CN219697307U - 一种电机控制器的电源输入电路、电机控制器及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机控制器的电源输入电路，包括电源正极端子、电源负极端子以及NMOS管Q1以及MOS管Q2，电源正极端子连接至NMOS管Q1的S极NMOS管的D极引出供电输出端Vpower；NMOS管Q1的G极连接驱动控制端Vcp；NMOS管的Q1的G极连接MOS管Q2的集电极；MOS管的发射极连接至NMOS管Q1的S极；MOS管Q2de基极连接至二极管D3的阴极，二极管D3的阳极连接至电源负极端子。本实用新型的优点在于：结构简单、成本低的实现了输入电源的防反接功能；该电源输入电路具有导通损耗小的优点，有效提升电路的效率。

Description

一种电机控制器的电源输入电路、电机控制器及汽车

技术领域

本实用新型涉及电机控制器保护电路领域，特别涉及一种防反接的电机控制器的电源输入电路、电机控制器及汽车。

背景技术

防反接在电学领域很重要，因为接反会造成安全事故亦或是造成电气设备的损坏，现有电学领域很多用电部件都会在电源输入电路中增加防反接等安全部件以保护用电器件。

在电机控制器领域，如果电源接反会造成整个电机控制器的损坏，产生电机的损坏。现在的电机控制器中存在多种防反接电路：

第一种，直接采用肖特基二极管串联在电源输入的正极电路中，此种电路比较简单，选用一个单独的肖特基二极管即可达到电路防反接的目的，但是二极管会存在零点几伏的压降，而电机控制器一般的电流都会比较大，这样会导致二极管消耗的功耗比较大，降低电机控制器的效率；

第二种，选用PMOS串联在电源输入正极电路中用于防反接，选用这种方案MOS消耗的功耗比较小，但是由于PMOS在价格上没有优势，考虑成本的情况下批量产品很少选用；

第三种，选用NMOS串联在电源输入负极电路中用于防反接，该方案成本上具有优势，MOS管消耗的功耗也比较小，但是该方案会将输入的KL31与后续电路的GND进行分割，电路的完整性会受到破坏。

上述三种常见的防反接的的电源输入电路均存在一定的缺陷，无法满足电机控制器对于防反接的电源输入保护要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电机控制器的电源输入电路，该电路相对于现有技术的防反接电源输入电路具有成本低、结构简单、功耗小等特点。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种电机控制器的电源输入电路，包括电源正极端子、电源负极端子以及NMOS管Q1以及MOS管Q2，电源正极端子连接至NMOS管Q1的S极NMOS管的D极引出供电输出端Vpower；NMOS管Q1的G极连接驱动控制端Vcp；NMOS管的Q1的G极连接MOS管Q2的集电极；MOS管的发射极连接至NMOS管Q1的S极；MOS管Q2de基极连接至二极管D3的阴极，二极管D3的阳极连接至电源负极端子。

在驱动控制端Vcp和NMOS管Q1的G极之间串接设置有电阻R3。

所述电源输入电路还包括二极管D2，二极管D2的阳极连接至NMOS管Q1的S极，二极管D2的阴极连接至NMOS管Q1的G极。

所述二极管D2为稳压二极管。

在MOS管Q2的基极和二极管D3的阴极之间串接设置有电阻R1；在MOS管Q2的发射极和基极之间串接设置电阻R2。

在所述的NMOS管Q1与电源正极端子、电源负极端子之间串接设置有EMI滤波电路。

所述EMI滤波电路包括：二极管D1、电容C2、C2、C3、C4以及电感L1，电源正极端子经电感L1连接至NMOS管Q1的S极；在电感L1和电源正极端子之间引出端子经电容C1连接至电源负极端子；在电感L1和NMOS管Q1之间引出端子经电容C3连接至电源负极端子；电容C2、二极管D1均并联在电容C1两端；电容C4并联在电容C3两端。

在NMOS管Q1的D极和端子Vpower之间引出端子经电容C7接地；电容C7两端分别并联设置有电容C8、C5、C6。

一种电机控制器，所述电机控制器包括所述的电源输入电路。

一种汽车，所述汽车包括所述的电机控制器的电源输入电路和或包括所述的电机控制器。

本实用新型的优点在于：结构简单、成本低的实现了输入电源的防反接功能；该电源输入电路具有导通损耗小的优点，有效提升电路的效率；核心部件NMOS等成本低，在产品大规模生产时，成本上的优势很大；NMOS串联在输入电路正极，因此也不存在GND分割的问题，保证了电路的完整性。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本实用新型的电源输入电路的电路原理图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本申请主要实现电源防反接的电源输入电路，对现有技术中的防反接电路中进行优化，选用了NMOS串联在电源输入正极电路中用于防反接防护。本实用新型专利提供了一种具有低压防反接功能的电路以及具体的实现方式，所述的低压防反接电路包括电源输入端双向TVS管、防反接NMOS、NMOS驱动稳压管、驱动分压电阻、储能电容、储能电感和滤波电容等，具体电路如下：

如图1所示，一种电机控制器的电源输入电路，包括电源正极端子、电源负极端子以及NMOS管Q1以及MOS管Q2，其中电源正极端子用于接入电源的正极，电源负极端子用于接入电源负极，这样就可以实现了电源经正负极端子引入本申请的电路，该电路并具有一定的防反接的功能，当正负极端子与电源正负极接反后可以起到保护作用。本申请的电机控制器以汽车领域的应用为例，电源正极端子和负极端子分别为KL30端子、KL31端子，用于分别连接至汽车的KL30电、KL31电。

电源正极端子连接至NMOS管Q1的S极NMOS管的D极引出供电输出端Vpower；供电输出端Vpower用于对电机控制器供电，基于该供电电机控制器得电工作。在安装时将Vpower端子连接至电机控制器的供电端子上。

NMOS管Q1的G极连接驱动控制端Vcp；驱动控制端Vcp用于连接至电机控制器的输出控制端或电机控制器中的一些得电工作芯片的输出端，用于输出控制信号至Vcp中来驱动Q1。

NMOS管的Q1的G极连接MOS管Q2的集电极；MOS管Q2的发射极连接至NMOS管Q1的S极；MOS管Q2的基极连接至二极管D3的阴极，二极管D3的阳极连接至电源负极端子。

其工作原理为：当正负极连接正常时，KL30输入电源正极高压，此时通过NMOS Q1的二极管实现Vpower为电机控制器供电，电机控制器得电工作后，电机控制器的主控芯片得电工作后输出对应的高电平信号来驱动Q1工作，此时Q1闭合持续为Vpower供电来实现电机控制器的工作；当电源正负极端子接反后，也就是KL30端子接入电源负极或接地；KL31端子接电源正极或高压；则此时经D3后驱动Q2导通；Q2导通后就会是Q1的G极和S极短接在一起，而Q1的S极是错节了电源负极或接地，因此Q1无法导通且无法为Vpower供电，因此就可以实现错接或接反后的保护断电功能。

在本申请的优选的实施例中，为了实现保护功能，在驱动控制端Vcp和NMOS管Q1的G极之间串接设置有电阻R3，用于限制Q1的G极电流。R3位于NMOS驱动信号Vcp网络和MOS Q1的G级之间起到限流作用。

稳压二极管D2的阳极连接至NMOS管Q1的S极，二极管D2的阴极连接至NMOS管Q1的G极；D2位于NMOS管Q1的G级和S级，用来保护NMOS管Q1的驱动，防止驱动电平过高导致Q1损坏。

在MOS管Q2的基极和二极管D3的阴极之间串接设置有电阻R1；在MOS管Q2的发射极和基极之间串接设置电阻R2。输入反接时驱动控制电路三极管Q2，其中R1、R2为Q2的驱动电阻，二极管D3为防反二极管。

在所述的NMOS管Q1与电源正极端子、电源负极端子之间串接设置有EMI滤波电路。EMI滤波电路包括：二极管D1、电容C2、C2、C3、C4以及电感L1，电源正极端子经电感L1连接至NMOS管Q1的S极；在电感L1和电源正极端子之间引出端子经电容C1连接至电源负极端子；在电感L1和NMOS管Q1之间引出端子经电容C3连接至电源负极端子；电容C2、二极管D1均并联在电容C1两端；电容C4并联在电容C3两端。其中D1位

其中D1位于整个电机控制器输入端最靠近接口的位置，连接在KL30和KL31之间用于防止输入电压尖峰过高影响板内其他器件功能，其为双向TVS管；

C1、C2、L1、C3、C4组成π型滤波器，一方面为了防止外部电源以及其他的信号干扰对整个电源输入的影响，另一方面减少板内的信号对外部电源以及车内其他器件的干扰；

在NMOS管Q1的D极和端子Vpower之间引出端子经电容C7接地；电容C7两端分别并联设置有电容C8、C5、C6。其中C5、C6作为给H桥供电的主要储能电容，在H桥驱动电机进行高频开关时，储能电容给H桥驱动电路提供能量，足够大的储能电容能够有效降低供电线上的纹波，防止纹波过大影响H桥驱动电机的性能；C7、C8用作高频的滤波，减少H桥高频的开关对供电Vpower的影响。

本申请的电源输入电路放置在整个电机控制器的输入端，这个电路包含EMI滤波部分D1、C1、C2、L1、C3、C4；防反接MOS Q1，电路正常工作时的驱动限流电阻R3，MOS驱动稳压管D2；驱动控制MOS管Q2以及电阻R1、R2；给H桥供电的储能电容C5、C6，以及滤除高频干扰的C7和C8。防反接MOS Q1位于输入电路正极的主回路上，正常工作时，Q1的防反接二极管先进行工作，此时Vpower得电，板内芯片正常工作；板内芯片工作之后产生Q1开关所需的驱动电平Vcp用来驱动Q1工作，当电源KL30和KL31接反之后，KL31为外部电源的高电平，KL30变为外部电源的低电平，此时D3导通，Q2的基极为高电平，将Q1的G级与S级短接，此时NMOS Q1无法导通，保护后续的电路不受损坏。

本申请的优点在于：一方面NMOS管串联在电路中由于NMOS的导通电阻比较小，在实际使用中导通损耗很小，对效率的提升很有帮助；另一方面，NMOS的价格较PMOS价格便宜，在产品大规模生产时，成本上的优势很大；最后，由于NMOS串联在输入电路正极，因此也不存在GND分割的问题，保证了地平面的完整性。

本实用新型所述的低压防反接电路，能够有效防止在外侧电源输入反接的情况下，对电机控制器中的H桥驱动电路以及其他负载电路造成不可恢复的损伤。同时该部分电路能够给电路后端负载提供平滑稳定的电压，对电路的功能、性能以及安全性提供了保障。

本申请还提供一种电机控制器，该电机控制器包括本申请中的电源输入电路。

本申请还提供一种汽车，该汽车包括本申请中电机控制器的电源输入电路和或包括所述的电机控制器。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机控制器的电源输入电路，其特征在于：包括电源正极端子、电源负极端子以及NMOS管Q1以及MOS管Q2，电源正极端子连接至NMOS管Q1的S极NMOS管的D极引出供电输出端Vpower；NMOS管Q1的G极连接驱动控制端Vcp；NMOS管的Q1的G极连接MOS管Q2的集电极；MOS管的发射极连接至NMOS管Q1的S极；MOS管Q2de基极连接至二极管D3的阴极，二极管D3的阳极连接至电源负极端子。

2.如权利要求1所述的电机控制器的电源输入电路，其特征在于：在驱动控制端Vcp和NMOS管Q1的G极之间串接设置有电阻R3。

3.如权利要求1所述的电机控制器的电源输入电路，其特征在于：所述电源输入电路还包括二极管D2，二极管D2的阳极连接至NMOS管Q1的S极，二极管D2的阴极连接至NMOS管Q1的G极。

4.如权利要求3所述的电机控制器的电源输入电路，其特征在于：所述二极管D2为稳压二极管。

5.如权利要求1所述的电机控制器的电源输入电路，其特征在于：在MOS管Q2的基极和二极管D3的阴极之间串接设置有电阻R1；在MOS管Q2的发射极和基极之间串接设置电阻R2。

6.如权利要求1所述的电机控制器的电源输入电路，其特征在于：在所述的NMOS管Q1与电源正极端子、电源负极端子之间串接设置有EMI滤波电路。

7.如权利要求6所述的电机控制器的电源输入电路，其特征在于：所述EMI滤波电路包括：二极管D1、电容C2、C2、C3、C4以及电感L1，电源正极端子经电感L1连接至NMOS管Q1的S极；在电感L1和电源正极端子之间引出端子经电容C1连接至电源负极端子；在电感L1和NMOS管Q1之间引出端子经电容C3连接至电源负极端子；电容C2、二极管D1均并联在电容C1两端；电容C4并联在电容C3两端。

8.如权利要求1-7任一所述的电机控制器的电源输入电路，其特征在于：在NMOS管Q1的D极和端子Vpower之间引出端子经电容C7接地；电容C7两端分别并联设置有电容C8、C5、C6。

9.一种电机控制器，其特征在于：所述电机控制器包括如权利要求1-8任一所述的电源输入电路。

10.一种汽车，其特征在于：所述汽车包括如权利要求1-8任一所述的电机控制器的电源输入电路和或包括如权利要求9所述的电机控制器。