CN217522741U

CN217522741U - 一种升降压恒流恒压可切换的域控制器应用电路

Info

Publication number: CN217522741U
Application number: CN202221546077.5U
Authority: CN
Inventors: 潘燕; 邢晨; 汤东; 卢倩兮; 盛旭东; 喻英武; 徐秀
Original assignee: Shanghai Electrical Apparatus Research Institute Group Co Ltd
Current assignee: Shanghai Electrical Apparatus Research Institute Group Co Ltd
Priority date: 2022-06-20
Filing date: 2022-06-20
Publication date: 2022-09-30
Anticipated expiration: 2032-06-20

Abstract

本实用新型涉及一种升降压恒流恒压可切换的域控制器应用电路，所述域控制器应用电路工作在恒压源模式或工作在恒流源模式，其特征在于，所述域控制器应用电路包括SBC模块电路、MCU模块电路、H桥DC‑DC功率模块电路、负载反馈选择模块电路、负载反馈模块电路以及负载模块电路。本实用新型具有如下有益效果：实现了恒流恒压的统一；根据负载电压状态灵活调节，实现了拓扑的有效统一；适用大功率场合；可以大大减少系统的体积，降低BOM成本，提升系统效率，在恒压、恒流负载之间自动识别切换，易于产品的平台化生产和管理，进一步提升产品的竞争力。

Description

一种升降压恒流恒压可切换的域控制器应用电路

技术领域

本实用新型涉及一种基于新的电气架构的域控制器，旨在降低系统的整体BOM成本，提高系统的效率、普遍适应性以及控制器的平台化管理，属于汽车电子电气化领域。

背景技术

域控制器是汽车电子电气化的核心，传统的BCM已经不能满足日益的变化，需要更合理的设计和控制生产过程，以及提高生产质量、增强生产效率、降低成本。目前大部分域控制器具有较复杂的系统，系统不够灵活，系统平台性和普适性不够，需要相关企业根据不同需求优化设计。然而，随着车灯的观赏性和安全性的要求越来越高，一般的BCM控制器越来越不能满足相关的要求，严重限制了相关车灯的发展。亟需一种新的在不同条件下，能够自动匹配对应的工作模式(恒流或者恒压)来驱动不同负载的控制器。该控制器具有拓扑可变，恒流模式，恒压模式可切换，效率高，易平台化，低成本，系统简洁等优点，能够满足车灯的电气化发展的需求。

例如：专利号为CN201120194045.9的《一种升降压恒流输出的LED灯用电源》，提供一种升降压恒流输出的LED灯用电源，但是电源是非同步整流，系统效率低，兼容性差，只能实现恒流，对于恒压要求的输出不能够响应。

专利号为CN201810680162.2的《一种大功率LED器件的恒流恒压电路》，提供了一种大功率LED器件的恒流恒压电路，电路可以实现恒流恒压，但是该专利只是应用于buck电路，对于boost和buck-boost的电路拓扑不能有效应用，局限性很大。

专利号为CN201910764011.X的《一种类域车灯控制系统和车辆》，该发明包括车身控制模块和域控制器，车身控制模块和域控制器通过CAN相连，域控制器与车灯负载通过LIN相连，此类应用限制了域控制器和车灯负载的通讯速率，且车灯负载还需要独立电源供电。导致系统复杂，效率低，不能有效适应新的趋势发展。

以上专利的实现方式，无法自动识别负载的状态，来切换恒流恒压，面对负载的电压状态，不能够自动切换拓扑结构，具有很强局限性。并且电路复杂，传输的数据量较小，效率低，无法适应新的发展需求。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：传统的BCM存在不能将恒流和恒压源统一化，驱动路数多的缺陷。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供了一种升降压恒流恒压可切换的域控制器应用电路，所述域控制器应用电路工作在恒压源模式或工作在恒流源模式，其特征在于，所述域控制器应用电路包括SBC模块电路、MCU模块电路、H桥DC-DC功率模块电路、负载反馈选择模块电路、负载反馈模块电路以及负载模块电路，其中：

SBC模块电路包括多路CAN触发器TLE9278，多路CAN触发器TLE9278利用CAN信号接收脚接收中心域CAN信号；多路CAN触发器TLE9278的CAN交互脚通过CAN交互总线与MCU模块电路的CAN交互脚相连；外部电源输入接入多路CAN触发器TLE9278的VS脚，外部电源输入接入多路CAN触发器TLE9278通过VDD脚为MCU模块电路和负载反馈选择模块电路供电；

MCU模块电路通过ADC采样引脚一以及ADC采样引脚二对负载模块电路反馈的电压进行采样，其中：MCU模块电路的ADC采样引脚一连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接多路CAN触发器TLE9278的VDD脚，当恒压源负载接入后，电阻R6的另一端还连接电阻R9；MCU模块电路的ADC采样引脚二连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端接多路CAN触发器TLE9278的VDD脚，当恒流源负载接入后，电阻R12的另一端还连接电阻R11；MCU模块电路通过GPIN脚GPIN4以及DAC信号输出脚与H桥DC-DC功率模块电路相连；MCU模块电路的四个GPIN脚GPIN0、GPIN1、GPIN2、GPIN3接负载反馈选择模块电路；

H桥DC-DC功率模块电路包括DCDC控制器TLD5190以及由DCDC控制器TLD5190控制的H桥逆变电路；外部电源输入H桥逆变电路后，由H桥逆变电路在DCDC控制器TLD5190的控制下向负载模块电路输出逆变后的电压信号VOUT；DCDC控制器TLD5190的SET脚接MCU模块电路的DAC信号输出脚，DCDC控制器TLD5190的EN/PWMI脚接MCU模块电路的GPIN脚GPIN4；DCDC控制器TLD5190的13脚及14脚接负载反馈选择模块电路，通过负载反馈选择模块电路采集负载模块电路中恒压源负载或恒流源负载的状态，并根据恒压源负载或恒流源负载的状态自适应地修改H桥逆变电路的功率拓扑结构，满足输出要求；

负载反馈选择模块电路包括电子开关芯片TMUX7212-Q1；电子开关芯片TMUX7212-Q1的4脚及13脚接多路CAN触发器TLE9278的VDD脚；电子开关芯片TMUX7212-Q1的1脚、16脚、8脚及9脚接MCU模块电路的GPIN脚GPIN0、GPIN1、GPIN2、GPIN3；电子开关芯片TMUX7212-Q1的2脚及7脚接DCDC控制器TLD5190的13脚，电子开关芯片TMUX7212-Q1的10脚及15脚接DCDC控制器TLD5190的14脚；电子开关芯片TMUX7212-Q1的3脚、14脚、6脚、11脚接负载反馈模块电路；

负载反馈模块电路包括电阻R7、R8、R10、RCS1；电阻R7的一端接H桥DC-DC功率模块电路输出的电压信号VOUT，另一端接电阻R8的一端；电阻R8的一端同时接电子开关芯片TMUX7212-Q1的3脚，另一端接电阻R10的一端；电阻R10的一端同时接电子开关芯片TMUX7212-Q1的14脚，另一端接地；电阻RCS1的一端接电子开关芯片TMUX7212-Q1的6脚，另一端同时接电子开关芯片TMUX7212-Q1的11脚以及地；

恒压源负载或恒流源负载接入负载模块电路；当恒压源负载接入负载模块电路时，恒压源负载的一端接入H桥DC-DC功率模块电路输出的电压信号VOUT，另一端接地，同时，负载模块电路向MCU模块电路提供接地的电阻R9；当恒流源负载接入负载模块电路时，恒流源负载的一端接入H桥DC-DC功率模块电路输出的电压信号VOUT，另一端接电子开关芯片TMUX7212-Q1的6脚，同时，负载模块电路向MCU模块电路提供接地的电阻R11。

优选地，当接入所述负载模块电路的所述恒压源负载有带CAN的线性源器件，所述恒压源负载的CAN信号输出脚与所述多路CAN触发器TLE9278的CAN信号接收脚相连。

优选地，所述H桥逆变电路包括由四个NMOS器件T1、T2、T3、T4组成的两个桥臂以及连接两个桥臂中点的电感L1，H桥逆变电路经由电阻R5接地；四个NMOS器件T1、T2、T3、T4的控制端分别经由电阻R1、R2、R4、R3接DCDC控制器TLD5190的2脚、11脚、7脚、6脚；电感L1两端分别接DCDC控制器TLD5190的4脚和9脚；电阻R5两端分别接DCDC控制器TLD5190的17脚和18脚。

相比于现有的电路，本实用新型提供的一种升降压恒流恒压可切换的域控制器应用电路具有如下创新：第一，驱动的整体架构是高效率的升降压H桥电路；第二，电路实现MCU自动识别负载，并且根据不同负载，确定反馈回路，实现恒流源或者恒压源；第三，确定恒流还是恒压的反馈电路是相互独立的，保证了反馈的准确性和独立性。

因此，与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

实现了恒流恒压的统一；根据负载电压状态灵活调节，实现了拓扑的有效统一；适用大功率场合；可以大大减少系统的体积，降低BOM成本，提升系统效率，在恒压、恒流负载之间自动识别切换，易于产品的平台化生产和管理，进一步提升产品的竞争力。

附图说明

图1为本实用新型的电原理图；

图2为本实施例中的H桥DC-DC功率模块电路图；

图3为负载反馈选择模块电路图；

图4为负载反馈模块电路图；

图5为SBC模块电路及MCU模块电路的电路图；

图6为负载模块电路的电路图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1所示，本实施例公开的一种升降压恒流恒压可切换的域控制器应用电路包括：SBC模块电路、MCU模块电路、H桥DC-DC功率模块电路、负载反馈选择模块电路、负载反馈模块电路以及负载模块电路。

结合图5，SBC模块电路基于TLE9278实现，TLE9278为集成电源的多路CAN触发器。多路CAN触发器TLE9278利用四对CAN信号接收脚——CANH0、CANL0，CANH1、CANL1，CANH2、CANL2，CANH3、CANL3，接收中心域CAN信号。当本实用新型工作在恒压源模式，且负载模块电路中的负载接带CAN的线性源器件时，多路CAN触发器TLE9278还利用从四对CAN信号接收脚中的三对——CANH1、CANL1，CANH2、CANL2，CANH3、CANL3，从负载模块电路的线性源器件接收负载CAN信号。多路CAN触发器通过CAN交互总线(由TXDCAN0、RXDCAN0、TXDCAN1、RXDCAN1、TXDCAN2、RXDCAN2、TXDCAN3、RXDCAN3组成)将中心域CAN信号和/或负载CAN信号传输给MCU模块电路。同时，外部电源输入接入多路CAN触发器TLE9278的VS脚，外部电源输入接入多路CAN触发器TLE9278通过VDD脚为MCU模块电路和负载反馈选择模块电路供电。多路CAN触发器TLE9278的其他引脚与MCU模块电路之间的连接关系如图5所示，此处不再赘述。

MCU模块电路基于常规的MCU芯片实现，各种型号均可，本实施例不再以特定型号的MCU为例进行说明。MCU模块电路用于处理中心域CAN信号和/或负载CAN信号。MCU模块电路还通过两个ADC采样引脚对负载模块电路反馈的电压进行采样来判断接入的是恒压源负载(图6中的负载1)还是恒流源负载(图6中的负载2)，从而实现对负载反馈选择模块电路的控制。

MCU模块电路的一个ADC采样引脚连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接多路CAN触发器TLE9278的VDD脚。当恒压源负载接入后，电阻R6的另一端还连接电阻R9，利用电阻R6以及电阻R9对多路CAN触发器TLE9278的VDD脚的输出电压进行分压，从而使得MCU模块电路的ADC采样引脚采集得到电压信号Test-V。

MCU模块电路的另一个ADC采样引脚连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端接多路CAN触发器TLE9278的VDD脚。当恒流源负载接入后，电阻R12的另一端还连接电阻R11，利用电阻R12以及电阻R11对多路CAN触发器TLE9278的VDD脚的输出电压进行分压，从而使得MCU模块电路的ADC采样引脚采集得到电压信号Test-I。

MCU模块电路通过一个GPIN脚(如图5所示，为GPIN4)以及一个DAC信号输出脚与H桥DC-DC功率模块电路相连，MCU模块电路通过GPIN脚向H桥DC-DC功率模块电路给出模式选择以及使能信号BUCK-BOOST-EN24，通过DAC信号输出脚向H桥DC-DC功率模块电路给出DAC信号DAC-current/voltage。MCU模块电路的另外四个GPIN脚GPIN0、GPIN1、GPIN2、GPIN3接负载反馈选择模块电路。MCU模块电路根据采集得到的电压信号Test-V或电压信号Test-I，通过四个GPIN脚GPIN0、GPIN1、GPIN2、GPIN3对负载反馈选择模块电路进行控制。

结合图2，H桥DC-DC功率模块电路包括DCDC控制器TLD5190以及由DCDC控制器TLD5190控制的H桥逆变电路。外部电源输入H桥逆变电路后，由H桥逆变电路在DCDC控制器TLD5190的控制下向负载模块电路输出逆变后的电压信号VOUT。H桥逆变电路包括由四个NMOS器件T1、T2、T3、T4组成的两个桥臂以及连接两个桥臂中点的电感L1，H桥逆变电路经由电阻R5接地。四个NMOS器件T1、T2、T3、T4的控制端分别经由电阻R1、R2、R4、R3接DCDC控制器TLD5190的2脚、11脚、7脚、6脚，由DCDC控制器TLD5190向四个NMOS器件T1、T2、T3、T4给出控制信号HSGD1、HSGD2、LSGD1、LSGD2。电感L1两端分别接DCDC控制器TLD5190的4脚和9脚。电阻R5两端分别接DCDC控制器TLD5190的17脚和18脚。DCDC控制器TLD5190的SET脚接入MCU模块电路给出的DAC信号DAC-current/voltage，DCDC控制器TLD5190的EN/PWMI脚接MCU模块电路给出的模式选择以及使能信号BUCK-BOOST-EN24。MCU模块电路据负载状态控制H桥DC-DC功率模块的使能和输出。DCDC控制器TLD5190的13脚及14脚接负载反馈选择模块电路，通过负载反馈选择模块电路采集负载模块电路中恒压源负载或恒流源负载的状态，并根据恒压源负载或恒流源负载的状态自适应地修改H桥逆变电路的功率拓扑结构，满足输出要求。

结合图3，负载反馈选择模块电路基于电子开关芯片TMUX7212-Q1实现。电子开关芯片TMUX7212-Q1的4脚及13脚接SBC模块电路输出的供电电压信号VDD。电子开关芯片TMUX7212-Q1的1脚、16脚、8脚及9脚接MCU模块电路的四个GPIN脚GPIN0、GPIN1、GPIN2、GPIN3，从而接收MCU模块电路给出的控制信号。电子开关芯片TMUX7212-Q1的2脚及7脚接DCDC控制器TLD5190的13脚，电子开关芯片TMUX7212-Q1的10脚及15脚接DCDC控制器TLD5190的14脚，根据负载状态来选择恒流源或者恒压源反馈，将恒压源负载或恒流源负载的状态反馈给DCDC控制器TLD5190。电子开关芯片TMUX7212-Q1的3脚、14脚、6脚、11脚接负载反馈模块电路，从而实现对负载反馈模块电路的控制。

结合图4，负载反馈模块电路包括电阻R7、R8、R10、RCS1，电阻R7的一端接H桥DC-DC功率模块电路输出的电压信号VOUT，另一端接电阻R8的一端。电阻R8的一端同时接电子开关芯片TMUX7212-Q1的3脚，另一端接电阻R10的一端。电阻R10的一端同时接电子开关芯片TMUX7212-Q1的14脚，另一端接地。电阻RCS1的一端接电子开关芯片TMUX7212-Q1的6脚，另一端同时接电子开关芯片TMUX7212-Q1的11脚以及地。

结合图6，恒压源负载或恒流源负载接入负载模块电路。当恒压源负载接入负载模块电路时，恒压源负载的一端接入H桥DC-DC功率模块电路输出的电压信号VOUT，另一端接地，同时，负载模块电路向MCU模块电路提供接地的电阻R9。本实施例中，恒压源负载有带CAN的线性源器件，其与多路CAN触发器TLE9278的三对CAN信号接收脚CANH1、CANL1，CANH2、CANL2，CANH3、CANL3相连。当恒流源负载接入负载模块电路时，恒流源负载的一端接入H桥DC-DC功率模块电路输出的电压信号VOUT，另一端接电子开关芯片TMUX7212-Q1的6脚，同时，负载模块电路向MCU模块电路提供接地的电阻R11。当负载模块电路接入不同的负载时，负载模块电路会反馈给MCU模块电路不同的信号，以便MCU模块电路可以识别负载状态。

上述升降压恒流恒压可切换的域控制器应用电路的工作模式分为两大类：第一大类负载——驱动恒压源负载；第二大类负载——驱动恒流源负载。

当恒压源负载接入负载模块电路后，此时负载模块电路向MCU模块电路提供接地的电阻R9。在MCU模块电路中，通过电阻R12与电阻R9的分压，MCU模块电路通过ADC采样引脚采样获得电压信号Test-V。MCU模块电路通过电压信号Test-V的电压值来知晓是恒压源负载接入电路中，并根据电压信号Test-V来确定输出的电压。当恒压源负载中有恒压源负载有带CAN的线性源器件时，可通过多路CAN触发器TLE9278的三对CAN信号接收脚与SBC模块电路相连，并由SBC模块电路将数据和MCU模块电路交互，实现动态效果。当MCU模块电路知晓是恒压源负载接入后，通过调配负载反馈选择模块和负载反馈模块来选择用电压作为负反馈。当接入恒压源负载后，MCU模块电路通过GPIN脚GPIN0、GPIN1、GPIN2、GPIN3来控制负载反馈选择模块。当GPIN脚GPIN0、GPIN1为高电平，GPIN脚GPIN2、GPIN3为低电平时，此时电子开关芯片TMUX7212-Q1的工作模式是：2脚、3脚短路，15脚、14脚短路，10脚、11脚开路，7脚、6脚开路，负载反馈模块中的电阻R7、R8、R10被接入负反馈回路中，H桥DC-DC功率模块电路输出的电压信号VOUT经过电阻R7、R8、R10实现恒压控制。此时的恒压源可以实现Buck、Boost、Buck-Boost的拓扑结构。

Buck模式：当H桥DC-DC功率模块电路工作在Buck模式时，此时：NMOS器件T1工作在PWM模式，作为开关管；NMOS器件T4工作在PWM模式，作为续流管；NMOS器件T3常断开，NMOS器件T2常导通。此时H桥逆变电路相当于常规的同步降压模式。

Boost模式：当H桥DC-DC功率模块电路工作在Boost模式时，此时：NMOS器件T1常导通，NMOS器件T4常断开；NMOS器件T3工作在PWM模式，作为开关管；NMOS器件T2工作在PWM模式，作为续流管，此时H桥逆变电路相当于常规的同步升压模式。

当H桥DC-DC功率模块工作在Buck-Boost模式时，此时NMOS器件T1，NMOS器件T2、NMOS器件T3、NMOS器件T4均工作在PWM模式，以此实现升降压模式。

当恒流源负载接入负载模块电路后，此时负载模块电路向MCU模块电路提供接地的电阻R11。在MCU模块电路中，通过电阻R11与电阻R6分压，MCU模块电路通过ADC采样引脚采样获得电压信号Test-I。MCU模块电路通过电压信号Test-I的电压值来知晓是恒流源负载接入电路中，并根据电压信号Test-I来确定输出的电流。当MCU模块电路知晓是恒流源负载接入后，通过调配负载反馈选择模块和负载反馈模块来选择用电流作为负反馈。当接入恒流源负载后，MCU模块电路通过GPIN脚GPIN0、GPIN1、GPIN2、GPIN3来控制负载反馈选择模块。当GPIN脚GPIN0、GPIN1为低电平，GPIN脚GPIN2、GPIN3为高电平时，此时电子开关芯片TMUX7212-Q1的工作模式是：2脚、3脚开路，15脚、14脚开路，10脚、11脚短路，7脚、6脚短路。负载反馈模块中的电阻RCS被接入负反馈回路中，H桥DC-DC功率模块的输出电流通过电阻RCS实现恒流控制。此时的恒流源也可以实现Buck、Boost、Buck-Boost的拓扑结构，实现方式与恒压源一致，此处不再赘述。

Claims

1.一种升降压恒流恒压可切换的域控制器应用电路，所述域控制器应用电路工作在恒压源模式或工作在恒流源模式，其特征在于，所述域控制器应用电路包括SBC模块电路、MCU模块电路、H桥DC-DC功率模块电路、负载反馈选择模块电路、负载反馈模块电路以及负载模块电路，其中：

2.如权利要求1所述的一种升降压恒流恒压可切换的域控制器应用电路，其特征在于，当接入所述负载模块电路的所述恒压源负载有带CAN的线性源器件，所述恒压源负载的CAN信号输出脚与所述多路CAN触发器TLE9278的CAN信号接收脚相连。

3.如权利要求1所述的一种升降压恒流恒压可切换的域控制器应用电路，其特征在于，所述H桥逆变电路包括由四个NMOS器件T1、T2、T3、T4组成的两个桥臂以及连接两个桥臂中点的电感L1，H桥逆变电路经由电阻R5接地；四个NMOS器件T1、T2、T3、T4的控制端分别经由电阻R1、R2、R4、R3接DCDC控制器TLD5190的2脚、11脚、7脚、6脚；电感L1两端分别接DCDC控制器TLD5190的4脚和9脚；电阻R5两端分别接DCDC控制器TLD5190的17脚和18脚。