CN211456984U - 一种基于模拟控制的车载dcdc变换器系统架构 - Google Patents
一种基于模拟控制的车载dcdc变换器系统架构 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于模拟控制的车载DCDC变换器系统架构，它包括DCDC变换器，所述DCDC变换器包括模拟控制模块、MCU模块、CPLD模块、功率斩波模块和电压电流采样模块，其中，所述电压电流采样模块分别与模拟控制模块和MCU模块连接，所述MCU模块与模拟控制模块单向控制连接，所述MCU模块与CPLD双向通信连接，所述CPLD模块与模拟控制模块双向控制连接，所述CPLD模块和模拟控制模块均与功率斩波模块驱动连接，具有电路结构简单、变换效率高和使用寿命长的优点。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车电子技术领域，具体涉及一种基于模拟控制的车载DCDC变换器系统架构。
背景技术
车载用DCDC变换器是新能源汽车必不可少的零部件，DCDC变换器为车上低压电器设备提供电能，现有的车载DCDC变换器系统架构主要为模拟控制和数字控制两种，在模拟控制中采用模拟控制单元控制功率的输出，采用MCU负责外部通信和状态监控，而数字控制中采用MCU进行数据采样、控制计算以及和外部的通信，现有的DCDC变换器架构中MCU承担较多的控制和计算工作，使得电路架构复杂，而且现有的DCDC变换器架构中缺少一定的保护机制，造成DCDC变换器工作寿命短，可靠性较低。
发明内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于模拟控制的车载DCDC变换器系统架构，具有电路结构精简、转换效率高和使用寿命长的优点。
一种基于模拟控制的车载DCDC变换器系统架构，所述DCDC变换器包括模拟控制模块、MCU模块、CPLD模块、功率斩波模块和电压电流采样模块，其中，所述电压电流采样模块分别与模拟控制模块和MCU模块连接，所述MCU模块与模拟控制模块单向控制连接，所述MCU模块与CPLD双向通信连接，所述CPLD模块与模拟控制模块双向控制连接，所述CPLD模块和模拟控制模块均与功率斩波模块驱动连接。
所述DCDC变换器还包括硬件保护模块、CAN模块、温度采样模块和供电模块，所述温度采样模块通过MCU模块与CPLD模块连接，所述CPLD模块与硬件保护模块连接，所述硬件保护模块与电压电流采样模块连接，且硬件保护模块通过CPLD模块和MCU模块与CAN模块通信连接，所述CAN模块、温度采样模块、MCU模块、电压电流采样模块、模拟控制模块、CPLD模块、硬件保护模块和功率斩波模块均与供电模块连接。
所述供电模块中包括防反二极管和EMC滤波电路，所述防反二极管与EMC滤波电路连接。
所述硬件保护模块为电压比较器。
所述温度采样模块为NTC热敏电阻采样电路。
所述功率斩波模块的拓扑结构为隔离型拓扑结构或非隔离型拓扑结构中的任意一种。
所述功率斩波模块还包括输入EMI滤波电路和输出EMI滤波电路。
所述模拟控制模块为模拟控制器，所述模拟控制器为相移控制器。
本实用新型公开了一种基于模拟控制的车载DCDC变换器系统架构，通过模拟控制器、MCU及CPLD的互联控制，简化了电路结构，提升了车载DCDC变换器的转换效率，同时具有过流保护、过欠压保护和过温保护，提升了DCDC变换器的使用寿命和可靠性。
附图说明
图1是 基于模拟控制的车载DCDC变换器系统架构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施，而不是全部的实施，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做、出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
一种基于模拟控制的车载DCDC变换器系统架构，它包括DCDC变换器，所述DCDC变换器包括模拟控制模块5、MCU模块7、CPLD模块3、功率斩波模块4和电压电流采样模块6，其中，所述电压电流采样模块6分别与模拟控制模块5和MCU模块7连接，所述MCU模块7与模拟控制模块5单向控制连接，所述MCU模块7与CPLD双向通信连接，所述CPLD模块3与模拟控制模块5双向控制连接，所述CPLD模块3和模拟控制模块5均与功率斩波模块4驱动连接。
所述DCDC变换器还包括硬件保护模块2、CAN模块9、温度采样模块8和供电模块1，所述温度采样模块8通过MCU模块7与CPLD模块3连接，所述CPLD模块3与硬件保护模块2连接，所述硬件保护模块2与电压电流采样模块6连接，且硬件保护模块2通过CPLD模块3和MCU模块7与CAN模块9通信连接，所述CAN模块9、温度采样模块8、MCU模块7、电压电流采样模块6、模拟控制模块5、CPLD模块3、硬件保护模块2和功率斩波模块4均与供电模块1连接。
所述供电模块1中包括防反二极管和EMC滤波电路，所述防反二极管与EMC滤波电路连接。防反二极管对电源的反向接入电源进行保护，EMC滤波电路保证了提供的电源更为平稳。
所述硬件保护模块2为电压比较器，电压比较器是现有技术，在现有技术中电压比较器是比较正相输入端和反相输入端两个电压的大小，当正相输入端电压高原反相输入端电压时，电压比较器输出高电平，当正向输入端电压电压低于反相输入端电压时，电压比较器输出低电平。
例如，可将比较器的正相输入端设置为一固定电压，即基准电压，反相输入端检测电路中的电压，再根据比较器输出的高电平或低电平信号来获取电路故障信号。
所述温度采样模块8为NTC热敏电阻采样电路。
所述功率斩波模块4的拓扑结构为隔离型拓扑结构或非隔离型拓扑结构中的任意一种，功率斩波模块4拓扑结构包括但不限于Bcuk/Boost、Cuk、Sepic、正激、反激、桥式、LLC谐振等拓扑结构。
所述功率斩波模块4还包括输入EMI滤波电路和输出EMI滤波电路。
所述模拟控制模块5为模拟控制器，所述模拟控制器为相移控制器，相移控制器为UCC28950或同系列产品，优选型号为UCC28950。
所述基于模拟控制的车载DCDC变换器系统架构，其DCDC变换过程如下：
MCU模块7输出设定的PWM信号至模拟控制模块5，同时模拟控制模块5获取电压电流采样模块6中的电压和电流信号，并对输入的PWM信号进行信号补偿，补偿调理后的信号送入模拟控制器5，模拟控制模块5输出PWM信号驱动功率斩波模块4进行功率输出，同时模拟控制模块5输出的PWM信号经CPLD模块3调理后控制功率斩波模块4进行同步整流功能和有源钳位吸收功能。
上述过程执行的同时，硬件保护模块2实时采集DCDC变换器系统架构中的电压值，MCU模块7通过电压电路采样模块6进行电压和电流值采样，以及通过温度采样模块8进行温度值采样。CPLD模块3根据硬件保护模块2输出的电平信号，来识别是否为故障信号，假设高电平为故障信号，则CPLD模块3识别出高电平后，CPLD模块3则发送使能信号至模拟控制模块5，使得模拟控制模块5关断、从而禁止功率斩波模块4的功率输出，同时，CPLD模块3将故障信号传送给MCU模块7，MCU模块7通过CAN模块9将故障信号传送给外部控制器。
MCU模块7采集到的模拟信号异常时，如电压和电流信号过大或过小，以及温度值过高时，MCU模块7将发送信号至CPLD模块3，通过CPLD模块3使得模拟控制模块5关断，从而控制功率斩波模块4的功率输出，以完成DCDC变换器进行过欠压、过欠流和过温的保护。
当硬件保护模块2的故障信号消除且温度采样模块8采集到的温度在正常范围后，MCU模块7发送信号给CPLD模块3，模拟控制模块5重新使能进行正常工作。
所述基于模拟控制的车载DCDC变换器系统架构中，模拟控制模块5进行控制计算和驱动，MCU模块7进行电压、电流和温度模拟数据的采集、功率输出的给定以及与外部控制器通过CAN模块进行通信，CPLD模块3进行保护动作、保护系统的可靠运行。
本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于模拟控制的车载DCDC变换器系统架构，其特征在于：所述DCDC变换器包括模拟控制模块（5）、MCU模块（7）、CPLD模块（3）、功率斩波模块（4）和电压电流采样模块（6），其中，所述电压电流采样模块（6）分别与模拟控制模块（5）和MCU模块（7）连接，所述MCU模块（7）与模拟控制模块（5）单向控制连接，所述MCU模块（7）与CPLD双向通信连接，所述CPLD模块（3）与模拟控制模块（5）双向控制连接，所述CPLD模块（3）和模拟控制模块（5）均与功率斩波模块（4）驱动连接。
2.根据权利要求1所述的基于模拟控制的车载DCDC变换器系统架构，其特征在于：所述DCDC变换器还包括硬件保护模块（2）、CAN模块（9）、温度采样模块（8）和供电模块（1），所述温度采样模块（8）通过MCU模块（7）与CPLD模块（3）连接，所述CPLD模块（3）与硬件保护模块（2）连接，所述硬件保护模块（2）与电压电流采样模块（6）连接，且硬件保护模块（2）通过CPLD模块（3）和MCU模块（7）与CAN模块（9）通信连接，所述CAN模块（9）、温度采样模块（8）、MCU模块（7）、电压电流采样模块（6）、模拟控制模块（5）、CPLD模块（3）、硬件保护模块（2）和功率斩波模块（4）均与供电模块（1）连接。
3.根据权利要求2所述的基于模拟控制的车载DCDC变换器系统架构，其特征在于：所述供电模块（1）中包括防反二极管和EMC滤波电路，所述防反二极管与EMC滤波电路连接。
4.根据权利要求2所述的基于模拟控制的车载DCDC变换器系统架构，其特征在于：所述硬件保护模块（2）为电压比较器。
5.根据权利要求2所述的基于模拟控制的车载DCDC变换器系统架构，其特征在于：所述温度采样模块（8）为NTC热敏电阻采样电路。
6.根据权利要求1所述的基于模拟控制的车载DCDC变换器系统架构，其特征在于：所述功率斩波模块（4）的拓扑结构为隔离型拓扑结构或非隔离型拓扑结构中的任意一种。
7.根据权利要求6所述的基于模拟控制的车载DCDC变换器系统架构，其特征在于：所述功率斩波模块（4）还包括输入EMI滤波电路和输出EMI滤波电路。
8.根据权利要求1所述的基于模拟控制的车载DCDC变换器系统架构，其特征在于：所述模拟控制模块（5）为模拟控制器，所述模拟控制器为相移控制器。
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| CN112421963B (zh) * | 2020-11-10 | 2023-07-14 | 武汉泓承科技有限公司 | 一种输出高压宽范围可调的零伏起调隔离型dcdc电源 |
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