应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路及其设计方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路，包括UC384X系列芯片、三极管Q1、三极管Q2、电阻R3、电阻RT和电容CT，电阻RT和电容CT串联后的一端与UC384X系列芯片的第8引脚连接；电阻RT和电容CT的连极端与UC384X系列芯片的第4引脚连接，且通过电阻R4与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的基极和三极管Q1的集电极均通过电阻R1与UC384X系列芯片的第8引脚连接；三极管Q1的基极通过电阻R2与UC384X系列芯片的第1引脚连接；本发明专利技术还公开了一种应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路的设计方法。本发明专利技术工作可靠性高，调频响应速度快，能够使开关电源整体效率大大提高。

【技术实现步骤摘要】
应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路及其设计方法
本专利技术属于新能源汽车
，具体涉及一种应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路及其设计方法。
技术介绍
自汽车出现以来，其功能已经由一种原始的代步方式转变为人们生活的必需品。而随着汽车使用的普及，因此而带来的环境污染问题和能源危机问题正越来越广泛地引起人们的关注，新能源汽车应运而生。发展新能源汽车产业是落实国家能源转型升级战略的重要举措。新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源汽车等。其中，纯电动汽车、增程式电动汽车和混合动力汽车中均需要用到电驱动系统，电驱动系统中需用到开关电源，为了减小开关电源的体积，提高开关电源的功率密度，就需要提高开关电源内开关管的频率。然而，就传统的硬开关PWM控制电路而言，频率越高其开关管损耗便越大，尤其是当开关电源工作在轻载或空载情况下，其热损耗占的比重越大，也预示着电路效率越低。所以在电路工作在轻载状态下时将工作频率减小就显得尤为重要。传统的调频控制方法主要有两种，一种是取样功率管中的峰值电流信号，将其转换为电压信号并与一个预设的基准电压进行比较，通过比较器输出逻辑形成闭环对驱动频率进行控制；这种方法的缺点在于，当输出负载很轻或者空载时，电感中的峰值电流必然很低，这就使得负载检测电压很微弱，很容易导致高低频率的循环震荡。另一种是通过对输出平均电流的计算和变量的迭代转换，用数字电路实现调频；这种方法结构复杂，成本高，一般电路中不宜实现。UC384X系列芯片是TI公司生产的一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器，在传统的PWM电压控制的基础上，引入电流反馈，动态响应性能优越，主要用于小功率反激、单端正激电路的设计，在目前市场中仍占有很大的市场份额。其外围电路接线简单、所用元器件少、性能优越、成本低廉、输出非常适合驱动MOS场效应管。如果能够基于UC384X系列芯片结合简单的外围电路实现应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路，将有效解决现有技术中调频控制存在的问题，能够为新能源汽车电驱动系统提供体积小、功率密度高、工作稳定可靠的开关电源；但是，现有技术中还缺乏电路结构简单、实现方便且成本低、工作可靠性高、工作性能稳定、调频响应速度快、能够使开关电源整体效率大大提高、使用方便的基于UC384X系列芯片的应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电路结构简单、设计新颖合理、实现方便且成本低、使用方便、工作可靠性高、工作性能稳定、调频响应速度快、能够使开关电源整体效率大大提高、实用性强、便于推广使用的应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路，其特征在于：包括UC384X系列芯片、三极管Q1、三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻RT和电容CT，所述电阻RT和电容CT串联后的一端与UC384X系列芯片的第8引脚连接，所述电阻RT和电容CT串联后的另一端接地；所述电阻RT和电容CT的连极端与UC384X系列芯片的第4引脚连接，且通过电阻R4与三极管Q2的集电极连接，所述三极管Q2的基极和三极管Q1的集电极均通过电阻R1与UC384X系列芯片的第8引脚连接，所述三极管Q2的发射极和三极管Q1的发射极均接地；所述三极管Q1的基极通过电阻R2与UC384X系列芯片的第1引脚连接，且通过电阻R3接地。上述的应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路，其特征在于：所述UC384X系列芯片包括芯片UC3843。上述的应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路，其特征在于：所述三极管Q1和三极管Q2均为NPN型三极管。上述的应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路，其特征在于：所述三极管Q1的型号为9014。上述的应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路，其特征在于：所述三极管Q2的型号为9014。本专利技术还提供了一种方法步骤简单、设计合理、实现方便、能够设计出具有足够低的轻载频率的开关电源变频控制电路、且开关电源变频控制电路的工作可靠性高、工作性能稳定、调频响应速度快、能够使开关电源整体效率大大提高的设计应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、选择所述UC384X系列芯片的型号；步骤二、选择合适参数的三极管Q1、三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻RT和电容CT，具体过程为：步骤201、根据0.001uF≤CT≤0.1uF选择电容CT的容值；步骤202、根据公式选取电阻RT的阻值，其中，fhigh为所述应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路的最高工作频率；步骤203、根据公式选取电阻R4的阻值，其中，flow为当三极管Q1截止、三极管Q2饱和导通时所述应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路的最低工作频率；步骤204、根据公式PQ2＝Vce_sat,Q2×IR4_max计算三极管Q2的最大传输功率PQ2，并选取功率大于PQ2的型号的三极管作为三极管Q2；其中，Vce_sat,Q2为三极管Q2的饱和压降；为流过电阻R4的最大电流且ICT_fhigh为所述应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路在最高工作频率状态下工作时电容CT的充电电流，且ICT_fhigh＝CT×(Vp4_max-Vp4_min)×fhigh，Vp4_max为UC384X系列芯片的第4引脚的最高电压，Vp4_min为UC384X系列芯片的第4引脚的最低电压；步骤205、根据公式选取电阻R1的阻值，其中，Vp8为UC384X系列芯片的第8引脚的基准电压值，Vbe_Q2为三极管Q2的基极偏压，βQ2为三极管Q2的放大倍数；步骤206、根据公式计算三极管Q1的最大传输功率PQ1，并选取功率大于PQ1的型号的三极管作为三极管Q1；其中，Vce_sat，Q1为三极管Q1的饱和压降；步骤207、根据1kΩ≤R3≤50kΩ选择电阻R3的阻值；步骤208、根据公式选取电阻R2的阻值，其中，Vp1_max为新能源汽车电驱动用开关电源输出满载时UC384X系列芯片的第1引脚的电压值，Vbe_Q1为三极管Q1的基极偏压，Ib_Q1为三极管Q1的基极电流且根据公式计算Ib_Q1，βQ1为三极管Q1的增益；步骤三、连接所述UC384X系列芯片、三极管Q1、三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻RT和电容CT，组成应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路；具体过程为：步骤301、将电阻RT的一端与UC384X系列芯片的第8引脚连接，将电阻RT的另一端与UC384X系列芯片的第4引脚和电容CT的一端连接，将电容CT的另一端接地；步骤302、将电阻R4的一端与UC384X系列芯片的第4引脚连接，将电阻R4的另一端与三极管Q2的集电极连接；步骤303、将三极管Q2的基极和三极管Q1的集电极均与电阻R1的一端连接，将电阻R1的另一端与UC384X系列芯片的第8引脚连接；步骤304、三极管Q2的发射极和三极管Q1的发射极均接地；步骤305、将三极管Q1的基极与电阻R2的一端和电阻R3的一端连接，将电阻R2的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路，其特征在于：包括UC384X系列芯片、三极管Q1、三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻RT和电容CT，所述电阻RT和电容CT串联后的一端与UC384X系列芯片的第8引脚连接，所述电阻RT和电容CT串联后的另一端接地；所述电阻RT和电容CT的连极端与UC384X系列芯片的第4引脚连接，且通过电阻R4与三极管Q2的集电极连接，所述三极管Q2的基极和三极管Q1的集电极均通过电阻R1与UC384X系列芯片的第8引脚连接，所述三极管Q2的发射极和三极管Q1的发射极均接地；所述三极管Q1的基极通过电阻R2与UC384X系列芯片的第1引脚连接，且通过电阻R3接地。

【技术特征摘要】
1.一种应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路，其特征在于：包括UC384X系列芯片、三极管Q1、三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻RT和电容CT，所述电阻RT和电容CT串联后的一端与UC384X系列芯片的第8引脚连接，所述电阻RT和电容CT串联后的另一端接地；所述电阻RT和电容CT的连极端与UC384X系列芯片的第4引脚连接，且通过电阻R4与三极管Q2的集电极连接，所述三极管Q2的基极和三极管Q1的集电极均通过电阻R1与UC384X系列芯片的第8引脚连接，所述三极管Q2的发射极和三极管Q1的发射极均接地；所述三极管Q1的基极通过电阻R2与UC384X系列芯片的第1引脚连接，且通过电阻R3接地。2.按照权利要求1所述的应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路，其特征在于：所述UC384X系列芯片包括芯片UC3843。3.按照权利要求1所述的应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路，其特征在于：所述三极管Q1和三极管Q2均为NPN型三极管。4.按照权利要求1或3所述的应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路，其特征在于：所述三极管Q1的型号为9014。5.按照权利要求1或3所述的应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路，其特征在于：所述三极管Q2的型号为9014。6.一种设计如权利要求1所述应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、选择所述UC384X系列芯片的型号；步骤二、选择合适参数的三极管Q1、三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻RT和电容CT，具体过程为：步骤201、根据0.001uF≤CT≤0.1uF选择电容CT的容值；步骤202、根据公式选取电阻RT的阻值，其中，fhigh为所述应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路的最高工作频率；步骤203、根据公式选取电阻R4的阻值，其中，flow为当三极管Q1截止、三极管Q2饱和导通时所述应用于新能源汽车的开关电源变频控制电路的最低工作频率；步骤204、根据公式PQ2＝Vce_sat,Q2×IR4_max计算三极管Q2的最大传输功率PQ2，并选取功率大于PQ2的型号的三...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昊灵，王东，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61