CN212649100U

CN212649100U - 过压保护模块

Info

Publication number: CN212649100U
Application number: CN202021205955.8U
Authority: CN
Inventors: 李黄杰
Original assignee: Zongmu Technology Shanghai Co Ltd
Current assignee: Zongmu Technology Shanghai Co Ltd
Priority date: 2020-06-24
Filing date: 2020-06-24
Publication date: 2021-03-02
Anticipated expiration: 2030-06-24

Abstract

本实用新型公开了一种过压保护模块，包括：I/O端通过第一电阻接第六电阻和第一三极管基极，第六电阻另一端和第一三极管发射极接地，第一三极管集射极通过第二电阻接第一电压；第三电阻一端接在第二电阻和第一三极管集射极之间，第三电阻另一端接第二三极管基极；第二三极管发射极连第一电压，第二三极管集电极通过第四电阻接地；二极管阳极接在第二三极管集电极和第四电阻之间，二极管阴极通过第五电阻接第一单向导通器件第一端，第一单向导通器件第一端还接地，第一单向导通器件第二端接第二电压；第二单向导通器件第一端接第二电压，第二单向导通器件第二端通过电容接地。本实用新型能提供可靠的过压保护在任何情况下不造成设备击穿损坏。

Description

过压保护模块

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车领域，特别是涉及一种用于车辆无线充电车端控制器高压输出的过压保护模块。

背景技术

大功率车载无线充电技术是通过磁耦合或者感应式给高压动力电池充电，无线充电装置有PFC模块，DC-AC模块，发射线圈，接收线圈，AC-DC整流模块等组成；地端和车端通信一般由蓝牙,WIFI等无线通讯模块组成。

高压大功率无线充电接收线圈磁耦合输出整流电路由整流二极管或者MOS管组成，当原边DC-AC工作时候，整流二极管自然导通给输出电容充电，有可能因为控制失效或者非预期工作产生过压，严重情况会损坏自己充电模块或者车上其它同一回路的高压零部件。

输出过压保护电路一般有软件过压保护和硬件过压保护电路；软件过压保护通过MCU或者DSP AD采样模块，当AD采样大于设定软件的过压阈值，系统副边动作关闭驱动或者切断输出；同时会通过无线通讯告知地段关闭激励电流，接收侧不再耦合感应电流，输出电压降低。软件保护因为AD采样转换时间长，抗干扰能力差且因为无线通讯模块具有时延特性，导致检测过压到保护动作响应时间较长，一般在100ms以上，导致输出侧电压会持续上升，会产生过压损坏器件风险。硬件保护电路一般有分压采样比较电路，触发电路；此种方式具有较快的响应速度。但是上述两种保护电路依赖控制电路在正常工作状态下，供电最基本需要保证；如果当输出侧控制电源失效，原边发射端通过无线通讯模块失效需要较长的时间(一般都是通过时间判断失效)，原边DC-AC模块继续工作，发射线圈产生很大的感应电流，副边整流电路二极管或者MOSFET体二极管自然导通，输出电压无法控制从而产生过压失效。还有一种是通过TVS直接钳位输出，这个方式如果持续时间较长的话会造成TVS损耗大发热严重而造成TVS击穿现象，且TVS防浪涌能力较差。

综上所述，传统的过压保护方式依赖模块电路正常供电或者工作正常时候，对于断电或者欠压情况下不一定能完全保护输出。

实用新型内容

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于车辆无线充电车端控制器高压输出，在接收端控制供电和/或者保护电路异常情况下还能提供输出过压保护的过压保护模块。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的过压保护模块，包括：

I/O端通过第一电阻R1连接第六电阻R6和第一三极管Q1基极，第六电阻R6另一端连接地，第一三极管Q1发射极连接地，第一三极管Q1集射极通过第二电阻R2连接第一电压；

第三电阻R3一端连接在第二电阻R2和第一三极管Q1集射极之间，第三电阻R3另一端连接第二三极管Q2基极；

第二三极管Q2发射极连第一电压，第二三极管Q2集电极通过第四电阻R4连接地；

二极管D1阳极连接在第二三极管Q2集电极和第四电阻R4之间，二极管D1阴极通过第五电阻R5连接第一单向导通器件第一端，第一单向导通器件第一端还连接地，第一单向导通器件第二端连接第二电压；

第二单向导通器件第一端连接第二电压，第二单向导通器件第二端通过电容C1连接地。

可选择的，进一步改进所述过压保护模块，第一三极管Q1是NPN型，第二三极管Q2是PNP型。

可选择的，进一步改进所述过压保护模块，第一单向导通器件是瞬态抑制二极管TVS，第二单向导通器件是可控硅SCR。

可选择的，进一步改进所述过压保护模块，第一单向导通器件是齐纳二极管Zener，第二单向导通器件是可控硅SCR。

可选择的，进一步改进所述过压保护模块，第一电压为+14V，第二电压是直流高压，该直流高压取值范围根据整车系统电压确定，常见正常系统电压为500V左右浮动或900V左右浮动。

可选择的，进一步改进所述过压保护模块，第一单向导通器件击穿电压范围为420V-500V。

可选择的，进一步改进所述过压保护模块，第一电阻R1阻值的范围为0.8KΩ-1.2KΩ,第二电阻R2阻值的范围为1KΩ-4.7KΩ,第三电阻R3阻值的范围为1KΩ-4.7KΩ,第四电阻R4阻值的范围为5.1KΩ-10KΩ，第五电阻R5阻值的范围为1KΩ-2KΩ，第六电阻R6值的范围为5.1KΩ-10KΩ，电容C1的容值范围是100pf～220pf。

本实用新型发明采样利用瞬态抑制二极管(TVS)或者齐纳二极管(Zener)击穿工作特性和可控硅(SCR)组成车载过压保护模块，利用可控硅两个特性:1)晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极触发电流是否还存在，晶闸管都保持导通；如果输出电压小于阈值时，晶闸管都能保持导通。2)晶闸管瞬态放电电流能力较强，可以承受瞬态短路电流一般在500A以上。本实用新型和传统的软件过压保护电路控制复用，从而减小模块电路元器件和体积。根据工况选择瞬态抑制二极管(TVS)或者齐纳二极管(Zener)的工作电压，例如动力电池包的正常电压范围为270V～450V；TVS可以选择击穿电压在480V左右的型号，保证在正常工作时候瞬态抑制二极管(TVS)不动作，当电压高于480V时瞬态抑制二极管(TVS)动作且可控硅(SCR)阳极---阴极间加有一定电压时,可控硅(SCR)从关断状态转为导通状态所需要的最小控制极电流和电压时，整流桥臂电流源短路，输出电压降到0。

本实用新型能为车载大功率无线充电接收端提供可靠的过压保护，在任何情况下(通讯丢失，接收端掉电，驱动异常等)都能钳位输出电压，不造成设备击穿损坏。

附图说明

本实用新型附图旨在示出根据本实用新型的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本实用新型附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本实用新型附图不应当被解释为限定或限制由根据本实用新型的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1是本实用新型第一实施例结构示意图。

附图标记说明

I/O是I/O端

第一～第六电阻R1～R6

第一三极管Q1

第二三极管Q2

二极管D1

第一电压LV

第二电压HVDC

第一单向导通器件UCD1

第二单向导通器件UCD2

电容C1

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本实用新型的其他优点与技术效果。本实用新型还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离实用新型总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本实用新型下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本实用新型的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术方案充分传达给本领域技术人员。

应当理解的是，当元件被称作“连接”或“结合”到另一元件时，该元件可以直接连接或结合到另一元件，或者可以存在中间元件。不同的是，当元件被称作“直接连接”或“直接结合”到另一元件时，不存在中间元件。在全部附图中，相同的附图标记始终表示相同的元件。

第一实施例，如图1所示，本实用新型提供的过压保护模块，包括：

I/O端通过第一电阻R1连接第六电阻R6和第一三极管Q1基极，第六电阻R6另一端连接地，第一三极管Q1发射极连接地，第一三极管Q1集射极通过第二电阻R2连接第一电压LV；

第二三极管Q2发射极连第一电压LV，第二三极管Q2集电极通过第四电阻R4连接地；

二极管D1阳极连接在第二三极管Q2集电极和第四电阻R4之间，二极管D1阴极通过第五电阻R5连接第一单向导通器件UCD1第一端，第一单向导通器件UCD1第一端还连接地，第一单向导通器件UCD1第二端连接第二电压HVDC；

第二单向导通器件UCD2第一端连接第二电压HVDC，第二单向导通器件UCD2第二端通过电容C1连接地。

第二实施例，继续参考图1所示，本实用新型提供的过压保护模块，包括：

其中，第一三极管Q1是NPN型，第二三极管Q2是PNP型，第一单向导通器件UCD1是瞬态抑制二极管TVS，第二单向导通器件UCD2是可控硅SCR，第一电压LV为+14V，第二电压HVDC是直流高压，第一单向导通器件击穿电压范围为420V-500V。

第一电阻R1阻值的范围为0.8KΩ-1.2KΩ,第二电阻R2阻值的范围为1KΩ-4.7KΩ,第三电阻R3阻值的范围为1KΩ-4.7KΩ,第四电阻R4阻值的范围为5.1KΩ-10KΩ，第五电阻R5阻值的范围为1KΩ-2KΩ，第六电阻R6值的范围为5.1KΩ-10KΩ，电容C1的容值范围是100pf～220pf。

第三实施例，继续参考图1所示，本实用新型提供的过压保护模块，包括：

其中，第一三极管Q1是NPN型，第二三极管Q2是PNP型，第一单向导通器件UCD1是齐纳二极管Zener，第二单向导通器件UCD2是可控硅SCR，第一电压LV为+14V，第二电压HVDC是直流高压，第一单向导通器件击穿电压范围为420V-500V。

优选方案，第一电阻R1阻值的1KΩ,第二电阻R2阻值的范围为1KΩ或4.7KΩ,第三电阻R3阻值的范围为1KΩ或4.7KΩ,第四电阻R4阻值的范围为5.1KΩ或10KΩ，第五电阻R5阻值的范围为1KΩ或2KΩ，第六电阻R6值的范围为5.1KΩ或10KΩ，电容C1的容值范围是100pf或220pf。

除非另有定义，否则这里所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本实用新型所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则诸如在通用字典中定义的术语这类术语应当被解释为具有与它们在相关领域语境中的意思相一致的意思，而不以理想的或过于正式的含义加以解释。

以上通过具体实施方式和实施例对本实用新型进行了详细的说明，但这些并非构成对本实用新型的限制。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种过压保护模块，其特征在于，包括：

I/O端通过第一电阻(R1)连接第六电阻(R6)和第一三极管(Q1)基极，第六电阻(R6)另一端连接地，第一三极管(Q1)发射极连接地，第一三极管(Q1)集射极通过第二电阻(R2)连接第一电压；

第三电阻(R3)一端连接在第二电阻(R2)和第一三极管(Q1)集射极之间，第三电阻(R3)另一端连接第二三极管(Q2)基极；

第二三极管(Q2)发射极连第一电压，第二三极管(Q2)集电极通过第四电阻(R4)连接地；

二极管(D1)阳极连接在第二三极管(Q2)集电极和第四电阻(R4)之间，二极管(D1)阴极通过第五电阻(R5)连接第一单向导通器件第一端，第一单向导通器件第一端还连接地，第一单向导通器件第二端连接第二电压；

第二单向导通器件第一端连接第二电压，第二单向导通器件第二端通过电容(C1)连接地。

2.如权利要求1所述过压保护模块，其特征在于：第一三极管(Q1)是NPN型，第二三极管(Q2)是PNP型。

3.如权利要求1所述过压保护模块，其特征在于：第一单向导通器件是瞬态抑制二极管(TVS)，第二单向导通器件是可控硅(SCR)。

4.如权利要求1所述过压保护模块，其特征在于：第一单向导通器件是齐纳二极管(Zener)，第二单向导通器件是可控硅(SCR)。

5.如权利要求1所述过压保护模块，其特征在于：第一电压为+14V，第二电压是直流高压，该直流高压取值范围根据整车系统电压确定。

6.如权利要求1所述过压保护模块，其特征在于：第一单向导通器件击穿电压范围为420V-500V。

7.如权利要求1-6任意一项所述过压保护模块，其特征在于：第一电阻(R1)阻值的范围为0.8KΩ-1.2KΩ,第二电阻(R2)阻值的范围为1KΩ-4.7KΩ,第三电阻(R3)阻值的范围为1KΩ-4.7KΩ,第四电阻(R4)阻值的范围为5.1KΩ-10KΩ，第五电阻(R5)阻值的范围为1KΩ-2KΩ，第六电阻(R6)值的范围为5.1KΩ-10KΩ，电容(C1)的容值范围是100pf～220pf。