CN204615649U - 直流稳压转换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种直流稳压转换器，包括并联电连接的旁路和稳压支路；当车载电源的输入电压跌落时，所述旁路截止，所述输入电压经所述稳压支路升压后输出；当车载电源的输入电压回升至额定值时，所述旁路导通，所述输入电压经所述旁路后输出。因此，本实用新型所述的直流稳压转换器，在旁路和稳压支路切换前、切换过程中以及切换后，电路中的电流均相等无波动，不会因电流波动产生波动电压，能耗低，能够根据车辆运行情况完成旁路和稳压支路间的切换，为车载设备提供稳定的电压，提升了用户的体验度。

Description

直流稳压转换器

技术领域

本实用新型涉及汽车制造技术领域，具体地说涉及一种智能启停***中的直流稳压转换器。

背景技术

怠速指发动机在无负荷的情况下运转，只需克服自身内部机件的摩擦阻力，不对外输出功率。怠速的现象，即是车在原地不动(比如车辆处于驻车状态时)，发动机却仍在运转，此时汽油燃烧产生的机械功都用在内部零件的摩擦上而消耗掉了。

随着汽车行业的发展，对汽车的节能减排的要求越来越高。智能启停***，能够将汽车在怠速过程中的油耗降至最低，从而达到节能减排的效果。

汽车在车速为零时怠速一段时间后，发动机将进入低速运转或停止状态，重新触发启动时电池电压会由于点火瞬间产生的大电流而出现电压跌落现象，这时，智能启停***中的直流稳压转换器的稳压支路开始工作，可以保持输出电压维持在12V输出，从而确保后端仪表台的灯光没有闪烁、汽车音响的声音没有停顿感。当电池电压回升至12V以上时，直流稳压转换器切换至旁路，可以保证后端供电设备正常运行。

但现有技术中，直流稳压转换器中稳压支路和旁路间进行切换操作时会产生较大的电流，导致能耗较大，不利于节能减排。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术中，直流稳压转换器中稳压支路和旁路间进行切换操作时会产生较大的电流，导致能耗较大，不利于节能减排。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

本实用新型提供了一种直流稳压转换器，包括：并联电连接的旁路和稳压支路；

当车载电源的输入电压跌落时，所述旁路截止，所述输入电压经所述稳压支路升压后输出；当车载电源的输入电压回升至额定值时，所述旁路导通，所述输入电压经所述旁路后输出。

本实用新型所述的直流稳压转换器，所述旁路包括第一MOS管Q1、触发器U1和第一二极管D1；

所述触发器U1包括第一输出端、第二输出端以及第三输出端，所述第一输出端与所述第一MOS管Q1的输入端耦接，所述第二输出端与所述第一MOS管Q1的输出端耦接，所述第三输出端与所述第一MOS管Q1的控制端耦接，所述第一MOS管Q1的输入端即为所述旁路的输入端，所述第一MOS管Q1的输出端即为所述旁路的输出端，所述第一二极管D1的正极与所述第一MOS管Q1的输入端耦接，所述第一二极管D1的负极与所述第一MOS管Q1的输出端耦接；

当所述第一MOS管Q1的输入端电压高于所述第一MOS管Q1的输出端的电压时，所述触发器U1的第三输出端向所述第一MOS管Q1的控制端输出第一电平，所述第一MOS管Q1导通；反之所述触发器U1的第三输出端向所述第一MOS管Q1的控制端输出第二电平，所述第一MOS管Q1截止。

本实用新型所述的直流稳压转换器，所述触发器U1为LM5050芯片，所述LM5050芯片的引脚4即为所述触发器U1的第一输出端，与所述第一MOS管Q1的输入端耦接，所述LM5050芯片的引脚6即为所述触发器U1的第二输出端，与所述第一MOS管Q1的输出端耦接，所述LM5050芯片的引脚5即为所述触发器U1的第三输出端，与所述第一MOS管Q1的控制端耦接。

本实用新型所述的直流稳压转换器，所述稳压支路包括：半桥驱动升压电路和升压控制器U2，当车辆启动后，所述升压控制器U2控制所述半桥驱动升压电路21将所述输入电压升压后输出。

本实用新型所述的直流稳压转换器，所述半桥驱动升压电路包括第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第一电感L1、第二电感L2、第一电解电容C1、第二电解电容C2、第三电解电容C3、第一并联电容组211和第二并联电容组212；

所述升压控制器U2包括第一输出端和第二输出端，分别与所述第二MOS管Q2的控制端和所述第三MOS管Q3的控制端耦接；

所述第一并联电容组的一个公共端为所述稳压支路的输入端，另一个公共端接地，所述第一电解电容C1与所述第一并联电容组并联，所述第一电解电容C1的正极与所述第一电感L1的一端耦接，所述第一电感L1的另一端与所述第二MOS管Q2的输入端耦接，所述第二MOS管Q2的输出端接地，所述第三MOS管Q3的输入端与所述第二MOS管Q2的输入端耦接，所述第三MOS管Q3的输出端与所述第二并联电容组的一个公共端耦接，所述第二并联电容组的另一个公共端接地，所述第二电解电容C2与所述第二并联电容组并联，所述第二电解电容C2的正极与所述第二电感L2的一端耦接，所述第二电感L2的另一端同时与所述第三电解电容C3的正极以及所述旁路的输出端耦接，所述第三电解电容C3的正极即为所述稳压支路的输出端，所述第三电解电容C3的负极接地。

本实用新型所述的直流稳压转换器，所述升压控制器U2为LM5122芯片，所述LM5122芯片的引脚16即为所述升压控制器U2的第一输出端，所述LM5122芯片的引脚19即为所述升压控制器U2的第二输出端，分别与所述第二MOS管Q2的控制端和所述第三MOS管Q3的控制端耦接。

本实用新型所述的直流稳压转换器，所述第二并联电容组中的电容为4个以上。

本实用新型所述的直流稳压转换器，还包括基准电压电路，与所述旁路以及所述稳压支路的输出端耦接，为所述旁路和所述稳压支路提供基准电压。

本实用新型所述的直流稳压转换器，还包括第一保护电路，与所述车载电源的输出端耦接，用于将所述车载电源的输入电压经瞬变电压抑制、滤波处理后输入所述旁路以及所述稳压支路。

本实用新型所述的直流稳压转换器，还包括第二保护电路，与所述旁路以及所述稳压支路的输出端耦接，用于将所述旁路和所述稳压支路输出的电压经滤波、瞬变电压抑制处理后输出。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本实用新型提供了一种直流稳压转换器，包括并联电连接的旁路和稳压支路；当车载电源的输入电压跌落时，所述旁路截止，所述输入电压经所述稳压支路升压后输出；当车载电源的输入电压回升至额定值时，所述旁路导通，所述输入电压经所述旁路后输出。因此，本实用新型所述的直流稳压转换器，旁路和稳压支路切换前、切换过程中以及切换后，电路中的电流均相等无波动，不会因电流波动产生波动电压，能耗低，能够根据车辆运行情况完成旁路和稳压支路间的切换，为车载设备提供稳定的电压，提升了用户的体验度。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1是本实用新型所述直流稳压转换器的结构框图；

图2是本实用新型所述直流稳压转换器的电路原理图。

图中附图标记表示为：1-旁路，2-稳压支路，3-基准电压电路，4-第一保护电路，5-第二保护电路，21-半桥驱动升压电路，211-第一并联电容组，212-第二并联电容组。

具体实施方式

本实施例提供了一种直流稳压转换器，如图1所示，包括：并联电连接的旁路1和稳压支路2；当车载电源的输入电压跌落时，所述旁路1截止，所述输入电压经所述稳压支路2升压后输出；当车载电源的输入电压回升至额定值时，所述旁路1导通，所述输入电压经所述旁路1后输出。

具体地，当汽车发动机启动时，车载电源(比如蓄电池或者动力电池)的电压会由于点火瞬间产生的大电流而导致电压跌落现象，此时，旁路1就会截止切换至稳压支路2，将车载电源的输入电压经稳压支路2升压后输出，维持稳定的电压输出(一般情况下为12V)，可以避免电压下降导致的车辆后端仪表台的灯光闪烁、汽车音响声音停顿等现象，给用户带来良好的行车体验。因为旁路1和稳压支路2是并联独立运行的，因此当旁路1截止时，输入电压就会进入到稳压支路2升压后输出，当车载电源的输入电压回升至额定值(一般为12V)以上时，旁路1导通，输入电源就会经旁路1后输出，旁路1和稳压支路2间在切换前、切换过程中以及切换后，电路中的电流均相等无波动，不会因电流波动产生波动电压，能耗低，有利于节能减排。

优选的，如图1、图2所示，所述旁路1可以包括第一MOS管Q1、触发器U1和第一二极管D1；

所述触发器U1包括第一输出端、第二输出端以及第三输出端，所述第一输出端与所述第一MOS管Q1的输入端耦接，所述第二输出端与所述第一MOS管Q1的输出端耦接，所述第三输出端与所述第一MOS管Q1的控制端耦接，所述第一MOS管Q1的输入端即为所述旁路1的输入端，所述第一MOS管Q1的输出端即为所述旁路1的输出端，所述第一二极管D1的正极与所述第一MOS管Q1的输入端耦接，所述第一二极管D1的负极与所述第一MOS管Q1的输出端耦接；

当所述第一MOS管Q1的输入端电压高于所述第一MOS管Q1的输出端的电压时，所述触发器U1的第三输出端向所述第一MOS管Q1的控制端输出第一电平，所述第一MOS管Q1导通；反之所述触发器U1的第三输出端向所述第一MOS管Q1的控制端输出第二电平，所述第一MOS管Q1截止。

实际应用中，当所述第一MOS管Q1为N沟道MOS管时，第一电平为高电平，第二电平为低电平，本领域技术人员应当理解，第一电平为低电平，第二电平为高电平也是可行的，例如第一MOS管Q1为P沟道MOS管时。下面以第一电平为高电平，第二电平为低电平为例进行详细阐述。

具体地，当车辆启动的瞬间，输入电压跌落，此时第一MOS管Q1的输入端电压低于第一MOS管Q1的输出端的电压，使得触发器U1的第一输出端的电压也会低于其第二输出端的电压，此时触发器U1的第三输出端就会向第一MOS管Q1的控制端输出低电平，从而使第一MOS管Q1截止，也即旁路1截止，而旁路1截止，输入电压就会经稳压支路2升压后输出；几秒中后，当车载电源的电压回升至额定值(12V)以上时，第一MOS管Q1的输入端电压高于第一MOS管Q1的输出端的电压，使得触发器U1的第一输出端的电压也会高于其第二输出端的电压，此时触发器U1的第三输出端就会向第一MOS管Q1的控制端输出高电平，从而使第一MOS管Q1导通，也即旁路1导通，因为第一MOS管Q1导通后近似零阻抗，因此输入电压就会经旁路1输出，由稳压支路2又切换回旁路1，旁路1和稳压支路2在切换前、切换过程中以及切换后，电路中的电流均相等无波动，不会因电流波动产生波动电压，实现了旁路1和稳压支路2的零电流切换，能耗低。

优选地，所述触发器U1可以为LM5050芯片，所述LM5050芯片的引脚4即为所述触发器U1的第一输出端，与所述第一MOS管Q1的输入端耦接，所述LM5050芯片的引脚6即为所述触发器U1的第二输出端，与所述第一MOS管Q1的输出端耦接，所述LM5050芯片的引脚5即为所述触发器U1的第三输出端，与所述第一MOS管Q1的控制端耦接。

具体应用中，因为LM5050芯片内置的硬件电路结构使得当其引脚4处的电压高于其引脚6处的电压时，其引脚5就会输出高电平；反之其引脚5就会输出低电平，因此将LM5050芯片作为触发器U1，无需编译程序，仅通过硬件电路的连接结构即可实现根据行车情况来导通或者关闭第一MOS管Q1的上述功能，稳定可靠，能耗低。

优选地，所述稳压支路2可以包括：半桥驱动升压电路21和升压控制器U2，当车辆启动后，所述升压控制器U2控制所述半桥驱动升压电路21将所述输入电压升压后输出。半桥驱动相较于全桥驱动器件少，结构简单，在确保升压的同时节约了能耗，也便于维修。

优选地，如图2所示，所述半桥驱动升压电路21可以包括第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第一电感L1、第二电感L2、第一电解电容C1、第二电解电容C2、第三电解电容C3、第一并联电容组211和第二并联电容组212；

所述升压控制器U2包括第一输出端和第二输出端，分别与所述第二MOS管Q2的控制端和所述第三MOS管Q3的控制端耦接；

所述第一并联电容组211的一个公共端为所述稳压支路2的输入端，另一个公共端接地，所述第一电解电容C1与所述第一并联电容组211并联，所述第一电解电容C1的正极与所述第一电感L1的一端耦接，所述第一电感L1的另一端与所述第二MOS管Q2的输入端耦接，所述第二MOS管Q2的输出端接地，所述第三MOS管Q3的输入端与所述第二MOS管Q2的输入端耦接，所述第三MOS管Q3的输出端与所述第二并联电容组212的一个公共端耦接，所述第二并联电容组212的另一个公共端接地，所述第二电解电容C2与所述第二并联电容组212并联，所述第二电解电容C2的正极与所述第二电感L2的一端耦接，所述第二电感L2的另一端同时与所述第三电解电容C3的正极以及所述旁路1的输出端耦接，所述第三电解电容C3的正极即为所述稳压支路2的输出端，所述第三电解电容C3的负极接地。

具体地，车辆启动状态时，升压控制器U2的第一输出端输出第一电平时，其第二输出端就会输出第二电平，其第一输出端输出第二电平时，其第一输出端就会输出第一电平，从而使第二MOS管Q2导通时，第三MOS管Q3截止，而第二MOS管Q2截止时，第三MOS管Q3就会导通(实际应用中，当第二MOS管Q2和第三MOS管Q3为N沟道MOS管时，第一电平为高电平，第二电平为低电平，本领域技术人员应当理解，第一电平为低电平，第二电平为高电平也是可行的，例如第二MOS管Q2和第三MOS管Q3为P沟道MOS管时。具体应用中，输入电压先经所述第一并联电容组211滤波稳压后，可以减缓电压波动对第一电解电容C1的冲击，延长第一电解电容C1的使用寿命，若此时第二MOS管Q2导通，则第三MOS管Q3截止，则第一电感L1、第二MOS管Q2以及车载电源间形成回路，第一电感L1将电能储存于第一电解电容C1，当第二MOS管Q2截止，则第三MOS管Q3导通，积存的电能经第三MOS管Q3经第二并联电容组212滤波稳压后施加于第二电解电容C2，此过程不断重复，使得第二电解电容C2上的电压不断增加，实现对输入电压的升压，通过第二并联电容组212、第二电解电容C2、第二电感L2、第三电解电容C3的滤波、升压的处理，就可以输出平缓的直流电压了，在保证升压效果的同时，能耗也较低。

优选地，所述升压控制器U2可以为LM5122芯片，所述LM5122芯片的引脚16即为所述升压控制器U2的第一输出端，所述LM5122芯片的引脚19即为所述升压控制器U2的第二输出端，分别与所述第二MOS管Q2的控制端和所述第三MOS管Q3的控制端耦接。

具体地，因为LM5122芯片内置RC充电电路，可以产生300KHZ左右的谐振频率，从而使LM5122芯片的引脚16(第一输出端)和引脚19(第二输出端)交替输出高低电平，无需编译程序，仅通过硬件电路的连接结构即可实现半桥型驱动，稳定可靠，能耗低。

优选地，所述第二并联电容组212中的电容可以为4个以上。通过设置4个以上的并联电容，即使其中的一个或几个电容坏掉了，剩余的电容也可以实现升压储能的功能，延长了设备的使用寿命。

优选地，本实施例所述的直流稳压转换器，还可以包括基准电压电路3，与所述旁路1以及所述稳压支路2的输出端耦接，为所述旁路1和所述稳压支路2提供基准电压。

具体地，可以通过几个电阻、电容间的串并联和不同阻值的电阻的配比来实现基准电压的设定，如图2所示，电阻R2、电阻R3和电容C4并联后再与电阻R1串联，实现了基准电压的设定，结构简单，设定精确。

优选地，本实施例所述的直流稳压转换器，还可以包括第一保护电路4，与所述车载电源的输出端耦接，用于将所述车载电源的输入电压经瞬变电压抑制、滤波处理后输入所述旁路1以及所述稳压支路2。

具体地，如图2所述，第一保护电路4可以由一个TVS二极管、多个电容以及一个二极管并联构成，其中TVS二极管能够起到抑制瞬变电压的作用，防止浪涌，多个并联的电容可以起到滤波的作用，二极管负极与车载电源的正极耦接，能够防止电源反接对电路的损害，结构简单，效果稳定，能够起到非常好的瞬变电压抑制、滤波以及防反接的作用。

优选地，本实施例所述的直流稳压转换器，还可以包括第二保护电路5，与所述旁路1以及所述稳压支路2的输出端耦接，用于将所述旁路1和所述稳压支路2输出的电压经滤波、瞬变电压抑制处理后输出。

具体地，如图2所示，第二保护电路5可以由一个TVS二极管以及多个电容并联构成，其中TVS二极管能够起到抑制瞬变电压的作用，防止浪涌，多个并联的电容可以起到滤波的作用，确保了直流稳压转换器能够输出稳定的电压，延长了设备的使用寿命。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种直流稳压转换器，其特征在于，包括：并联电连接的旁路(1)和稳压支路(2)；

当车载电源的输入电压跌落时，所述旁路(1)截止，所述输入电压经所述稳压支路(2)升压后输出；当车载电源的输入电压回升至额定值时，所述旁路(1)导通，所述输入电压经所述旁路(1)后输出。

2.根据权利要求1所述的直流稳压转换器，其特征在于，所述旁路(1)包括第一MOS管(Q1)、触发器(U1)和第一二极管(D1)；

所述触发器(U1)包括第一输出端、第二输出端以及第三输出端，所述第一输出端与所述第一MOS管(Q1)的输入端耦接，所述第二输出端与所述第一MOS管(Q1)的输出端耦接，所述第三输出端与所述第一MOS管(Q1)的控制端耦接，所述第一MOS管(Q1)的输入端即为所述旁路(1)的输入端，所述第一MOS管(Q1)的输出端即为所述旁路(1)的输出端，所述第一二极管(D1)的正极与所述第一MOS管(Q1)的输入端耦接，所述第一二极管(D1)的负极与所述第一MOS管(Q1)的输出端耦接；

当所述第一MOS管(Q1)的输入端电压高于所述第一MOS管(Q1)的输出端的电压时，所述触发器(U1)的第三输出端向所述第一MOS管(Q1)的控制端输出第一电平，所述第一MOS管(Q1)导通；反之所述触发器(U1)的第三输出端向所述第一MOS管(Q1)的控制端输出第二电平，所述第一MOS管(Q1)截止。

3.根据权利要求2所述的直流稳压转换器，其特征在于，所述触发器(U1)为LM5050芯片，所述LM5050芯片的引脚4即为所述触发器(U1)的第一输出端，与所述第一MOS管(Q1)的输入端耦接，所述LM5050芯片的引脚6即为所述触发器(U1)的第二输出端，与所述第一MOS管(Q1)的输出端耦接，所述LM5050芯片的引脚5即为所述触发器(U1)的第三输出端，与所述第一MOS管(Q1)的控制端耦接。

4.根据权利要求1所述的直流稳压转换器，其特征在于，所述稳压支路(2)包括：半桥驱动升压电路(21)和升压控制器(U2)，当车辆启动后，所述升压控制器(U2)控制所述半桥驱动升压电路(21)将所述输入电压升压后输出。

5.根据权利要求4所述的直流稳压转换器，其特征在于：

所述半桥驱动升压电路(21)包括第二MOS管(Q2)、第三MOS管(Q3)、第一电感(L1)、第二电感(L2)、第一电解电容(C1)、第二电解电容(C2)、第三电解电容(C3)、第一并联电容组(211)和第二并联电容组(212)；

所述升压控制器(U2)包括第一输出端和第二输出端，分别与所述第二MOS管(Q2)的控制端和所述第三MOS管(Q3)的控制端耦接；

所述第一并联电容组(211)的一个公共端为所述稳压支路(2)的输入端，另一个公共端接地，所述第一电解电容(C1)与所述第一并联电容组(211)并联，所述第一电解电容(C1)的正极与所述第一电感(L1)的一端耦接，所述第一电感(L1)的另一端与所述第二MOS管(Q2)的输入端耦接，所述第二MOS管(Q2)的输出端接地，所述第三MOS管(Q3)的输入端与所述第二MOS管(Q2)的输入端耦接，所述第三MOS管(Q3)的输出端与所述第二并联电容组(212)的一个公共端耦接，所述第二并联电容组(212)的另一个公共端接地，所述第二电解电容(C2)与所述第二并联电容组(212)并联，所述第二电解电容(C2)的正极与所述第二电感(L2)的一端耦接，所述第二电感(L2)的另一端同时与所述第三电解电容(C3)的正极以及所述旁路(1)的输出端耦接，所述第三电解电容(C3)的正极即为所述稳压支路(2)的输出端，所述第三电解电容(C3)的负极接地。

6.根据权利要求5所述的直流稳压转换器，其特征在于，所述升压控制器(U2)为LM5122芯片，所述LM5122芯片的引脚16即为所述升压控制器(U2)的第一输出端，所述LM5122芯片的引脚19即为所述升压控制器(U2)的第二输出端，分别与所述第二MOS管(Q2)的控制端和所述第三MOS管(Q3)的控制端耦接。

7.根据权利要求5所述的直流稳压转换器，其特征在于，所述第二并联电容组(212)中的电容为4个以上。

8.根据权利要求5所述的直流稳压转换器，其特征在于，还包括基准电压电路(3)，与所述旁路(1)以及所述稳压支路(2)的输出端耦接，为所述旁路(1)和所述稳压支路(2)提供基准电压。

9.根据权利要求8所述的直流稳压转换器，其特征在于，还包括第一保护电路(4)，与所述车载电源的输出端耦接，用于将所述车载电源的输入电压经瞬变电压抑制、滤波处理后输入所述旁路(1)以及所述稳压支路(2)。

10.根据权利要求9所述的直流稳压转换器，其特征在于，还包括第二保护电路(5)，与所述旁路(1)以及所述稳压支路(2)的输出端耦接，用于将所述旁路(1)和所述稳压支路(2)输出的电压经滤波、瞬变电压抑制处理后输出。