CN2838140Y

CN2838140Y - 车载dc－dc转换器

Info

Publication number: CN2838140Y
Application number: CN 200520074945
Authority: CN
Inventors: 陆文兴
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2005-08-25
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2015-08-25

Abstract

本实用新型涉及转换器技术领域，尤其是一种车载DC－DC转换器。具有PWM芯片TL494和N－MOS管，与N－MOS管T5的栅极、源极及漏极分别连接有自举电路、输入防反接电路及续流电路；还包括短路保护和过流保护电路、输出过压保护电路；PWM芯片TL494的12、8、11引脚通过电阻R18与三极管T3的集电极和三极管T4的基极相连并通过二极管D3与自举电路连接，三极管T4的集电极与自举电路连接；PWM芯片TL494的9、10引脚通过电阻R12与三极管T3的基极相连。造价低，电路中只对N－MOS管驱动部分自举，避免了PWM芯片在高压下运行的危险情况，电路中采用桥平衡的简单方法，实现了转换器具有过流和短路保护功能。

Description

车载DC-DC转换器

技术领域

本实用新型涉及转换器技术领域，尤其是一种车载DC-DC转换器。

背景技术

车载DC-DC转换器一般采用专用芯片制成，专用芯片的价格都较贵，如ONSemiconductor公司的CS51411芯片，使用电压范围为9-36V，负载电流1.5A，效率≥80％，主要元器件价格为0.94美元；Maxim公司的max5083芯片，使用电压范围9-40V，负载电流1.5A，效率≥80％，主要元器件价格1.94美元；Linear公司的LTC17323芯片，使用电压范围9-60V，负载电流1.5A，效率≥80％，主要元器件价格2.56美元。由于专用芯片的价格较贵，导致使用这些专用芯片制成的车载DC-DC转换器造价昂贵。

发明内容

为了克服现有的车载DC-DC转换器的不足，本实用新型提供一种采用PWM脉宽调节芯片TL494及N-MOS并运用倍压自举电路制成的、造价低廉的车载DC-DC转换器。

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DC-DC转换器，具有PWM芯片TL494和N-MOS管，自举电路、输入防反接电路及续流电路分别与N-MOS管T5的栅极、源极及漏极相连；还包括短路保护和过流保护电路和输出过压保护电路；PWM芯片TL494的12、8、11引脚通过电阻R18与三极管T3的集电极和三极管T4的基极相连并通过二极管D3与自举电路连接，三极管T4的集电极与自举电路连接；PWM芯片TL494的9、10引脚通过电阻R12与三极管T3的基极相连。

具体地：所述自举电路包括三级管T1、T2、电阻R2、R7、二级管D2、D4、稳压管D7及电容C2、C8；

电流一路通过二极管D2、电阻R2、二级管D4，另一路通过稳压管D7后，经过电阻R17与三极管T1、T2的基极相连、经过R7与三极管T2集电极相连；三极管T2的发射极与三极管T1的集电极相连。

具体地：所述输入防反电路由保险丝F和二极管D1组成，设置在输入起始端，二极管D1正极接地，负极与输入端正极相连。

具体地：所述续流电路包括二极管D5、电感L2和电容C6；

电感L2一端与N-MOS管T5漏极相连，一端与输出端相连；在电感L2的两端分别连接二极管D5的负极和电容C6的正极，二极管D5的正极和电容C6的负极接地。

具体地：所述短路保护和过流保护电路由取样电阻R_P、分压电阻R1、R14、R3、R15、R6和两个误差放大器组成；

连接关系：PWM芯片TL494的16脚经过分压电阻R3、R15分别接地，再经过分压电阻R6和取样电阻R_P的左端相连，PWM芯片TL494的15脚经过分压电阻R14接地，再经过分压电阻R1和取样电阻R_P的右端相连。

具体地：所述输出过压保护电路由输出端稳压管D6及输入端保险丝F组成；

本实用新型的有益效果是，本实用新型的车载DC-DC转换器造价低，电路中只对N-MOS管驱动部分自举，避免了PWM芯片在高压下运行的危险情况，电路中采用桥平衡的简单方法，实现了转换器具有过流和短路保护功能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的车载DC-DC转换器的电路图。

图2是本实用新型自举电路图。

图3是本实用新型输入防反接电路图。

图4是本实用新型续流电路图。

图5是本实用新型短路保护和过流保护电路图。

图6是本实用新型输出过压保护电路图。

具体实施方式

如图1所示的本实用新型的车载DC-DC转换器，具有PWM芯片TL494和N-MOS管，自举电路、输入防反接电路及续流电路分别与N-MOS管T5的栅极、源极及漏极相连；还包括短路保护和过流保护电路和输出过压保护电路；PWM芯片TL494的12、8、11引脚通过电阻R18与三极管T3的集电极和三极管T4的基极相连，9、10引脚通过电阻R12与三极管T3的基极相连。

自举电路，如图2所示，包括三级管T1、T2、电阻R2、R7、二级管D2、D4、D7及电容C2、C8；电流一路通过二极管D2、电阻R2、二级管D4，另一路通过稳压管D7后，经过电阻R17与三极管T1、T2的基极相连、经过R7与三极管T2集电极相连；三极管T2的发射极与三极管T1的集电极相连。由于N-MOS管工作于开关状态。而使N-MOS管开通栅极电压必须大于源极电压5-10V，为此电路中加入自举升压电路。自举高压的切入由TL494控制。图中T2、T3、T4达到电平转移的目的。T1能使MOS管快速关闭提高电路效率。

输入防反电路，如图3所示，由保险丝F和二极管D1组成，设置在输入起始端，二极管D1正极接地，负极与输入端正极相连。当输入反接时，二极管D1快速使保险丝熔断，从而保护负载。

续流电路，如图4所示，包括二极管D5、电感L2和电容C6；电感L2一端与N-MOS管T5漏极相连，一端与输出端相连；在电感L2的两端分别连接二极管D5的负极和电容C6的正极，二极管D5的正极和电容C6的负极接地。当N-MOS管开通时，输入电源通过MOS管向负载提供电流，并且储能于L2。当N-MOS管关闭时，D5提供续流回路有L2释放能量于负载。

短路保护和过流保护电路，如图5所示，

PWM芯片TL494的16脚经过分压电阻R3、R15分别接地，再经过分压电阻R6和取样电阻R_P的左端相连，PWM芯片TL494的15脚经过分压电阻R14接地，再经过分压电阻R1和取样电阻R_P的右端相连。图中Ud＝1/2Ub，Ua＝I*Rp+Ub。由于R15的作用，当负载电流I没有达到保护值时，误差放大器输出为低电平，电路正常工作。当负载电流I达到保护值，Ua中I*Rp足以克服R15的作用，误差放大器输出为高电平，电路关闭。

输出过压保护电路，如图6所示，由输出端稳压管D6及输入端保险丝F组成；输出端稳压管D6正极与接地，负极连接输出端正极。D5的稳压值为输出额定值的1.1-1.2倍。当电路发生故障而使输出电压升高，稳压管D6击穿短路使保险丝F熔断。达到保护输出负载的目的。

本实用新型的车载DC-DC转换器输入电压范围为9-36V，输出电压6±5％，负载电流1.5A，效率≥80％，具有短路、过流保护功能，由于同样电流及耐压的MOS管，N沟道比P沟道的价格相差较大，并且导通电阻也要小得多，因此一般采用N-MOS管作为开关元件，然而N沟道MOS管要求Vgs≥5-10V，为此本实用新型的车载DC-DC转换器电路中采用了自举电路提高N-MOS管的栅极电压，传统的方法是通过二倍压电路提高控制芯片的电压，由于本实用新型的车载DC-DC转换器能在36V下工作，而控制芯片的使用电压最高为40V，这种方法是不可取的，为此电路中采用电平转移已达到提高栅极电压的目的。MOS管关闭时电源通过D2向C2电容充电且等于电源电压，当IC1控制端输出开通信号时，它通过T3，T4二级倒向使T2导通，这时T5源极等于0V，由于T2导通使T5开通，T5源极等于电源电压，因为C2的端电压不能突变且有稳压管D7的作用，使T5的Vgs等于10V左右。为减小开关损耗，增加T1以加快T5关闭速度。在TL494中有二个误差放大器，其一用于稳定输出电压，另一误差放大器用于过流保护，由于R15并联R3作用，当负载电流小于设定保护电流时，误差放大器输出低(开通)，负载电流大于设定保护电流时，取样电阻R_p上的压降足以克服R15并联R3作用，使误差放大器输出高(关闭)，达到过流保护的目的。

Claims

1.一种车载DC-DC转换器，其特征是：具有PWM芯片TL494和N-MOS管，N-MOS管T5的栅极、源极及漏极分别连接自举电路、输入防反接电路及续流电路；还包括短路保护和过流保护电路、输出过压保护电路；PWM芯片TL494的12、8、11引脚通过电阻R18与三极管T3的集电极和三极管T4的基极相连并通过二极管D3与自举电路连接，三极管T4的集电极与自举电路连接；PWM芯片TL494的9、10引脚通过电阻R12与三极管T3的基极相连。

2.根据权利要求1所述的车载DC-DC转换器，其特征是：所述自举电路包括三级管T1、T2、电阻R2、R7、R17、二级管D2、D4、稳压管D7及电容C2、C8；电流一路通过二极管D2、电阻R2、二级管D4，另一路通过稳压管D7后，经过电阻R17与三极管T1、T2的基极相连、经过R7与三极管T2集电极相连；三极管T2的发射极与三极管T1的集电极相连。

3.根据权利要求1所述的车载DC-DC转换器，其特征是：所述输入防反接电路由保险丝F和二极管D1组成，设置在输入起始端，二极管D1正极接地，负极与输入端正极相连。

4.根据权利要求1所述的车载DC-DC转换器，其特征是：所述续流电路包括二极管D5、电感L2和电容C6；电感L2一端与N-MOS管T5漏极相连，一端与输出端相连；在电感L2的两端分别连接二极管D5的负极和电容C6的正极，二极管D5的正极和电容C6的负极接地。

5.根据权利要求1所述的车载DC-DC转换器，其特征是：所述短路保护和过流保护电路由取样电阻R_P、分压电阻R1、R14、R3、R15、R6和两个误差放大器组成；PWM芯片TL494的16脚经过分压电阻R3、R15分别接地，再经过分压电阻R6和取样电阻R_P的左端相连，PWM芯片TL494的15脚经过分压电阻R14接地，再经过分压电阻R1和取样电阻R_P的右端相连。

6.根据权利要求1所述的车载DC-DC转换器，其特征是：所述输出过压保护电路由输出端稳压管D6及输入端保险丝F组成；输出端稳压管D6正极与接地，负极连接输出端正极。