CN210225257U - 一种电动汽车控制器电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电动汽车控制器电源电路，属于汽车电子电路技术领域，包括电池供电电路、缓启动保护电路、直流电压启动芯片、电源主绕组电路和电源次绕组电路，其中电池供电电路连接电池进行供电，电池供电电路通过缓启动保护电路连接所述直流电压启动芯片，直流电压启动芯片连接电源主绕组电路，电源主绕组电路包括第一变压器，电源次绕组电路包括二次绕组电路和三次绕组电路，第一变压器将能量由电源主绕组电路传递到二次绕组电路和三次绕组电路，将输入电压转变为实际需要电压进行输出。本实用新型公开的电路具有保护功能完善，安全可靠，电能利用率高，成本较低的特点，未来该电路会得到推广应用。解决了现有技术中出现的问题。

Description

一种电动汽车控制器电源电路

技术领域

本实用新型涉及一种电动汽车控制器电源电路，属于汽车电子电路技术领域。

背景技术

电动汽车控制器电源电路，目前公开的技术方案中以buck电路、boost电路和buck-boost电路，这三种电路在汽车应用中存在明显的缺点和不足，首先这些电源架构为非隔离电源没有与大地相连接使用者有触电的安全风险，其次这些架构适用的的功率范围较窄且功率很小，因而这些电路不太适合用于电动汽车行业，因此，一种保护功能完善、安全可靠、电能利用率高的电动汽车电源电路成为目前的迫切需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电动汽车控制器电源电路，能够将电池电压转化为实际需要的电压进行供电，解决了现有技术中出现的问题。

本实用新型所述的一种电动汽车控制器电源电路，包括电池供电电路、缓启动保护电路、直流电压启动芯片、电源主绕组电路和电源次绕组电路，其中电池供电电路连接电池进行供电，电池供电电路通过缓启动保护电路连接所述直流电压启动芯片，直流电压启动芯片连接电源主绕组电路，电源主绕组电路包括第一变压器，电源次绕组电路包括二次绕组电路和三次绕组电路，第一变压器将能量由电源主绕组电路传递到二次绕组电路和三次绕组电路，将输入电压转变为实际需要电压进行输出。

将电动汽车车载电池提供的电压，经过电源主绕组电路将能量传递到二、三次绕组电路，从而实现将输入电压转变为实际需要电压的功能。该电路既可以实现输出电压高于输入电压的升压方案，又可以实现输出电压低于输入电压的升压方案，调节电压的功能非常完善。

进一步的，电池供电电路包括正极、负极、第一二极管、第二二极管、第三二极管和第一电阻，正极和负极分别连有第二二极管和第一二极管，第二二极管还连接有熔断丝，电池电压经第三二极管到达第一电阻后连接直流电压启动芯片的VCC引脚，第三二极管外部连接有第二电解电容。

输入电压V+为整个电路部分供电(输入电压范围+40V至+90V)，第一二极管和第二二极管的作用为防止输入电压反接，输入和输出均有防反接的保护功能，提高了产品使用的安全性。启动初始阶段电池电压经第二二极管到达第一电阻，第一电阻起到限流作用防止因起始电流过大损坏芯片VCC管脚，第二电解电容为滤波电容用于减少VCC的电压纹波,使VCC电压更加稳定。

进一步的，缓启动保护电路包括第一次缓启动保护电路和第二次缓启动保护电路，其中第一次缓启动保护电路包括热敏电阻，热敏电阻并联在正极和负极之间。

负温度系数热敏电阻在电池开始供电瞬间会因元件温度较低产生较大阻抗使得起始电流不突增而是平缓上升，当电路正常工作以后该电阻会因环境温度变高而降低阻抗使电流平稳工作同时减少自身能量损耗，该电阻起到缓启动的保护作用。

进一步的，第二次缓启动保护电路包括三极管，三极管的发射极连接直流电压驱动芯片的1号引脚，三极管的基极连接有第五二极管和第六电容后接地，三极管的集电极接地。

VCC和的直流电压驱动芯片的1号引脚有电压后，又由于三极管的1号脚为低电压，会使三极管导通，从而使直流电压驱动芯片的1号引脚电压被拉低从而使得直流电压驱动芯片不立即工作，从而起到缓启动的目标，从而保护整个电路，此处为第二次缓启动保护。

进一步的，电源主绕组电路包括MOS管，MOS管的G极连接有第五电阻后连接直流电压驱动芯片的6号引脚，第一变压器的两端连接MOS管的D极，MOS管的S极外部一路连接有第八电阻后接地，另一路连接有第九电阻后分别连接直流电压驱动芯片的8号引脚、4号引脚和3号引脚。

随着直流电压驱动芯片的8号引脚电压平滑稳定上升达到参考电压范围后，会启动直流电压驱动芯片，直流电压驱动芯片的6号引脚输出电压，从而导通MOS管，此时第一变压器只有主绕组所在电路形成回路，主绕组通过MOS管和第八电阻形成回路，为第一变压器主绕组储存能量；直流电压驱动芯片工作和MOS管导通后，直流电压驱动芯片的4号引脚会输出稳定频率的PWM脉冲信号使得MOS管按照一定频率导通和截止，主绕组形成回路后直流电压驱动芯片的3号引脚通过第九电阻和第八电阻进行电流取样，检测电流是否在合理区间，同时直流电压驱动芯片的引脚1和引脚2分别起到补偿和电压反馈的功能。

进一步的，二次绕组电路包括第二变压器，第二变压器连接有相并联的第六二极管和第七二极管，第六二极管和第七二极管的外部还连接有第三电解电容，第二变压器的负载端连接有第十二电阻和发光二极管。

进一步的，三次绕组电路包括第三变压器，第三变压器的外部连接有相并联的第八二极管和第九二极管，第三变压器的负载端连接有第四电解电容。

导通MOS管后，第一变压器主绕组所在电路形成回路，主绕组通过MOS管和第八电阻形成回路，为变压器主绕组储存能量，此时二次绕组和三次绕组所在电路的第六二极管、第七二极管、第八二极管和第九二极管都反向截止，二三次绕组均无电流流过，当MOS管关断时，初级电流停止，所有电压反向，这种反激电压使得输出二极管及次级绕组导通，并流过电流。

第三电解电容和第四电解电容可以减小纹波电压，使直流电更加平滑，防止电路各部分电压因为电压变化而产生不良波动；第十二电阻和发光二极管作为次级绕组的负载可以起到稳压的作用，发光二极管还可以作为指示灯起到指示电压正常的作用，当MOS管再次导通时主绕组再次形成回路，次级绕组再次断开，然后循环往复。

进一步的，热敏电阻和负极之间连接有第一电解电容。

第一电解电容接在直流电压的热敏电阻和负极之间作为滤波电容使用，以滤除直流电中的交流成分，减小纹波电压，使直流电更加平滑，防止电路各部分电压因为电压变化而产生不良波动。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：

本实用新型所述的一种电动汽车控制器电源电路，将电动汽车车载电池提供的电压，经过MOS管和高频变压器将能量由主绕组电路传递到二、三次绕组电路，从而实现将输入电压转变为实际需要电压的功能。该电路既可以实现输出电压高于输入电压的升压方案，又可以实现输出电压低于输入电压的升压方案，调节电压的功能非常完善。电路具有保护功能完善，安全可靠，电能利用率高，成本较低的特点，未来该电路会得到推广应用。解决了现有技术中出现的问题。

附图说明

图1为本实用新型整体的连接框图；

图2为本实用新型实施例中电源电路的部分电路图；

图3为本实用新型实施例中电源电路的电源次绕组电路的电路图；

图4为本实用新型实施例中整体的电路图；

图中：D1、第一二极管；D2、第二二极管；D3、第三二极管；D4、第四二极管；D5、第五二极管；D6、第六二极管；D7、第七二极管；D8、第八二极管；D9、第九二极管；C1、第一电容；C2、第二电容；C3、第三电容；C4、第四电容；C5、第五电容；C6、第六电容；C7、第七电容；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第四电阻；R5、第五电阻；R6、第六电阻；R7、第七电阻；R8、第八电阻；R9、第九电阻；R10、第十电阻；R12、第十二电阻；Q1、三极管；Q2、MOS管；CE1、第一电解电容；CE2、第二电解电容；CE3、第三电解电容；CE4、第四电解电容；NTC1、热敏电阻；T1、第一变压器；T2、第二变压器；T3、第三变压器；F1、熔断丝；U1、直流电压启动芯片；LED1：发光二极管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明：

实施例1：

如图1-4所示，本实用新型所述的一种电动汽车控制器电源电路，包括电池供电电路、缓启动保护电路、直流电压启动芯片U1、电源主绕组电路和电源次绕组电路，其中电池供电电路连接电池进行供电，电池供电电路通过缓启动保护电路连接所述直流电压启动芯片U1，直流电压启动芯片U1连接电源主绕组电路，电源主绕组电路包括第一变压器T1，电源次绕组电路包括二次绕组电路和三次绕组电路，第一变压器T1将能量由电源主绕组电路传递到二次绕组电路和三次绕组电路，将输入电压转变为实际需要电压进行输出。

电池供电电路包括正极、负极、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第一电阻R1，正极和负极分别连有第二二极管D2和第一二极管D1，第二二极管D2还连接有熔断丝F1，电池电压经第三二极管D3到达第一电阻R1后连接直流电压启动芯片U1的VCC引脚，第三二极管D3外部连接有第二电解电容CE2。

缓启动保护电路包括第一次缓启动保护电路和第二次缓启动保护电路，其中第一次缓启动保护电路包括热敏电阻NTC1，热敏电阻NTC1并联在正极和负极之间。

第二次缓启动保护电路包括三极管Q1，三极管Q1的发射极连接直流电压驱动芯片U1的1号引脚，三极管Q1的基极连接有第五二极管D5和第六电容C6后接地，三极管Q1的集电极接地；三极管Q1的基极还连接有第一电容C1，第一电容C1接地。

电源主绕组电路包括MOS管Q2，MOS管Q2的G极连接有第五电阻R5后连接直流电压驱动芯片U1的6号引脚，第一变压器T1的两端连接MOS管Q2的D极，MOS管Q2的S极外部一路连接有第八电阻R8后接地，另一路连接有第九电阻R9后分别连接直流电压驱动芯片U1的8号引脚、4号引脚和3号引脚。MOS管Q2的D极的外部还连接有第四二极管D4，第四二极管的外部连接有相并联的第五电容C5、第六电阻R6和第七电阻R7。

二次绕组电路包括第二变压器T2，第二变压器T2连接有相并联的第六二极管D6和第七二极管D7，第六二极管D6和第七二极管D7的外部还连接有第三电解电容CE3，第二变压器T2的负载端连接有第十二电阻R12和发光二极管LED1。

三次绕组电路包括第三变压器T3，第三变压器T3的外部连接有相并联的第八二极管D8和第九二极管D9，第三变压器T3的负载端连接有第四电解电容CE4。

热敏电阻NTC1和负极之间连接有第一电解电容CE1。

直流电压启动芯片U1的2号引脚，即FB引脚，连接有第二电容C2和第三电阻R3，第二电容C2和第三电阻R3相相串联后连接三极管Q1的发射极，直流电压启动芯片U1的2号引脚的外部还连接有第二电阻R2和第四电阻R4，第二电阻R2和第四电阻R4相并联。直流电压启动芯片U1的3号引脚,即SENSE引脚，连接有第三电容C3，电压启动芯片U1的4号引脚，即RT/CT引脚，连接有第四电容C4，第四电容C4的外部并联有第七电容C7。直流电压启动芯片U1的8号引脚，即REF引脚，连接有第十电阻R10；直流电压启动芯片U1的1号、6号和7号引脚分别为COM引脚、OUT引脚和VCC引脚。

本实施例的工作原理为：(1)电池供电电路部分：①输入电压V+为整个电路部分供电(输入电压范围+40V至+90V)，②第二二极管D2和第一二极管D1作用为防止输入电压反接，输入和输出均有防反接的保护功能，提高了产品使用的安全性，③负温度系数热敏电阻NTC1在电池开始供电瞬间会因元件温度较低产生较大阻抗使得起始电流不突增而是平缓上升，当电路正常工作以后该电阻会因环境温度变高而降低阻抗使电流平稳工作同时减少自身能量损耗，该电阻起到缓启动的保护作用，④第一电解电容CE1接在直流电压的热敏电阻NTC1和负极之间作为滤波电容使用，以滤除直流电中的交流成分，减小纹波电压，使直流电更加平滑，防止电路各部分电压因为电压变化而产生不良波动。

(2)直流电压启动芯片U18部分：①启动初始阶段电池电压经第二二极管D2和热敏电阻NTC1到达第一电阻R1，第一电阻R1起到限流作用防止因起始电流过大损坏芯片VCC管脚，第二电解电容CE2为滤波电容用于减少VCC的电压纹波,使VCC电压更加稳定，②VCC和直流电压启动芯片U1的管脚1有电压后，又由于三极管Q1的基极为低电压，会使三极管Q1导通，从而使直流电压启动芯片U1的管脚1电压被拉低从而使得直流电压启动芯片U1不立即工作,从而起到缓启动的目标，从而保护整个电路，此处为第二次缓启动保护；

(3)MOS管Q2导通和关断：①随着直流电压启动芯片U1的8号脚电压平滑稳定上升达到参考电压范围后，会启动直流电压启动芯片U1，直流电压启动芯片U1的6号管脚输出电压，从而导通MOS管Q2，此时第一变压器T1只有主绕组所在电路形成回路，主绕组通过MOS管Q2和第八电阻R8形成回路，为变压器主绕组储存能量，②直流电压启动芯片U1工作和MOS管Q2导通后，直流电压启动芯片U1的4号管脚会输出稳定频率的PWM脉冲信号使得MOS管Q2按照一定频率导通和截止，③主绕组形成回路后直流电压驱动芯片U1的3号脚通过电阻R9和R8进行电流取样，检测电流是否在合理区间，同时直流电压驱动芯片U1的脚1和脚2分别起到补偿和电压反馈的功能。

(4)变压器各绕组工作：①导通MOS管Q2后，第一变压器T1主绕组所在电路形成回路，主绕组通过MOS管Q2和电阻R8形成回路，为变压器主绕组储存能量，此时二次绕组和三次绕组所在电路的整流二极管D6、D7、D8、D9都反向截止，二三次绕组均无电流流过，②当MOS管Q2关断时，初级电流停止，所有电压反向，这种反激电压使得输出二极管及次级绕组导通，并流过电流。③电解电容CE3和CE4可以减小纹波电压，使直流电更加平滑，防止电路各部分电压因为电压变化而产生不良波动，④电阻R12和LED1作为次级绕组的负载可以起到稳压的作用，⑤LED1还可以作为指示灯起到指示电压正常的作用，⑥当MOS管Q2再次导通时主绕组再次形成回路，次级绕组再次断开，然后循环往复。

采用以上结合附图描述的本实用新型的实施例的一种电动汽车控制器电源电路，能够将电池电压转化为实际需要的电压进行供电，解决了现有技术中出现的问题。但本实用新型不局限于所描述的实施方式，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下这些对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种电动汽车控制器电源电路，其特征在于：包括电池供电电路、缓启动保护电路、直流电压启动芯片(U1)、电源主绕组电路和电源次绕组电路，其中电池供电电路连接电池进行供电，电池供电电路通过缓启动保护电路连接所述直流电压启动芯片(U1)，直流电压启动芯片(U1)连接电源主绕组电路，电源主绕组电路包括第一变压器(T1)，电源次绕组电路包括二次绕组电路和三次绕组电路，第一变压器(T1)将能量由电源主绕组电路传递到二次绕组电路和三次绕组电路，将输入电压转变为实际需要电压进行输出。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车控制器电源电路，其特征在于：所述的电池供电电路包括正极、负极、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)和第一电阻(R1)，正极和负极分别连有第二二极管(D2)和第一二极管(D1)，第二二极管(D2)还连接有熔断丝(F1)，电池电压经第三二极管(D3)到达第一电阻(R1)后连接直流电压启动芯片(U1)的VCC引脚，第三二极管(D3)外部连接有第二电解电容(CE2)。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车控制器电源电路，其特征在于：所述的缓启动保护电路包括第一次缓启动保护电路和第二次缓启动保护电路，其中第一次缓启动保护电路包括热敏电阻(NTC1)，热敏电阻(NTC1)并联在正极和负极之间。

4.根据权利要求3所述的一种电动汽车控制器电源电路，其特征在于：所述的第二次缓启动保护电路包括三极管(Q1)，三极管(Q1)的发射极连接直流电压驱动芯片(U1)的1号引脚，三极管(Q1)的基极连接有第五二极管(D5)和第六电容(C6)后接地，三极管(Q1)的集电极接地。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车控制器电源电路，其特征在于：所述的电源主绕组电路包括MOS管(Q2)，MOS管(Q2)的G极连接有第五电阻(R5)后连接直流电压驱动芯片(U1)的6号引脚，第一变压器(T1)的两端连接MOS管(Q2)的D极，MOS管(Q2)的S极外部一路连接有第八电阻(R8)后接地，另一路连接有第九电阻(R9)后分别连接直流电压驱动芯片(U1)的8号引脚、4号引脚和3号引脚。

6.根据权利要求1所述的一种电动汽车控制器电源电路，其特征在于：所述的二次绕组电路包括第二变压器(T2)，第二变压器(T2)连接有相并联的第六二极管(D6)和第七二极管(D7)，第六二极管(D6)和第七二极管(D7)的外部还连接有第三电解电容(CE3)，第二变压器(T2)的负载端连接有第十二电阻(R12)和发光二极管(LED1)。

7.根据权利要求1所述的一种电动汽车控制器电源电路，其特征在于：所述的三次绕组电路包括第三变压器(T3)，第三变压器(T3)的外部连接有相并联的第八二极管(D8)和第九二极管(D9)，第三变压器(T3)的负载端连接有第四电解电容(CE4)。

8.根据权利要求3所述的一种电动汽车控制器电源电路，其特征在于：所述的热敏电阻(NTC1)和负极之间连接有第一电解电容(CE1)。

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