CN107425731A - 微型电动汽车专用大功率dc‑dc12v30a转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微型电动汽车专用大功率DC‑DC12V30A转换器，将电动车蓄电池的高电压如48V，60V，64V，72V等转换成低电压12V，用来给整车的照明***，信号指示***，以及各种辅助电器提供额定的工作电压，能够实现输入反接保护，输入超压保护，过流保护，短路保护，低压保护，输出超压保护的功能。此发明主要应用于微型新能源电动汽车上。

Description

微型电动汽车专用大功率DC-DC12V30A转换器
技术领域
本发明涉及电路技术领域，具体为一种微型电动汽车专用大功率DC-DC12V30A转换器。
背景技术
目前市面上的微型电动汽车使用的大功率DC/DC电源转换器存在输出功率不足，稳压效果差，负载能力差，易损坏，易烧负载等技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种微型电动汽车专用的大功率DC-DC12V 30A转换器，是将电动车蓄电池的电压如48V，60V，64V，72V等转换成12V，为电动车上的照明灯具，仪表，喇叭，刮雨器，灯光指示，风扇，收音机，倒车影像等12V低压用电器提供额定的工作电压。能够实现输入反接保护，输入超压保护，过流保护，短路保护，低压保护，输出超压保护的功能，主要应用于微型新能源电动汽车上。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种微型电动汽车专用的大功率DC-DC 12V30A转换器，包括电压输入输出电路、控制芯片、以及分别与控制芯片连接的电门锁电路、电流检测电路和电压检测电路，所述电门锁电路为控制芯片的CA脚、CB脚和VCC脚提供稳定的电压，并经振荡电路后连接控制芯片的CT脚、RT脚；所述电压输入输出电路的电压输入端经滤波以及反压、超压保护，一路连接电流检测电路，电流检测电路接控制芯片的-V2脚，另一路经滤波及反压保护输出12V直流电压，第三路接地；电压输入输出电路的输出端一路连接电压取样电阻后接入控制芯片的+V1脚，用于检测电压，稳定转换器的输出电压；另一路接控制芯片的+5V脚，再一路接控制芯片的CONT脚和-V1脚。
所述控制芯片的型号为TL494I。
所述电门锁电路设有一个开关三极管，开关三极管的集极与电源之间连接负载电阻，开关三极管的发射集一路接控制芯片的CB脚和VCC脚，另一路经过滤波和稳压后接控制芯片的CA脚，所述开关三极管的基极接由稳压器组成的稳压电路，为开关三极管提供稳定的电压输入信号，确保开关三极管稳定的工作在饱和状态，不受蓄电池电压波动的影响，从而为控制芯片提供稳定的工作电压。
所述电门锁电路经开关三极管输出后，还连接了一路稳压电路，该电路包括稳压二极管、第一三极管和第二三极管，稳压二极管的阴极与电门锁电路的输出端连接，阳极经一电阻接入第一三极管的基极，第一三极管通过一电阻供电，第一三极管的集电极接入第二三极管的基极，第二三极管的基极接入上、下偏置电阻；第二三极管的发射极一路接控制芯片的CONT脚，另一路接一电阻和滤波电容串联后一路接入第二三极管的集电极，一路接控制芯片的+5V脚；+5V脚一路通过一电阻接入控制芯片的CONT脚，另一路通过一电阻连接一二极管的阳极，再一路通过滤波电容接地，CONT脚通过滤波电容接地。
所述电压输入输出电路包括两个NMOS管以及电感，输入电源的正极经滤波、输入反接保护和接入超压保护后与NMOS管的漏极连接，NMOS管的源极连接电感，NMOS管作为基本降压转换器执行开关功能；所述电感连接MOS管源极的一端与电流检测电路连接；电感的另一端一路连接电压输入输出电路的电压输出端，经滤波及电压输出超压保护后输出+12V直流电源；另一路连接负载电阻后接地；再一路连接电压取样电阻并与控制芯片的+V1脚连接。
所述电流检测电路设置一组并联的肖特基二极管，其阳极一路分别串联过流检测电阻后并联接地，另一路并联两个电流取样电阻后一路接入控制芯片的+V2脚，用于检测电流，+V2脚经滤波电容后接地，另一路经滤波、稳压后接入控制芯片的VOUTC脚，用于补偿+V2脚中的电压比较器的误差。当转换器负载过大时，过流检测电阻两端的电压降低，同时+V2脚的电位也会随之降低，当+V2脚的电位低于接地的-V2电位时，通过控制芯片内部调整输出脉冲的占空比，使转换器输出电流减小，进而影响转换器的输出功率，达到过流保护的目的，且故障排除后自动恢复正常。
所述转换器还包括耦合变压器电路，耦合变压器电路包括耦合变压器、脉冲放大管、耦合电容以及NMOS管栅极保护电路；控制芯片的EA、EB脚输出的脉冲经脉冲放大管放大由耦合电容耦合后输出至耦合变压器；耦合变压器的输出端经耦合电容耦合后连接NMOS管的栅极；且在变压器和NMOS管之间设置栅极保护电路，对NMOS管起到保护作用。
本发明的有益效果是：将电动车蓄电池的高电压如48V，60V，64V，72V等转换成低电压12V，用来给整车的照明***，信号指示***，以及各种辅助电器提供额定的工作电压，能够实现输入反接保护，输入超压保护，过流保护，短路保护，低压保护，输出超压保护的功能。此发明主要应用于微型新能源电动汽车上。
附图说明
图1为本发明的电路结构示意图。
图中，C1-C11.电容，CD1-CD8.滤波电容，D1-D2.二极管，D3-D4.瞬态抑制二极管，IC1.控制芯片，KT1-KT2.过流检测电阻，L.电感，Q1.稳压器，Q2.脉冲放大管，Q3-Q4.三极管，R1—R44.电阻，T1.耦合变压器，V1.三极管，V2-V3.NMOS管，V4-V5.肖特基二极管，Z1-Z3.稳压二极管，第1脚+V1，第2脚-V1，第3脚VOUTC，第4脚CONT，第5脚CT，第6脚RT，第7脚GND，第8脚CA，第9脚EA，第10脚EB，第11脚CB，第12脚VCC，第13脚OUTCON，第14脚+5V，第15脚+V2，第16脚V2，IC1.控制芯片。
具体实施方式
一种微型电动汽车专用的大功率DC-DC 12V 30A转换器，包括电压输入输出电路、控制芯片IC1、以及分别与控制芯片IC1连接的电门锁电路、电流检测电路和电压检测电路。所述控制芯片IC1的型号为TL494I，设有十六个脚，包括第1脚+ V1，第2脚-V1，第3脚VOUTC，第4脚CONT，第5脚CT，第6脚RT，第7脚GND，第8脚CA，第9脚EA，第10脚EB，第11脚CB，第12脚VCC，第13脚OUTCON，第14脚+5V，第15脚-V2，第16脚+V2。所述电门锁电路为控制芯片IC1的第8脚CA 、第11脚CB和第12脚VCC提供稳定的电压，并经振荡电路后连接控制芯片IC1的第5脚CT、第6脚RT；所述电压输入输出电路的电压输入端经滤波以及反压、超压保护，一路连接电流检测电路，电流检测电路接控制芯片IC1的第15脚-V2，另一路经滤波及反压保护输出12V直流电压，第三路接地；电压输入输出电路的输出端一路连接电压取样电阻后接入控制芯片IC1的第1脚+V1，用于检测电压，稳定转换器的输出电压；另一路接控制芯片的第14脚+5V，再一路接控制芯片的第4脚CONT和第2脚。
如附图1所示，电门锁电路一路连接控制芯片IC1电源电路，经电阻R5与电阻R6并联后串联电阻R3与电阻R4并联后，接入开关三极管V1，给控制芯片IC1的第8、11、12脚供电；电阻R1、R2、R78、电容C1，稳压器Q1共同作用，给三极管V1提供稳定的电压输入信号，确保三极管V1稳定的工作在饱和状态，不会因蓄电池电压的变化而影响三极管V1的工作状态，又通过电容C2，滤波电容CD1的滤波，以及电阻R29，稳压二极管Z2组成的稳压电路的共同作用下，给控制芯片IC1提供稳定的工作电压；另一路接入NMOS管V2、V3的漏极、滤波电容CD3、CD4、CD5、CD6的负极和瞬态抑制二极管D3、D4的阴极；D3、D4起到输入反接保护和输入超压保护的作用。所述滤波电容CD3、CD4、CD5、CD6的正极和NMOS管的漏极均与输入电源的正极连接；NMOS管的源极与储能电感L1以及肖特基二极管V4、V5的阴极相连，同时又与电阻R34与电阻R35并联后串联电阻R36与电阻R37并联后，经电容C13接地；储能电感L1的另一端连接输出滤波电容CD7、CD8的正极，又连接电阻R38与电阻R39并联后串联电阻R40与电阻R41并联后，接地；又连接瞬态抑制二极管D5、D6的阴极；D5、D6起到输出超压保护的作用。
所述稳压二极管Z2的阳极经电阻R30接入三极管Q3的基极，Q3通过电阻R9供电，Q3的集电极接入三极管Q4的基极，电阻R32、R33为Q4基极的上、下偏置电阻；Q4的发射极一路接控制芯片IC1的第4脚CONT，一路接电阻R31与滤波电容CD2串联后一路接入三极管Q4的集电极，一路接控制芯片IC1的第14脚+5V，第14脚+5V一路通过电阻R24接入控制芯片IC1的第4脚，一路通过R12连接D1的阳极，另一路通过滤波电容C3接地。第4脚CONT通过滤波电容C9接地。以上电路的连接方式，主要作用是控制芯片IC1的死区电压和脉冲输出占空比，进而控制NMOS管输出稳定的12V电压。
所述肖特基二极管V4、V5的阳极一路通过过流检测电阻KT1、KT2接地，调节过流检测电阻KT1、KT2的阻值可以调节转换器的限流值；另一路电阻R13与电阻R44并联后，一路接入控制芯片IC1的第15脚-V2，用于检测电流，第15脚-V2通过滤波电容C4接地；另一路经电阻R10、电容C5接入控制芯片IC1的第3脚VOUTC，用于补偿第15脚-V2中的电压比较器的误差。当转换器负载过大时，过流检测电阻KT1，KT2两端的电压降低，同时第15脚-V2的电位也会随之降低，当第15脚-V2的电位低于第16脚+V2接地电位时，通过控制芯片IC1内部调整输出脉冲的占空比，使转换器输出电流减小，进而影响转换器的输出功率，达到过流保护的目的，且故障排除后自动恢复正常。本发明之所以设计成减小转换器输出功率的方式，主要是保证车辆的行驶安全。
所述储能电感L1的另一端，一路经电阻R15与电阻R16串联后接入控制芯片IC1的第1脚+V1，用于检测电压，稳定转换器的输出电压；电阻R5、R6为输出电压取样电阻。电容C6、电阻R14组成第1脚+V1中的电压比较器的滤波电路，提高电压比较器的抗干扰性，进一步提高转换器输出电压的稳定性；另一路经电阻R17、二极管D1、电阻R12接入控制芯片的第14脚+5V，又经电阻R18、二极管D2、稳压二极管Z3接入控制芯片的第4脚CONT；控制芯片IC1的第2脚-V1电位由控制芯片第14脚+5V输出的+5V基准电压，经电阻R23分压后，接入第2脚-V1；控制芯片的第1、2脚和2、3脚之间分别接入耦合电容C11和C10；当转换器因某种原因输出电压较高，但没超过输出超压保护电压时，通过第1脚+V1检测的电压与第2脚-V1的电位进行比较，第1脚+V1电压高于第2脚-V1电位，通过控制芯片IC1内部调整减小输出脉冲的占空比，使转换器输出电压减小；反之，增大输出脉冲的占空比，使转换器输出电压升高；从而达到稳定转换器输出电压的目的。
所述振荡电路由电阻C8和电容R20组成，并与控制芯片IC1的第5脚CT，第6脚RT相连接；
所述控制芯片IC1的第9脚EA、第10脚EB输出脉冲，采用并联输出的形式，即第13脚OUTCON脉冲输出方式设定端，接地，通过脉冲放大管Q2、二极管D7、电阻R19、电容C7以及耦合变压器T1，经电容C12后，一路通过电阻R25、R26与NMOS管V2、V3的栅极相连接驱动NMOS管工作；当NMOS管V2、V3导通时，输出电流通过经滤波电容CD7、CD8滤波后向负载供电；当NMOS管V2、V3截止时，储能电感L1形成储能电路，将磁能转变为电能，其极性左负右正，肖特基二极管V4、V5导通形成续流电路，继续向负载供电，使负载得到平滑的直流电；当输出电压高于设定的最大允许输出电压时，瞬态抑制二极管D5、D6反向击穿损坏，形成输出超压保护电路；使转换器输出电压几乎为零，以此保护负载不损坏。另一路连接电阻R27与稳压二极管Z1并联后连接电阻R28，其主要作用就是保护NMOS管V2、V3的栅极，从而保护NMOS管V2、V3不损坏。脉冲通过二极管D7的整流向脉冲放大管Q2供电，电阻R19为脉冲放大管Q2的基极偏置电阻。
所述NMOS管、输入电源滤波电容、输出电源滤波电容，肖特基二极管均采用至少两个并联的方式接入电路。
所述储能电感L1为环形电感。
所述耦合变压器T1为环形变压器。
所述控制芯片IC1的型号为TL494I工业级芯片。

Claims (7)

1.一种微型电动汽车专用大功率DC-DC12V30A转换器，包括电压输入输出电路、控制芯片、以及分别与控制芯片连接的电门锁电路、电流检测电路和电压检测电路，其特征在于，所述电门锁电路为控制芯片的CA脚、CB脚和VCC脚提供稳定的电压，并经振荡电路后连接控制芯片的CT脚、RT脚；所述电压输入输出电路的电压输入端经滤波以及反压、超压保护，一路连接电流检测电路，电流检测电路接控制芯片的-V2脚，另一路经滤波及反压保护输出12V直流电压，第三路接地；电压输入输出电路的输出端一路连接电压取样电阻后接入控制芯片的+V1脚，用于检测电压，稳定转换器的输出电压；另一路接控制芯片的+5V脚，再一路接控制芯片的CONT脚和-V1脚。
2.根据权利要求1所述的一种微型电动汽车专用大功率DC-DC12V30A转换器，所述控制芯片的型号为TL494I。
3.根据权利要求1所述的一种微型电动汽车专用大功率DC-DC12V30A转换器，所述电门锁电路设有一个开关三极管，开关三极管的集极与电源之间连接负载电阻，开关三极管的发射集一路接控制芯片的CB脚和VCC脚，另一路经过滤波和稳压后接控制芯片的CA脚，所述开关三极管的基极接由稳压器组成的稳压电路，为开关三极管提供稳定的电压输入信号，确保开关三极管稳定的工作在饱和状态，不受蓄电池电压波动的影响，从而为控制芯片提供稳定的工作电压。
4.根据权利要求3所述的一种微型电动汽车专用大功率DC-DC12V30A转换器，所述电门锁电路经开关三极管输出后，还连接了一路稳压电路，该电路包括稳压二极管、第一三极管和第二三极管，稳压二极管的阴极与电门锁电路的输出端连接，阳极经一电阻接入第一三极管的基极，第一三极管通过一电阻供电，第一三极管的集电极接入第二三极管的基极，第二三极管的基极接入上、下偏置电阻；第二三极管的发射极一路接控制芯片的CONT脚，另一路接一电阻和滤波电容串联后一路接入第二三极管的集电极，一路接控制芯片的+5V脚；+5V脚一路通过一电阻接入控制芯片的CONT脚，另一路通过一电阻连接一二极管的阳极，再一路通过滤波电容接地，CONT脚通过滤波电容接地。
5.根据权利要求1所述的一种微型电动汽车专用大功率DC-DC12V30A转换器，所述电压输入输出电路包括两个NMOS管以及电感，输入电源的正极经滤波、输入反接保护和接入超压保护后与NMOS管的漏极连接，NMOS管的源极连接电感，NMOS管作为基本降压转换器执行开关功能；所述电感连接MOS管源极的一端与电流检测电路连接；电感的另一端一路连接电压输入输出电路的电压输出端，经滤波及电压输出超压保护后输出+12V直流电源；另一路连接负载电阻后接地；再一路连接电压取样电阻并与控制芯片的+V1脚连接。
6.根据权利要求1所述的一种微型电动汽车专用大功率DC-DC12V30A转换器，所述电流检测电路设置一组并联的肖特基二极管，其阳极一路分别串联过流检测电阻后并联接地，另一路并联两个电流取样电阻后一路接入控制芯片的+V2脚，用于检测电流，+V2脚经滤波电容后接地，另一路经滤波、稳压后接入控制芯片的VOUTC脚，用于补偿+V2脚中的电压比较器的误差；当转换器负载过大时，过流检测电阻两端的电压降低，同时+V2脚的电位也会随之降低，当+V2脚的电位低于接地的-V2电位时，通过控制芯片内部调整输出脉冲的占空比，使转换器输出电流减小，进而影响转换器的输出功率，达到过流保护的目的，且故障排除后自动恢复正常。
7.根据权利要求1所述的一种微型电动汽车专用大功率DC-DC12V30A转换器，所述转换器还包括耦合变压器电路，耦合变压器电路包括耦合变压器、脉冲放大管、耦合电容以及NMOS管栅极保护电路；控制芯片的EA、EB脚输出的脉冲经脉冲放大管放大由耦合电容耦合后输出至耦合变压器；耦合变压器的输出端经耦合电容耦合后连接NMOS管的栅极；且在变压器和NMOS管之间设置栅极保护电路，对NMOS管起到保护作用。
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