一种电动汽车充电枪电子锁的控制电路制造技术

一种电动汽车充电枪电子锁的控制电路，涉及电动汽车的充电技术领域，包括连接在CPU上的第一PWM信号和第二PWM信号、第一前级驱动模块A和第二前级驱动模块A、第一后级驱动模块B和第二后级驱动模块B；本实用新型专利技术只需一路驱动电源，即可以控制驱动四个开关管。本实用新型专利技术具有较小的空间体积，因其元件均可为贴片，元件个数较少。本实用新型专利技术通过简单的计算选择合适的参数，可以使场效应管功率元件在正常工作状态下都处于安全工作区间。

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车充电枪电子锁的控制电路
本技术涉及电动汽车的充电
，特别是电动汽车充电枪电子锁的驱动

技术介绍
随着人们对用电安全意识的逐渐强化，电动汽车直流充电桩作为一种高压大电流设备，如果用户在使用过程中操作不当，如在充电过程中拔出充电枪，可能会导致触电危险。因此充电桩的充电枪上增加了电子锁装置。电子锁驱动通常采用电平驱动方式，采用电平驱动方式由于驱动线圈阻抗小，电流大，功耗大，发热量大，其寿命和可靠性都不高。电子锁驱动还可以采用正负脉冲驱动方式，电子锁只有在需要锁止或者解锁时才需要驱动电路输出相应的正负脉冲驱动电源，不需要高电平大电流维持其状态，其工作功耗小，发热量小，寿命和可靠性高。现有的产生正负脉冲技术常见的电路有分别使用两路电源，一路为正电源，一路为负电源，分别采用开关器件控制正负电源的关断导通，分别产生正负脉冲驱动电源。这种方式需要增加一路负电源或者增加辅助电源中变压器产生负电源的绕组，给设计带来不便。还有一种采用三极管桥式推挽结构的方式，因为主体元件是三极管，而类似于电子锁装置的驱动脉冲电流往往比较大，为数安培，三极管为电流型驱动器件，如果选用常见的放大倍数为100～200倍的三极管，其放大倍数在电流增大后会减小到只有几十倍，则需要很大的基极电流才能使三极管漏极-发射极工作在饱和状态，同样在对基极串联的限流电阻的功率和体积等方面要求比较高，另外也损失了大量的效率。如果简单的将三极管桥式推挽的结构中的三极管更换为对应的场效应管，即桥式推挽结构，上管更换为P沟道场效应管，下管为N沟道场效应管，由于P沟道场效应管的关断阈值与N沟道场效应管开通阈值较为接近，容易产生上下管同时导通的风险。
技术实现思路
本技术目的是针对充电枪电子锁的驱动要求，提出一种从节约成本、简化设计和增加可靠性方面考虑的能产生正负脉冲电源的电动汽车充电枪电子锁的控制电路。本技术包括连接在CPU（11）上的第一PWM信号和第二PWM信号、第一前级驱动模块A（2）和第二前级驱动模块A（3）、第一后级驱动模块B（4）和第二后级驱动模块B（5）、为CPU（11）提供电源的供电系统（VDD）、为第一前级驱动模块A（2）、第二前级驱动模块A（3）、第一后级驱动模块B（4）和第二后级驱动模块B（5）供电的直流电源VCC；所述第一PWM信号和第二PWM信号的电平互补；所述第一PWM信号通过第一前级驱动模块A（2）与第一后级驱动模块B（4）连接；所述第二PWM信号通过第二前级驱动模块A（3）与第二后级驱动模块B（5）连接；电子锁执行电路的两端分别与第一后级驱动模块B（4）和第二后级驱动模块B（5）连接。电子锁装置的电子锁执行电路作为负载接入系统中，可以根据电子锁的极性或状态来确定第一PWM信号和第二PWM信号的高低电平脉冲。当第一PWM信号为高电平脉冲，且第二PWM信号为低电平脉冲时，电子锁装置处于锁止状态；当第一PWM信号为低电平脉冲，且第二PWM信号为高电平脉冲时，电子锁装置处于解锁状态。本技术只需要占用CPU的两个端口，给出电平互补的两个PWM信号，控制锁止和解锁功能。本技术区别于全桥电源驱动电路，全桥电源驱动电路需要至少三路相互隔离的独立电源分别驱动四个开关管。本技术不需要增加额外负电源或变压器绕组，只需要一路驱动电源，即可以控制驱动四个开关管。本技术最小化因驱动造成的能量损耗及发热量，因其结构中功率元件可均为效应管属于电压控制型元件，所以无需较大驱动电流。另外场效应管漏-源极导通电阻普遍很小，这对于控制能量损耗及发热量起了重要作用。本技术具有较小的空间体积，因其元件均可为贴片，元件个数较少，随着半导体元件技术不断提高，这一优势将更加明显。本技术具有很高的可靠性，这一优势主要体现在其结构中的场效应管功率元件。通过简单的计算选择合适的参数，可以使场效应管功率元件在正常工作状态下都处于安全工作区间。其内部功率元件有条不紊工作，提高了整体系统的可靠性。另外本技术对于CPU发送非锁止或解锁信号（如电平同步的PWM控制信号）时表现为在电子锁两端电平为0V，这并不会损坏驱动模块的功率元件。进一步地，本技术所述第一前级驱动模块A（2）包括第一、二、三和四电阻（21、22、23、25）及第一三极管（24），第一电阻（21）的一端接CPU（11）的I/O端口，另外一端接第一三极管（24）的基极，第二电阻（22）并联在第一三极管（24）的基极和发射极两端，第三电阻（23）一端接直流电源VCC的正端，第三电阻（23）的另一端接第一三极管（24）的集电极和第四电阻（25）的一端，第一三极管（24）的发射极接直流电源VCC的负极。所述第二前级驱动模块A（3）包括第五、六、七和八电阻（31、32、33、35）及第二三极管（34），第五电阻（31）的一端接CPU（11）的I/O端口，另外一端接第二三极管（34）的基极，第六电阻（32）并联在第二三极管（34）的基极和发射极两端，第七电阻（33）一端接直流电源VCC的正端，第七电阻（33）的另一端接第二三极管（34）的集电极和第八电阻（35）的一端，第二三极管（34）的发射极接直流电源VCC的负极。第一前级驱动模块A（2）和第二前级驱动模块A（3）分别包括了三极管等元件。该部分结构将CPU（11）来的信号经过处理后驱动第一后级驱动模块B（4）和第二后级驱动模块B（5）。一方面因后级驱动模块可能是三极管构成功率元件的结构，所以要求其驱动电流比较大，需要此部分结构增加CPU（11）的驱动带载能力。另外一方面，第一后级驱动模块B（4）和第二后级驱动模块B（5）的功率元件的电源电压幅值大小通常等于电子锁的驱动电压幅值大小，所以需要其驱动电压大小也比较高，而CPU（11）出来的信号电压通常为比较低（一般为3.3V），因此此结构起到提高后级驱动电压的作用。另外此结构因采用基本的共射极放大电路，线路简单，元件个数较少，成本低，可选择普通的三极管，基极电流小。本技术所述第一后级驱动模块B（4）包括第九电阻（43）、第十电阻（44）、第一稳压二极管（47）、第二稳压二极管（48）、第一P沟道场效应管（45）和第一N沟道场效应管（46）；第一P沟道场效应管（45）的源端连接在直流电源VCC的正端，第九电阻（43）并联在第一P沟道场效应管（45）的栅-源两端，第一稳压二极管（47）的负极连接第一P沟道场效应管（45）的栅极，第一稳压二极管（47）的正极分别连接第四电阻（25）的另一端和第二稳压二极管（48）的一端，第二稳压二极管（48）的另一端连接第一N沟道场效应管（46）的栅极，第十电阻（44）并联在第一N沟道场效应管（46）的栅-源两端，第一N沟道场效应管（46）的一个源端连接直流电源VCC的负极，第一N沟道场效应管（46）的另一个漏端与第一P沟道场效应管（45）的另一个漏端的连接端连接在电子锁执行电路的正极端。本技术所述第二后级驱动模块B（5）包括第十一电阻（53）、第十二电阻（54）、第三稳压二极管（57）、第四稳压二极管（58）、第二P沟道场效应管（55）和第二N沟道场效应管（56）；第二P沟道场效应管（55）的源端连接在直流电源VCC的正端，第十一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车充电枪电子锁的控制电路，其特征在于：包括连接在CPU（11）上的第一PWM信号和第二PWM信号、第一前级驱动模块A（2）和第二前级驱动模块A（3）、第一后级驱动模块B（4）和第二后级驱动模块B（5）、为CPU（11）提供电源的供电系统（VDD）、为第一前级驱动模块A（2）、第二前级驱动模块A（3）、第一后级驱动模块B（4）和第二后级驱动模块B（5）供电的直流电源VCC；所述第一PWM信号和第二PWM信号的电平互补；所述第一PWM信号通过第一前级驱动模块A（2）与第一后级驱动模块B（4）连接；所述第二PWM信号通过第二前级驱动模块A（3）与第二后级驱动模块B（5）连接；电子锁执行电路的两端分别与第一后级驱动模块B（4）和第二后级驱动模块B（5）连接。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车充电枪电子锁的控制电路，其特征在于：包括连接在CPU（11）上的第一PWM信号和第二PWM信号、第一前级驱动模块A（2）和第二前级驱动模块A（3）、第一后级驱动模块B（4）和第二后级驱动模块B（5）、为CPU（11）提供电源的供电系统（VDD）、为第一前级驱动模块A（2）、第二前级驱动模块A（3）、第一后级驱动模块B（4）和第二后级驱动模块B（5）供电的直流电源VCC；所述第一PWM信号和第二PWM信号的电平互补；所述第一PWM信号通过第一前级驱动模块A（2）与第一后级驱动模块B（4）连接；所述第二PWM信号通过第二前级驱动模块A（3）与第二后级驱动模块B（5）连接；电子锁执行电路的两端分别与第一后级驱动模块B（4）和第二后级驱动模块B（5）连接。2.根据权利要求1所述电动汽车充电枪电子锁的控制电路，其特征在于：所述第一前级驱动模块A（2）包括第一、二、三和四电阻（21、22、23、25）及第一三极管（24），第一电阻（21）的一端接CPU（11）的I/O端口，另外一端接第一三极管（24）的基极，第二电阻（22）并联在第一三极管（24）的基极和发射极两端，第三电阻（23）一端接直流电源VCC的正端，第三电阻（23）的另一端接第一三极管（24）的集电极和第四电阻（25）的一端，第一三极管（24）的发射极接直流电源VCC的负极。3.根据权利要求2所述电动汽车充电枪电子锁的控制电路，其特征在于：所述第二前级驱动模块A（3）包括第五、六、七和八电阻（31、32、33、35）及第二三极管（34），第五电阻（31）的一端接CPU（11）的I/O端口，另外一端接第二三极管（34）的基极，第六电阻（32）并联在第二三极管（34）的基极和发射极两端，第七电阻（33）一端接直流电源VCC的正端，第七电阻（33）的另一端接第二三极管（34）的集电极和第八电阻（35）的一端，第二三极管（34）的发射极接直流电源VCC的负极。4.根据权利要求3所述电动汽车充电枪电子锁的控制电路，其特征在于：所述第一后级驱动模块B（4）第一后级驱动模块B（4）包括第九电阻（43）、第十电阻（44）、第一稳压二极管（47）、第二稳压二极管（48）、第一P沟道场效应管（45）和第一N沟道场效应管（46）；第一P沟道场效应管（45）的源端连接在直流电源VCC的正端，第九电阻（43）并联在第一P沟道场效应管（45）的栅-源两端，第一稳压二极管（47）的负极连接第一P沟道场效应管（45）的栅极，第一稳压二极管（47）的正极分别连接第四电阻（25）的另一端和第二稳压二极管（48）的一端，第二稳压二极管（48）的另一端连接第一N沟道场效应管（46）的栅极，第十电阻（44）并联在第一N沟道场效应管（46）的栅-源两端，第一N沟道场效应管（46）的一个源端连接直流电源VCC的负极，第一N沟道场效应管（46）的另一个漏端与第一P沟道场效应管（45）的另一个漏端的连接端连接在电子锁执行电路的正极端。5.根据权利要求4所述电动...

【专利技术属性】
技术研发人员：田绍民，陈建华，黄戬，
申请(专利权)人：上海鼎充新能源技术有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31