CN210867513U - 电控单元的电源架构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种电控单元的电源架构，包括升压降压电路、低压差稳压电路、第一多路输出反激电源、第一保护电路、第二多路输出反激电源、第二保护电路、MCU；升压降压电路的输入端接源电压VIN，输出第一直流电压；低压差稳压电路的输入端接升压降压电路的输出端，低压差稳压电路输出第二直流电压；第一多路输出反激电源的输入端接源电压VIN，第一多路输出反激电源包括三个电压输出端，提供电控单元中驱动单元的上桥臂的驱动电压；MCU提供第一多路输出反激电源的使能信号EN_A；第一保护电路连接第一多路输出反激电源，所监测的电流监测信号I_A_ADC和电压监测信号V_A_ADC反馈给MCU；电路更精简，经济性更高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电源方案，尤其是一种电控单元的电源架构。
背景技术
随着经济发展及能源结构的不断重组，人们对于车辆运行的环保性、安全性和经济性都有着越来越高的要求。
电控单元的电源架构，实现电控单元中弱电单元及驱动单元方面的供电；现有技术一般通过基本的弱电电源，其他辅助电源电路和多路单独的驱动电源组成，其电源结构冗余复杂，在经济性和安全性上都有一定的缺陷。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种电控单元的电源架构，其电路更精简，经济性更高，保护功能完善。本实用新型采用的技术方案是：
一种电控单元的电源架构，包括升压降压电路、低压差稳压电路、第一多路输出反激电源、第一保护电路、第二多路输出反激电源、第二保护电路、MCU；
升压降压电路的输入端接源电压VIN，输出第一直流电压；
低压差稳压电路的输入端接升压降压电路的输出端，低压差稳压电路输出第二直流电压；
第一多路输出反激电源的输入端接源电压VIN，第一多路输出反激电源包括三个电压输出端，提供电控单元中驱动单元的上桥臂的驱动电压；MCU提供第一多路输出反激电源的使能信号EN_A；
第一保护电路连接第一多路输出反激电源，所监测的电流监测信号I_A_ADC和电压监测信号V_A_ADC反馈给MCU；
第二多路输出反激电源的输入端接源电压VIN，第二多路输出反激电源包括三个电压输出端，提供电控单元中驱动单元的下桥臂的驱动电压；MCU提供第二多路输出反激电源的使能信号EN_B；
第二保护电路连接第二多路输出反激电源，所监测的电流监测信号I_B_ADC和电压监测信号V_B_ADC反馈给MCU。
具体地，第一多路输出反激电源和第二多路输出反激电源的电路结构相同，包括：电源控制芯片U1、NMOS功率管Q1、电容C1、C2、C3、C4、C5、电阻R1、R2、R3、二极管D1、D2、D3、D4、变压器T1；
电源控制芯片U1的使能端接MCU输出的使能信号，U1的电压输入端接源电压VIN、电容C1的一端和变压器T1原边绕组L1的异名端；C1的另一端接地；U1的控制端接功率管Q1的栅极，功率管Q1的漏极接变压器T1原边绕组L1的同名端；功率管Q1的源极接电阻R3的一端和电源控制芯片U1的电流反馈端；电阻R3的另一端接地；在电阻R3一端获取监控电流信号I_SEN；
变压器T1的辅助绕组L2同名端接二极管D1阳极，二极管D1的阴极接电阻R1一端和电容C2一端，并产生电压VOUT1，至少作为监控电压信号VOUT1；电阻R1另一端接电阻R2一端和U1的电压反馈端；辅助绕组L2的异名端、电容C2另一端和电阻R2另一端接地；
变压器T1副边绕组L3同名端接二极管D2阳极，二极管D2阴极接电容C3一端，副边绕组L3异名端接电容C3另一端；
变压器T1副边绕组L4同名端接二极管D3阳极，二极管D3阴极接电容C4一端，副边绕组L4异名端接电容C4另一端；
变压器T1副边绕组L5同名端接二极管D4阳极，二极管D4阴极接电容C5一端，副边绕组L5异名端接电容C5另一端；
从二极管D2、D3、D4阴极获得三个输出电压VOUT2。
具体地，第一保护电路和第二保护电路的电路结构相同，包括：运算放大器U2、U3、电阻R11、R12、R13、R14、R15、R16、电容C11、C12；
运算放大器U2的同相输入端接相应的多路输出反激电源中的电阻R3一端，也就是接入监控电流信号I_SEN；U2的反相输入端接电阻R11一端和电阻R12一端，电阻R11另一端接地，电阻R12另一端接U2的输出端和电阻R13一端，电阻R13另一端接电容C11一端，并输出相应的电流监测信号I_ADC；电容C11另一端接地；
运算放大器U3的同相输入端接电阻R14一端和电阻R15一端，电阻R14另一端接相应的多路输出反激电源中的二极管D1的阴极，也就是接入监控电压信号VOUT1；电阻R15另一端接地；U3的反相输入端接U3的输出端和电阻R16一端，电阻R16另一端接电容C12一端，并输出相应的电压监测信号V_ADC；电容C12另一端接地。
进一步地，第一多路输出反激电源和第二多路输出反激电源中，电压VOUT1还接出作为辅助电压。
本实用新型的优点：
1）电路更精简，经济性更高，其辅助电路电源直接通过反激电源提供，上桥臂驱动电压使用单个反激电源实现，下桥臂驱动电压使用单个反激电源实现。
2）安全性更高，反激电源的电压和电流均通过保护电路输送给MCU，***可以实时监控电源状态，及时做出保护动作。
3）安全性更高，电源实现桥臂上下桥驱动电压的分离，在上桥臂出现故障时，下桥臂供电仍可正常执行，为***主动短路保护提供可能。
附图说明
图1为本实用新型的电源架构示意图。
图2为本实用新型的多路输出反激电源示意图。
图3为本实用新型的保护电路示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所述，低压电池1提供源电压VIN，可以是12v或24v；低压电池1为电控单元提供电能，其可以匹配12v或24v电压***；
本实用新型提出的电控单元的电源架构，包括升压降压电路2（BUCK&BOOST电路）、低压差稳压电路3（LDO电路）、第一多路输出反激电源4、第一保护电路5、第二多路输出反激电源6、第二保护电路7、MCU8；
升压降压电路2的输入端接源电压VIN，输出第一直流电压，例如7.5v；第一直流电压不宜过高，以保证后级的LDO电路发热和温升可控；
低压差稳压电路3的输入端接升压降压电路2的输出端，低压差稳压电路3输出第二直流电压，例如5v，用于给MCU及周边逻辑单元等供电；
第一多路输出反激电源4的输入端接源电压VIN，第一多路输出反激电源4包括三个电压输出端，提供电控单元中驱动单元的上桥臂的驱动电压；MCU8提供第一多路输出反激电源4的使能信号EN_A；
第一保护电路5连接第一多路输出反激电源4，所监测的电流监测信号I_A_ADC和电压监测信号V_A_ADC反馈给MCU8；以实现实时监控和及时保护的目的；
第二多路输出反激电源6的输入端接源电压VIN，第二多路输出反激电源6包括三个电压输出端，提供电控单元中驱动单元的下桥臂的驱动电压；MCU8提供第二多路输出反激电源6的使能信号EN_B；
第二保护电路7连接第二多路输出反激电源6，所监测的电流监测信号I_B_ADC和电压监测信号V_B_ADC反馈给MCU8；以实现实时监控和及时保护的目的；
在第一多路输出反激电源4中还可以接出第一辅助电压，作为第一辅助电源，给电控单元中其它需要直流供电的器件/部件/模块使用；
在第二多路输出反激电源6中还可以接出第二辅助电压，作为第二辅助电源，给电控单元中其它需要直流供电的器件/部件/模块使用；
第一多路输出反激电源4和第二多路输出反激电源6的电路结构相同，如图2所示；
包括：电源控制芯片U1、NMOS功率管Q1、电容C1、C2、C3、C4、C5、电阻R1、R2、R3、二极管D1、D2、D3、D4、变压器T1；
电源控制芯片U1的使能端接MCU8输出的使能信号（图2中统一用EN表示），U1的电压输入端接源电压VIN、电容C1的一端和变压器T1原边绕组L1的异名端；C1的另一端接地；U1的控制端接功率管Q1的栅极，功率管Q1的漏极接变压器T1原边绕组L1的同名端；功率管Q1的源极接电阻R3的一端和电源控制芯片U1的电流反馈端；电阻R3的另一端接地；在电阻R3一端获取监控电流信号I_SEN，提供给相应的保护电路；
变压器T1的辅助绕组L2同名端接二极管D1阳极，二极管D1的阴极接电阻R1一端和电容C2一端，并产生电压VOUT1，电压VOUT1一方面提供给相应的保护电路作为监控电压信号VOUT1，另一方面作为第一辅助电压，可以给电控单元中其它需要直流供电的器件/部件/模块使用；电阻R1另一端接电阻R2一端和U1的电压反馈端；辅助绕组L2的异名端、电容C2另一端和电阻R2另一端接地；
变压器T1副边绕组L3同名端接二极管D2阳极，二极管D2阴极接电容C3一端，副边绕组L3异名端接电容C3另一端；
变压器T1副边绕组L4同名端接二极管D3阳极，二极管D3阴极接电容C4一端，副边绕组L4异名端接电容C4另一端；
变压器T1副边绕组L5同名端接二极管D4阳极，二极管D4阴极接电容C5一端，副边绕组L5异名端接电容C5另一端；
从二极管D2、D3、D4阴极获得三个输出电压VOUT2，提供电控单元中驱动单元的上桥臂的驱动电压；
在第二多路输出反激电源6中，也可以在相同位置接出监控电压信号，同时作为第二辅助电压；
第一保护电路5和第二保护电路7的电路结构相同，如图3所示；
包括：运算放大器U2、U3、电阻R11、R12、R13、R14、R15、R16、电容C11、C12；
运算放大器U2的同相输入端接相应的多路输出反激电源中的电阻R3一端，也就是接入监控电流信号I_SEN；U2的反相输入端接电阻R11一端和电阻R12一端，电阻R11另一端接地，电阻R12另一端接U2的输出端和电阻R13一端，电阻R13另一端接电容C11一端，并输出相应的电流监测信号I_ADC；电容C11另一端接地；
运算放大器U3的同相输入端接电阻R14一端和电阻R15一端，电阻R14另一端接相应的多路输出反激电源中的二极管D1的阴极，也就是接入监控电压信号VOUT1；电阻R15另一端接地；U3的反相输入端接U3的输出端和电阻R16一端，电阻R16另一端接电容C12一端，并输出相应的电压监测信号V_ADC；电容C12另一端接地。
MCU8实现多路输出反激电源4、6的电压电流信号的实时监控，根据监控信息，提供必要的保护措施，以提高***的安全性。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种电控单元的电源架构，其特征在于，包括升压降压电路（2）、低压差稳压电路（3）、第一多路输出反激电源（4）、第一保护电路（5）、第二多路输出反激电源（6）、第二保护电路（7）、MCU（8）；
升压降压电路（2）的输入端接源电压VIN，输出第一直流电压；
低压差稳压电路（3）的输入端接升压降压电路（2）的输出端，低压差稳压电路（3）输出第二直流电压；
第一多路输出反激电源（4）的输入端接源电压VIN，第一多路输出反激电源（4）包括三个电压输出端，提供电控单元中驱动单元的上桥臂的驱动电压；MCU（8）提供第一多路输出反激电源（4）的使能信号EN_A；
第一保护电路（5）连接第一多路输出反激电源（4），所监测的电流监测信号I_A_ADC和电压监测信号V_A_ADC反馈给MCU（8）；
第二多路输出反激电源（6）的输入端接源电压VIN，第二多路输出反激电源（6）包括三个电压输出端，提供电控单元中驱动单元的下桥臂的驱动电压；MCU（8）提供第二多路输出反激电源（6）的使能信号EN_B；
第二保护电路（7）连接第二多路输出反激电源（6），所监测的电流监测信号I_B_ADC和电压监测信号V_B_ADC反馈给MCU（8）。
2.如权利要求1所述的电控单元的电源架构，其特征在于，
第一多路输出反激电源（4）和第二多路输出反激电源（6）的电路结构相同，包括：电源控制芯片U1、NMOS功率管Q1、电容C1、C2、C3、C4、C5、电阻R1、R2、R3、二极管D1、D2、D3、D4、变压器T1；
电源控制芯片U1的使能端接MCU（8）输出的使能信号，U1的电压输入端接源电压VIN、电容C1的一端和变压器T1原边绕组L1的异名端；C1的另一端接地；U1的控制端接功率管Q1的栅极，功率管Q1的漏极接变压器T1原边绕组L1的同名端；功率管Q1的源极接电阻R3的一端和电源控制芯片U1的电流反馈端；电阻R3的另一端接地；在电阻R3一端获取监控电流信号I_SEN；
变压器T1的辅助绕组L2同名端接二极管D1阳极，二极管D1的阴极接电阻R1一端和电容C2一端，并产生电压VOUT1，至少作为监控电压信号VOUT1；电阻R1另一端接电阻R2一端和U1的电压反馈端；辅助绕组L2的异名端、电容C2另一端和电阻R2另一端接地；
变压器T1副边绕组L3同名端接二极管D2阳极，二极管D2阴极接电容C3一端，副边绕组L3异名端接电容C3另一端；
变压器T1副边绕组L4同名端接二极管D3阳极，二极管D3阴极接电容C4一端，副边绕组L4异名端接电容C4另一端；
变压器T1副边绕组L5同名端接二极管D4阳极，二极管D4阴极接电容C5一端，副边绕组L5异名端接电容C5另一端；
从二极管D2、D3、D4阴极获得三个输出电压VOUT2。
3.如权利要求2所述的电控单元的电源架构，其特征在于，
第一保护电路（5）和第二保护电路（7）的电路结构相同，包括：运算放大器U2、U3、电阻R11、R12、R13、R14、R15、R16、电容C11、C12；
运算放大器U2的同相输入端接相应的多路输出反激电源中的电阻R3一端，也就是接入监控电流信号I_SEN；U2的反相输入端接电阻R11一端和电阻R12一端，电阻R11另一端接地，电阻R12另一端接U2的输出端和电阻R13一端，电阻R13另一端接电容C11一端，并输出相应的电流监测信号I_ADC；电容C11另一端接地；
运算放大器U3的同相输入端接电阻R14一端和电阻R15一端，电阻R14另一端接相应的多路输出反激电源中的二极管D1的阴极，也就是接入监控电压信号VOUT1；电阻R15另一端接地；U3的反相输入端接U3的输出端和电阻R16一端，电阻R16另一端接电容C12一端，并输出相应的电压监测信号V_ADC；电容C12另一端接地。
4.如权利要求2所述的电控单元的电源架构，其特征在于，
第一多路输出反激电源（4）和第二多路输出反激电源（6）中，电压VOUT1还接出作为辅助电压。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921771214.3U CN210867513U (zh) | 2019-10-21 | 2019-10-21 | 电控单元的电源架构 |
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| CN201921771214.3U CN210867513U (zh) | 2019-10-21 | 2019-10-21 | 电控单元的电源架构 |
Publications (1)
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| CN210867513U true CN210867513U (zh) | 2020-06-26 |
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| CN201921771214.3U Active CN210867513U (zh) | 2019-10-21 | 2019-10-21 | 电控单元的电源架构 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112737341A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-30 | 航天科技控股集团股份有限公司 | 一种应用于车载逆变器的辅助高频控制电源 |
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2019
- 2019-10-21 CN CN201921771214.3U patent/CN210867513U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112737341A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-30 | 航天科技控股集团股份有限公司 | 一种应用于车载逆变器的辅助高频控制电源 |
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