CN215835323U - 一种车载直流变换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种车载直流变换器，包括滤波电路、防反接电路、防过放保护电路和功率电路，所述滤波电路、防反接电路和功率电路串联在直流电源和负载之间，所述防反接电路包括防反接控制电路和防反接辅助电源，所述防反接辅助电源通过一手动开关与所述滤波电路连接，将所述滤波电路的输出电压进行降压后为所述防反接控制电路、防过放保护电路提供电源；所述防反接控制电路连接所述滤波电路和防过放保护电路；所述防过放保护电路与所述功率电路连接，提供所述功率电路的使能信号。本实用新型的防反接辅助电源通过一手动开关与输入电源连接，电池极性连接正确且按下手动开关后，电路才可以正常稳定工作，极大的提升了电路稳定工作的可靠性。

Description

一种车载直流变换器

技术领域

本实用新型涉及一种直流-直流变换器，适用于高可靠性、低待机功耗的应用场合。

背景技术

随着社会的发展，汽车成了国内大众的日常代步工具，汽车上的仪器仪表和智能设备也越来越丰富。

对于普通燃油车而言，车上电子设备的供电完全依靠车载铅酸电池，为了实现供电，通常需要一块直流-直流变换器，将电池电压降低到稳定的12V，然后再根据具体元器件的供电需求进一步电压转换。此类车载应用中，对直流-直流变换器有两方面的要求：1）防止输入接反，防止损坏电源；2）低待机损耗，防止车载电池异常亏电而无法启动。

发明内容

针对上述技术需求，本实用新型提出一种具有低待机功耗、防反接功能的降压式直流-直流变换器，借助辅助电源电路实现防反接，并通过继电器电路实现超低待机功耗。

为了实现上述发明目的，本实用新型具体采用如下技术方案：

一种车载直流变换器，其特征在于包括滤波电路、防反接电路、防过放保护电路和功率电路，所述滤波电路、防反接电路和功率电路串联在直流电源和负载之间，所述防反接电路包括防反接控制电路和防反接辅助电源，所述防反接辅助电源通过一手动开关与所述滤波电路连接，将所述滤波电路的输出电压进行降压后为所述防反接控制电路、防过放保护电路提供电源；所述防反接控制电路连接所述滤波电路和防过放保护电路；所述防过放保护电路与所述功率电路连接，提供所述功率电路的使能信号。

优选地，所述防反接控制电路包括一开关管和一继电器，所述继电器原边线路连接至所述滤波电路，副边线路连接至所述防过放保护电路，所述开关管控制所述继电器原、副边线接通或断开。

优选地，所述开关管为MOS管，所述继电器线圈的一端接所述防反接辅助电源提供的电源，另一端接所述MOS管的漏极，所述MOS管的源极接地，其栅极接所述防反接辅助电源提供的电源。

优选地，所述防反接辅助电源采用UCC28880降压芯片实现降压功能。

优选地，所述功率电路采用Buck降压电路DC/DC。

优选地，所述Buck降压电路DC/DC采用TX4138降压芯片实现降压功能。

优选地，所述防过放保护电路包括一比较器和一MOS管，所述继电器副边线路电压经电阻串联分压后输入所述比较器的一个输入端，所述比较器的另一个输入端连接一基准电压，所述比较器的输出端连接至所述MOS管的栅极，所述MOS管的源极接地，其漏极连接至所述功率电路的使能端。

优选地，所述滤波电路为EMI滤波电路。

有益效果：

1、本实用新型的车载直流变换器设置了防反接辅助电源为防反接控制电路供电，防反接辅助电源通过一手动开关与输入电源连接，电池极性连接正确的情况下，插上电池且按下手动开关后，整个电路才可以正常稳定工作，不按下手动开关的情况下，无论电池极性是否正确，电路都不会工作，极大的提升了电路稳定工作的可靠性。

2、当车载仪器仪表不需要工作的情况下，断开手动开关，电池至多只给输入前级的滤波电路的电容充电，漏电流很小，这可以使得车载电池不会因为长期不使用而亏电严重，影响驾驶，有利于延长车载电池使用时间。

3、本实用新型的车载直流变换器可以避免可能出现的电池过放现象，保证电池电量以及增加电池寿命。

附图说明

图 1为本实用新型车载直流变换器结构框图；

图 2为防反接控制电路图；

图3为防反接辅助电源电路图；

图4为功率电路图；

图5为防过放保护电路图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本实用新型方法进一步详细描述。

如图1所示，本实施例提供一种车载直流变换器，包括滤波电路、防反接电路、防过放保护电路和功率电路，所述滤波电路、防反接电路和功率电路串联在电池电源和负载之间。防反接电路包括防反接控制电路和防反接辅助电源，防反接辅助电源通过一手动开关与所述滤波电路连接，将所述滤波电路的输出电压进行降压后为所述防反接控制电路、防过放保护电路提供电源。防反接控制电路一端连接所述滤波电路，另一端连接所述防过放保护电路，控制滤波电路的输出电压向防过放保护电路输入。防过放保护电路与功率电路连接，提供功率电路的使能信号。

为了提供更高质量的输入电压，本实施例采用Y电容和共模电感组成的EMI滤波器对产生杂讯电压以共模干扰为主的直流电源进行滤波。只要达到EMC标准的限值要求并有一定的余量即可，不必过于追求滤波效果。

图1中的反馈回路，是负载输入端对功率电路的电压反馈回路，是功率输出控制的常规技术手段，属于现有技术，在此不做赘述。

实施例二

如图2所示，本实施例提供一种防反接控制电路，采用继电器和场效应管相结合的方式，使用继电器来控制原副边线路之间的通断，使用MOSFET作为继电器的主要开关设备，MOS管的导通和关断提供对继电器线圈的快速DC开关(ON-OFF)控制。操作继电器线圈所需的功率相对较小，结构简单。

防反接控制电路主要由MOS管Q3和继电器 S2组成。继电器S2原边线路BUS连接至所述EMI滤波电路的电压输出，副边线路BUS1连接至所述防过放保护电路。开关管Q3采用MOS管，所述继电器S2的线圈的一端接所述防反接辅助电源提供的电源VCP，另一端接所述MOS管的漏极，所述MOS管的源极接地，其栅极接所述防反接辅助电源提供的电源VCP。防反接控制电路通过MOS管控制继电器S2原、副边线路接通或断开，从而控制所述防过放保护电路向功率电路输出使能信号，实现功率电路功率输出控制。

实施例三

如图3，本实施例提供一种防反接辅助电源，电路拓扑使用Buck降压变换器，主要由手动开关S1和降压芯片UCC28880及其外围电路组成。手动开关S1与EMI滤波电路的输出Vin’连接，按下手动开关S1后，极性正确的情况下，Vin’通过电阻R1输入降压芯片UCC28880的HIVN脚，降压芯片UCC28880被供电并工作，降压输出VCP为所述防反接控制电路、防过放保护电路提供电源。

实施例四

如图4，本实施例提供过一种功率电路，采用Buck降压电路DC/DC实现。考虑到车载仪器仪表的实际供电需求，采用降压芯片TX4138及其外围电路组成降压电路。降压芯片TX4138内部集成的功率MOSFET的导通电阻较低，导通损耗小，可以高效率的将输入电压降低到期望的输出电压。

实施例五

如图5，本实施例提供一种防过放保护电路， 主要由运算放大器LM324及其外围电路组成。通过电阻R16、R17串联分压采样的方式，检测电池的输出电压BUS并将其和基准电压VREF进行比较来判断电池电压是否过放，如果电池过度放电，则输出高电平使MOS管Q2导通，拉低功率电路中降压芯片TX4138的使能端，降压芯片TX4138停止工作，否则输出低电平，降压芯片TX4138正常工作。

工作原理：

电池接入电路，假设电池极性正确的情况下，如图2所示。按下手动开关之后，辅助电源电路中降压芯片UCC28880开始工作，该芯片内部含有集成的功率MOSFET和控制器，能够高效率的工作，可以将输入的电池电压降低到期望的低输出电压VCP。将低压信号VCP分别送至防反接控制电路中的继电器两端和防过放保护电路。在防反接控制电路中，经过串联电阻分压，VCP在MOS管的栅源极之间产生一个大于导通阈值V_th的电压，使得MOS管开通。从而继电器RY的两端产生压差，继电器通电，电磁效应使得继电器的开关S2吸合，原、副边得以导通。此时应考虑到电源线上会产生电磁干扰，在DC-DC直流转换电路中产生的杂讯电压以共模干扰为主，将Y电容和共模电感进行组合去进行EMI滤波，高频谐波分量经Y电容入地，共模电感扼制共模干扰信号，极大的降低电磁干扰对线路的影响。功率电路的降压拓扑电路在继电器原、副边导通后开始工作，降压芯片TX4138对输入的电池电压进行降压转换并提供给负载以供车载仪器工作。防过放保护电路利用LM324运算放大器实现防过放保护，如图5所示，低压信号VCP经过可控精密稳压源TL431转换，在运算放大器LM324的同相输入端产生一个2.5V的电压基准值，通过串联电阻分压方式将采样电压送入LM324的反相输入端同基准电压比较，如果电池过度放电导致采样电压小于基准电压值，则LM324输出一个高电平信号使得后端MOS管Q2导通，此时功率电路中的降压芯片TX4138使能端EN被拉低，降压芯片停止工作，避免电池因为过度放电而造成永久性损坏。

电池接入电路，假设电池极性正确的情况下，如果不按下手动开关，防反接辅助电源无法通电工作，防反接控制电路的继电器原、副边不会导通，功率电路也无法通电工作。

电池接入电路，假设电池反接的情况下，即使按下手动开关，防反接辅助电源的降压电路因为其输入端电池电压极性相反，也不会工作，防反接控制电路的继电器原、副边不会导通，功率电路无法通电工作。通过手动开关和防反接辅助电源结合带来的双重保障，可以实现防反接功能，避免因反接电池而造成致后端电容鼓包或者爆炸的情况。

平时的待机状态下，手动开关打开，此时的电路中，防反接辅助电源不工作，功率电路不工作。电池仅仅给输入端的电容充电，电路中的漏电流非常小，待机功耗非常小，即使长期不使用该变换器，电池也不会出现过度放电的情况。

Claims (8)

1.一种车载直流变换器，其特征在于包括滤波电路、防反接电路、防过放保护电路和功率电路，所述滤波电路、防反接电路和功率电路串联在直流电源和负载之间，所述防反接电路包括防反接控制电路和防反接辅助电源，所述防反接辅助电源通过一手动开关与所述滤波电路连接，将所述滤波电路的输出电压进行降压后为所述防反接控制电路、防过放保护电路提供电源；所述防反接控制电路连接所述滤波电路和防过放保护电路；所述防过放保护电路与所述功率电路连接，提供所述功率电路的使能信号。

2.如权利要求1所述的车载直流变换器，其特征在于所述防反接控制电路包括一开关管和一继电器，所述继电器原边线路连接至所述滤波电路，副边线路连接至所述防过放保护电路，所述开关管控制所述继电器原、副边线接通或断开。

3.如权利要求2所述的车载直流变换器，其特征在于所述开关管为MOS管，所述继电器线圈的一端接所述防反接辅助电源提供的电源，另一端接所述MOS管的漏极，所述MOS管的源极接地，其栅极接所述防反接辅助电源提供的电源。

4.如权利要求1所述的车载直流变换器，其特征在于所述防反接辅助电源采用UCC28880降压芯片实现降压功能。

5.如权利要求1所述的车载直流变换器，其特征在于所述功率电路采用Buck降压电路DC/DC。

6.如权利要求5所述的车载直流变换器，其特征在于所述Buck降压电路DC/DC采用TX4138降压芯片实现降压功能。

7.如权利要求2所述的车载直流变换器，其特征在于所述防过放保护电路包括一比较器和一MOS管，所述继电器副边线路电压经电阻串联分压后输入所述比较器的一个输入端，所述比较器的另一个输入端连接一基准电压，所述比较器的输出端连接至所述MOS管的栅极，所述MOS管的源极接地，其漏极连接至所述功率电路的使能端。

8.如权利要求1所述的车载直流变换器，其特征在于所述滤波电路为EMI滤波电路。

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