CN206294081U - 一种bms隔离电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种BMS隔离电源电路，包括：供电电源Vcc、PWM控制模块、PWM驱动模块、隔离变压器T1、整流滤波模块。供电电源Vcc经过输入电容模块滤波后输入隔离变压器上。PWM驱动模块通过PWM控制模块输入的两个PWM信号控制第一开关管和第二开关管的导通顺序在隔离变压器的次级线圈上向整流滤波模块输出隔离电压，隔离电压经过整流滤波模块整流滤波，得到低纹波、高精度且有过流和短路保护的隔离电压。此外，附属支电路EMC电磁干扰模块还可以增强隔离电源电路的电磁兼容性。

Description

一种BMS隔离电源电路

技术领域

本实用新型涉及BMS系统中隔离电源模块领域，特别是涉及一种BMS隔离电源电路。

背景技术

现有的新能源汽车BMS系统中，常见多个电路模块互相隔离工作，如低压区和电池信号采样区，充电系统和低压区等，这些模块间的电源系统，需要相互隔离以满足安全，目前的方案多采用外购的隔离电源模块，但由于模块电源本身模块化，无法完全考虑具体电路的实用条件，且因生产厂家的技术水平，使用时容易出现纹波大，有噪声，寿命短，耐高温性能不够或者EMC电磁兼容性能差的问题。

此外，由于外购的隔离电源模块成本较高，若要求车规级认证的隔离电源模块成本更高，造成汽车生产商不太愿意外购隔离电源模块。而且由于模块电源本身有PCB，已经有一次过炉过程，在BMS系统的PCB生产时存在二次过炉，存在模块电源失效的风险。

根据中国公开专利文件CN201420545481.X的一种自带隔离电源的单项全桥下桥IGBT驱动器通过振荡频率发生电路中的振荡器U1输出推勉振荡信号导通或者关闭开关管，使得隔离变压器输出隔离电压，后经过整流滤波电路整流滤波输出隔离电压，但由于该技术方案没有对整流滤波后输出的电压进一步进行滤波和线性稳压，使得输出的隔离电压存在一定的缺陷；此外，该技术方案没有考虑到EMC电磁干扰的问题，并没有涉及专门的EMC电磁干扰电路去消除电路中的EMC电磁干扰，使得此技术方案具有一定的局限性。同样，在中国公开专利文件CN201620161046.6的一种CAN-BUS保护电路及其应用的运动控制系统也是并没有考虑到对输出后的隔离电压进行进一步的滤波和线性稳压，在加上并没有消除电路中的EMC电磁干扰，使得其技术方案具有一定的局限性。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种BMS隔离电源电路。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种BMS隔离电源电路，包括：供电电源Vcc、PWM控制模块、PWM驱动模块、隔离变压器T1、整流滤波模块，所述PWM驱动模块的两个输入端分别与所述PWM控制模块的PWM1信号输出端和PWM2信号输出端连接，两个输出端分别与所述隔离变压器T1的初级同名端和初级异名端连接，PWM驱动模块为推挽式工作方式；

所述供电电源Vcc与所述隔离变压器T1的初级中间抽头连接；

所述隔离变压器T1的次级同名端、次级异名端和次级中间抽头分别与所述整流滤波模块的三个输入端连接。

在其中一个实施例中，所述PWM驱动模块包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第一开关管Q1及第二开关管Q2，其中，所述第三电阻R3的一端作为所述PWM驱动模块的第一输入端，另一端与所述第一开关管Q1的栅极连接；

所述第四电阻R4的一端作为所述PWM驱动模块的第二输入端，另一端与所述第二开关管Q2的栅极连接；

所述第一开关管Q1的漏极作为所述PWM驱动模块的第一输出端与所述的隔离变压器T1的初级同名端连接，源极与所述第二开关管Q2的源级连接；

所述第二开关管Q2的漏极作为所述PWM驱动模块的第二输出端与所述隔离变压器T1的初级异名端连接，源极与第一参考地GND1连接。

在其中一个实施例中，所述PWM驱动模块还包括：第一电阻R1和第二电阻R2，所述第二电阻R2的一端连接所述第一开关管Q1的栅极，另一端连接所述第一开关管Q1的源极；

所述第一电阻R1的一端连接所述第二开关管Q2的栅极，另一端连接所述第二开关管Q2的源极。

在其中一个实施例中，所述整流滤波模块包括：第一二极管D1、第二二极管D2及第三电容C3，其中，

第一二极管D1的阳极作为所述整流滤波模块的第一输入端，与所述隔离变压器T1的次级同名端连接，阴极连接所述第三电容C3的一端；

所述第三电容C3的一端为所述整流滤波模块的输出端，另一端分别连接所述隔离变压器T1的次级中间抽头和第二参考地GND2；

所述第二二极管D2的阳极作为所述整流滤波模块的第二输入端，与所述隔离变压器T1的次级异名端连接，阴极连接所述第三电容C3的一端。

在其中一个实施例中，所述整流滤波模块还包括：与所述第三电容并联连接的第四电容C4。

在其中一个实施例中，所述整流滤波模块还包括：LDO线性稳压芯片U1和第五电容C5，所述LDO线性稳压芯片U1的输入端与所述第四电容C4的一端连接，输出端与所述第五电容C5的一端连接，接地端与第二参考地GND2连接；

所述第五电容C5的另一端连接第二参考地GND2。

在其中一个实施例中，还包括输入电容模块，所述输入电容模块串联在供电电源Vcc和隔离变压器T1的初级中间抽头之间。

在其中一个实施例中，所述输入电容模块包括：第一电容C1和第二电容C2，其中，所述第一电容C1的一端分别与供电电源Vcc和隔离变压器T1的初级中间抽头连接，另一端连接第一参考地GND1；

所述第二电容C2与所述第一电容C1并联。

在其中一个实施例中，还包括：EMC电磁干扰模块，所述EMC电磁干扰模块与所述整流滤波模块连接。

在其中一个实施例中，所述EMC电磁干扰模块包括：第六电容C6和第七电容C7，所述第七电容C7的一端与第二参考地GND2连接，另一端串联第六电容C6后接第一参考地GND1。

本技术方案对比现有技术有以下有益效果：

1.可得到低纹波、高精度且有过流和短路保护的隔离电压。

2.电路元器件组成成分简单，容易实现，技术方案成本低。

3.频率可控，EMC电磁兼容性较好。

4.不存在二次过炉的问题，可以通过改变变压器上的匝数比得到升压或者降压的隔离电源，实现不同平台上的隔离电容。

附图说明

图1为本实施例中BMS隔离电源电路框架图；

图2为本实施例中BMS隔离电源电路原理图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示为BMS隔离电源电路的框架图，请一并结合参照图2，包括：供电电源Vcc、PWM控制模块10、PWM驱动模块20、隔离变压器T1、整流滤波模块30，PWM驱动模块20的两个输入端分别与PWM控制模块10的PWM1信号输出端和PWM2信号输出端连接，两个输出端分别与隔离变压器T1的初级同名端和初级异名端连接，PWM驱动模块20为推挽式工作方式；

供电电源Vcc与隔离变压器T1的初级中间抽头连接；

隔离变压器T1的次级同名端、次级异名端和次级中间抽头分别与整流滤波模块30的三个输入端连接。

需要说明的是，供电电源Vcc必须连接隔离变压器T1初级中间抽头；PWM驱动模块20的两个输出端必须分别连接隔离变压器T1初级同名端和初级异名端；整流滤波模块30的三个输入端必须分别连接隔离变压器T1次级同名端、次级异名端、次级中间抽头。目的是为了形成对称结构，使得PWM驱动模块20中的两个开关管导通和关闭的时间一样，不需要另外的控制策略。

还需要说明的是，PWM控制模块10由MCU、逻辑门、或专用变压器驱动芯片提供，驱动两个开关管按50％占空比互补导通,形成推挽式工作方式。

具体地，PWM驱动模块20包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第一开关管Q1及第二开关管Q2，其中，第三电阻R3的一端作为PWM驱动模块20的第一输入端，另一端与第一开关管Q1的栅极连接；

第四电阻R4的一端作为PWM驱动模块20的第二输入端，另一端与第二开关管Q2的栅极连接；

第一开关管Q1的漏极作为PWM驱动模块20的第一输出端与隔离变压器T1的初级同名端连接，源极与第二开关管Q2的源级连接；

第二开关管Q2的漏极作为PWM驱动模块20的第二输出端与隔离变压器T1的初级异名端连接，源极与第一参考地GND1连接。

进一步地，PWM驱动模块20还包括：第一电阻R1和第二电阻R2，第二电阻R2的一端连接第一开关管Q1的栅极，另一端连接第一开关管Q1的源极；

第一电阻R1的一端连接第二开关管Q2的栅极，另一端连接第二开关管Q2的源极。

需要说明的是，第三电阻R3和第四电阻R4为第一开关管Q1和第二开关管R4的驱动电阻，限制驱动电流防止第一开关管Q1和第二开关管Q2损坏。此外，第一电阻R1和第二电阻R2为第一开关管Q1和第二开关管Q2的栅极下拉电阻，当驱动无信号输入时，保证两个开关管处于截止状态，避免误导通烧毁两个开关管。

具体地，整流滤波模块30包括：第一二极管D1、第二二极管D2及第三电容C3，第一二极管D1、第二二极管D2及第三电容C3，其中，第一二极管D1的阳极作为整流滤波模块30的第一输入端，与隔离变压器T1的次级同名端连接，阴极连接第三电容C3的一端；

第三电容C3的一端为整流滤波模块30的输出端，另一端分别连接隔离变压器T1的次级中间抽头和第二参考地GND2；

第二二极管D2的阳极作为整流滤波模块30的第二输入端，与隔离变压器T1的次级异名端连接，阴极连接所述第三电容C3的一端。

需要说明的是，第三电容C3的另一端必须连接隔离变压器T1次级中间抽头。

进一步地，整流滤波模块30还包括：与第三电容并联连接的第四电容C4。

进一步地，整流滤波模块30还包括：LDO线性稳压芯片U1和第五电容C5，LDO线性稳压芯片U1的输入端与第四电容C4的一端连接，输出端与第五电容C5的一端连接，接地端与第二参考地GND2连接；

第五电容C5另一端连接第二参考地GND2。

需要说明的是，隔离变压器T1次级线圈正负交变得到的感应电压，大小为Vout＝Vin*K，其中K为所述隔离变压器T1次级与初级匝数比。

还需要说明的是，第一二极管D1和第二二极管D2将隔离变压器正负交变得到的感应电压进行整流，后由第三电容C3和第四电容C4滤波得到隔离后的电压传输至LDO线性稳压芯片U1的输入端IN进行线性稳压，后由LDO线性稳压芯片U1的输出端输出给第五电容C5滤波和输出，得到低纹波、高精度且有过流和短路保护的隔离电压。

具体地，BMS隔离电源电路还包括：输入电容模块40，输入电容模块40串联在供电电源Vcc和隔离变压器T1的初级中间抽头之间。

进一步地，输入电容模块40包括：第一电容C1和第二电容C2，其中，第一电容C1的一端分别与供电电源Vcc和隔离变压器T1的初级中间抽头连接，另一端连接第一参考地GND1；

第二电容C2与第一电容C1并联。

需要说明的是，第一电容C1和第二电容C2为输入电压进行滤波。

具体地，BMS隔离电路还包括：EMC电磁干扰模块50，EMC电磁干扰模块50与整流滤波模块30连接。

进一步地，EMC电磁干扰模块50包括：第六电容C6和第七电容C7，第七电容C7的一端与第二参考地GND2连接，另一端串联第六电容C6后接第一参考地GND1。

需要说明的是，EMC电磁干扰电路50在此次技术方案中为一个附属支电路，EMC电磁干扰电路50的主要功能为改善电路的EMC电磁兼容性，并不是必要存在的电路。

本实用新型公开了一种BMS隔离电源电路，包括：供电电源Vcc、PWM控制模块10、PWM驱动模块20、隔离变压器T1、整流滤波模块30。供电电源Vcc经过输入电容模块40滤波后输入隔离变压器T1上。PWM驱动模块20通过PWM控制模块10输入的两个PWM信号控制第一开关管Q1和第二开关管Q2的导通顺序在隔离变压器T1的次级线圈上向整流滤波模块30输出隔离电压，隔离电压经过整流滤波模块30整流滤波，得到低纹波、高精度且有过流和短路保护的隔离电压。此外，附属支电路EMC电磁干扰模块50还可以增强隔离电源电路的电磁兼容性。

以上所述实施方式仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种BMS隔离电源电路，其特征在于，包括：供电电源Vcc、PWM控制模块(10)、PWM驱动模块(20)、隔离变压器T1、整流滤波模块(30),所述PWM驱动模块(20)的两个输入端分别与所述PWM控制模块(10)的PWM1信号输出端和PWM2信号输出端连接，两个输出端分别与所述隔离变压器T1的初级同名端和初级异名端连接，PWM驱动模块(20)为推挽式工作方式；

所述供电电源Vcc与所述隔离变压器T1的初级中间抽头连接；

所述隔离变压器T1的次级同名端、次级异名端和次级中间抽头分别与所述整流滤波模块(30)的三个输入端连接。

2.根据权利要求1所述的BMS隔离电源电路，其特征在于，所述PWM驱动模块(20)包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第一开关管Q1及第二开关管Q2，其中，所述第三电阻R3的一端作为所述PWM驱动模块(20)的第一输入端，另一端与所述第一开关管Q1的栅极连接；

所述第四电阻R4的一端作为所述PWM驱动模块(20)的第二输入端，另一端与所述第二开关管Q2的栅极连接；

所述第一开关管Q1的漏极作为所述PWM驱动模块(20)的第一输出端与所述的隔离变压器T1的初级同名端连接，源极与所述第二开关管Q2的源级连接；

所述第二开关管Q2的漏极作为所述PWM驱动模块(20)的第二输出端与所述隔离变压器T1的初级异名端连接，源极与第一参考地GND1连接。

3.根据权利要求2所述的BMS隔离电源电路，其特征在于，所述PWM驱动模块(20)还包括：第一电阻R1和第二电阻R2，所述第二电阻R2的一端连接所述第一开关管Q1的栅极，另一端连接所述第一开关管Q1的源极；

所述第一电阻R1的一端连接所述第二开关管Q2的栅极，另一端连接所述第二开关管Q2的源极。

4.根据权利要求1所述的BMS隔离电源电路，其特征在于，所述整流滤波模块(30)包括：第一二极管D1、第二二极管D2及第三电容C3，其中，第一二极管D1的阳极作为所述整流滤波模块(30)的第一输入端，与所述隔离变压器T1的次级同名端连接，阴极连接所述第三电容C3的一端；

所述第三电容C3的一端为所述整流滤波模块(30)的输出端，另一端分别连接所述隔离变压器T1的次级中间抽头和第二参考地GND2；

所述第二二极管D2的阳极作为所述整流滤波模块(30)的第二输入端，与所述隔离变压器T1的次级异名端连接，阴极连接所述第三电容C3的一端。

5.根据权利要求4所述的BMS隔离电源电路，其特征在于，所述整流滤波模块(30)还包括：与所述第三电容并联连接的第四电容C4。

6.根据权利要求5所述的BMS隔离电源电路，其特征在于，所述整流滤波模块(30)还包括：LDO线性稳压芯片U1和第五电容C5，所述LDO线性稳压芯片U1的输入端与所述第四电容C4的一端连接，输出端与所述第五电容C5的一端连接，接地端与第二参考地GND2连接；

所述第五电容C5的另一端连接第二参考地GND2。

7.根据权利要求1所述的BMS隔离电源电路，其特征在于，还包括输入电容模块(40)，所述输入电容模块(40)串联在供电电源Vcc和隔离变压器T1的初级中间抽头之间。

8.根据权利要求7所述的BMS隔离电源电路，其特征在于，所述输入电容模块(40)包括：第一电容C1和第二电容C2，其中，所述第一电容C1的一端分别与供电电源Vcc和隔离变压器T1的初级中间抽头连接，另一端连接第一参考地GND1；

所述第二电容C2与所述第一电容C1并联。

9.根据权利要求1所述的BMS隔离电源电路，其特征在于，还包括：EMC电磁干扰模块(50)，所述EMC电磁干扰模块(50)与所述整流滤波模块(30)连接。

10.根据权利要求9所述的BMS隔离电源电路，其特征在于，所述EMC电磁干扰模块(50)包括：第六电容C6和第七电容C7，所述第七电容C7的一端与第二参考地GND2连接，另一端串联第六电容C6后接第一参考地GND1。