一種大功率車載dc/dc轉換器的製作方法
2023-05-26 10:01:51 4
專利名稱：一種大功率車載dc/dc轉換器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於直流電源領域，尤其涉及一種大功率車載DC/DC轉換器。
背景技術：
隨著世界汽車產量的急劇增長，傳統內燃機汽車帶來的能源危機和環境汙染等問題日益嚴重，迫使人們不得不重新考慮未來汽車的動力問題。電動汽車可以實現零排放，並且是使用電力作為驅動力，電力屬於再生能源，因此其成為當前汽車工業發展和研究的一個熱點。但是電動汽車電源電壓一般比較高，而一般汽車都使用低於36伏的低壓電器，所以在電動車上安裝DC/DC轉換器來提供低壓電源必不可少。但在電動車上安裝的DC/DC轉換器不同於一般的開關電源，它既要符合電動車的電器標準，而且在功率上要滿足所有用電器的功率要求，故該DC/DC轉換器功率較大。可見，由於上述DC/DC轉換器功率較大，在突然上電時會造成很大的電流衝擊，繼而損壞相關器件，因此，如何防止大功率DC/DC轉換器在上電瞬間的大電流造成的衝擊成為該領域亟待解決的問題。
實用新型內容有鑑於此，本實用新型的目的在於提供一種大功率車載DC/DC轉換器，用於解決DC/DC轉換器由於功率較大，在突然上電時會造成電流衝擊的問題，實現保護相關器件的目的。為此，本實用新型提供如下技術方案:—種大功率車載DC/DC轉換器,包括直流電輸入模塊以及用於將所述直流電輸入模塊輸入的直流電壓信號轉換為預設直流電壓信號的電壓轉換模塊；其中，所述直流電輸入模塊包括:線圈點連接於車輛直流電源的正極的繼電器；一端連接於車輛直流電源的負極、另一端連接於所述繼電器的常開點，並用於為所述電壓轉換模塊輸入直流電壓信號的功率電源模塊；連接於所述功率電源模塊兩端，用於對所述繼電器進行控制的輔助電源模塊；一端連接於所述功率電源模塊的輸入端、另一端連接於所述繼電器的常閉點，用於防止突然上電時，充電電流過大的預充電電阻模塊。優選的，所述功率電源模塊包括整流電容模塊、濾波電容模塊和放電電阻模塊，其中:所述整流電容模塊，一端連接於所述車輛直流電源的負極、另一端連接於所述繼電器的常開點；所述濾波電容模塊，連接於所述整流電容模塊的兩端；所述放電電阻模塊，連接於所述濾波電容模塊的兩端。[0017]優選的，所述預充電電阻模塊包括預充電電阻，所述預充電電阻一端連接於所述功率電源模塊的輸入端、另一端連接於所述繼電器的常閉點。優選的，所述直流電輸入模塊還包括防反接二極體和扼流圈，其中:所述防反接二極體的正極連接於車輛直流電源的正極；所述扼流圈連接於所述反接二極體的負極與車輛直流電源的負極之間。優選的，所述車輛直流電源具體為320V直流電源。優選的，所述電壓轉換模塊包括:用於調節PWM，使其滿足電壓與電流不超過設定值的PWM控制模塊；與所述功率電源模塊及所述PWM控制模塊相連的，用於在所述PWM控制模塊的控制下輸出320v交流電壓信號的功率驅動模塊；與所述功率驅動模塊相連，用於在所述功率驅動模塊驅動下，把320v交流電壓信號變為40v交流電壓信號的變壓器模塊；與所述變壓器模塊相連，用於把所述40v交流電壓信號整流為40v直流脈動信號的輸出整流模塊；與所述輸出整流模塊相連，用於把所述40v直流脈動信號濾波為13.6v信號的輸出電感濾波模塊；與所述輸出電感濾波模塊相連，用於使所述13.6v信號更加平穩的輸出的輸出電容整流模塊；與所述電容整流模塊及所述PWM控制模塊相連，用於把輸出的電壓、電流反饋給所述PWM控制模塊，以便調節PWM的反饋模塊。優選的，所述功率驅動模塊包括:光耦；與所述光耦相連的IR2110晶片；與所述IR2110晶片相連的、並被其驅動的MOS管。優選的，所述功率驅動模塊還包括與所述IR2110晶片相連，用於延時開啟所述IR2110晶片的使能端的RC電路。優選的，所述變壓器模塊包括兩個輸入端串聯、輸出端並聯的變壓器。。本實用新型實施例提供的大功率車載DC/DC轉換器，包括直流電輸入模塊和電壓轉換模塊，其中所述直流電輸入模塊包括繼電器、功率電源模塊、輔助電源模塊和預充電電阻模塊。工作於繼電器釋放狀態下的所述預充電電阻模塊即是為防止該DC/DC轉換器突然上電時，充電電流過大而設計，具體地，突然上電時，在預充電電阻模塊的阻流作用下可實現小電流對所述功率電源模塊進行預充電，繼而可保護相關器件，例如可保護所述繼電器不被大電流衝擊而燒壞。從而本實用新型解決了上述DC/DC轉換器由於功率較大，在突然上電時會造成電流衝擊的問題。
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實用實施例一提供的大功率車載DC/DC轉換器的一種結構不意圖；圖2是本實用實施例一提供的直流電輸入模塊的電路連接圖；圖3是本實用實施例一提供的電壓轉換模塊的結構示意圖；圖4是本實用實施例二提供的大功率車載DC/DC轉換器的另一種結構示意圖。
具體實施方式
為了引用和清楚起見，下文中使用的技術名詞、簡寫或縮寫總結解釋如下:PWMiPulse Width Modulation (脈衝寬度調製)，是一種模擬控制方式，其根據相應載荷的變化來調製電晶體柵極或基極的偏置，來實現開關穩壓電源輸出電晶體或電晶體導通時間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恆定，是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術。DC/DC:是指直流轉直流電源。下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。本實用新型公開了一種大功率車載DC/DC轉換器，以下將通過多個實施例對本實用新型進行詳細介紹。實施例一本實用新型實施例一公開了大功率車載DC/DC轉換器的一種結構，請參見圖1，該大功率車載DC/DC轉換器包括直流電輸入模塊100以及用於將所述直流電輸入模塊輸入的直流電壓信號轉換為預設直流電壓信號的電壓轉換模塊200 ;所述直流電輸入模塊包括繼電器110、功率電源模塊120、輔助電源模塊130和預充電電阻模塊140，其中:繼電器110的線圈點連接於車輛直流電源的正極。本實施例中，繼電器110具體為輸入繼電器。功率電源模塊120，一端連接於車輛直流電源的負極、另一端連接於繼電器110的常開點，並用於為電壓轉換模塊200輸入直流電壓信號。本實施例中，車輛直流電源為可提供320v直流電壓的320v直流電源，具體地，請參見圖2所示的直流電輸入模塊100的電路連接圖，功率電源模塊120包括整流電容模塊121、濾波電容模塊122和放電電阻模塊123，其中，整流電容模塊121的一端連接於車輛直流電源的負極、另一端連接於繼電器110的常開點，整流電容模塊121可將電路的脈衝的、不穩定的直流電變得穩定；濾波電容模塊122連接於整流電容模塊121的兩端，該濾波電容模塊122可將高頻幹擾濾掉，使320v直流電源的電壓更加平滑；放電電阻模塊123連接於濾波電容模塊122的兩端，該放電電阻模塊123用於在無電壓輸入後，即DC/DC轉換器不工作時，將整流電容模塊121、濾波電容模塊122的電壓放掉，以防止DC/DC轉換器不工作時還帶有電壓。輔助電源模塊130，連接於功率電源模塊120兩端，用於對繼電器110進行控制。具體地，輔助電源模塊130用於判斷整流電容模塊121的電壓是否達到要求，以及判斷電路是否存在故障，若整流電容模塊121的電壓達到預設要求，則控制繼電器110導通。預充電電阻模塊140，一端連接於功率電源模塊120的輸入端、另一端連接於繼電器110的常閉點，用於防止突然上電時，充電電流過大。本實施例中，預充電電阻模塊140具體包括一預充電電阻，該預充電電阻一端連接於功率電源模塊120的輸入端、另一端連接於繼電器110的常閉點。在以上對各器件進行介紹的基礎上，對本實用新型的直流電輸入模塊100的工作原理進行介紹。其工作原理具體為:直流電輸入模塊100包括的各個電路器件相應於繼電器的釋放及吸合兩種工作狀態，存在兩種工作迴路:預充電迴路和繼電器導通後的迴路。其中，當DC/DC轉換器開始工作，即開始上電時，繼電器工作於釋放狀態，則連接於繼電器常閉點的預充電電阻被接入電路，此時直流電輸入模塊的各器件構成預充電迴路，具體地，車輛直流電源即320v直流電源通過預充電電阻對功率電源模塊進行小電流預充電，且預充電過程中輔助電源模塊對功率電源模塊的電壓進行判斷，如具體可對其中的整流電容模塊的電壓進行判斷，並檢查預充電電路是否存在故障，若整流電容模塊的電壓達到預設要求，如當整流電容模塊的電壓高於車輛直流電源電壓的90%，且電路無故障時，輔助電源模塊控制繼電器導通，預充電結束。繼電器導通後，繼電器處於吸合狀態，從而預充電電阻被斷開，直流電輸入模塊工作於繼電器導通後的迴路，此時直流電壓信號，即320v直流電壓信號被傳輸至電壓轉換模塊。綜上，本實用新型上電時，接通了預充電電阻，在預充電電阻的阻流作用下，可實現小電流給整流電容模塊充電，繼而保護輸入繼電器不被大電流衝擊而燒壞，只有當車輛直流電源通過預充電電阻對整流電容模塊充電至預設要求，如整流電容模塊的電壓高於輸入電源的90%時，輸入繼電器才導通，繼電器導通後，把預充電電阻斷開，再把電壓信號傳輸至後面的電壓轉換模塊中。請參見圖3，電壓轉換模塊200包括PWM控制模塊210、與功率電源模塊120及PWM控制模塊210相連的功率驅動模塊220、與功率驅動模塊220相連的變壓器模塊230、與變壓器模塊230相連的輸出整流模塊240、與輸出整流模塊240相連的輸出電感濾波模塊250、與輸出電感濾波模塊250相連的輸出電容整流模塊260、與輸出電容整流模塊260及PWM控制模塊210相連的反饋模塊270。其中，功率驅動模塊220具體包括:用於對PWM控制模塊210輸出的電壓信號進行光耦隔離的光耦、與光耦相連的IR2110晶片、與IR2110晶片相連的、並被IR2110晶片驅動的MOS管，該MOS管用於作為變壓器模塊230的功率驅動器件。本實施例中，變壓器模塊230具體包括兩個輸入端串聯、輸出端並聯的變壓器。與等功率的單個變壓器相比，本實施例的上述連接方式下的兩個變壓器的輸入電壓是單個變壓器的一半，且可以獲得更好的散熱效果，還可使構造出的DC/DC轉換器的總體積更小。電壓轉換模塊200的具體工作原理為:PWM控制模塊210調節PWM，使其滿足電壓信號與電流信號分別對應的電壓值、電流值不超過設定值；功率驅動模塊220，在PWM控制模塊210的控制下輸出320v交流電壓信號，並驅動變壓器模塊230中變壓器的原邊；在功率驅動模塊220的驅動下，變壓器模塊230中的變壓器將320v交流電壓信號變為40v交流電壓信號，並通過其副邊將40v交流電壓信號輸出至輸出整流模塊240 ;在輸出整流模塊240內，40v交流電壓信號被整流為40v直流脈動信號；之後，輸出電感濾波模塊250將40v的直流脈動信號濾波為13.6v信號；為了使輸出的13.6v信號更加平穩，輸出電容整流模塊260對上述13.6v信號進行整流，整流後的電壓信號，即為電動車電器所需要的電源信號。同時，為達到穩壓穩流的效果反饋模塊260把輸出電容整流模塊260輸出的電壓電流信號反饋給上述PWM控制模塊，以便其調節PWM，最終實現穩壓穩流。綜上所述，本實用新型實施例提供的大功率車載DC/DC轉換器，包括直流電輸入模塊100和電壓轉換模塊200，其中直流電輸入模塊100包括繼電器110、功率電源模塊120、輔助電源模塊130和預充電電阻模塊140。工作於繼電器釋放狀態下的預充電電阻模塊140即是為防止該DC/DC轉換器突然上電時，充電電流過大而設計，具體地，突然上電時，在預充電電阻模塊140的阻流作用下可實現小電流對所述功率電源模塊120進行預充電，繼而可保護相關器件，例如可保護繼電器110不被大電流衝擊而燒壞。從而本實用新型解決了上述DC/DC轉換器由於功率較大，在突然上電時會造成電流衝擊的問題。實施例二本實用新型實施例二基於實施例一公開了大功率車載DC/DC轉換器的另一種結構，請參見圖4，其在實施例一提供的大功率車載DC/DC轉換器的結構基礎之上，直流電輸入模塊100還包括防反接二極體150和扼流圈160，其中:防反接二極體150的正極連接於車輛直流電源的正極；扼流圈160連接於所述反接二極體的負極與車輛直流電源的負極之間。本實施例二的防反接二極體150可防止由於320伏直流電源的正負極接反而燒壞器件這一現象的發生；扼流圈160可消除共模幹擾。本實施例二中大功率車載DC/DC轉換器的其他組成部分與實施例一提供的大功率車載DC/DC轉換器完全相同，具體請參照實施例一的相關部分介紹，此處不再贅述。實施例三本實用新型實施例三基於實施例一和實施例二，公開了大功率車載DC/DC轉換器的又一種結構，其在實施例一或二公開的大功率車載DC/DC轉換器的結構的基礎上,還包括與功率驅動模塊220中的IR2110晶片相連的，用於延時開啟IR2110晶片的使能端的RC電路。由於本實用新型提供的大功率車載DC/DC轉換器在上電瞬間，各種電壓都剛進入初始狀態，有些器件電壓上得快，有些上的慢，而上述IR2110晶片在工作電壓穩定前，本身存在某些不確定性，使得在上電瞬間被驅動的器件極易產生直通，燒壞的機率很大。為此，本實施例採用RC延時開啟上述IR2110晶片的使能，具體地，延時通過簡單的RC電路實現，即用RC電路在IR2110的「使能」端做高低電平延時，這樣就不會因狀態不穩而燒毀器件。以下為RC延時電路的延時時間計算公式:t=-RXCX In [(E-V) /E]式中，「一」為負號；電阻R和電容C是串聯，R的單位為Q，C的單位為F;E是輸入電壓，V為電容兩端充電要達到的電壓，In是以e為底的自然對數。充電電阻或者電容越大，延時時間就越長。[0080]需要說明的是，本說明書中的各個實施例均採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種大功率車載DC/DC轉換器，其特徵在於，包括直流電輸入模塊以及用於將所述直流電輸入模塊輸入的直流電壓信號轉換為預設直流電壓信號的電壓轉換模塊； 其中，所述直流電輸入模塊包括: 線圈點連接於車輛直流電源的正極的繼電器； 一端連接於車輛直流電源的負極、另一端連接於所述繼電器的常開點，並用於為所述電壓轉換模塊輸入直流電壓信號的功率電源模塊； 連接於所述功率電源模塊兩端，用於對所述繼電器進行控制的輔助電源模塊； 一端連接於所述功率電源模塊的輸入端、另一端連接於所述繼電器的常閉點，用於防止突然上電時，充電電流過大的預充電電阻模塊。
2.根據權利要求1所述的大功率車載DC/DC轉換器，其特徵在於，所述功率電源模塊包括整流電容模塊、濾波電容模塊和放電電阻模塊，其中: 所述整流電容模塊，一端連接於所述車輛直流電源的負極、另一端連接於所述繼電器的常開點； 所述濾波電容模塊，連接於所述整流電容模塊的兩端； 所述放電電阻模塊，連接於所述濾波電容模塊的兩端。
3.根據權利要求1所述的大功率車載DC/DC轉換器，其特徵在於，所述預充電電阻模塊包括預充電電阻，所述預充電電阻一端連接於所述功率電源模塊的輸入端、另一端連接於所述繼電器的常閉點。
4.根據權利要求1所述的大功率車載DC/DC轉換器，其特徵在於，所述直流電輸入模塊還包括防反接二極體和扼流圈，其中: 所述防反接二極體的正極連接於車輛直流電源的正極； 所述扼流圈連接於所述反接二極體的負極與車輛直流電源的負極之間。
5.根據權利要求1所述的大功率車載DC/DC轉換器，其特徵在於，所述車輛直流電源具體為320v直流電源。
6.根據權利要求5所述的大功率車載DC/DC轉換器，其特徵在於，所述電壓轉換模塊包括: 用於調節PWM，使其滿足電壓與電流不超過設定值的PWM控制模塊； 與所述功率電源模塊及所述PWM控制模塊相連的，用於在所述PWM控制模塊的控制下輸出320v交流電壓信號的功率驅動模塊； 與所述功率驅動模塊相連，用於在所述功率驅動模塊驅動下，把320v交流電壓信號變為40v交流電壓信號的變壓器模塊； 與所述變壓器模塊相連，用於把所述40v交流電壓信號整流為40v直流脈動信號的輸出整流模塊； 與所述輸出整流模塊相連，用於把所述40v直流脈動信號濾波為13.6v信號的輸出電感濾波模塊； 與所述輸出電感濾波模塊相連，用於使所述13.6v信號更加平穩的輸出的輸出電容整流模塊； 與所述電容整流模塊及 所述PWM控制模塊相連，用於把輸出的電壓、電流反饋給所述PWM控制模塊，以便調節PWM的反饋模塊。
7.根據權利要求6所述的大功率車載DC/DC轉換器，其特徵在於，所述功率驅動模塊包括: 光率禹; 與所述光耦相連的IR2110晶片； 與所述IR2110晶片相連的、並被其驅動的MOS管。
8.根據權利要求7所述的大功率車載DC/DC轉換器，其特徵在於，所述功率驅動模塊還包括與所述IR2110晶片相連，用於延時開啟所述IR2110晶片的使能端的RC電路。
9.根據權利要求6所述的大功率車載DC/DC轉換器，其特徵在於，所述變壓器模塊包括兩個輸入端串聯、輸出端並聯的變 壓器。
專利摘要本實用新型公開了一種大功率車載DC/DC轉換器，其包括直流電輸入模塊和電壓轉換模塊；其中所述直流電輸入模塊包括線圈點連接於車輛直流電源的正極的繼電器；一端連接於車輛直流電源的負極、另一端連接於所述繼電器的常開點的的功率電源模塊；連接於所述功率電源模塊兩端的輔助電源模塊；一端連接於所述功率電源模塊的輸入端、另一端連接於所述繼電器的常閉點的預充電電阻模塊。所述預充電電阻模塊即是為防止該DC/DC轉換器突然上電時，充電電流過大而設計，具體地，突然上電時，在預充電電阻的阻流作用下可實現小電流對所述功率電源模塊進行充電，繼而可保護相關器件，例如可保護所述輸入繼電器不被大電流衝擊而燒壞。
文檔編號H02M1/36GK203056962SQ20122074262
公開日2013年7月10日 申請日期2012年12月30日 優先權日2012年12月30日
發明者葉燕章, 李斌, 梁志毅, 張發, 陳顯鑫, 葉建奎, 唐建忠 申請人:柳州五菱汽車有限責任公司, 柳州五菱汽車工業有限公司