CN210351020U - 一种电动汽车控制器的dc-dc电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电动汽车控制器的DC‑DC电源电路，属于汽车电子电路技术领域，包括电动汽车控制器，电动汽车控制器的输入端连接有电池供电电路部分，电动汽车控制器的信号输出端连接有高低电压信号接收电路部分和MOS管通断电路部分，MOS管通断电路部分连接有变压器绕组电路部分，MOS管通断电路部分根据接收到的高低电压信号进行导通和关断，主绕组电路连接MOS管通断电路部分形成供电回路，次级绕组电路部分连接输出端子为负载供电。该电路具有保护功能完善，电能利用率高，成本较低，拓扑结构简单，易于多路输出的特点，适于推广应用。

Description

一种电动汽车控制器的DC-DC电源电路

技术领域

本实用新型涉及一种电动汽车控制器的DC-DC电源电路，属于汽车电子电路技术领域。

背景技术

电动汽车DC-DC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，一种电动汽车控制器专用的DC-DC电源电路成为目前的迫切需求。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种电动汽车控制器的DC-DC 电源电路，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的DC-DC电源电路，包括电动汽车控制器，电动汽车控制器的输入端连接有电池供电电路部分，电动汽车控制器的信号输出端连接有高低电压信号接收电路部分和MOS管通断电路部分，MOS管通断电路部分连接有变压器绕组电路部分，其中高低电压信号接收电路部分用于接收电动汽车控制器发送的高低电压信号，MOS 管通断电路部分根据接收到的高低电压信号进行导通和关断，变压器绕组电路部分包括依次连接的主绕组电路和次级绕组电路，主绕组电路连接MOS管通断电路部分形成供电回路，次级绕组电路部分连接输出端子为负载供电。

配合电动汽车控制器将电动汽车车载电池提供的电压，经过MOS管通断电路部分和高频变压器将能量由主绕组电路传递到次级绕组电路，从而实现将输入电压转变为实际需要电压的功能。该电路可以实现输出电压低于输入电压的降压方案，调节电压的功能非常完善。

进一步的，电池供电电路部分包括输入电压V+端和接地AGND端，输入电压V+端连接有第一二极管，输入电压V+端和接地AGND端之间并联有第一电解电容、第二电解电容和第二电容。

输入电压V+为整个电路部分供电(输入电压范围+40V至+90V)，第一二极管作用为防止输入电压反接，输入有防反接的保护功能，提高了产品使用的安全性，第一电解电容、第二电解电容接在V+和AGND之间，在电池在开始供电阶段会储能使得起始电流不突增而是平缓上升，起到缓启动的保护作用，当电路正常工作以后这部分电解会起到稳定输入电压的功能，使得变压器输入端电压保持稳定，从而使输出电压非常稳定，减少了因电压突变造成负载损坏的风险，第二电容接在V+和AGND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，防止电路各部分因为电压突变而造成损失。

进一步的，高低电压信号接收电路部分包括PWM1L部分和PWM1H部分，其中PWM1L部分包括第二三极管，第二三极管的集电极连接有第二光耦芯片，第二三极管的基极连接有第十九电阻和第二十电阻，第二三极管的发射极接地，第二光耦芯片的两端分别连接电压输出端，第二光耦芯片的输出端连接电动汽车控制器的P2.4口。

进一步的，PWM1H部分包括第一三极管，第一三极管的集电极连接有第一光耦芯片，第一三极管的基极连接有第十三电阻和第十四电阻，第一三极管的发射极接地，第一光耦芯片的两端分别连接电压输出端，第一光耦芯片的输出端连接电动汽车控制器的P2.2口。

进一步的，MOS管通断电路包括依次连接的第一MOS管、第二MOS管和第三MOS管，第一MOS管连接电动汽车控制器的P2.2口，第二MOS管和第三MOS管连接电动汽车控制器的P2.4口，第三MOS管的外部连接变压器绕组电路部分的主绕组电路。

进一步的，变压器绕组电路部分的主绕组电路包括变压器，变压器通过第二MOS管和第三MOS管形成回路，变压器的外部连接有第一电阻、第二电阻和第三电容，其中第一电阻、第二电阻相并联后与第三电容串联。

进一步的，变压器绕组电路部分的次级绕组电路包括第一二极管、第四二极管、和第一电感，次级绕组通过第一二极管、第四二极管和第一电感和负载输出端形成回路，次级绕组的两端连接有第三电阻、第四电阻和第四电容，第一二极管和第四二极管的外部连接有第五电阻、第六电阻和第六电容，第一电感的外部连接有相并联的第三电解电容、第四电解电容、第五电解电容、第六电解电容、第七电解电容和第八电解电容，负载输出端连接有第九电阻和发光二极管。

进一步的，负载输出端还连接有第十电阻、第十一电阻和第十二电阻，其中第十电阻和第十一电阻并联后与十二电串联形成回路，回路的两端分别连接正负输出端。

进一步的，第一光耦芯片在连接电动汽车控制器的P2.2口时还连接有第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第七电容、第八电容、第三二极管和第五二极管，第二光耦芯片在连接电动汽车控制器的P2.4口时还连接有第二十二电阻、第二十三电阻、第九电容、第十电容、第二二极管和第三二极管。

进一步的，电池供电电路部分的输入电压V+端连接有电热丝。

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的DC-DC电源电路，配合电动汽车控制器将电动汽车车载电池提供的电压，经过MOS管通断电路部分和高频变压器将能量由主绕组电路传递到次级绕组电路，从而实现将输入电压转变为实际需要电压的功能。该电路可以实现输出电压低于输入电压的降压方案，调节电压的功能非常完善。主要电路架构为正激电路，该电路为隔离电源电路且可实现的功率范围更宽功率值风大，该电路具有保护功能完善，安全可靠，电能利用率高，成本较低，拓扑结构简单，易于多路输出的特点，未来该电路会得到更多推广应用。

附图说明

图1为本实用新型实施例中整体电路的连接框图；

图2为本实用新型中部分电路的电路图；

图3为本实用新型实施例中低电压信号接收电路的电路图；

图4为本实用新型实施例中高电压信号接收电路的电路图；

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；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；C8、第八电容；C9、第九电容；C10、第十电容；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；R11、第十一电阻； R12、第十二电阻；R12、第十二电阻；R13、第十三电阻；R14、第十四电阻；R15、第十五电阻；R16、第十六电阻；R17、第十七电阻；R18、第十八电阻；R19、第十九电阻；R20、第二十电阻；R21、第二十一电阻；R22、第二十二电阻；R23、第二十三电阻；R24、第二十四电阻；E1、第一电解电容；E2、第二电解电容；E3、第三电解电容； E4、第四电解电容；E5、第五电解电容；E6、第六电解电容；E7、第七电解电容；E8、第八电解电容；L1、第一电感；T1、变压器；Q1、第一MOS管；Q2、第二MOS管；Q3、第三MOS管；Q4、第一三极管；Q5、第二三极管；U1、第一光耦芯片；U2、第二光耦芯片；F1、电热丝。

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的DC-DC电源电路，包括电动汽车控制器，电动汽车控制器的输入端连接有电池供电电路部分，电动汽车控制器的信号输出端连接有高低电压信号接收电路部分和MOS管通断电路部分，MOS管通断电路部分连接有变压器绕组电路部分，其中高低电压信号接收电路部分用于接收电动汽车控制器发送的高低电压信号，MOS管通断电路部分根据接收到的高低电压信号进行导通和关断，变压器绕组电路部分包括依次连接的主绕组电路和次级绕组电路，主绕组电路连接MOS管通断电路部分形成供电回路，次级绕组电路部分连接输出端子为负载供电。

电池供电电路部分包括输入电压V+端和接地AGND端，输入电压V+端连接有第一二极管D1，输入电压V+端和接地AGND端之间并联有第一电解电容E1、第二电解电容E2和第二电容C2。

高低电压信号接收电路部分包括PWM1L部分和PWM1H部分，其中PWM1L部分包括第二三极管Q5，第二三极管Q5的集电极连接有第二光耦芯片U2，第二三极管Q5的基极连接有第十九电阻R19和第二十电阻R20，第二三极管Q5的发射极接地，第二光耦芯片U2的两端分别连接电压输出端，第二光耦芯片U2的输出端连接电动汽车控制器的P2.4口。

PWM1H部分包括第一三极管Q4，第一三极管Q4的集电极连接有第一光耦芯片U1，第一三极管Q4的基极连接有第十三电阻R13和第十四电阻R14，第一三极管Q4的发射极接地，第一光耦芯片U1的两端分别连接电压输出端，第一光耦芯片U1的输出端连接电动汽车控制器的P2.2口。

MOS管通断电路包括依次连接的第一MOS管Q1、第二MOS管Q2和第三MOS管Q3，第一MOS管Q1连接电动汽车控制器的P2.2口，第二MOS管Q2和第三MOS管Q3连接电动汽车控制器的P2.4口，第三MOS管Q3的外部连接变压器绕组电路部分的主绕组电路。

变压器绕组电路部分的主绕组电路包括变压器T1，变压器T1通过第二MOS管Q2和第三MOS管Q3形成回路，变压器T1的外部连接有第一电阻R1、第二电阻R2和第三电容C3，其中第一电阻R1、第二电阻R2相并联后与第三电容C3串联。

变压器绕组电路部分的次级绕组电路包括第一二极管D1、第四二极管D4、和第一电感 L1，次级绕组通过第一二极管D1、第四二极管D4和第一电感L1和负载输出端形成回路，次级绕组的两端连接有第三电阻R3、第四电阻R4和第四电容C4，第一二极管D1和第四二极管D4的外部连接有第五电阻R5、第六电阻R6和第六电容C6，第一电感L1的外部连接有相并联的第三电解电容E3、第四电解电容E4、第五电解电容E5、第六电解电容E6、第七电解电容E7和第八电解电容E8，负载输出端连接有第九电阻R9和发光二极管LED1。

负载输出端还连接有第十电阻R10、第十一电阻R11和第十二电阻R12，其中第十电阻 R10和第十一电阻R11并联后与十二电阻R12串联形成回路，回路的两端分别连接正负输出端。

第一光耦芯片U1在连接电动汽车控制器的P2.2口时还连接有第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第七电容C7、第八电容C8、第三二极管D3和第五二极管D5，第二光耦芯片U2在连接电动汽车控制器的P2.4口时还连接有第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第九电容C9、第十电容C10、第二二极管D2和第三二极管 D3。

电池供电电路部分的输入电压V+端连接有电热丝F1。

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第一二极管D1作用为防止输入电压反接，输入有防反接的保护功能，提高了产品使用的安全性，③电解电容E1和E2接在V+和AGND之间，在电池在开始供电阶段会储能使得起始电流不突增而是平缓上升，起到缓启动的保护作用，当电路正常工作以后这部分电解会起到稳定输入电压的功能，使得变压器输入端电压保持稳定，从而使输出电压非常稳定，减少了因电压突变造成负载损坏的风险，④第二电容C2接在V+和AGND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，防止电路各部分因为电压突变而造成损失。

(2)接收电动汽车控制器发送的高低电压信号部分：①电动汽车启动阶段控制器会将 5V和16V电压传送到第一光偶芯片U1和第二光耦芯片U2中同时输入PWM高、低信号,②PWM1L 信号首先得到高压信号，从而使第二三极管Q5导通，同时在5V和12V的作用下,从而使得第二光耦芯片U2开始工作，该光耦体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号，非常安全可靠，从而使得电动汽车控制器的P2.4口得到稳定持久高效的高电平信号，进而为第二MOS管Q2和第三MOS管Q3提供高压信号使Q2和Q3导通。

第二十一电阻R21起到分压限流的作用，电阻R23起到限流的作用，电阻R22和D3起到为电阻R23在电路断开时形成泄放电流的作用，二极管D8起到防止反接的保护作用，电解电容C9起到储能稳压的作用，电容C10起到滤波的作用，③PWM1H信号和PWM1L信号交替为高电压和低电压信号，PWM1L信号为高电压信号，因此PWM1H信号首先得到低压信号，此时光耦U1不启动，PWM1L信号为低电压信号时，PWM1H信号得到高压信号，该光耦体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号，非常安全可靠，从而使得P2.2口得到稳定持久高效的高电平信号，会使三极管Q4导通，同时在5V和12V的作用下，从而使得光耦U2开始工作，从而使得P2.2口得到高电平信号，进而为第一MOS管Q1提供高压信号使其导通，第十五电阻R15起到分压限流的作用，电阻R17起到限流的作用，第十六电阻R16和第五二极管D5起到为第十七电阻R17在电路断开时形成泄放电流的作用，二极管 D3起到防止反接的保护作用，电解电容C7起到储能稳压的作用，第八电容C8起到滤波的作用，从而起到P2.4和P2.2交替得到高电压和低电压的作用，进而使得MOS管导通和关断；

(3)MOS管Q2、Q3和Q1分时导通和关断：①当MOS管Q2和Q3得到P2.4的高电平信号时，第一MOS管Q1会得到P2.2的低电平信号，在此模式下第二MOS管Q2和第三MOS管 Q3导通，第一MOS管Q1关断，此时变压器T1的主绕组和次级绕组开始电能传递，电池开始为电路供电，②当第二MOS管Q2和第三MOS管Q3得到P2.4的低电平信号时，第一MOS管 Q1会得到P2.2的高电平信号，在此模式下第二MOS管Q2和第三MOS管Q3关断，第一MOS 管Q1导通，此时变压器T1的主绕组和次级绕组停止传递电能，主绕组开始泄放残存能量，次级绕组通过第一电感L1和第三电解电容E3、第四电解电容E4、第五电解电容E5、第六电解电容E6、第七电解电容E7、第八电解电容E8为输出提供稳定的电压。

(4)变压器主绕组和次级绕组工作：①当第二MOS管Q2和第三MOS管Q3导通后(MOS管Q1处于关断状态)，变压器T1主绕组所在电路形成回路，主绕组通过第二MOS管Q2和第三MOS管Q3形成回路，为变压器主绕组提供能量，第一电阻R1和第二电阻R2起到限流的作用从而防止电流过大击穿第三电容C3，第三电容C3的作用为滤波，次级绕组随着主绕组的导通而导通，此时次级绕组通过第一二极管D1和第一电感L1和负载形成回路，为负载提供稳定的电压，第三电阻R3、第四电阻R4起到限流的作用从而防止电流过大击穿第四电容C4，第四电容C4起到滤波的作用，第一二极管D1起到防止反接的作用，第五电阻R5、第六电阻 R6、第七电阻R7、第八电阻R8起到限流的作用从而防止电流过大击穿第六电容C6，第六电容C6起到滤波的作用，同时第五电阻R5、第六电阻R6、第六电容C6共同起到为第一二极管 D1缩短反向恢复时间的作用，第三电阻R3、第四电阻R4、第四电容C4，共同起到为第一二极管D1和第四二极管D4缩短反向恢复时间的作用。

第一电感L1起到防止电流突变和储能的作用，电解电容E3、E4、E5、E6、E7、E8起到储能和稳压的作用，第九电阻R9的作用为限流从而防止电流过大击穿LED1，LED1为发光二极管作用为指示灯从而反映输出电压是否符合要求，电阻R12、R10、R11作用是为电动汽车控制器提供采样电压。

当第一MOS管Q1导通时(MOS管Q2和Q3处于关断状态)，此时主绕组供电电路断开，主绕组中的电流不能突变，主绕组中的电流会通过第一MOS管Q1被第一电容C1吸收从而使得电感中的能量被泄放掉，第三电容C3的作用是将MOS管Q2和Q3两端的电压吸收掉从而使得MOS管极间电容中储存的能量被泄放掉，次级绕组随着主绕组断开而断开，第一电感L1和电解电容E3、E4、E5、E6、E7、E8通过第四二极管D4形成闭合回路继续为输出端提供稳定可靠的电压，第四电容C4和第五电容C5的作用是缩短第四二极管D4的反向恢复时间。

当第二MOS管Q2和第三MOS管Q3再次导通时第一MOS管Q1会再次关断，第一MOS管Q1恢复导通时第二MOS管Q2和第三MOS管Q3再次关断，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的DC-DC电源电路，配合电动汽车控制器将电动汽车车载电池提供的电压，经过MOS管通断电路部分和高频变压器将能量由主绕组电路传递到次级绕组电路，从而实现将输入电压转变为实际需要电压的功能。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 (10)

1.一种电动汽车控制器的DC-DC电源电路，包括电动汽车控制器，其特征在于：所述的电动汽车控制器的输入端连接有电池供电电路部分，电动汽车控制器的信号输出端连接有高低电压信号接收电路部分和MOS管通断电路部分，MOS管通断电路部分连接有变压器绕组电路部分，其中高低电压信号接收电路部分用于接收电动汽车控制器发送的高低电压信号，MOS管通断电路部分根据接收到的高低电压信号进行导通和关断，变压器绕组电路部分包括依次连接的主绕组电路和次级绕组电路，主绕组电路连接MOS管通断电路部分形成供电回路，次级绕组电路部分连接输出端子为负载供电。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车控制器的DC-DC电源电路，其特征在于：所述的电池供电电路部分包括输入电压V+端和接地AGND端，输入电压V+端连接有第一二极管(D1)，输入电压V+端和接地AGND端之间并联有第一电解电容(E1)、第二电解电容(E2)和第二电容(C2)。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车控制器的DC-DC电源电路，其特征在于：所述的高低电压信号接收电路部分包括PWM1L部分和PWM1H部分，其中PWM1L部分包括第二三极管(Q5)，第二三极管(Q5)的集电极连接有第二光耦芯片(U2)，第二三极管(Q5)的基极连接有第十九电阻(R19)和第二十电阻(R20)，第二三极管(Q5)的发射极接地，第二光耦芯片(U2)的两端分别连接电压输出端，第二光耦芯片(U2)的输出端连接电动汽车控制器的P2.4口。

4.根据权利要求3所述的一种电动汽车控制器的DC-DC电源电路，其特征在于：所述的PWM1H部分包括第一三极管(Q4)，第一三极管(Q4)的集电极连接有第一光耦芯片(U1)，第一三极管(Q4)的基极连接有第十三电阻(R13)和第十四电阻(R14)，第一三极管(Q4)的发射极接地，第一光耦芯片(U1)的两端分别连接电压输出端，第一光耦芯片(U1)的输出端连接电动汽车控制器的P2.2口。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车控制器的DC-DC电源电路，其特征在于：所述的MOS管通断电路包括依次连接的第一MOS管(Q1)、第二MOS管(Q2)和第三MOS管(Q3)，第一MOS管(Q1)连接电动汽车控制器的P2.2口，第二MOS管(Q2)和第三MOS管(Q3)连接电动汽车控制器的P2.4口，第三MOS管(Q3)的外部连接变压器绕组电路部分的主绕组电路。

6.根据权利要求1所述的一种电动汽车控制器的DC-DC电源电路，其特征在于：所述的变压器绕组电路部分的主绕组电路包括变压器(T1)，变压器(T1)通过第二MOS 管(Q2)和第三MOS管(Q3)形成回路，变压器(T1)的外部连接有第一电阻(R1)、第二电阻(R2)和第三电容(C3)，其中第一电阻(R1)、第二电阻(R2)相并联后与第三电容(C3)串联。

7.根据权利要求6所述的一种电动汽车控制器的DC-DC电源电路，其特征在于：所述的变压器绕组电路部分的次级绕组电路包括第一二极管(D1)、第四二极管(D4)、和第一电感(L1)，次级绕组通过第一二极管(D1)、第四二极管(D4)和第一电感(L1)和负载输出端形成回路，次级绕组的两端连接有第三电阻(R3)、第四电阻(R4)和第四电容(C4)，第一二极管(D1)和第四二极管(D4)的外部连接有第五电阻(R5)、第六电阻(R6)和第六电容(C6)，第一电感(L1)的外部连接有相并联的第三电解电容(E3)、第四电解电容(E4)、第五电解电容(E5)、第六电解电容(E6)、第七电解电容(E7)和第八电解电容(E8)，负载输出端连接有第九电阻(R9)和发光二极管(LED1)。

8.根据权利要求7所述的一种电动汽车控制器的DC-DC电源电路，其特征在于：所述的负载输出端还连接有第十电阻(R10)、第十一电阻(R11)和第十二电阻(R12)，其中第十电阻(R10)和第十一电阻(R11)并联后与十二电阻(R12)串联形成回路，回路的两端分别连接正负输出端。

9.根据权利要求4所述的一种电动汽车控制器的DC-DC电源电路，其特征在于：所述的第一光耦芯片(U1)在连接电动汽车控制器的P2.2口时还连接有第十六电阻(R16)、第十七电阻(R17)、第十八电阻(R18)、第七电容(C7)、第八电容(C8)、第三二极管(D3)和第五二极管(D5)，第二光耦芯片(U2)在连接电动汽车控制器的P2.4口时还连接有第二十二电阻(R22)、第二十三电阻(R23)、第九电容(C9)、第十电容(C10)、第二二极管(D2)和第三二极管(D3)。

10.根据权利要求2所述的一种电动汽车控制器的DC-DC电源电路，其特征在于：所述的电池供电电路部分的输入电压V+端连接有电热丝(F1)。

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