直流隔离降压变换器及其母线电压检测电路制造技术

本发明专利技术公开了一种直流隔离降压变换器，其母线电压检测电路通过检测隔离变压器的副边电压实现直流隔离降压变换器母线电压的检测，不需要额外的隔离芯片即可实现高压和低压的隔离，电路简单，成本低。本发明专利技术的直流隔离降压变换器，其母线电压检测电路还可以通过硬件电路实现只提取PWM波形信号的峰值点电压为模拟信号，实现既可以通过数字式控制电路检测直流隔离降压变换高压侧母线电压，也可以通过模拟式控制电路检测直流隔离降压变换器高压侧母线电压。本发明专利技术还公开了一种直流隔离降压变换器的母线电压检测电路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及直流电源技术，特别涉及一种直流隔离降压变换器及其母线电压检测电路。
技术介绍
将一个不受控制的输入直流电压变换成为另一个受控的输出直流电压称之为DC/DC变换。在电动汽车驱动及再生制动系统中，DC/DC变换器和电机驱动器是系统能量流动的重要环节，DC/DC变换器是将电池、直流电机等直流电压源固定的直流电压变换成受控制的直流电压输出。开关型DC/DC隔离变换电路是通过周期性的控制开关器件(功率半导体器件)的通断时间或通断频率来调整输出电压或维持输出电压恒定，将固定的直流电压变换成受控制 的直流电压输出。常见的开关型DC/DC (直流到直流)隔离变换电路如图I所示，包括电压变换电路、隔离逆变电路、整流输出电路；电压变换电路输入端接直流电压源Ud，用于通过控制其中的开关器件导通与关断来控制输出到隔离逆变电路的直流电压Ui的大小，从而控制开关型直流变换(DC/DC)电路的输出直流电压Uo的大小；隔离逆变电路的输入端接电压变换电路的输出直流电压Ui，用于将电压变换电路的输出直流电压Ui变为高频交流电压输出到整流输出电路；整流输出电路用于将隔离逆变电路输出的高频交流电压整流，输出直流电压Uo ;电压变换电路通常有升压变换电路(Boost)、降压变换电路(Buck)、升降压变换电路(Buck-Boost)、库克变换电路(Cuk)等；常用的隔离逆变电路有全桥式、半桥式、推挽式。从控制的角度分，采用模拟式控制电路的直流变换器为模拟式直流变换器，采用数字式控制电路的直流变换器为数字式直流变换器。半桥式隔离逆变电路如图2所示，输入直流电压Ui,第一电容Cl、第二电容C2容量相等且容量足够大，使得两个电容连接处的电位为输入直流电压Ui的一半，并且在电路工作时各该电容两端的电压保持为Ui/2，第三开关器件VT3的驱动控制信号Ug3控制第三开关器件VT3的通断，第四开关器件VT4的驱动控制信号Ug4控制第四开关器件VT4的通断，第三开关器件VT3、第四开关器件VT4(图中两开关器件为场效应管，也可采用其它功率半导体开关器件)的通断规律为每个开关周期为Ts，第一开关周期仅为第三开关器件VT3工作，第四开关器件VT4保持截止状态，第一开关周期中第三开关器件VT3的导通持续时间为Ton，关断时间为Toff，Ton + Toff = Ts ;第二开关周期仅为第四开关器件VT4工作，第三开关器件VT3保持截止状态，第二开关周期中第四开关器件VT4的导通持续时间为Ton，关断时间为Toff，第三开关器件VT3、第四开关器件VT4两个开关器件交替工作，第三开关器件VT3导通时变压器初级绕组的电压为一 Ui/2，第四开关器件VT4导通时变压器初级绕组的电压为Ui/2。全桥式隔离逆变电路如图3所示，是将半桥式隔离逆变电路中的第一电容Cl、第二电容C2替换为第一开关器件VT1、第二开关器件VT2，并配以驱动控制信号，第一开关器件VTl的驱动控制信号Ugl、第二开关器件VT2的驱动控制信号Ug2、第三开关器件VT3的驱动控制信号Ug3、第四开关器件VT4的驱动控制信号Ug4分别控制相应开关器件的通断，该四开关器件(图中该四开关器件为场效应管，也可采用其它功率半导体开关器件)的通断规律为每个开关周期为Ts，第一开关周期仅为第三开关器件VT3、第二开关器件VT2工作，第四开关器件VT4、第一开关器件VTl保持截止状态，第一开关周期中第三开关器件VT3、第二开关器件VT2的导通持续时间为Ton，关断时间为Toff，Ton + Toff = Ts ;第二开关周期仅为第四开关器件VT4、第一开关器件VTl工作，第三开关器件VT3、第二开关器件VT2保持截止状态，第二开关周期中第四开关器件VT4、第一开关器件VTl的导通持续时间为Ton，关断时间为Toff，第三开关器件VT3和第二开关器件VT2、第四开关器件VT4和第一开关器件VTl两组开关器件交替工作，第三开关器件VT3和第二开关器件VT2导通时变压器初级绕组的电压为一 Ui，第四开关器件VT4和第一开关器件VTl导通时变压器初级绕组的电压为Ui。推挽式隔离逆变电路如图4所示，与半桥式隔离逆变电路相似也是只有第三开关器件VT3、第四开关器件VT4两个开关器件，第三开关器件VT3的驱动控制信号Ug3控制第三开关器件VT3的通断，第四开关器件VT4的驱动控制信号Ug4控制第四开关器件VT4的通断，第三开关器件VT3、第四开关器件VT4(图中两开关器件为场效应管，也可采用其它功·率半导体开关器件)的通断规律为每个开关周期为Ts，第一开关周期仅为第三开关器件VT3工作，第四开关器件VT4保持截止状态，第一开关周期中第三开关器件VT3的导通持续时间为Ton，关断时间为Toff，Ton + Toff = Ts ;第二开关周期仅为第四开关器件VT4工作，第三开关器件VT3保持截止状态，第二开关周期中第四开关器件VT4的导通持续时间为Ton,关断时间为Toff，第三开关器件VT3、第四开关器件VT4两个开关器件交替工作，第三开关器件VT3导通时，电流从直流电源正流入变压器初级绕组的上端，从变压器初级绕组中心抽头流出；第三开关器件VT3导通时，电流从直流电源正流入变压器初级绕组的下端，从变压器初级绕组中心抽头流出。在电动/混合动力汽车中，车用DC/DC变换器将高压电池的电压(如250V 430V)转换成低压电池的电压(如IOV 16V)，给低压负载供电，如车载空调、音响、电动车窗等。I. 2kW以上车用DC/DC变换器通常采用全桥隔离拓扑结构，副边为全波整流，如图5所示，高压电池正端通过高压母线接第一开关管Q1、第三开关管Q3，高压电池负端通过地线接第二开关管Q2、第四开关管Q4，高压母线同地线之间接有母线电容C，隔离变压器T原边绕组接在第一开关管Q1、第二开关管Q2的接点与第三开关管Q3、第四开关管Q4的接点之间，在每个周期内第二开关管Q2、第三开关管Q3与第一开关管Q1、第四开关管Q4交替导通，导通时间可调，加到隔离变压器原边绕组的电压是幅值为高压电池高压Ui的交变方波。隔离变压器副边绕组的两端与地之间分别接第五整流开关管Q5、第六整流开关管Q6，隔离变压器副边绕组的中间抽头经第一电感LI、第一电容Cl串接到地，第一电感LI同第一电容Cl的连接端接低压电池正端，低压电池负端接地，第一电容Cl同第一电感LI的连接端作为全桥隔离直流变换器的低压输出端，输出低压Uo到低压电池。电路中各开关管的控制电路由低压小功率辅助电源提供工作电压，低压小功率辅助电源的功率一般为几瓦到几十瓦，电路拓扑可以是正激、反激等。直流隔离降压变换器，需要对高压侧的母线电压进行检测，以用于直流隔离降压变换器的控制电路芯片对直流隔离降压变换器的工作状态进行调整。常见的直流隔离降压变换器的母线电压检测方式，是直接在高压侧通过电阻分压得到，由于控制电路芯片工作于低压侧，从整车安全角度出发必须进行高压与低压隔离，为了保证高压与低压的隔离，在高压侧通过电阻分压得到的母线电压检测信号需要通过AD(模数转换)芯片、隔离芯片传输到低压侧的控制芯片，并需要增加给AD芯片和隔离芯片供电的电源，常见的直流隔离降压变换器的母线电压检测方式，成本较高，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流隔离降压变换器，包括隔离变压器、整流电路、母线电压检测电路；?所述隔离变压器，副边绕组的上、下两端分别接所述整流电路的两输入端，副边绕组的中间抽头用于接直流隔离降压变换器的直流电压输出的正端；?所述整流电路，输出端用于接直流隔离降压变换器的直流电压输出的负端；?其特征在于，?所述母线电压检测电路，包括第一电阻、第二电阻、第一二极管、第二二极管、第三电阻、第一电容、第一输入端、第二输入端；?所述第一输入端、第二输入端，用于分别接直流隔离降压变换器的隔离变压器的副边绕组的上、下两端；?所述第一电阻、第一二极管，串接在所述第一输入端到第一节点之间；所述第一二极管的负端在第一节点侧，正端在所述第一输入端侧；?所述第二电阻、第二二极管，串接在所述第二输入端到第一节点之间；所述第二二极管的负端在第一节点侧，正端在所述第二输入端侧；?所述第三电阻、第一电容，并联在所述第一节点到所述母线电压检测电路的地之间；?所述母线电压检测电路的地，用于接直流隔离降压变换器的直流电压输出的负端；?所述第一节点，用于数字式控制电路检出直流隔离降压变换器的母线电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张林，付登萌，
申请(专利权)人：联合汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：