输出网络包括变压器副边线圈、续流电路、整流电路和滤波储能网络，所述控制回路包括依次连接的电压采样网络、信号转换电路和主控电路，所述电压采样网络与负载并联，所述信号转换电路将负载电压采样值转换成反馈信号，所述控制回路可根据信号转换电路提供的负载电压反馈信号控制功率管的通断时间，

其特殊之处在于：

所述滤波储能网络与车载蓄电池串联后向负载供电。

上述控制回路还包括串接在电源输入网络中的电流采样网络，所述电流采样网络将变压器原边电流值转换成反馈信号，所述控制回路可根据信号转换电路提供的负载电压反馈信号和电流采样网络提供的变压器原边电流采样值控制功率管的通断时间。

上述主控电路采用电流型或电压型PWM电源控制芯片；所述功率管采用金氧半场效应管MOSFET或绝缘栅双极性晶体管IGBT；所述整流电路采用功率二极管或金氧半场效应管MOSFET电路；所述续流电路采用功率二极管或金氧半场效应管MOSFET；所述滤波储能网络采用LC电路；所述电压采样网络采用两电阻分压电路。

还包括设置在汽车蓄电池的输出正极与变压器的原边线圈之间的保险丝。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型利用车上电气设备一般都有与车架共地的特点，提出了一种车用升压型开关电源。即：在通用开关电源的基础上，将电源输入网络中的汽车蓄电池，插入到电源输出网络中，与滤波储能网络串接，由汽车蓄电池1与滤波储能网络共同给负载供电，以降低变压器的输出电压，同时也降低了整流电路、续流电流、滤波储能网络的额定电压要求，更同时降低了功率管的额定电流要求。所以相对于通常的开关电源，本电源的变压器可以更小，功率管的额定电流可以更低，整流电路、续流电流、滤波网络的额定电压可以更低。

例如：对常用的DC12V变DC24V电源，汽车蓄电池电压为12V，汽车启动后，汽车电源电压可达到14V左右。使用本实用新型的电路后，变压器输出电压可减少一半以上，整流电路、续流电路的额定耐压可减少一半，滤波储能网络中电容的额定耐压可减少一半，功率管的额定电流可减少一半，变压器的体积也可减少。

2、电路中额定电压和额定电路减少的最终的结果就是是：电源可靠性提高，成本降低、工作寿命延长、电源体积减少。

附图说明

图1是现有采用变压器供电方式的车用开关电源的原理框图；

图2是现有采用隔离开关电源与汽车蓄电池串联方式的车用开关电源的原理框图；

图3是本实用新型车用升压开关电源的原理框图；

图4是本实用新型加入电流采样网络的车用升压开关电源的原理框图。

具体实施方式

参考图3，本开关电源由汽车蓄电池供电，由主控电路、功率管、变压器、整流电路、续流电路、滤波储能网络、电压采样网络、信号转换电路、电流采样网络、其它内部电路构成，给负载输出电能。

具体来说，本开关电源包括电源输入网络、电源输出网络和控制回路，电源输入网络包括车载蓄开关电源电池、功率管和变压器原边线圈，电源输出网络包括变压器副边线圈、续流电路、整流电路和滤波储能网络，控制回路包括依次连接的电压采样网络、信号转换电路和主控电路，电压采样网络与负载并联，信号转换电路将负载电压采样值转换成反馈信号，必要时，还可在电源输入网络中串联电流采样网络，电流采样网络将变压器原边电流值转换成反馈信号，控制回路可根据信号转换电路提供的负载电压反馈信号和电流采样网络提供的变压器原边电流采样值控制功率管的通断时间，滤波储能网络与车载蓄电池串联后向负载供电。

主控电路采用电流型或电压型PWM电源控制芯片；功率管采用金氧半场效应管MOSFET或绝缘栅双极性晶体管IGBT；整流电路采用功率二极管或金氧半场效应管MOSFET电路；续流电路采用功率二极管或金氧半场效应管MOSFET；滤波储能网络采用LC电路；电压采样网络采用两电阻分压电路。信号转换电路，需根据主控电路的要求可做必要调整；内部其它电路参考通用开关电源设计。通常，还可包括设置在汽车蓄电池的输出正极与变压器的原边线圈之间的保险丝。

本电源的工作原理如下：

1、主控电路通过控制功率管的通断时间，以使变压器间歇式地从汽车蓄电池中获得能量；

2、由于变压器是间歇式充电，所以变压器的副边线圈将产生交变的电压信号；此交变的电压信号将通过整流电路与续流电路对滤波储能网络充电；

3、滤波储能网络的输出与汽车蓄电池的输出串联，共同向负载供电；

4、电压采样网络采样负载上的电压，并转变成信号转换电路可接受的负载电压信号，信号方式为电压值；

5、信号转换电路将收到的负载电压信号，转换成主控电路可接受的负载电压信号，信号方式可以是电压值、电流值、频率值等；

6、主控电路根据接收到的负载电压信号(也可加上变压器原边电流信号)，发出脉冲式控制信号，控制功率管的通断。

Claims

1.一种高可靠性长寿命车用升压开关电源，包括电源输入网络、电源输出网络和控制回路，所述电源输入网络包括车载蓄电池、功率管和变压器原边线圈，所述电源输出网络包括变压器副边线圈、续流电路、整流电路和滤波储能网络，所述控制回路包括依次连接的电压采样网络、信号转换电路和主控电路，所述电压采样网络与负载并联，所述信号转换电路将负载电压采样值转换成反馈信号，所述控制回路可根据信号转换电路提供的负载电压反馈信号控制功率管的通断时间，

其特征在于：

所述滤波储能网络与车载蓄电池串联后向负载供电。

2.根据权利要求1所述的高可靠性长寿命车用升压开关电源，其特征在于：所述控制回路还包括串接在电源输入网络中的电流采样网络，所述电流采样网络将变压器原边电流值转换成反馈信号，所述控制回路可根据信号转换电路提供的负载电压反馈信号和电流采样网络提供的变压器原边电流采样值控制功率管的通断时间。

3.根据权利要求1或2所述的高可靠性长寿命车用升压开关电源，其特征在于：所述主控电路采用电流型或电压型PWM电源控制芯片；所述功率管采用金氧半场效应管MOSFET或绝缘栅双极性晶体管IGBT；所述整流电路采用功率二极管或金氧半场效应管MOSFET电路；所述续流电路采用功率二极管或金氧半场效应管MOSFET；所述滤波储能网络采用LC电路；所述电压采样网络采用两电阻分压电路。

4.根据权利要求3所述的高可靠性长寿命车用升压开关电源，其特征在于：还包括设置在汽车蓄电池输出正极与变压器的原边线圈之间的保险丝。