CN205004947U - 一种pwm脉冲式预充电电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种PWM脉冲式预充电电路，所述PWM脉冲式预充电电路包括：预充电电阻、继电器、继电器驱动电路、第一三极管Q1、第二三极管Q2、三极管驱动电路；通过三极管驱动电路以及至少两个三极管可以分别导通正负方向上的交流充电电流，且三极管又能起到分压的作用，因此，可以降低预充电电阻的发热严重的问题；同时，通过继电器驱动电路和继电器可以在充电开始时断开通过继电器充电的电流，从而可以限制电源接通瞬间对电容器进行充电的作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及电路的技术领域，尤其涉及一种PWM脉冲式预充电电路。
背景技术
随着环境污染的日益加剧和石油能源的减少，新能源汽车受到人们的密切关注。车载充电机是新能源汽车必备的零部件，具有为电动汽车提供动力电池以及安全自动充满电的能力，车载充电机依据电池管理系统提供的数据，能动态调节充电电流或电压参数，执行相应的动作，完成充电过程。实现了直接从家用单相交流市电对电动汽车车载大容量高压动力电池的充电功能。真正地实现了体积小、重量轻、效率高、智能化的特点，符合了现今电动汽车对车载充电机的要求。
车载充电器内部功率因数校正模块电路，如图1所示，包含有数千微法的电容，当电源接通瞬间，电容两端的电压不会突变，而电容两端的电流会突变，电容器两端相当于短路，这是电容器的工作原理所决定的。此时如果没有预充电电路，那功率因数矫正(PFC)的管子就很容易烧坏。预充电电路在这里起到了限制电源接通瞬间对电容器充电电流的作用，以保护整流器的元件不会因电容器瞬间的短路电流而损坏。
如图2所示，传统的预充电方法是在支路里面串联预充电电阻以构成RC网络，来限制电容的上电瞬间冲击电流。选择该电阻时必须查看最大冲击功率是否满足要求，否则该电阻容易损坏。冲击电流产生的能量都消耗在电阻上，产生热量的形式散发掉。传统预充电电路采用电阻来限制电容的冲击电流，电阻产生的热量白白耗散，产生无用功。而且为了满足散热功率的要求，电阻必须选择体积大，散热性能好的高品质电阻，不但成本高，同时也增加了车载充电机的体积。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种PWM脉冲式预充电电路，旨在解决预充电电阻的发热严重问题。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种PWM脉冲式预充电电路，所述PWM脉冲式预充电电路包括：预充电电阻、继电器、继电器驱动电路、第一三极管Q1、第二三极管Q2、三极管驱动电路；
所述继电器驱动电路的输出端与所述继电器的输入端连接；
所述三极管驱动电路的第一输出端分别连接所述第一三极管和第二三极管的控制端，所述第一三极管Q1和所述第二三极管Q2反向连接，即所述第一三极管和所述第二三极管中的寄生二极管反接；
所述预充电电阻、继电器、继电器驱动电路、第一三极管Q1、第二三极管Q2和所述三极管驱动电路组成闭合回路。
优选地，所述第一三极管Q1和第二三极管Q2同时为NMOS三极管或者PMOS三极管或者IGBT三极管。
优选地，所述第一三极管Q1的源极和所述第二三极管Q2的源极连接，或者，所述第一三极管Q1的漏极和所述第二三极管Q2的漏极连接。
优选地，所述第一三极管Q1的源极和所述第二三极管Q2的源极连接时，所述三极管驱动电路的第二输出端分别连接所述第一三极管Q1的源极与所述第二三极管Q2的源极；所述第一三极管Q1的漏极与所述继电器的一端连接，所述第二三极管Q2的漏极与所述预充电阻的一端连接，所述预充电电阻的另一端与所述继电器的另一端连接。
优选地，所述第一三极管Q1的漏极和所述第二三极管Q2的漏极连接时，所述三极管驱动电路的第二输出端分别连接所述第一三极管Q1的漏极与所述第二三极管Q2的漏极；所述第一三极管Q1的源极与所述继电器的一端连接，所述第二三极管Q2的源极与所述预充电电阻的一端连接，所述预充电电阻的另一端与所述继电器的另一端连接。
优选地，所述PWM脉冲式预充电电路还包括滤波电路和整流电路。
优选地，所述滤波电路的输出端与所述闭合回路的输入端相连接，所述整流电路的输入端与所述闭合回路的输出端相连接。
本实用新型提供一种PWM脉冲式预充电电路，所述PWM脉冲式预充电电路包括：预充电电阻、继电器、继电器驱动电路、第一三极管Q1、第二三极管Q2、三极管驱动电路；所述继电器驱动电路的输出端与所述继电器的输入端连接；所述三极管驱动电路的第一输出端分别连接所述第一三极管和第二三极管的控制端，所述第一三极管Q1和所述第二三极管Q2反向连接；所述预充电电阻、继电器、继电器驱动电路、第一三极管Q1、第二三极管Q2和所述三极管驱动电路组成闭合回路，通过三极管驱动电路以及至少两个三极管可以分别导通正负方向上的交流充电电流，且三极管又能起到分压的作用，因此，可以降低预充电电阻的发热严重的问题；同时，通过继电器驱动电路和继电器可以在充电开始时断开通过继电器充电的电流，从而可以限制电源接通瞬间对电容器进行充电的作用。
附图说明
图1是现有技术的车载充电器中的校正模块电路的结构示意图；
图2是现有技术的车载充电器中的串联预充电电阻的结构示意图；
图3是本实用新型PWM脉冲式预充电电路的结构示意图；
图4是本实用新型PWM脉冲式预充电电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
参考图3，图3是本实用新型PWM脉冲式预充电电路的结构示意图。
在图3中，所述PWM脉冲式预充电电路包括：
所述PWM脉冲式预充电电路包括：预充电电阻、继电器、继电器驱动电路、第一三极管Q1、第二三极管Q2、三极管驱动电路；
所述继电器驱动电路的输出端与所述继电器的输入端连接；
所述三极管驱动电路的第一输出端分别连接所述第一三极管和第二三极管的控制端，所述第一三极管Q1和所述第二三极管Q2反向连接；
所述预充电电阻、继电器、继电器驱动电路、第一三极管Q1、第二三极管Q2和所述三极管驱动电路组成闭合回路。
具体的，本电路包括继电器及其驱动模块、IGBT及其驱动模块和预充电电阻三部分。继电器，与滤波模块电路和整流电路相连，在继电器驱动模块的控制下开通或者关断。默认状态是关断，当预充电阶段结束后，继电器驱动模块使继电器开通。电流通过继电器，流进整流电路。
IGBT是一种用MOS来控制晶体管的新型电力电子器件，具有电压高、电流大、频率高、导通电阻小等特点，在该电路中做开关作用。IGBT驱动模块，其具体为类似脉冲发生器的设备，产生可以驱动IGBT开关模块的PWM方波，且PWM方波的占空比可调。
当交流电通过滤波电路流入预充电模块，当IGBT驱动模块输出高电平时，IGBT导通，当IGBT驱动模块输出低电平时，IGBT关断；IGBT导通时，电流通过IGBT到达预充电电阻，经过预充电电阻限流后进入整流电路，最终给电容充电。由于IGBT驱动模块输出的PWM方波占空比可调，即IGBT导通时间可调，从而实现预充电电流可控。
优选地，所述第一三极管Q1和第二三极管Q2同时为NMOS三极管或者PMOS三极管或者IGBT三极管。
优选地，所述第一三极管Q1的源极和所述第二三极管Q2的源极连接，或者，所述第一三极管Q1的漏极和所述第二三极管Q2的漏极连接。
优选地，所述第一三极管Q1的源极和所述第二三极管Q2的源极连接时，所述三极管驱动电路的第二输出端分别连接所述第一三极管Q1的源极与所述第二三极管Q2的源极；所述第一三极管Q1的漏极与所述继电器的一端连接，所述第二三极管Q2的漏极与所述预充电阻的一端连接，所述预充电电阻的另一端与所述继电器的另一端连接。
优选地，所述第一三极管Q1的漏极和所述第二三极管Q2的漏极连接时，所述三极管驱动电路的第二输出端分别连接所述第一三极管Q1的漏极与所述第二三极管Q2的漏极；所述第一三极管Q1的源极与所述继电器的一端连接，所述第二三极管Q2的源极与所述预充电电阻的一端连接，所述预充电电阻的另一端与所述继电器的另一端连接。
优选地，所述PWM脉冲式预充电电路还包括滤波电路和整流电路。
具体的，本技术方案中采用IGBT型三极管是由于滤波电路输入的电信号幅值较大，采用IGBT三极管能有效防止元器件不被烧坏，但实际从专利角度看，当输入电压幅值较小时，采用普通的MOS型三极管也可以实现同样的技术效果，并且对MOS管的限定条件如下：
1)图3中，两个MOS管的型号均为NMOS或均为PMOS。
2)其中一个MOS管的信号发射端与另一个MOS管的信号接收端相连接，以确保两个MOS管中的寄生二极管方向相反。
3)采集两个MOS管的连接节点处的电压，将该电压信号反馈至驱动电路，根据反馈结果调节PWM波形，以确保MOS管的栅极电压满足其开启条件，NMOS的开启条件为UG＞US，PMOS的开启条件为UG＜US。
优选地，所述滤波电路的输出端与所述闭合回路的输入端相连接，所述整流电路的输入端与所述闭合回路的输出端相连接。
本实用新型提供一种PWM脉冲式预充电电路，所述PWM脉冲式预充电电路包括：预充电电阻、继电器、继电器驱动电路、第一三极管Q1、第二三极管Q2、三极管驱动电路；所述继电器驱动电路的输出端与所述继电器的输入端连接；所述三极管驱动电路的第一输出端分别连接所述第一三极管和第二三极管的控制端，所述第一三极管Q1和所述第二三极管Q2反向连接；所述预充电电阻、继电器、继电器驱动电路、第一三极管Q1、第二三极管Q2和所述三极管驱动电路组成闭合回路，通过三极管驱动电路以及至少两个三极管可以分别导通正负方向上的交流充电电流，且三极管又能起到分压的作用，因此，可以降低预充电电阻的发热严重的问题；同时，通过继电器驱动电路和继电器可以在充电开始时断开通过继电器充电的电流，从而可以限制电源接通瞬间对电容器进行充电的作用。
参考图4，图4是本实用新型PWM脉冲式预充电电路的结构示意图。
在图4中，所述预充电电路包括图3所述的PWM脉冲式预充电电路、滤波电路和整流电路。
所述滤波电路的输出端与所述继电器的输入端连接以及与所述第一三极管Q1的漏极连接，所述继电器的输出端以及预充电电阻R1的另一端连接。
以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种PWM脉冲式预充电电路，其特征在于，所述PWM脉冲式预充电电路包括：预充电电阻、继电器、继电器驱动电路、第一三极管Q1、第二三极管Q2、三极管驱动电路；
所述继电器驱动电路的输出端与所述继电器的输入端连接；
所述三极管驱动电路的第一输出端分别连接所述第一三极管和第二三极管的控制端，所述第一三极管Q1和所述第二三极管Q2反向连接，即所述第一三极管和所述第二三极管中的寄生二极管反接；
所述预充电电阻、继电器、继电器驱动电路、第一三极管Q1、第二三极管Q2和所述三极管驱动电路组成闭合回路。
2.根据权利要求1所述的PWM脉冲式预充电电路，其特征在于，所述第一三极管Q1和第二三极管Q2同时为NMOS三极管或者PMOS三极管或者IGBT三极管。
3.根据权利要求1所述的PWM脉冲式预充电电路，其特征在于，所述第一三极管Q1的源极和所述第二三极管Q2的源极连接，或者，所述第一三极管Q1的漏极和所述第二三极管Q2的漏极连接。
4.根据权利要求3所述的PWM脉冲式预充电电路，其特征在于，所述第一三极管Q1的源极和所述第二三极管Q2的源极连接时，所述三极管驱动电路的第二输出端分别连接所述第一三极管Q1的源极与所述第二三极管Q2的源极；所述第一三极管Q1的漏极与所述继电器的一端连接，所述第二三极管Q2的漏极与所述预充电阻的一端连接，所述预充电电阻的另一端与所述继电器的另一端连接。
5.根据权利要求3所述的PWM脉冲式预充电电路，其特征在于，所述第一三极管Q1的漏极和所述第二三极管Q2的漏极连接时，所述三极管驱动电路的第二输出端分别连接所述第一三极管Q1的漏极与所述第二三极管Q2的漏极；所述第一三极管Q1的源极与所述继电器的一端连接，所述第二三极管Q2的源极与所述预充电电阻的一端连接，所述预充电电阻的另一端与所述继电器的另一端连接。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的PWM脉冲式预充电电路，其特征在于，所述PWM脉冲式预充电电路还包括滤波电路和整流电路。
7.根据权利要求6所述的PWM脉冲式预充电电路，其特征在于，所述滤波电路的输出端与所述闭合回路的输入端相连接，所述整流电路的输入端与所述闭合回路的输出端相连接。
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