CN212588267U - 一种车载逆变器的辅助电源电路及车载逆变器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车载逆变器的辅助电源电路，包括：分压电路，其一端形成该辅助电源电路的使能信号输入端，而另一端接地，该分压电路具有一分压采样端；开关器件，其第二连接端形成该辅助电源电路的电压输入端，第一连接端用于该辅助电源电路的电压输出；控制器件，其控制端连接至所述分压采样端，第一连接端经由第一限流电阻连接至所述开关器件的第二连接端和控制端，第二连接端连接至使能信号电压回差调节电阻的其中一端，而该使能信号电压回差调节电阻的另一端接地；钳位器件，其第一连接端连接至所述控制器件的第二连接端，第二连接端接地，控制端经由第二限流电阻连接至所述开关器件的第一连接端。本实用新型还涉及一种车载逆变器。

Description

一种车载逆变器的辅助电源电路及车载逆变器

技术领域

本实用新型涉及车载逆变器技术领域，更具体地说，涉及一种车载逆变器的辅助电源电路及车载逆变器。

背景技术

车载逆变器将车内的12V或24V的直流电通过逆变转换成 220V/50HZ或110V/60HZ的交流电，从而方便用户在车内使用需要交流供电的电器设备。车载逆变器的工作由逆变器使能信号(例如，由汽车 BCM模块提供的模拟电压信号，即ACC发动机点火状态信号)控制。

车载逆变器的模块方框图如附图1所示，包括直流滤波电路10、 DC/DC升压电路20、DC/AC逆变电路30、交流滤波电路40和升压控制电路50，其中，升压控制电路50由逆变器使能信号控制以输出脉宽调制 (PWM)信号来控制DC/DC升压电路20，进而控制车载逆变器的工作。具体地，逆变器使能信号经由升压控制电路的使能控制电路501输入至升压控制电路的辅助电源电路502以控制辅助电源电路502对于升压控制电路的MOSFET驱动电路503的供电，从而控制MOSFET驱动电路输出用于控制DC/DC升压电路的脉宽调制信号。

为了避免逆变器使能信号在接近其阈值时不稳定地开启/关闭辅助电源电路的工作会使得不稳定地开启/关闭MOSFET驱动电路输出的脉宽调制信号，进而导致不稳定地开启/关闭车载逆变器主电路的工作，从而引起在车内使用的电器设备的不稳定开启/关闭，则需要逆变器使能信号具有回差电压。附图2示出了现有技术中使得逆变器使能信号具有回差电压的辅助电源电路的电路图。该辅助电源电路包括四个功能器件(例如，三极管)，其中三极管Q3和三极管Q4一起构成了施密特触发电路，从而通过施密特触发电路所具有的回差特性使得逆变器使能信号具有回差电压；而三极管Q2用于控制三极管Q1的导通或关断，以实现辅助电源电路给MOSFET驱动电路供电或断电。

然而，当使能信号为低电平来关闭如附图2所示的现有技术中的辅助电源电路的工作时，三极管Q1、Q2和Q3均处于关断状态，而三极管 Q4则处于导通状态，电阻R₅，R₉和三极管Q4构成主电流回路，电阻 R₈，R₉和三极管Q4构成另一电流回路，从而导致静态电流的产生而造成车载蓄电池的消耗。此外，现有技术中的辅助电源电路涉及功能器件较多，结构较为复杂。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于如何消除辅助电源电路中的静态电流。为此，本实用新型提出一种新的车载逆变器的辅助电源电路及车载逆变器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种车载逆变器的辅助电源电路，包括：

分压电路，其中该分压电路的一端形成该辅助电源电路的使能信号输入端，而该分压电路的另一端接地，该分压电路具有一分压采样端；

开关器件，其中该开关器件的第二连接端形成该辅助电源电路的电压输入端，该开关器件的第一连接端用于该辅助电源电路的电压输出；

控制器件，其中该控制器件的控制端连接至所述分压采样端，该控制器件的第一连接端经由第一限流电阻连接至所述开关器件的第二连接端和控制端，该控制器件的第二连接端连接至使能信号电压回差调节电阻的其中一端，而该使能信号电压回差调节电阻的另一端接地；

钳位器件，其中该钳位器件的第一连接端连接至所述控制器件的第二连接端，该钳位器件的第二连接端接地，该钳位器件的控制端经由第二限流电阻连接至所述开关器件的第一连接端。

根据本实用新型的辅助电源电路中的三个功能器件，即，开关器件、控制器件和钳位器件之间的连接关系使得：当使能信号为低电平来关闭辅助电源电路的工作时，开关器件、控制器件和钳位器件均将处于关断状态，则不会在辅助电源电路中形成电流回路，避免了静态电流的形成，从而避免了对于车载蓄电池的消耗。此外，根据本实用新型的辅助电源电路通过三个功能器件实现了使能信号具有回差电压，与现有技术中的辅助电源电路相比，使用的功能器件数量更少，有助于简化电路结构并降低成本。

另外，根据本实用新型的车载逆变器的辅助电源电路还可以具有如下附加的技术特征：

根据本实用新型的一个方面，所述分压电路包括在使能信号输入端与地之间串联的第一电阻和第二电阻，其中所述分压采样端位于第一电阻与第二电阻之间。

根据本实用新型的一个方面，所述开关器件为PNP三极管，其中该开关器件的控制端为PNP三极管的基级、第一连接端为PNP三极管的集电极、第二连接端为PNP三极管的发射极；所述控制器件和钳位器件均为NPN三极管，其中该控制器件和钳位器件的控制端均为NPN三极管的基级、第一连接端均为NPN三极管的集电极、第二连接端均为NPN 三极管的发射极。

根据本实用新型的一个方面，所述辅助电源电路进一步包括二极管和电容，其中该二极管的阳极连接至所述开关器件第一连接端，所述电容连接在所述二极管的阴极与地之间，其中二极管的阴极形成所述辅助电源电路的电压输出端。

根据本实用新型的一个方面，在所述开关器件的第一连接端与控制端之间连接有上拉电阻。

根据本实用新型的一个方面，在所述钳位器件的控制端与地之间连接有下拉电阻。

根据本实用新型的一个方面，所述开关器件为PMOS管，该开关器件的控制端为PMOS管的栅极、第一连接端为PMOS管的漏极、第二连接端为PMOS管的源极；所述控制器件和钳位器件均为NMOS管，其中该控制器件和钳位器件的控制端均为NMOS管的栅级、第一连接端均为 NMOS管的漏极、第二连接端均为NMOS管的源极。

还提供了一种车载逆变器，包括逆变器主电路和升压控制电路，其中该逆变器主电路包括依次连接的直流滤波电路、DC/DC升压电路、 DC/AC逆变电路和交流滤波电路；其中该升压控制电路包括本实用新型提供的辅助电源电路、使能控制电路和MOSFET驱动电路；其中所述辅助电源电路的使能信号输入端连接至使能控制电路、电压输入端连接至所述直流滤波电路、电压输出端连接至MOSFET驱动电路，该MOSFET 驱动电路的脉宽调制信号输出端连接至所述DC/DC升压电路。

附图说明

相面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

附图1是车载逆变器的模块方框图；

附图2是现有技术中的辅助电源电路的电路图；

附图3是根据本实用新型的辅助电源电路的电路图；

附图4是根据本实用新型的辅助电源电路的输出电压和使能信号的波形图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图对本实用新型进一步详细说明。

参见附图3，在本实施例中的辅助电源电路中，以分压电路(其也可以被认为是信号衰减电路)由第一电阻R1和第二电阻R2构成、开关器件选用PNP三极管Q1(其构成了用于开通/关断辅助电源的开关电路)、用于控制开关器件的控制器件选用NPN三极管Q2(其构成了用于驱动 PNP三极管Q1的驱动电路)以及用于钳位控制器件的第二连接端电压的钳位器件选用NPN三极管Q3(其与连接在控制器件的第二连接端的回差调节电阻R5一起构成了回差电压调节电路)为例。

如图3所示，分压电路中的第一电阻R1和第二电阻R2相串联，其中，第一电阻R1的一端作为本实用新型的辅助电源电路的使能信号输入端EN，第二电阻R2的一端接地；并且在第一电阻R1与第二电阻R2之间还具有一分压采样端Vsamp。开关器件，即PNP三极管Q1，其发射极 E形成本实用新型的辅助电源电路的电压输入端VBAT；而其集电极C则用于本实用新型的辅助电源电路的电压输出，例如，集电极C可以可选地连接至二极管D1的阳极，二极管D1的阴极可以形成本实用新型的辅助电源电路的电压输出端VCC，在二极管D1的阴极与地之间串联有用于滤波的电容C1。用于控制开关器件的控制器件，即NPN三极管Q2，其基极B连接至第一电阻R1与第二电阻R2之间的分压采样端Vsamp；其集电极C连接至第一限流电阻R4的一端，第一限流电阻R4的另一端分别连接至PNP三极管Q1的发射极E和基极B，其中在发射极E和基极B之间可以可选地连接有上拉电阻R3(即，在第一限流电阻R4的另一端与PNP三极管Q1的发射极E之间可选地串联一上拉电阻R3)；其发射极E连接至使能信号电压回差调节电阻R5的其中一端，而该使能信号电压回差调节电阻R5的另一端接地。用于钳位控制器件的发射极E电压的钳位器件，即NPN三极管Q3，其集电极C连接至NPN三极管Q2 的发射极E；其发射极E接地；其基极B连接至第二限流电阻R6的一端，而第二限流电阻R6的另一端连接至PNP三极管Q1的集电极C，其中可以可选地在NPN三极管Q3的基极B与地之间串联一下拉电阻R7。

如图3所示的辅助电源电路的实施例的具体工作原理是：

当接入使能信号输入端的使能信号电压V_EN使得分压采样端Vsamp 处的电压，即第二电阻R2的电压

小于NPN三极管Q2的导通门槛电压V_TH＝V_BE+V_R5时，NPN三极管Q2将处于关断状态，NPN 三极管Q2用于控制PNP三极管Q1，当NPN三极管Q2处于关断状态时， PNP三极管Q1也将处于关断状态，因此在PNP三极管Q1的集电极C 将不会有电压输出，使得NPN三极管Q3也处于关断状态，从而使得在使能信号关闭辅助电源电路的工作时，所有三极管均处于关断状态，以避免在辅助电源电路中产生静态电流；

当接入使能信号输入端的使能信号电压V_EN使得分压采样端Vsamp 处的电压，即第二电阻R2的电压

大于等于NPN三极管 Q2的导通门槛电压V_TH＝V_BE+V_R5时，NPN三极管Q2将被导通，NPN三极管Q2用于控制PNP三极管Q1，当NPN三极管Q2被导通后，PNP三极管Q1也将被导通，因此在PNP三极管Q1的集电极C将有电压V_SUP输出，使得NPN三极管Q3被导通，NPN三极管Q3用于钳位NPN三极管Q2的发射极电压，因此当NPN三极管Q3被导通时，会将回差调节电阻R5短路，从而使得NPN三极管Q2的发射极电压由回差调节电阻R5 电压V_R5下降并被钳位在一低电压水平V_short(其接近于零或者在理想状态下可以被认为是零)，在此情况下，只需使能信号电压V_EN使得分压采样端Vsamp处的电压，即第二电阻R2的电压V_R2不低于NPN三极管Q2 的V_BE+V_short，便可保证辅助电源电路的正常工作以输出经由电容C1滤波的稳定电压V_CC，从而使得使能信号电压具有能够启动辅助电源电路工作的使能信号电压启动限值：

以及能够维持辅助电源电路工作的使能信号电压维持限值：

进而使得使能信号具有回差电压： V_ENHY＝V_ENH-V_ENL，如附图4所示，其中NPN三极管Q2既用于控制PNP 三极管Q1的导通或关断又用于与NPN三极管Q3相配合(即NPN三极管Q3用于钳位NPN三极管Q2的发射极电压)以形成使能信号回差电压，从而通过数量较少的功能器件(例如，三极管)实现了回差电压，进而简化了电路结构并降低了成本；

当使能信号电压下降至使能信号电压维持限值V_ENL之下时，NPN三极管Q2将被关断，NPN三极管Q2用于控制PNP三极管Q1，当NPN三极管Q2被关断时，PNP三极管Q1也将被关断，其中上拉电阻R3用于使得PNP三极管Q1可靠关断，连接在NPN三极管Q3的基极与电容C1之间的二极管D1通过其自身的单向导通特性构成了反向电流隔离电路，以防止电容C1反向经电阻和NPN三极管Q3放电导致NPN三极管Q3 在电容C1放电期间仍处于导通状态(即，使得NPN三极管Q3能够快速关断)，从而避免在电容C1放电期间仍短路回差调节电阻R5，以解决电容C1放电期间不能形成回差电压的问题，其中下拉电阻R7用于使得PNP 三极管Q3可靠关断，在NPN三极管Q3快速且可靠地关断后(相当于开路)，NPN三极管Q2的发射极电压将恢复至回差调节电阻R5电压V_R5。

可以通过对于回差调节电阻R5、分压电路中的第一电阻R1和第二电阻R2的阻值进行调节来调整使能信号电压限值，其中，回差调节电阻R5的阻值可以被认为是用于调节回差电压的大小。例如，在一种示例性实施例中，可以将回差调节电阻R5的阻值设置为4.7KΩ、分压电路中的第一电阻R1和第二电阻R2的阻值分别设置为47KΩ和15KΩ，使得使能信号电压启动限值为4V，而使能信号电压维持限值为3V，从而形成 1V的回差电压，其中分压电路的目的或作用在于通过因子

来使得使能信号电压启动限值与使能信号电压维持限值之间的区分更为显著。然而，本领域技术人员应理解的是，所描述的实施例仅是示例性的，可以通过设置不同的电阻阻值来获得不同数值范围的使能信号电压启动限值和使能信号电压维持限值以及回差电压。

可替换地，在本实用新型的辅助电源电路的另一实施例中(未图示)，以分压电路由第一电阻R1和第二电阻R2构成、开关器件选用PMOS管、用于控制开关器件的控制器件选用NMOS管以及用于钳位控制器件的第二连接端电压的钳位器件选用NMOS管为例。其中，对于开关器件，PMOS 管的栅极为控制端、PMOS管的漏极为第一连接端、PMOS管的源极为第二连接端；对于控制器件和钳位器件，NMOS管的栅级为控制端、NMOS 管的漏极为第一连接端、NMOS管的源极为第二连接端。关于采用PMOS 管与NMOS管的辅助电源电路的可选实施例，其具体连接方式与具体工作原理与上述如附图3所示的实施例中的具体连接方式与具体工作原理相似，在此不再赘述。

本实用新型还提供一种车载逆变器，该车载逆变器包括由直流滤波电路10、DC/DC升压电路20、DC/AC逆变电路30和交流滤波电路40 依此连接所构成的逆变器主电路以及与DC/DC升压电路相连接的升压控制电路50，其中该升压控制电路50包括使能控制电路501、本实用新型提供的辅助电源电路502(例如，如附图3所示的实施例)和MOSFET 驱动电路503。车内的直流输入经由直流滤波电路10输入至本实用新型提供的辅助电源电路502的电压输入端VBAT，逆变器使能信号，例如由汽车BCM模块提供的模拟电压信号，即ACC发动机点火状态信号，经由使能控制电路501输入至本实用新型提供的辅助电源电路502的使能信号输入端EN。当该使能信号电压使得辅助电源电路502中的第二电阻 R2的电压V_R2小于NPN三极管Q2的导通门槛电压V_TH时，辅助电源电路502将处于非工作状态，从而辅助电源电路502将不会输出电压至 MOSFET驱动电路，使得关闭MOSFET驱动电路输出的用于控制DC/DC 升压电路的脉宽调制信号，进而关闭DC/DC升压电路的工作(可以被认为是关闭逆变器主电路的工作)以关闭车载逆变器。当使能信号电压使得辅助电源电路502中的第二电阻R2的电压V_R2大于等于NPN三极管 Q2的导通门槛电压V_TH时，将开启辅助电源电路502的工作，而由于NPN 三极管Q3的导通会导致使得辅助电源电路502继续维持其工作的使能信号电压降低，即以低于导通门槛电压V_TH的电压维持辅助电源电路502 的工作，从而辅助电源电路502将会输出电压V_CC至MOSFET驱动电路，使得开启MOSFET驱动电路输出的用于控制DC/DC升压电路的脉宽调制信号，进而开启DC/DC升压电路的工作(可以被认为是开启逆变器主电路的工作)以开启车载逆变器。

在本实用新型中，通过具有回差电压的使能信号可以稳定地开启/关闭辅助电源电路502的工作，进而开启/关闭MOSFET驱动电路输出的用于控制DC/DC升压电路的脉宽调制信号，从而开启/关闭DC/DC升压电路的工作(可以被认为是开启/关闭逆变器主电路的工作)以开启/关闭车载逆变器。

在实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行组合、变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种车载逆变器的辅助电源电路，其特征在于，包括：

分压电路，其中该分压电路的一端形成该辅助电源电路的使能信号输入端，而该分压电路的另一端接地，该分压电路具有一分压采样端；

开关器件，其中该开关器件的第二连接端形成该辅助电源电路的电压输入端，该开关器件的第一连接端用于该辅助电源电路的电压输出；

控制器件，其中该控制器件的控制端连接至所述分压采样端，该控制器件的第一连接端经由第一限流电阻连接至所述开关器件的第二连接端和控制端，该控制器件的第二连接端连接至使能信号电压回差调节电阻的其中一端，而该使能信号电压回差调节电阻的另一端接地；

钳位器件，其中该钳位器件的第一连接端连接至所述控制器件的第二连接端，该钳位器件的第二连接端接地，该钳位器件的控制端经由第二限流电阻连接至所述开关器件的第一连接端。

2.根据权利要求1所述的车载逆变器的辅助电源电路，其特征在于，所述分压电路包括在使能信号输入端与地之间串联的第一电阻和第二电阻，其中所述分压采样端位于第一电阻与第二电阻之间。

3.根据权利要求1或2所述的车载逆变器的辅助电源电路，其特征在于，所述开关器件为PNP三极管，其中该开关器件的控制端为PNP三极管的基级、第一连接端为PNP三极管的集电极、第二连接端为PNP三极管的发射极；所述控制器件和钳位器件均为NPN三极管，其中该控制器件和钳位器件的控制端均为NPN三极管的基级、第一连接端均为NPN三极管的集电极、第二连接端均为NPN三极管的发射极。

4.根据权利要求1所述的车载逆变器的辅助电源电路，其特征在于，所述辅助电源电路进一步包括二极管和电容，其中该二极管的阳极连接至所述开关器件第一连接端，所述电容连接在所述二极管的阴极与地之间，其中二极管的阴极形成所述辅助电源电路的电压输出端。

5.根据权利要求1所述的车载逆变器的辅助电源电路，其特征在于，在所述开关器件的第一连接端与控制端之间连接有上拉电阻。

6.根据权利要求1所述的车载逆变器的辅助电源电路，其特征在于，在所述钳位器件的控制端与地之间连接有下拉电阻。

7.根据权利要求1或2所述的车载逆变器的辅助电源电路，其特征在于，所述开关器件为PMOS管，该开关器件的控制端为PMOS管的栅极、第一连接端为PMOS管的漏极、第二连接端为PMOS管的源极；所述控制器件和钳位器件均为NMOS管，其中该控制器件和钳位器件的控制端均为NMOS管的栅级、第一连接端均为NMOS管的漏极、第二连接端均为NMOS管的源极。

8.一种车载逆变器，其特征在于，包括逆变器主电路和升压控制电路，其中该逆变器主电路包括依次连接的直流滤波电路、DC/DC升压电路、DC/AC逆变电路和交流滤波电路；其中该升压控制电路包括如权利要求1-7中任一项所述的辅助电源电路、使能控制电路和MOSFET驱动电路；其中所述辅助电源电路的使能信号输入端连接至使能控制电路、电压输入端连接至所述直流滤波电路、电压输出端连接至MOSFET驱动电路，该MOSFET驱动电路的脉宽调制信号输出端连接至所述DC/DC升压电路。

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