CN209462249U - 一种车载dcdc变换器输出防倒灌电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及车载DC/DC变换器领域，尤其涉及一种车载DC/DC变换器输出防倒灌电路。该电路包括输出电压正极和输出电压负极，所述的输出电压正极连接低压大电流MOSFET的源极，低压大电流MOSFET的漏极与蓄电池正极相连接，所述的低压大电流MOSFET漏源极之间并联有第一电阻和第一电容，所述的低压大电流MOSFET栅极驱动信号由自激控制电路提供。本实用新型利用低压大电流MOSFET内置二极管的反向截止作用、漏源极之间极低的导通阻抗，并通过简单的自激控制电路，取代DC/DC变换器与蓄电池之间串联的二极管或继电器，有效地解决了蓄电池电流反灌问题，且价格便宜、损耗小、可靠性高、易于实现。
Description
技术领域
本实用新型涉及车载DC/DC变换器领域，尤其涉及一种车载DC/DC变换器输出防倒灌电路。
背景技术
车载DC/DC变换器应用于纯电动汽车或油电混合动力汽车，将整车动力电池高压电压变换为低压电压，为低压蓄电池充电，并为车灯、雨刷、喇叭等低压用电设备供电。
DC/DC变换器为了保证输出电压具有较小的纹波，输出电路会有较大容量的电容进行滤波，而电容并不是理想的断路器件，是有一定寄生阻抗的。当整车停止工作、高压供电断开后，DC/DC变换器停止工作，如果没有输出防电池电流倒灌电路，低压蓄电池会持续向DC/DC变换器输出滤波电容放电，如果放电时间足够长(停车时间足够长)，低压蓄电池会亏电，导致整车无法启动。
为了避免低压蓄电池对DC/DC变换器输出电路倒灌电流(放电)，在实际应用中，一般采用在输出电路串联二极管或继电器的方式截断低压蓄电池放电回路，具体实现电路分别如图1和图2所示。
在图1中，当DC/DC变换器停止工作后，利用二极管的单向导电特性，截断低压蓄电池向DC/DC输出电路放电回路，低压蓄电池无法向DC/DC倒灌电流。
在图2中，当DC/DC变换器停止工作后，通过控制信号断开继电器功率线圈，可截断低压蓄电池电流倒灌DC/DC变换器的通路。
车载DC/DC变换器一般为低压、大电流输出，最高电流可达200A。
1、为了实现防止低压蓄电池向DC/DC变换器倒灌电路的目的，如果采用输出串联二极管的方式，二极管导通压降较大(合适二极管的典型正向导通压降为0.9V)，DC/DC变换器满载工作时，会在二极管上产生较高的功耗(假如变换器输出功率为1800W，输出电压为14V，输出最大电流将近130A，二极管导通压降选择典型值0.9V，则此时防倒灌二极管的导通损耗会高达117W)，既损耗了能量、降低了变换效率，又导致变换器温升过高，降低产品使用寿命。
简单来说，使用串联二极管的方式来实现防止蓄电池电流倒灌，会消耗大量能量，大大降低DC/DC变换器的能量转换效率，降低产品可靠性、缩短产品使用寿命。
2、如果采用输出串联继电器的方式，存在以下问题：
1)、大电流直流继电器选型困难，且可选择的继电器体积庞大，占用DC/DC变换器较大空间，会导致变换器无法实现小型化；
2)、抗振动性能差，车载产品需要良好的抗振动性能，而继电器大多为机械式继电器，抗振动性能非常差，不适应车载使用环境；
3)、价格昂贵，可能动辄需要数百元；如果选择固态继电器，抗振动性能会得到提高，但是价格更加昂贵；
4)、大电流直流继电器极易发生触点粘连的风险，既无法实现输出防电池电流倒灌，又极易发生着火的风险；
5)、大电流直流继电器控制线圈闭合时所需电流较大，增加DC/DC变换器功耗。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型突出特点在于利用低导通阻抗MOSFET内置二极管的反向截止作用和MOSFET导通阻抗极低的特点，并通过必须的控制电路，实现了变换器正常工作时低导通损耗、变换器停止工作时有效防止低压蓄电池电流倒灌的目的。
本实用新型为实现上述目的而采取的技术方案为：
一种车载DC/DC变换器输出防倒灌电路，该电路包括输出电压正极和输出电压负极，所述的输出电压正极连接低压大电流MOSFET的源极，低压大电流MOSFET的漏极与蓄电池的正极相连接，所述的低压大电流MOSFET漏源极之间并联设置有第一电阻和第一电容，所述的低压大电流MOSFET栅极驱动信号由自激控制电路提供。
所述的自激控制电路包括芯片、两个三极管、第四电容、一个二极管以及四个电阻，所述的芯片第一输出端通过第二电阻与供电电源连接，第二三极管的集电极通过第四电阻与供电电源相连接，所述的第二三极管和第三三极管发射极相连接后送出低压大电流MOSFET所需驱动信号，所述的第三三极管集电极接地，所述的芯片第六输出端通过设置第五电阻与供电电源连接，第四电容两端连接供电电源和地，所述的芯片第一输出端通过二极管与第三输出端相连，所述的芯片第三输出端与两个三极管的基极相连，并通过第三电阻与供电电源连接。
本实用新型利用低压大电流MOSFET内置二极管的反向截止作用、漏源极之间极低的导通阻抗，并通过简单的自激控制电路，取代DC/DC变换器与蓄电池之间串联的二极管或继电器，有效地解决了低压蓄电池电流反灌问题，且价格便宜、损耗小、可靠性高、易于实现。
与其它传统输出防蓄电池电流倒灌方式相比，本实用新型专利具有以下优点：
1、易选型，市场上有大量低压大电流MOSFET，容易选择，且供货稳定；
2、价格低，低压大电流MOSFET大量普及，成本已经非常低；
3、损耗小，低压大电流MOSFET有很低的导通阻抗，在实际使用过程中，会选择多个MOSFET并联，可以获得更低的导通阻抗，整机效率比采用二极管防倒灌方式提高2％-6％；
4、电路实现简单，采用自激控制方式即可实现；
5、可靠性高，MOSFET始终工作在导通状态，除了导通损耗，没有开关损耗，可靠性高；
6、体积小，MOSFET体积小，控制电路简单，不会占用DC/DC变换器较多空间。
附图说明
图1是采用二极管来实现DC/DC变换器输出防止低压蓄电池电流倒灌原理图；
图2是采用直流继电器来实现DC/DC变换器输出防止低压蓄电池电流倒灌原理图；
图3是本实用新型采用低压大电流MOSFET来实现DC/DC变换器输出防止低压蓄电池电流倒灌原理图；
图4是本实用新型采用低压大电流MOSFET来实现DC/DC变换器输出防止低压蓄电池电流倒灌的自激控制电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方案做详细说明。
如图3所示，一种车载DC/DC变换器输出防倒灌电路，该电路包括输出电压正极+VOUT和输出电压负极GND，所述的输出电压正极+VOUT与低压大电流MOSFET Q1的源极连接，低压大电流MOSFET Q1的漏极与低压蓄电池BATTERY的正极相连接，所述的低压大电流MOSFET Q1漏源极之间并联设置有第一电阻R1和第一电容C3，所述的低压大电流MOSFET Q1栅极驱动信号由自激控制电路提供(在电路中使用相同的网络节点CTR来表示电气连接关系)。
如图4所示，所述的自激控制电路包括芯片U1、两个三极管Q2和Q3、第四电容C4、第一二极管D1以及四个电阻R2、R3、R4、R5，所述的芯片U1选用型号为N3869M的控制芯片，所述的芯片U1第一输出端BIAS通过第二电阻R2与供电电源VCC连接，第二三极管Q2集电极通过第四电阻R4与供电电源VCC相连接，所述的第二三极管Q2和第三三极管Q3发射极相连接后送出控制信号CTR，所述的第三三极管Q3集电极接地，所述的芯片U1第六输出端DR通过设置第五电阻R5与供电电源VCC连接，第四电容C4两端分别连接供电电源VCC和地，所述的芯片U1第一输出端BIAS通过二极管D1与第三输出端CTL相连，所述的芯片第三输出端CTL与两个三极管Q2和Q3的基极相连，并通过第三电阻R3与供电电源VCC连接。
当DC/DC变换器不工作时，没有电流流过低压大电流MOSFET Q1，自激控制电路检测不到电流QD，不会发出驱动信号，MOSFET Q1不导通，MOSFET Q1寄生二极管可截止低压蓄电池电流倒灌的通路，这时低压蓄电池对DC/DC变换器的放电电流为零，完美实现防止低压蓄电池电流倒灌问题。
当DC/DC变换器开始工作后，变换器电流首先流过MOSFET Q1内置二极管，自激控制电路检测到电流QD，进而产生一个驱动信号，MOSFET Q1正常导通工作，内置二极管因为压降较高，停止电流流过，电流从MOSFET Q1的源极流向漏极。因为MOSFET Q1的导通阻抗很小(市场上能找到的MOSFET典型导通阻抗值在2mΩ以内)，此时在MOSFET Q1上的导通功耗也就很低(假如变换器输出电流为130A，MOSFET导通阻抗选取典型值2mΩ，则此时的导通损耗为33.8W，较二极管导通损耗低非常多)。
Claims (2)
1.一种车载DCDC变换器输出防倒灌电路，其特征在于：该电路包括输出电压正极和输出电压负极，所述的输出电压正极通过低压大电流MOSFET的漏极与蓄电池的相连接，所述的低压大电流MOSFET上并联设置有第一电阻和第一三电容，所述的低压大电流MOSFET上通过网络节点与自激控制电路相连。
2.根据权利要求1所述的一种车载DCDC变换器输出防倒灌电路，其特征在于：所述的自激控制电路包括芯片、两个的三极管、第四电容、二极管及其四个电阻，所述的芯片的第一输出端通过第二电阻和第四电阻与第二三极管的集电极相连接，所述第二三极管和第三三极管分别通过发射极相连接，所述的第三三极管集电极接地，所述芯片第六输出端分别通过设置第五电阻和第四电容与第四输出端相连，所述的芯片第一输出端通过二极管与第三输出端相连，所述第三输出端分别与两个的三极管的基极相连，并通过连接第三电阻和第四电阻相连。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN112786384A (zh) * | 2021-02-04 | 2021-05-11 | 湖北三江航天红峰控制有限公司 | 一种基于电磁继电器的弹载转断电控制装置 |
| CN113258648A (zh) * | 2021-06-17 | 2021-08-13 | 杭州富特科技股份有限公司 | 一种车载dcdc变换器防输出侧电池电压丢失的电路 |
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| CN113258648A (zh) * | 2021-06-17 | 2021-08-13 | 杭州富特科技股份有限公司 | 一种车载dcdc变换器防输出侧电池电压丢失的电路 |
| CN113258648B (zh) * | 2021-06-17 | 2021-12-07 | 浙江富特科技股份有限公司 | 一种车载dcdc变换器防输出侧电池电压丢失的电路 |
| WO2022262295A1 (zh) * | 2021-06-17 | 2022-12-22 | 浙江富特科技股份有限公司 | 一种车载dcdc变换器防输出侧电池电压丢失的电路 |
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