TWI382639B - 車用直流電壓轉換器 - Google Patents

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Description

車用直流電壓轉換器
本發明涉及一種轉換器，尤其涉及一種車用直流電壓轉換器。
目前，車用直流電壓轉換器可為電器產品提供直流電，因車用直流電壓轉換器之轉換效率高、空載時耗電小、變壓器體積小、可輸入直流電及攜帶方便，因而得到廣泛的應用。
惟，有些電器產品不能用直流電供電。比如內部有矽鋼片低頻變壓器的電器產品不能在直流電下工作，因而直流電不可以為具有矽鋼片低頻變壓器的電器產品供電。當消費者不慎用習知的車用直流電壓轉換器給內部有矽鋼片低頻變壓器的電器產品供電時，往往會損壞電器產品。
本發明的主要目的係針對上述習知技術存在之缺陷提供一種可保護電器產品的車用直流電壓轉換器。
為實現上述目的，本發明車用直流電壓轉換器包括一電壓輸入電路、一電壓轉換電路、一電壓輸出電路、一電壓偵測電路、一負載保護電路、一控制電路及一驅動電路。電壓輸入電路用於輸入一低壓直流電；電壓轉換電路用於將輸入的所述低壓直流電轉換為高壓直流電；電壓輸出電路用於輸出所述高壓直流電；電壓偵測電路用於偵測所述電壓輸出電路輸出之電壓，並傳送出一電壓偵測訊號；負載保護電路具有一過電流保護偵測電路，用於偵測電壓輸出電路輸出之電流，並傳送出一負載偵測訊號；控制電路用於接收所述電壓偵測訊號及負載偵測訊號，將所述電壓偵測訊號及負載偵測訊號分別與一基準值比較與判斷，並傳送出一控制訊號；驅動電路用於接受所述控制訊號，並依據所述控制訊號驅動電壓轉換電路進行電壓或電流的調整。
綜上所述，本發明車用直流電壓轉換器藉由負載保護電路設置有過電流保護偵測電路，當電壓輸出電路輸出之電流過大時，負載保護電路傳送出一較大的負載偵測訊號；控制電路接收所述負載偵測訊號，將負載偵測訊號分別與一基準值比較與判斷，並傳送出一控制訊號；驅動電路接受所述控制訊號，並依據所述控制訊號驅動電壓轉換電路進行電壓或電流的調整，從而實現對輸出電壓的控制，最終實現對電器產品的保護。
為詳細說明本發明之技術內容、構造特徵、所達成的目的及功效，以下茲例舉實施例並配合圖式詳予說明。
請參閱第一圖及第二圖，本發明車用直流電壓轉換器100包括一電壓輸入電路1、一電壓轉換電路2、一電壓輸出電路3、一驅動電路4、一負載保護電路5、一電壓偵測電路6、一控制電路7及一殼體8。
電壓輸入電路1包括一正極電壓輸入端Vin+、一負極電壓輸入端Vin-及一參考電壓Vcc。正極電壓輸入端Vin+與參考電壓Vcc之間連接有一保險絲F1，負極電壓輸入端Vin-接地，參考電壓Vcc連接有一電容C1，該電容C1之另一端接地。正極電壓輸入端Vin+及負極電壓輸入端Vin-用於與外部輸入電壓相連。電容C1用於濾除輸入電壓的漣波，使電壓輸入電路1的輸入電壓平滑穩定。保險絲F1用於當輸入電流過大時可保護該車用直流電壓轉換器100。
電壓轉換電路2包括一消波電路21、一與消波電路21相連的N溝道增強型的場效應電晶體Q1及一變壓器T1，該消 波電路21包括相串聯的一第一電阻R1及一第一二極體D1，第一電阻R1並聯有一第二電容C2。變壓器T1之原線圈之一端電性連接至正極電壓輸入端Vin+，另一端電性連接至場效應電晶體Q1的汲極，所述場效應電晶體Q1之源極接地。消波電路21用於消除場效應電晶體Q1導通和截止時產生的電壓漣波。變壓器T1對輸入電壓進行變壓然後為電壓輸出電路3提供一輸入電壓。藉由場效應電晶體Q1可不斷的開啟和關閉，從而控制變壓器T1原線圈的平均輸入電壓，進而控制變壓器的輸出電壓。
輸出電路3包括一第二二極體D2、一第二電阻R2、一第三電容C3、一第四電容C4、一正極電壓輸出端Vo+及一負極電壓輸出端Vo-。所述變壓器T1之副線圈與第二二極體D2、第二電阻R2、正極電壓輸出端Vo+及負極電壓輸出端Vo-相串聯。第三電容C3之一端連接於第二電阻R2與變壓器T1之間，另一端均電性連接至正極電壓輸出端Vo+。第四電容C4之一端連接於第二電阻R2與負極電壓輸出端Vo-之間，另一端電性連接至正極電壓輸出端Vo+，負極電壓輸出端Vo-接地。電壓輸出端Vo+與電壓輸出端Vo-電性連接至電器產品(圖中未示)。所述變壓器T1之輸出電壓藉由第二二極體D2整流及第四電容C4濾波後傳送至正極電壓輸出端Vo+及負極電壓輸出端Vo-。第三電容C3用於儲能和濾波，從而使經過第二二極體D2整流後的輸出電壓平滑穩定。
驅動電路4包括電性相連的一電晶體Q2及一第三電阻R3。該電晶體Q2之基極與集極之間連接有一第四電阻R4，源極與第三電阻R3相連，集極接地。第三電阻R3之一端與場效應電晶體Q1之閘極相連，第三電阻R3與場效應電晶體Q1之間電性連接有一第三二極體D3。該驅動電路4用於驅動 場效應電晶體Q1。
負載保護電路5包括相互串接的第五電阻R5和第六電阻R6。第五電阻R5之一端電性連接至變壓器T1與第二電阻R2之間，第六電阻R6之一端接5伏電壓。第五電阻R5和第六電阻R6之間連接有一第十電阻R10之一端，第十電阻R10之另一端電性連接至電壓輸出端Vo+。第五電阻R5及第六電阻R6對5伏電壓進行分壓後再為控制電路7提供一參考電壓，第六電阻R6及第十電阻R10對電壓輸出電路3之輸出電壓分壓後加入所述參考電壓。第五電阻R5、第六電阻R6及第十電阻R10共同組成過電流保護偵測電路及短路保護偵測電路，用於偵測電壓輸出電路3輸出之電流，並傳送出一負載偵測訊號給所述控制電路7。
電壓偵測電路6包括一回授電路61及一電壓保護電路62。回授電路61包括相互串聯的第七電阻R7及第八電阻R8，第七電阻R7之另一端與電壓輸出端Vo+相連，第八電阻R8之另一端接地。電壓保護電路62包括相互串聯的瞬態電壓抑制二極體D4與第九電阻R9，瞬態電壓抑制二極體D4之另一端與電壓輸出端Vo+連接，第九電阻R9之另一端接地。
回授電路61用於偵測電壓輸出電路3之輸出電壓，並傳送出一電壓偵測訊號給控制電路7；瞬態電壓抑制二極體D4與第九電阻R9用於偵測所述電壓輸出電路3輸出之電壓，並傳送出一電壓偵測訊號給控制電路7。當電路正常工作時，瞬態電壓抑制二極體D4不導通。
控制電路7具有一TL494芯片U1，該TL494芯片U1具有1號至16號引腳，1號引腳連接至回授電路61之第七電阻R7與第八電阻R8之間，2號引腳連接有一第十一電阻R11，第十一電阻R11之一端連接有5伏電壓，2號引腳與3號引腳 之間連接有相互並聯的第五電容C5和第十二電阻R12，3號與15號引腳連接有一第六電容C6，4號引腳連接有第七電容C7和第十三電阻R13，第七電容C7之另一端接5伏電壓，第十三電阻R13之另一端接地，5號引腳連接有一第八電容C8，該第八電容C8之另一端接地。
6號引腳連接有一第十四電阻R14，該第十四電阻R14之另一端接地。7號引腳接地，8號和12號引腳連接至參考電壓Vcc，9號引腳和10號引腳連接至驅動電路4之第三二極體D3之一端。11號引腳懸空，13號和14號引腳與5伏電壓相連，15號引腳連接至負載保護電路5之第五電阻R5與第六電阻R6之間，16號引腳連接至電壓保護電路之第九電阻R9與瞬態電壓抑制二極體D4之間。
5伏電壓經第十一電阻R11分壓後供給2號引腳，用於為TL494芯片U1提供一電壓基準值，第十二電阻R12用於3號引腳至2號引腳之電壓的反饋補償，第五電容C5用於濾除第十二電阻R12兩端的漣波，第六電容C6用於15號引腳和3號引腳之間的相位補償，第七電容C7與第十三電阻R13控制TL494芯片U1的死區時間，第八電容C8與第十四電阻R14控制9號引腳和10號引腳之訊號的輸出頻率。
請參閱第二圖及第三圖，殼體8具有一電壓輸入埠81及一組電壓輸出埠82，該電壓輸入埠81為一汽車點煙器插頭結構，並電性連接至所述電壓輸入電路1。電壓輸出埠82可以為通用串型接口、市電插頭或市電插座等任何可進行電力訊號傳輸之電源連接器形式，並電性連接至所述電壓輸出電路3。在本實施例中，電壓輸出埠82為一市電插座。
當本發明車用直流電壓轉換器100正常工作時，藉由控制電路7之TL494芯片U1的1號引腳從電壓回授電路61獲 取電壓偵測訊號，該電壓偵測訊號與2號引腳之電壓基準值比較，從而藉由比較結果控制9號引腳和10號引腳輸出的控制訊號，該控制訊號控制場效應電晶體Q1導通或截止的時間，從而控制變壓器T1之原線圈的平均輸入電壓，進而控制輸出電壓，最終使輸出電壓穩定。
當因輸出電壓過高時，瞬態電壓抑制二極體D4被擊穿，因而TL494芯片U1之16號引腳獲取高於基準值的電壓偵測訊號(此時15號引腳之電壓作為基準值)，從而使9號引腳和10號引腳的控制訊號輸出為一低電平訊號，因而使場效應電晶體Q1截止，最終使輸出電壓為零，從而保護電器產品。
當連接不當的電器產品(如內部有矽鋼片低頻變壓器的電器產品)或輸出電路短路時，電壓輸出電路3之輸出電流過高，則TL494芯片U1之15號引腳從第五電阻R5與第六電阻R6之間獲取之電壓逐漸下降至零，從而使9號引腳和10號引腳的控制訊號輸出一低電平訊號，因而使場效應電晶體Q1截止，最終使輸出電壓為零，從而保護電器產品及該車用直流電壓轉換器100。
綜上所述，本發明車用直流電壓轉換器100藉由負載保護電路5設置有一過電流保護偵測電路，當電壓輸出電路3輸出之電流過大時，負載保護電路5傳送出一負載偵測訊號；控制電路7接收所述負載偵測訊號，將負載偵測訊號分別與一基準值比較與判斷，並傳送出一控制訊號；驅動電路4接受所述控制訊號，並依據所述控制訊號驅動電壓轉換電路2進行電壓或電流的調整，從而實現對輸出電壓的控制，最終實現對電器產品的保護。
100‧‧‧車用直流電壓轉換器
1‧‧‧電壓輸入電路
2‧‧‧電壓轉換電路
21‧‧‧消波電路
3‧‧‧電壓輸出電路
4‧‧‧驅動電路
5‧‧‧負載保護電路
6‧‧‧電壓偵測電路
61‧‧‧電壓回授電路
62‧‧‧過電壓保護電路
7‧‧‧控制電路
第一圖係本發明車用直流電壓轉換器之一種實施例的電 路圖。
第二圖係本發明車用直流電壓轉換器之殼體的立體圖。
第三圖係第二圖所示殼體之另一視角的立體圖。
100．．．車用直流電壓轉換器
1．．．電壓輸入電路
2．．．電壓轉換電路
21．．．消波電路
3．．．電壓輸出電路
4．．．驅動電路
5．．．負載保護電路
6．．．電壓偵測電路
61．．．電壓回授電路
62．．．過電壓保護電路
7．．．控制電路

Claims (4)

  1. 一種車用直流電壓轉換器，包括：一電壓輸入電路，用於輸入一低壓直流電；一電壓轉換電路，用於將輸入的所述低壓直流電轉換為高壓直流電；一電壓輸出電路，用於輸出所述高壓直流電；一電壓偵測電路，用於偵測所述電壓輸出電路輸出之電壓，並傳送出一電壓偵測訊號；一負載保護電路，具有一過電流保護偵測電路，用於偵測電壓輸出電路輸出之電流，並傳送出一負載偵測訊號；一控制電路，用於接收所述電壓偵測訊號及負載偵測訊號，將所述電壓偵測訊號及負載偵測訊號分別與一基準值比較與判斷，並傳送出一控制訊號；一驅動電路，用於接受所述控制訊號，並依據所述控制訊號驅動電壓轉換電路進行電壓或電流的調整；其中，所述電壓偵測電路進一步包括用於偵測所述電壓轉換電路輸出之電壓的一電壓回授電路及一過電壓保護電路，所述電壓轉換電路包括一消波電路、與消波電路相連的一場效應電晶體及一變壓器，該消波電路包括相互串聯的一第一電阻及一第一二極體，該第一電阻並聯有一第二電容，變壓器之原線圈之一端電性連接至電壓輸入電路，另一端電性連接至場效應電晶體的汲極，所述場效應電晶體之閘極電性連接至所述驅動電路，源極接地。。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之車用直流電壓轉換器，其中所述驅動電路包括電性相連的一電晶體及一第三電阻，該 電晶體之基極與集極之間連接有一第四電阻，射極電性連接至場效應電晶體之閘極，集極接地，射極電性連接至所述控制電路。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之車用直流電壓轉換器，其中進一步包括一殼體，該殼體具有一電壓輸入埠和一電壓輸出埠，電壓輸入埠電性連接至所述電壓輸入電路，電壓輸出埠電性連接至所述電壓輸出電路，該電壓輸入埠可為一汽車點煙器插頭結構。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之車用直流電壓轉換器，其中所述電壓輸出埠設置有可為通用串型接口、市電插頭或市電插座中的一種或多種。
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