CN202243055U - 改进型电动车控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种专用于中、低档电动车行业中，为直流电动机调速而设计的改进型电动车控制电路。包括主控制电路、辅助稳压电路、电平欠压设定电路、刹车控制电路、功率驱动及保护电路，主控制电路分别与辅助稳压电路、电平欠压设定电路、刹车控制电路、功率驱动及保护电路连接，辅助稳压电路分别与电平欠压设定电路、刹车控制电路连接；本实用新型的有益效果是：控制功率大且留有功率扩展空间；外部供电电压高（最大DC75V）；外部供电电压与内部控制电路供电间的转换效率高；电平欠压任意设定，适应多种类电平。

Description

改进型电动车控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种专用于中、低档电动车行业中，为直流电动机调速而设计的改进型电动车控制电路。 

背景技术

随着电动车行业的发展，市场上电动车控制器的电路有很多，但可能由于种种原因，总的来说，它们或多、或少存在一些设计和质量方面的问题。如控制功率的设计冗余不够大，造成电动车长期运行不可靠；使用电平的标称电压范围窄，不适应高电压电平；在控制器内部、外部高电压供电与其控制电路供电间的电压转换效率低、损耗大。 

发明内容

鉴于现有技术存在的不足及今后发展趋势，本实用新型提供了一种控制功率大、外部供电电压范围宽、电压转换效率高的改进型电动车控制电路。 

本实用新型为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种改进型电动车控制电路，其特征在于：包括主控制电路、辅助稳压电路、电平欠压设定电路、刹车控制电路、功率驱动及保护电路，所述主控制电路分别与辅助稳压电路、电平欠压设定电路、刹车控制电路、功率驱动及保护电路连接，所述辅助稳压电路分别与电平欠压设定电路、刹车控制电路连接； 

所述主控制电路中，电阻R15和电容C17并联，控制芯片U3内部第一误差放大器的同相输入端1脚IN1+分别接电阻R14和电阻R15的一端，电阻R14的另一端接基准电压端Vr，电阻R15的另一端接信号地Gs，电阻R18和电容C6并联，控制芯片U3内第一部误差放大器的反相输入端2脚IN1-分别接电阻R16、电阻R18和电容C5的一端，电阻R16的另一端接电阻R17的一端并作为调速信号输入端Vsp，电阻R17的另一端接信号地Gs，控制芯片U3的相位控制端3脚FB/Comp接电阻R18的另一端，电容C5的另一端与控制芯片U3的死区电平控制端4脚D.T相连并接信号地Gs，控制芯片U3的振荡器电容输入端5脚Ct通过电容C8接信号地Gs，控制芯片U3的振荡器电阻输入端6脚Rt通过电阻R20接信号地Gs，二极管D3和电容C9并联，二极管D3的正极接控制芯片U3的内部地7脚GND，二极管D3的负极接信号地Gs，控制芯片U3内部三极管Ⅰ的集电极8脚C1与控制芯片内部三极管Ⅱ的集电极11脚C2以及芯片电源输入端12脚相连并接内部电压供电端Vcc，内部电压供电端Vcc通过电容C7接信号地Gs，控制芯片U3内部三极管Ⅰ的发射极9脚E1与控制芯片U3内部三极管Ⅱ的发射极10脚E2相连，控制芯片U3的输出控制端13脚O.C接信号地Gs，电阻R12、电阻R34和电容C3并联，控制芯片U3内部参考电压端14脚Vref分别接电阻R13和电容C4的一端并作为基准电压端Vr，电阻R13的另一端分别接控制芯片U3第二内部误差放大器的反相输入端15脚IN2-和电阻R12的一端，电阻R12和电容C4的另一端接信号地Gs；

所述辅助稳压电路中，控制芯片U2的稳压输出端1脚分别接电感L1的一端、二极管D6和电容C18的负极，控制芯片U2的输出泵电容连接端2脚接电容C18的正极，控制芯片U2的死区时间控制电阻连接端3脚通过电阻R33分别与二极管D6的正极和控制芯片U2的接地端4脚相连并接信号地Gs，控制芯片U2的反馈端5脚分别接电阻R31和电阻R32的一端，电阻R31的另一端分别接电感L1的另一端、电容C14的正极，并作为内部电压供电端Vcc，电容C14的负极与接电阻R32的另一端相连并接信号地Gs，控制芯片U2的输出占空比时间控制电阻连接端6脚通过电阻R30分别与控制芯片U2的芯片电源输入端8脚、外部供电电压+Vin、电容C15的正极相连，电容C15的负极与电容C16的正极相连，控制芯片U2的基准电压输出端7脚接电容C19的正极，电容C19的负极和电容C16的负极都接信号地Gs；

所述电平欠压设定电路中，放大器U1B的同相输入端5脚分别接电阻R3和电阻R5的一端，电阻R5的另一端接基准电压端Vr，放大器U1B的输出端7脚分别接电阻R4的一端、电阻R3的另一端，电阻R4的另一端接二极管D1的正极，二极管D1的负极接主控制电路中控制芯片U3内部误差放大器2的同相输入端16脚IN2+，放大器U1B的反相输入端6脚分别接电容C1的正极、可调电位器W的调节端2端，电容C1的负极接信号地Gs，可调电位器W的上固定端1端通过电阻R1接外部供电电压+Vin，可调电位器W的下固定端3端通过电阻R2接信号地Gs；

所述刹车控制电路中，放大器U1A的同相输入端3脚分别接电阻R6和电阻R7的一端，电阻R7的另一端接基准电压端Vr，电阻R6的另一端接信号地Gs，电阻R11和电容C2并联，放大器U1A的反相输入端2脚分别接电阻R9、电阻R10和电阻R11的一端，电阻R10的另一端接基准电压端Vr，电阻R9的另一端接刹车信号输入端Brake，电阻R11的另一端接信号地Gs，放大器U1A的输出端1脚通过电阻R8接二极管D2的正极，二极管D2的负极接主控制电路中控制芯片U3内部误差放大器2的同相输入端16脚IN2+，放大器U1A的电源输入端8脚接内部电压供电端Vcc，放大器U1A的接地端4脚接信号地Gs；

所述功率驱动及保护电路中，电容C11的正极分别接电容C10的一端和外部供电电压+Vin、二极管D5的负极并作为电机负载的供电输出正端M+，电容C11的负极接电容C12的正极，电容C12的负极与电容C10的另一端相连并接功率地Gp，二极管D5的正极分别接MOS三极管T1、T2、T3的漏极并作为电机负载的供电输出负端M-，MOS三极管T1、T2、T3的源极相连后分别接电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R25、电阻R29的一端，电阻R29的另一端接功率地Gp，电阻R26的另一端分别接MOS三极管T1的栅极和电阻R21的一端，电阻R27的另一端分别接MOS三极管T2的栅极和电阻R22的一端，电阻R28的另一端分别接MOS三极管T3的栅极和电阻R23的一端，三极管T4的发射极分别接二极管D4的负极以及电阻R21、电阻R22、电阻R23的另一端，二极管D4的正极分别接三极管T4的基极、电阻R19的一端、主控制电路中控制芯片U3内部三极管1的发射极9脚E1，三极管T4的集电极与电阻R19的另一端相连并接信号地Gs，电阻R24和电容C13并联，电阻R25的另一端分别接电阻R24的一端、主控制电路中控制芯片U3内部误差放大器2的同相输入端16脚IN2+，电阻R24的另一端接信号地Gs。

本实用新型的有益效果是：控制功率大且留有功率扩展空间；外部供电电压高（最大DC75V）；外部供电电压与内部控制电路供电间的转换效率高；电平欠压任意设定，适应多种类电平。 

附图说明

图1为本实用新型的电路连接框图。 

图2为本实用新型的电路原理图。 

具体实施方式

如图1、2所示，一种改进型电动车控制电路，包括主控制电路、辅助稳压电路、电平欠压设定电路、刹车控制电路、功率驱动及保护电路，主控制电路分别与辅助稳压电路、电平欠压设定电路、刹车控制电路、功率驱动及保护电路连接，辅助稳压电路分别与电平欠压设定电路、刹车控制电路连接； 

主控制电路中电阻R15和电容C17并联，控制芯片U3内部第一误差放大器的同相输入端1脚IN1+分别接电阻R14和电阻R15的一端，电阻R14的另一端接基准电压端Vr，电阻R15的另一端接信号地Gs，电阻R18和电容C6并联，控制芯片U3内部第一误差放大器1的反相输入端2脚IN1-分别接电阻R16、电阻R18和电容C5的一端，电阻R16的另一端接电阻R17的一端并作为调速信号输入端Vsp，电阻R17的另一端接信号地Gs，控制芯片U3的相位控制端3脚FB/Comp接电阻R18的另一端，电容C5的另一端与控制芯片U3的死区电平控制端4脚D.T相连并接信号地Gs，控制芯片U3的振荡器电容输入端5脚Ct通过电容C8接信号地Gs，控制芯片U3的振荡器电阻输入端6脚Rt通过电阻R20接信号地Gs，二极管D3和电容C9并联，二极管D3的正极接控制芯片U3的内部地7脚GND，二极管D3的负极接信号地Gs，控制芯片U3内部三极管Ⅰ的集电极8脚C1与控制芯片内部三极管Ⅱ的集电极11脚C2以及芯片电源输入端12脚相连并接内部电压供电端Vcc，内部电压供电端Vcc通过电容C7接信号地Gs，控制芯片U3内部三极管Ⅰ的发射极9脚E1与控制芯片U3内部三极管Ⅱ的发射极10脚E2相连，控制芯片U3的输出控制端13脚O.C接信号地Gs，电阻R12、电阻R34和电容C3并联，控制芯片U3内部参考电压端14脚Vref分别接电阻R13和电容C4的一端并作为基准电压端Vr，电阻R13的另一端分别接控制芯片U3内部第二误差放大器的反相输入端15脚IN2-和电阻R12的一端，电阻R12和电容C4的另一端接信号地Gs；

辅助稳压电路中控制芯片U2的稳压输出端1脚分别接电感L1的一端、二极管D6和电容C18的负极，控制芯片U2的输出泵电容连接端2脚接电容C18的正极，控制芯片U2的死区时间控制电阻连接端3脚通过电阻R33分别与二极管D6的正极和控制芯片U2的接地端4脚相连并接信号地Gs，控制芯片U2的反馈端5脚分别接电阻R31和电阻R32的一端，电阻R31的另一端分别接电感L1的另一端、电容C14的正极，并作为内部电压供电端Vcc，电容C14的负极与接电阻R32的另一端相连并接信号地Gs，控制芯片U2的输出占空比时间控制电阻连接端6脚通过电阻R30分别与控制芯片U2的芯片电源输入端8脚、外部供电电压+Vin、电容C15的正极相连，电容C15的负极与电容C16的正极相连，控制芯片U2的基准电压输出端7脚接电容C19的正极，电容C19的负极和电容C16的负极都接信号地Gs；

电平欠压设定电路中放大器U1B的同相输入端5脚分别接电阻R3和电阻R5的一端，电阻R5的另一端接基准电压端Vr，放大器U1B的输出端7脚分别接电阻R4的一端、电阻R3的另一端，电阻R4的另一端接二极管D1的正极，二极管D1的负极接主控制电路中控制芯片U3内部误差放大器2的同相输入端16脚IN2+，放大器U1B的反相输入端6脚分别接电容C1的正极、可调电位器W的调节端2端，电容C1的负极接信号地Gs，可调电位器W的上固定端1端通过电阻R1接外部供电电压+Vin，可调电位器W的下固定端3端通过电阻R2接信号地Gs；

刹车控制电路中放大器U1A的同相输入端3脚分别接电阻R6和电阻R7的一端，电阻R7的另一端接基准电压端Vr，电阻R6的另一端接信号地Gs，电阻R11和电容C2并联，放大器U1A的反相输入端2脚分别接电阻R9、电阻R10和电阻R11的一端，电阻R10的另一端接基准电压端Vr，电阻R9的另一端接刹车信号输入端Brake，电阻R11的另一端接信号地Gs，放大器U1A的输出端1脚通过电阻R8接二极管D2的正极，二极管D2的负极接主控制电路中控制芯片U3内部误差放大器2的同相输入端16脚IN2+，放大器U1A的电源输入端8脚接内部电压供电端Vcc，放大器U1A的接地端4脚接信号地Gs；

功率驱动及保护电路中电容C11的正极分别接电容C10的一端和外部供电电压+Vin、二极管D5的负极并作为电机负载的供电输出正端M+，电容C11的负极接电容C12的正极，电容C12的负极与电容C10的另一端相连并接功率地Gp，二极管D5的正极分别接MOS三极管T1、T2、T3的漏极并作为电机负载的供电输出负端M-，MOS三极管T1、T2、T3的源极相连后分别接电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R25、电阻R29的一端，电阻R29的另一端接功率地Gp，电阻R26的另一端分别接MOS三极管T1的栅极和电阻R21的一端，电阻R27的另一端分别接MOS三极管T2的栅极和电阻R22的一端，电阻R28的另一端分别接MOS三极管T3的栅极和电阻R23的一端，三极管T4的发射极分别接二极管D4的负极以及电阻R21、电阻R22、电阻R23的另一端，二极管D4的正极分别接三极管T4的基极、电阻R19的一端、主控制电路中控制芯片U3内部三极管1的发射极9脚E1，三极管T4的集电极与电阻R19的另一端相连并接信号地Gs，电阻R24和电容C13并联，电阻R25的另一端分别接电阻R24的一端、主控制电路中控制芯片U3内部误差放大器2的同相输入端16脚IN2+，电阻R24的另一端接信号地Gs。

有刷或无刷直流电机大都采用PWM控制方法调速，本控制电路的主控制芯片U3具有工作频率范围宽、死区时间可调、输出驱动能力强等特点。 该控制芯片与其它控制电路配合，用来完成电动车的启动、运行、调速、制动功能，以及过载、欠压、限速等保护功能。 

为稳定控制，降低控制器的故障率及车辆返修率，减小各信号的相互干扰，控制回路与功率回路彼此独立，各行其道，；增大输出驱动电路部分走线截面积，减小自身功率损耗；PCB采用多层布局，合理布线，最大程度减小外形尺寸；选用低噪声、低温漂、稳定性及可靠性好的元器件。 

工作原理 

主控制芯片U3采用TL494脉宽调制型集成控制器，其工作频率取决于外接在振荡器上的定时电阻R20、定时电容C8，当它们的数值固定后，TL494输出信号的工作频率就固定不变。工作时，可在电容C8上产生频率为1.1/R20*C8锯齿波电压。U3内部误差放大器的输出电平和死区控制电平分别与锯齿波电压进行比较，分别得到一定宽度的矩形脉冲，经内部相应处理后，控制U3内部两个驱动三极管的导通或截止。本电路中，由于U3的输出控制端13脚接地，则形成单端输出。同时，为增大输出，将U3内部两个输出驱动三极管并联使用。

来自电平欠压设定电路、刹车控制电路以及过流保护电路中的欠压、刹车、过流等信号，送到主控制芯片U3的内部误差放大器2的同相输入端16脚，进而控制U3的输出。 

为得到更大的输出功率，输出开关采用三个大功率MOS三极管T1、T2和T3并联方式，同时，为提高电压转换速率，在MOS三极管的公共栅极与主控制芯片U3的输出之间，增加由三极管T4和电阻R19等组成的电荷泄放回路。 

另外，由于外部供电电压+Vin比较高，为提高效率、降低功耗，本电路采用小型高压降压偏压开关稳压器LM5007，获得内部供电电压Vcc。 

Claims (1)

1.一种改进型电动车控制电路，其特征在于：包括主控制电路、辅助稳压电路、电平欠压设定电路、刹车控制电路、功率驱动及保护电路，所述主控制电路分别与辅助稳压电路、电平欠压设定电路、刹车控制电路、功率驱动及保护电路连接，所述辅助稳压电路分别与电平欠压设定电路、刹车控制电路连接；

所述主控制电路中，电阻R15和电容C17并联，控制芯片U3内部第一误差放大器的同相输入端1脚IN1+分别接电阻R14和电阻R15的一端，电阻R14的另一端接基准电压端Vr，电阻R15的另一端接信号地Gs，电阻R18和电容C6并联，控制芯片U3内部第一误差放大器的反相输入端2脚IN1-分别接电阻R16、电阻R18和电容C5的一端，电阻R16的另一端接电阻R17的一端并作为调速信号输入端Vsp，电阻R17的另一端接信号地Gs，控制芯片U3的相位控制端3脚FB/Comp接电阻R18的另一端，电容C5的另一端与控制芯片U3的死区电平控制端4脚D.T相连并接信号地Gs，控制芯片U3的振荡器电容输入端5脚Ct通过电容C8接信号地Gs，控制芯片U3的振荡器电阻输入端6脚Rt通过电阻R20接信号地Gs，二极管D3和电容C9并联，二极管D3的正极接控制芯片U3的内部地7脚GND，二极管D3的负极接信号地Gs，控制芯片U3内部三极管Ⅰ的集电极8脚C1与控制芯片内部三极管Ⅱ的集电极11脚C2以及芯片电源输入端12脚相连并接内部电压供电端Vcc，内部电压供电端Vcc通过电容C7接信号地Gs，控制芯片U3内部三极管Ⅰ的发射极9脚E1与控制芯片U3内部三极管Ⅱ的发射极10脚E2相连，控制芯片U3的输出控制端13脚O.C接信号地Gs，电阻R12、电阻R34和电容C3并联，控制芯片U3内部参考电压端14脚Vref分别接电阻R13和电容C4的一端并作为基准电压端Vr，电阻R13的另一端分别接控制芯片U3第二内部误差放大器的反相输入端15脚IN2-和电阻R12的一端，电阻R12和电容C4的另一端接信号地Gs；

所述辅助稳压电路中，控制芯片U2的稳压输出端1脚分别接电感L1的一端、二极管D6和电容C18的负极，控制芯片U2的输出泵电容连接端2脚接电容C18的正极，控制芯片U2的死区时间控制电阻连接端3脚通过电阻R33分别与二极管D6的正极和控制芯片U2的接地端4脚相连并接信号地Gs，控制芯片U2的反馈端5脚分别接电阻R31和电阻R32的一端，电阻R31的另一端分别接电感L1的另一端、电容C14的正极，并作为内部电压供电端Vcc，电容C14的负极与接电阻R32的另一端相连并接信号地Gs，控制芯片U2的输出占空比时间控制电阻连接端6脚通过电阻R30分别与控制芯片U2的芯片电源输入端8脚、外部供电电压+Vin、电容C15的正极相连，电容C15的负极与电容C16的正极相连，控制芯片U2的基准电压输出端7脚接电容C19的正极，电容C19的负极和电容C16的负极都接信号地Gs；

所述电平欠压设定电路中，放大器U1B的同相输入端5脚分别接电阻R3和电阻R5的一端，电阻R5的另一端接基准电压端Vr，放大器U1B的输出端7脚分别接电阻R4的一端、电阻R3的另一端，电阻R4的另一端接二极管D1的正极，二极管D1的负极接主控制电路中控制芯片U3内部误差放大器2的同相输入端16脚IN2+，放大器U1B的反相输入端6脚分别接电容C1的正极、可调电位器W的调节端2端，电容C1的负极接信号地Gs，可调电位器W的上固定端1端通过电阻R1接外部供电电压+Vin，可调电位器W的下固定端3端通过电阻R2接信号地Gs；

所述刹车控制电路中，放大器U1A的同相输入端3脚分别接电阻R6和电阻R7的一端，电阻R7的另一端接基准电压端Vr，电阻R6的另一端接信号地Gs，电阻R11和电容C2并联，放大器U1A的反相输入端2脚分别接电阻R9、电阻R10和电阻R11的一端，电阻R10的另一端接基准电压端Vr，电阻R9的另一端接刹车信号输入端Brake，电阻R11的另一端接信号地Gs，放大器U1A的输出端1脚通过电阻R8接二极管D2的正极，二极管D2的负极接主控制电路中控制芯片U3内部误差放大器2的同相输入端16脚IN2+，放大器U1A的电源输入端8脚接内部电压供电端Vcc，放大器U1A的接地端4脚接信号地Gs；

所述功率驱动及保护电路中，电容C11的正极分别接电容C10的一端和外部供电电压+Vin、二极管D5的负极并作为电机负载的供电输出正端M+，电容C11的负极接电容C12的正极，电容C12的负极与电容C10的另一端相连并接功率地Gp，二极管D5的正极分别接MOS三极管T1、T2、T3的漏极并作为电机负载的供电输出负端M-，MOS三极管T1、T2、T3的源极相连后分别接电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R25、电阻R29的一端，电阻R29的另一端接功率地Gp，电阻R26的另一端分别接MOS三极管T1的栅极和电阻R21的一端，电阻R27的另一端分别接MOS三极管T2的栅极和电阻R22的一端，电阻R28的另一端分别接MOS三极管T3的栅极和电阻R23的一端，三极管T4的发射极分别接二极管D4的负极以及电阻R21、电阻R22、电阻R23的另一端，二极管D4的正极分别接三极管T4的基极、电阻R19的一端、主控制电路中控制芯片U3内部三极管1的发射极9脚E1，三极管T4的集电极与电阻R19的另一端相连并接信号地Gs，电阻R24和电容C13并联，电阻R25的另一端分别接电阻R24的一端、主控制电路中控制芯片U3内部误差放大器2的同相输入端16脚IN2+，电阻R24的另一端接信号地Gs。

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