CN203537238U - 一种交错并联工作的直流降压电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种交错并联工作的直流降压电路,包括Buck电路,所述Buck电路为两路并联,Buck电路输入端连接到输入电源电压检测电路,输入电源与输入电源电压检测电路并联,Buck电路输出端通过继电器控制电路连接到输出电源电压检测电路;还包括单片机,单片机的五个端口分别与两路Buck电路、继电器控制电路、输入电源电压检测电路及输出电源电压检测电路相连接;还包括辅助直流电源转换电路,为两路Buck电路、继电器控制电路和单片机供电。通过两路Buck电路交错并联工作,散热更容易,有效降低了电路电磁传导干扰,减小了续流工作阶段的功率损耗***效率更高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种DC-DC变换电路,具体涉及一种交错并联工作的直流降压电路。
背景技术
低压直流转直流降压电路,一般都采用Buck电路,只设计一路主电路,结构简单,因此使用很普及。但是一路主电路在输出电流较大时存在一些不足,如整流二极管损耗较大,对散热设计要求较高,同时二极管的损耗也影响整机效率。由于只有一个开关管工作,开关管在导通和截止过程中产生电路EMI干扰也比较大,对电动汽车中其它电子控制模块带来不必要的电磁传导干扰,因此在实际应用中,如何降低电源模块中整流二极管发热、减小开关管在导通和截止期间产生的电磁传导干扰,让电动汽车中使用的Buck电路提供更好的电气特性和功能,是一项非常值得探索研究的技术。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服上述直流降压电路的缺点。
为实现上述实用新型目的,本实用新型采用以下技术方案:
一种交错并联工作的直流降压电路,包括Buck电路,所述Buck电路为两路并联,Buck电路输入端连接到输入电源电压检测电路,输入电源与输入电源电压检测电路并联,Buck电路输出端通过继电器控制电路连接到输出电源电压检测电路;还包括单片机,单片机的五个端口分别与两路Buck电路、继电器控制电路、输入电源电压检测电路及输出电源电压检测电路相连接;还包括辅助直流电源转换电路,为两路Buck电路、继电器控制电路和单片机供电。
所述辅助直流电源转换电路由两级直流稳压电路串联组成,第一级直流稳压电路输出电压为+12V,第二级直流稳压电路输出电压为+5V。
所述输出电源电压检测电路的两端并接于+13.8V电源,+13.8V电源通过一只二极管连接到所述第一级直流稳压电路的输出端。
所述两路Buck电路中的每一路均由两个MOS管、一只同步脉宽调制Buck控制器芯片、一只电感及一只电容连接而成,两个MOS管中一只为上管,另一只为下管,上管的源极与下管的漏极相连并连接于电感的一端,电感的另一端通过电容接地,上管的漏极接输入电源,下管的源极接地,上管和下管的栅极分别接于同步脉宽调制Buck控制器芯片的上管驱动端口和下管驱动端口,同步脉宽调制Buck控制器芯片的时钟同步端口接于所述单片机的一个端口。
所述继电器控制电路由继电器与三极管串联而成,三极管的基极与所述单片机的一个端口连接,三极管的集电极接于继电器线圈的一端,继电器线圈另一端接于+12V电源,继电器的一组常开触点一端接于所述Buck电路,另一端为输出电源端。
所述输入电源电压检测电路由两只电阻串联而成,一端接输入电源,一端接地;两只电阻连接线上一点接于所述单片机的一个端口。
所述输出电源电压检测电路由两只电阻串联而成,一端接输出电源,一端接地;两只电阻连接线上一点接于所述单片机的一个端口。
当所述输入电源电压检测电路检测到输入电源电压等于设定值时,所述单片机中与所述同步脉宽调制Buck控制器芯片的时钟同步端口连接的两个端口输出占空比50%、相位相差180°、频率120kHZ的脉宽调制脉冲,驱动所述的两只同步脉宽调制Buck控制器芯片交错并联工作。
当所述输入电源电压检测电路检测到输入电源电压不等于设定值时,所述单片机控制所述继电器断电。
当所述输入电源电压检测电路检测到输入电源电压为0V,所述输出电源电压检测电路检测到输出电源电压为大于0V,所述单片机控制所述继电器断电。
本实用新型通过两路Buck电路交错并联工作,两只上管每个周期只需分别工作半个周期,承受的电应力各自分担一半,同时两个管子的散热面积比单管增加一倍,因此散热更容易;两路Buck电路交错并联工作,两只上管以相位相反的方式工作,有效降低了电路电磁传导干扰;利用同步脉宽调制Buck控制器芯片自带的同步整流功能,在两只下管处于续流期间,通过控制两只下管导通,有效减小了下管续流工作阶段的功率损耗,因此***效率更高。
附图说明
图1是本实用新型电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
如图1所示,MOS管Q1、Q2,电感L1,电容C1和型号为NCP1034的同步脉宽调制Buck控制器芯片U1连成一路Buck电路,MOS管Q4、Q5,电感L2,电容C2和型号为NCP1034的同步脉宽调制Buck控制器芯片U2连成另一路Buck电路,其中Q1和Q4为上管,Q2和Q5为下管,U1的时钟同步端口VSYNC连接到型号为MC9S08SG4的单片机U3的PTA0端口,U2的时钟同步端口VSYNC连接到单片机U3的PTA1端口;两路Buck电路并联,即Q1的漏极 和Q4的漏极相连,L1和L2有一端相连。Q1的漏极连接到输入电源正极性端J1-1,输入电源负极性端J1-2接地。
输入电源电压检测电路由两只电阻R3和R4串联而成,R3的一端接J1-1,R4一端接地,R3和R4连接线上一点接于单片机U3的PTA2端口,利用电阻分压,将输入电源电压分压成单片机U3可接受的电压范围,用单片机U3的A/D模块进行量化处理后测得输出入源电压。
继电器控制电路由继电器K1与三极管Q3串联而成,Q3的集电极接于继电器K1的线圈一端,K1的另一端接辅助直流电源转换电路中第一级直流稳压电路U5输出端的+12V,K1的一组常开触点的一端3接并联Buck电路,即接于L1和L2的公共点,K1常开触点的另一端4连接到输出电源正极性端J2-1,输出电源负极性端J2-2接地,Q3的基极接于单片机U3的BKGD端口,通过RELAY_CON信号控制三极管Q3继而控制继电器K1的通断。
输出电源电压检测电路由两只电阻R1和R2串联而成,R1的一端接J2-1,R2一端接地,R1和R2连接线上一点接于单片机U3的PTA3端口,利用电阻分压,将输出电源电压分压成单片机U3可接受的电压范围,用单片机U3的A/D模块进行量化处理后测得输出电源电压。
辅助直流电源转换电路由U5和U4两极直流稳压电路串联而成,U5的输出电压作为U4的输入电压,U5的输出电压为+12V,为U1、U2和K1供电,U4的输出电压为+5V,为单片机U3供电。为了能在输入电源端J1-1无电压情况下,单片机U3依然能够检测输出电源和输入电源电压并控制继电器K1,将输出电源端J2-1通过二极管D1形成连接到U5输出端,这样,单片机U3可以在输出电源端J2-1接诸如+13.8V电池等电源的情况下也能正常工作,并实现***正常的上电顺序。
单片机U3主要实现以下功能:1.检测电源输入端J1电压,如果J1电压低于设计特定值或者高于设计特定值,则断开继电器K1,避免MOS管Q1、Q4损坏,进而将J1输入电压施加到输出电源端J2而损坏输出电源端J2连接的负载;2.检测输入电源端J1电压和输出电源端J2电压,如果输出电源端J2电压先于输入电源端J1电压提供,即检测到输入电源端J1电压为0V,输出电源端J2电压为大于0V,则断开继电器K1,以防电路变成反向升压电路,损坏输入电源;3.当检测到输入电源端J1电压在设计范围内时,通过单片机U3的PTA0和PTA1端口分别输出占空比是50%、相位相差180°、频率120kHZ的脉宽调制脉冲PWM1和PWM2,驱动两只同步脉宽调制Buck控制器芯片U1和U2交错并联工作,从而实现两路Buck电路交错并联工作。
Claims (10)
1.一种交错并联工作的直流降压电路,包括Buck电路,其特征在于:所述Buck电路为两路并联,Buck电路输入端连接到输入电源电压检测电路,输入电源与输入电源电压检测电路并联,Buck电路输出端通过继电器控制电路连接到输出电源电压检测电路;还包括单片机,单片机的五个端口分别与两路Buck电路、继电器控制电路、输入电源电压检测电路及输出电源电压检测电路相连接;还包括辅助直流电源转换电路,为两路Buck电路、继电器控制电路和单片机供电。
2.根据权利要求1所述的交错并联工作的直流降压电路,其特征在于:所述辅助直流电源转换电路由两级直流稳压电路串联组成,第一级直流稳压电路输出电压为+12V,第二级直流稳压电路输出电压为+5V。
3.根据权利要求2所述的交错并联工作的直流降压电路,其特征在于:所述输出电源电压检测电路的两端并接于+13.8V电源,+13.8V电源通过一只二极管连接到所述第一级直流稳压电路的输出端。
4.根据权利要求1-3任一项所述的交错并联工作的直流降压电路,其特征在于:所述两路Buck电路中的每一路均由两个MOS管、一只同步脉宽调制Buck控制器芯片、一只电感及一只电容连接而成,两个MOS管中一只为上管,另一只为下管,上管的源极与下管的漏极相连并连接于电感的一端,电感的另一端通过电容接地,上管的漏极接输入电源,下管的源极接地,上管和下管的栅极分别接于同步脉宽调制Buck控制器芯片的上管驱动端口和下管驱动端口,同步脉宽调制Buck控制器芯片的时钟同步端口接于所述单片机的一个端口。
5.根据权利要求1-3任一项所述的交错并联工作的直流降压电路,其特征在于:所述继电器控制电路由继电器与三极管串联而成,三极管的基极与所述单片机的一个端口连接,三极管的集电极接于继电器线圈的一端,继电器线圈另一端接于+12V电源,继电器的一组常开触点一端接于所述Buck电路,另一端为输出电源端。
6.根据权利要求1-3任一项所述的交错并联工作的直流降压电路,其特征在于:所述输入电源电压检测电路由两只电阻串联而成,一端接输入电源,一端接地;两只电阻连接线上一点接于所述单片机的一个端口。
7.根据权利要求1-3任一项所述的交错并联工作的直流降压电路,其特征在于:所述输出电源电压检测电路由两只电阻串联而成,一端接输出电源,一端接地;两只电阻连接线上一点接于所述单片机的一个端口。
8.根据权利要求4所述的交错并联工作的直流降压电路,其特征在于:当所述输入电源电压检测电路检测到输入电源电压等于设定值时,所述单片机中与所述同步脉宽调制Buck控制器芯片的时钟同步端口连接的两个端口输出占空比50%、相位相差180°、频率120kHZ的脉宽调制脉冲,驱动所述的两只同步脉宽调制Buck控制器芯片交错并联工作。
9.根据权利要求5所述的交错并联工作的直流降压电路,其特征在于:当所述输入电源电压检测电路检测到输入电源电压不等于设定值时,所述单片机控制所述继电器断电。
10.根据权利要求5所述的交错并联工作的直流降压电路,其特征在于:当所述输入电源电压检测电路检测到输入电源电压为0V,所述输出电源电压检测电路检测到输出电源电压为大于0V,所述单片机控制所述继电器断电。
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