專利名稱：直流隔離降壓變換器及其母線電壓檢測電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及直流電源技術，特別涉及一種直流隔離降壓變換器及其母線電壓檢測電路。
背景技術：
將一個不受控制的輸入直流電壓變換成為另一個受控的輸出直流電壓稱之為DC/DC變換。在電動汽車驅(qū)動及再生制動系統(tǒng)中，DC/DC變換器和電機驅(qū)動器是系統(tǒng)能量流動的重要環(huán)節(jié)，DC/DC變換器是將電池、直流電機等直流電壓源固定的直流電壓變換成受控制的直流電壓輸出。開關型DC/DC隔離變換電路是通過周期性的控制開關器件(功率半導體器件)的通斷時間或通斷頻率來調(diào)整輸出電壓或維持輸出電壓恒定，將固定的直流電壓變換成受控制的直流電壓輸出。常見的開關型DC/DC (直流到直流)隔離變換電路如圖1所示，包括電壓變換電路、隔離逆變電路、整流輸出電路；電壓變換電路輸入端接直流電壓源Ud，用于通過控制其中的開關器件導通與關斷來控制輸出到隔離逆變電路的直流電壓Ui的大小，從而控制開關型直流變換(DC/DC)電路的輸出直流電壓Uo的大??；隔離逆變電路的輸入端接電壓變換電路的輸出直流電壓Ui，用于將電壓變換電路的輸出直流電壓Ui變?yōu)楦哳l交流電壓輸出到整流輸出電路；整流輸出電路用于將隔離逆變電路輸出的高頻交流電壓整流，輸出直流電壓Uo ;電壓變換電路通常有升壓變換電路(Boost)、降壓變換電路(Buck)、升降壓變換電路(Buck-Boost)、庫克變換電路(Cuk)等；常用的隔離逆變電路有全橋式、半橋式、推挽式。從控制的角度分，采用模擬式控制電路的直流變換器為模擬式直流變換器，采用數(shù)字式控制電路的直流變換器為數(shù)字式直流變換器。半橋式隔離逆變電路如圖2所示，輸入直流電壓Ui,第一電容Cl、第二電容C2容量相等且容量足夠大，使得兩個電容連接處的電位為輸入直流電壓Ui的一半，并且在電路工作時各該電容兩端的電壓保持為Ui/2，第三開關器件VT3的驅(qū)動控制信號Ug3控制第三開關器件VT3的通斷，第四開關器件VT4的驅(qū)動控制信號Ug4控制第四開關器件VT4的通斷，第三開關器件VT3、第四開關器件VT4(圖中兩開關器件為場效應管，也可采用其它功率半導體開關器件)的通斷規(guī)律為:每個開關周期為Ts，第一開關周期僅為第三開關器件VT3工作，第四開關器件VT4保持截止狀態(tài)，第一開關周期中第三開關器件VT3的導通持續(xù)時間為Ton，關斷時間為Toff，Ton + Toff = Ts ;第二開關周期僅為第四開關器件VT4工作，第三開關器件VT3保持截止狀態(tài)，第二開關周期中第四開關器件VT4的導通持續(xù)時間為Ton，關斷時間為Toff，第三開關器件VT3、第四開關器件VT4兩個開關器件交替工作，第三開關器件VT3導通時變壓器初級繞組的電壓為一 Ui/2，第四開關器件VT4導通時變壓器初級繞組的電壓為Ui/2。全橋式隔離逆變電路如圖3所示，是將半橋式隔離逆變電路中的第一電容Cl、第二電容C2替換為第一開關器件VT1、第二開關器件VT2，并配以驅(qū)動控制信號，第一開關器件VTl的驅(qū)動控制信號Ugl、第二開關器件VT2的驅(qū)動控制信號Ug2、第三開關器件VT3的驅(qū)動控制信號Ug3、第四開關器件VT4的驅(qū)動控制信號Ug4分別控制相應開關器件的通斷，該四開關器件(圖中該四開關器件為場效應管，也可采用其它功率半導體開關器件)的通斷規(guī)律為:每個開關周期為Ts，第一開關周期僅為第三開關器件VT3、第二開關器件VT2工作，第四開關器件VT4、第一開關器件VTl保持截止狀態(tài)，第一開關周期中第三開關器件VT3、第二開關器件VT2的導通持續(xù)時間為Ton，關斷時間為Toff，Ton + Toff = Ts ;第二開關周期僅為第四開關器件VT4、第一開關器件VTl工作，第三開關器件VT3、第二開關器件VT2保持截止狀態(tài)，第二開關周期中第四開關器件VT4、第一開關器件VTl的導通持續(xù)時間為Ton，關斷時間為Toff，第三開關器件VT3和第二開關器件VT2、第四開關器件VT4和第一開關器件VTl兩組開關器件交替工作，第三開關器件VT3和第二開關器件VT2導通時變壓器初級繞組的電壓為一 Ui，第四開關器件VT4和第一開關器件VTl導通時變壓器初級繞組的電壓為Ui。推挽式隔離逆變電路如圖4所示，與半橋式隔離逆變電路相似也是只有第三開關器件VT3、第四開關器件VT4兩個開關器件，第三開關器件VT3的驅(qū)動控制信號Ug3控制第三開關器件VT3的通斷，第四開關器件VT4的驅(qū)動控制信號Ug4控制第四開關器件VT4的通斷，第三開關器件VT3、第四開關器件VT4(圖中兩開關器件為場效應管，也可采用其它功率半導體開關器件)的通斷規(guī)律為:每個開關周期為Ts，第一開關周期僅為第三開關器件VT3工作，第四開關器件VT4保持截止狀態(tài)，第一開關周期中第三開關器件VT3的導通持續(xù)時間為Ton，關斷時間為Toff，Ton + Toff = Ts ;第二開關周期僅為第四開關器件VT4工作，第三開關器件VT3保持截止狀態(tài)，第二開關周期中第四開關器件VT4的導通持續(xù)時間為Ton,關斷時間為Toff，第三開關器件VT3、第四開關器件VT4兩個開關器件交替工作，第三開關器件VT3導通時，電流從直流電源正流入變壓器初級繞組的上端，從變壓器初級繞組中心抽頭流出；第三開關器件VT3導通時，電流從直流電源正流入變壓器初級繞組的下端，從變壓器初級繞組中心抽頭流出。在電動/混合動力汽車中，車用DC/DC變換器將高壓電池的電壓(如250V 430V)轉(zhuǎn)換成低壓電池的電壓(如IOV 16V)，給低壓負載供電，如車載空調(diào)、音響、電動車窗等。
1.2kW以上車用DC/DC變換器通常采用全橋隔離拓撲結構，副邊為全波整流，如圖5所示，高壓電池正端通過高壓母線接第一開關管Q1、第三開關管Q3，高壓電池負端通過地線接第二開關管Q2、第四開關管Q4，高壓母線同地線之間接有母線電容C，隔離變壓器T原邊繞組接在第一開關管Q1、第二開關管Q2的接點與第三開關管Q3、第四開關管Q4的接點之間，在每個周期內(nèi)第二開關管Q 2、第三開關管Q3與第一開關管Q1、第四開關管Q4交替導通，導通時間可調(diào)，加到隔離變壓器原邊繞組的電壓是幅值為高壓電池高壓Ui的交變方波。隔離變壓器副邊繞組的兩端與地之間分別接第五整流開關管Q5、第六整流開關管Q6，隔離變壓器副邊繞組的中間抽頭經(jīng)第一電感L1、第一電容Cl串接到地，第一電感LI同第一電容Cl的連接端接低壓電池正端，低壓電池負端接地，第一電容Cl同第一電感LI的連接端作為全橋隔離直流變換器的低壓輸出端，輸出低壓Uo到低壓電池。電路中各開關管的控制電路由低壓小功率輔助電源提供工作電壓，低壓小功率輔助電源的功率一般為幾瓦到幾十瓦，電路拓撲可以是正激、反激等。直流隔離降壓變換器，需要對高壓側的母線電壓進行檢測，以用于直流隔離降壓變換器的控制電路芯片對直流隔離降壓變換器的工作狀態(tài)進行調(diào)整。[0009]常見的直流隔離降壓變換器的母線電壓檢測方式，是直接在高壓側通過電阻分壓得到，由于控制電路芯片工作于低壓側，從整車安全角度出發(fā)必須進行高壓與低壓隔離，為了保證高壓與低壓的隔離，在高壓側通過電阻分壓得到的母線電壓檢測信號需要通過AD(模數(shù)轉(zhuǎn)換)芯片、隔離芯片傳輸?shù)降蛪簜鹊目刂菩酒?，并需要增加給AD芯片和隔離芯片供電的電源，常見的直流隔離降壓變換器的母線電壓檢測方式，成本較高，電路復雜。而且，由于要將高壓(如300V以上)通過電阻分壓得到AD芯片可以采集的電壓(通常O 5V)，需要較大的分壓電阻，且電阻的分壓比較大，導致檢測精度降低，響應時間過長。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題是提供一種直流隔離降壓變換器及其母線電壓檢測電路，電路簡單，成本低。為解決上述技術問題，本實用新型提供的直流隔離降壓變換器，其包括隔離變壓器、整流電路、母線電壓檢測電路；所述隔離變壓器，副邊繞組的上、下兩端分別接所述整流電路的兩輸入端，副邊繞組的中間抽頭用于接直流隔離降壓變換器的直流電壓輸出的正端；所述整流電路，輸出端用于接直流隔離降壓變換器的直流電壓輸出的負端；其特征在于，所述母線電壓檢測電路，包括第一電阻、第二電阻、第一二極管、第二二極管、第三電阻、第一電容、第一輸入端、第二輸入端；所述第一輸入端、第二輸入端，用于分別接直流隔離降壓變換器的隔離變壓器的副邊繞組的上、下兩端；所述第一電阻、第一二極管，串接在所述第一輸入端到第一節(jié)點之間；所述第一二極管的負端在第一節(jié)點側，正端在所述第一輸入端側；所述第二電阻、第二二極管，串接在所述第二輸入端到第一節(jié)點之間；所述第二二極管的負端在第一節(jié)點側，正端在所述第二輸入端側；所述第三電阻、第一電容，并聯(lián)在所述第一節(jié)點到所述母線電壓檢測電路的地之間；所述母線電壓檢測電路的地，用于接直流隔離降壓變換器的直流電壓輸出的負端;所述第一節(jié)點，用于數(shù)字式控制電路檢出直流隔離降壓變換器的母線電壓。較佳的，所述母線電壓檢測電路，還包括第三二極管、第二電容、第三電容、第一比較器、第一晶體管、第二 NMOS開關管、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻；所述第三二極管，正端接第一節(jié)點，負端接第二節(jié)點；所述第二電容、第四電阻，并聯(lián)在所述第二節(jié)點到所述母線電壓檢測電路的地之間；所述第五電阻，接在所述第二節(jié)點到所述第一比較器負輸入端之間；所述第六電阻，接在所述第一節(jié)點到所述第一比較器正輸入端之間；所述第七電阻，接在所述第一比較器輸出端到所述第一晶體管的第一極之間；[0028]所述第一晶體管的第二極接所述第八電阻的一端、所述第九電阻的一端及所述第三電容的一端，所述第一晶體管的第三極接所述母線電壓檢測電路的地；所述第一晶體管為NPN三極管或NMOS開關管；所述第一極為NPN三極管的基極或NMOS開關管柵極；所述第二極為NPN三極管的集電極或NMOS開關管的漏極；所述第三極為NPN三極管的發(fā)射極或NMOS開關管的源極；所述第三電容，另一端接所述母線電壓檢測電路的地；所述第八電阻，另一端接輔助工作電源；所述第九電阻，另一端接所述第二 NMOS開關管的柵極；所述第二 NMOS開關管，源極接所述母線電壓檢測電路的地，漏極接所述第十電阻的一端;所述第十電阻，另一端接第二節(jié)點；所述第二節(jié)點，用于模擬式控制電路或者數(shù)字式控制電路檢出直流隔離降壓變換器的母線電壓。較佳的，所述母線電壓檢測電路，還包括第四穩(wěn)壓二極管、第五穩(wěn)壓二極管；所述第四穩(wěn)壓二極管同第一電阻、第一二極管串接在所述第一輸入端到第一節(jié)點之間，所述第四穩(wěn)壓二極管的正端在第一節(jié)點側，負端在所述第一輸入端側；所述第五穩(wěn)壓二極管同第二電阻、第二二極管串接在所述第二輸入端到第一節(jié)點之間，所述第五穩(wěn)壓二極管的正端在第一節(jié)點側，負端在所述第二輸入端側。較佳的，所述母線電壓檢測電路，還包括第十一電阻、第四電容；所述第十一電阻，一端接所述第二節(jié)點，另一端接所述第四電容一端；所述第四電容，另一端接所述母線電壓檢測電路的地；所述第十一電阻同第四電容的連接點，用于模擬式控制電路或者數(shù)字式控制電路檢出直流隔離降壓變換器的母線電壓。較佳的，直流隔離降壓變換器，還包括母線電容、第一NMOS開關管、第二NMOS開關管、第三NMOS開關管、第四NMOS開關管；所述整流電路，包括第五NMOS整流開關管、第六NMOS整流開關管；所述母線電容，接在高壓側母線同高壓側地之間；所述第一 NMOS開關管、第三NMOS開關管的漏極接高壓側母線；所述第二 NMOS開關管、第四NMOS開關管的源極接高壓側地；所述第一 NMOS開關管同第二 NMOS開關管的連接點接所述隔離變壓器原邊繞組的下端；所述第三NMOS開關管同第四NMOS開關管的連接點接所述隔離變壓器原邊繞組的上端;所述第五NMOS整流開關管，漏極接所述隔離變壓器副邊繞組的下端，源極接直流隔離降壓變換器的直流電壓輸出的負端；所述第六NMOS整流開關管，漏極接所述隔離變壓器副邊繞組的上端，源極接直流隔離降壓變換器的直流電壓輸出的負端；第一 NMOS開關管、第二 NMOS開關管、第三NMOS開關管、第四NMOS開關管、第五NMOS整流開關管及第六NMOS整流開關管的柵極分別接各自的驅(qū)動控制信號；[0053]在每個周期內(nèi)，第二開關管、第三開關管與第一開關管、第四開關管交替導通。較佳的，第一 NMOS開關管、第二 NMOS開關管、第三NMOS開關管、第四NMOS開關管的源、漏之間分別接有一二極管，該二極管的正端接NMOS開關管的源極，負端接NMOS開關管的漏極；為解決上述技術問題，本實用新型提供的直流隔離降壓變換器的母線電壓檢測電路，其包括第一電阻、第二電阻、第一二極管、第二二極管、第三電阻、第一電容、第一輸入端、第二輸入端；所述第一輸入端、第二輸入端，用于分別接直流隔離降壓變換器的隔離變壓器的副邊繞組的兩端；所述第一電阻、第一二極管，串接在所述第一輸入端到第一節(jié)點之間；所述第一二極管的負端在第一節(jié)點側，正端在所述第一輸入端側；所述第二電阻、第二二極管，串接在所述第二輸入端到第一節(jié)點之間；所述第二二極管的負端在第一節(jié)點側，正端在所述第二輸入端側；所述第三電阻、第一電容并聯(lián)在所述第一節(jié)點到所述母線電壓檢測電路的地之間；所述母線電壓檢測電路的地，用于接直流隔離降壓變換器的直流電壓輸出的負端;所述第一節(jié)點，用于數(shù)字式控制電路檢出直流隔離降壓變換器的母線電壓。較佳的，所述母線電壓檢測電路，還包括第三二極管、第二電容、第三電容、第一比較器、第一晶體管、第二 NMOS開關管、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻；所述第三二極管，正端接第一節(jié)點，負端接第二節(jié)點；所述第二電容、第四電阻，并聯(lián)在所述第二節(jié)點到所述母線電壓檢測電路的地之間；所述第五電阻，接在所述第二節(jié)點到所述第一比較器負輸入端之間；所述第六電阻，接在所述第一節(jié)點到所述第一比較器正輸入端之間；所述第七電阻，接在所述第一比較器輸出端到所述第一晶體管的第一極之間；所述第一晶體管的第一極接所述第八電阻的一端、所述第九電阻的一端及所述第三電容的一端，所述第一晶體管的第二極接所述母線電壓檢測電路的地；所述第三電容，另一端接所述母線電壓檢測電路的地；所述第八電阻，另一端接輔助工作電源；所述第九電阻，另一端接所述第二 NMOS開關管的柵極；所述第二 NMOS開關管，源極接所述母線電壓檢測電路的地，漏極接所述第十電阻的一端;所述第十電阻，另一端接第二節(jié)點；所述第二節(jié)點，用于模擬式控制電路或者數(shù)字式控制電路檢出直流隔離降壓變換器的母線電壓。較佳的，所述母線電壓檢測電路，還包括第四穩(wěn)壓二極管、第五穩(wěn)壓二極管；所述第四穩(wěn)壓二極管同第一電阻、第一二極管串接在所述第一輸入端到第一節(jié)點之間，所述第四穩(wěn)壓二極管的正端在第一節(jié)點側，負端在所述第一輸入端側；所述第五穩(wěn)壓二極管同第二電阻、第二二極管串接在所述第二輸入端到第一節(jié)點之間，所述第五穩(wěn)壓二極管的正端在第一節(jié)點側，負端在所述第二輸入端側。較佳的，所述母線電壓檢測電路，還包括第十一電阻、第四電容；所述第十一電阻，一端接所述第二節(jié)點，另一端接所述第四電容一端；所述第四電容，另一端接所述母線電壓檢測電路的地；所述第十一電阻同第四電容的連接點，用于模擬式控制電路或者數(shù)字式控制電路檢出直流隔離降壓變換器的母線電壓。本實用新型的直流隔離降壓變換器，其母線電壓檢測電路通過檢測隔離變壓器的副邊電壓實現(xiàn)隔離變壓器原邊電壓的檢測，即直流隔離降壓變換器母線電壓的檢測，并且不需要額外的隔離芯片即可實現(xiàn)高壓和低壓的隔離，電路簡單，成本低。本實用新型的直流隔離降壓變換器，其母線電壓檢測電路還可以通過硬件電路實現(xiàn)只提取PWM波形信號的峰值點電壓為模擬信號，實現(xiàn)既可以通過數(shù)字式控制電路進行直流隔離降壓變換器高壓側母線電壓的檢測，也可以通過模擬式控制電路進行直流隔離降壓變換器高壓側母線電壓的檢測。

為了更清楚地說明本實用新型的技術方案，下面對本實用新型所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是常見的開關型DC/DC隔離變換電路示意圖；圖2是常見的半橋式隔離逆變電路圖；圖3是常見的全橋式隔離逆變電路圖；圖4是常見的推挽式隔離逆變電路圖；圖5是常見的車用DC/DC變換器電路圖；圖6是本實用新型的直流隔離降壓變換器一實施例示意圖；圖7是本實用新型的直流隔離降壓變換器的母線電壓檢測電路第一實施例示意圖；圖8是本實用新型的直流隔離降壓變換器的母線電壓檢測電路第二實施例示意圖；圖9是本實用新型的直流隔離降壓變換器的母線電壓檢測電路第二實施例示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖，對本實用新型中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。[0094]實施例一直流隔離降壓變換器，如圖6所示，包括隔離變壓器T、整流電路、母線電壓檢測電路；所述隔離變壓器T，副邊繞組的上、下兩端分別接所述整流電路的兩輸入端，副邊繞組的中間抽頭用于接直流隔離降壓變換器的直流電壓輸出的正端；所述整流電路，輸出端用于接直流隔離降壓變換器的直流電壓輸出的負端；所述母線電壓檢測電路，如圖7所示，包括第一電阻R1、第二電阻R2、第一二極管Dl、第二二極管D 2、第三電阻R3、第一電容Cl、第一輸入端11、第二輸入端12 ；所述第一輸入端11、第二輸入端12，用于分別接直流隔離降壓變換器的隔離變壓器T的副邊繞組的上、下兩端；所述第一電阻R1、第一二極管D1，串接在所述第一輸入端11到第一節(jié)點13之間，所述第一二極管Dl的負端在第一節(jié)點13側，正端在所述第一輸入端IU則；所述第二電阻R2、第二二極管D2，串接在所述第二輸入端12到第一節(jié)點13之間，所述第二二極管D2的負端在第一節(jié)點13側，正端在所述第二輸入端12側；所述第三電阻R3、第一電容Cl，并聯(lián)在第一節(jié)點13到所述母線電壓檢測電路的地之間；所述母線電壓檢測電路的地，用于接直流隔離降壓變換器的直流電壓輸出的負端;所述第一節(jié)點13，用于數(shù)字式控制電路檢出直流隔離降壓變換器電路高壓側母線電壓。實施例一的直流隔離降壓變換器，通過電阻分壓和二極管整流將變壓器副邊的PWM (脈沖寬度調(diào)制)波信號的正負交流信號轉(zhuǎn)化為單向PWM脈沖信號，由于直流隔離降壓變換器的高壓側的母線電壓約等于隔離變壓器T的變壓原邊上、下兩端電壓的峰值，而變壓副邊上、下兩端對地的電壓的峰值為原邊峰值除以變壓器匝數(shù)比的2倍(變壓器原副邊變比系數(shù)為k: 1:1)，所以通過數(shù)字式控制電路從第一節(jié)點13提取變壓器副邊對地信號的PWM波的峰值電壓可以實現(xiàn)直流隔離降壓變換器的高壓側的母線電壓的檢測，不需要額外的隔離芯片即可實現(xiàn)高壓和低壓的隔離，電路簡單，成本低。實施例二基于實施例一，直流隔離降壓變換器的母線電壓檢測電路，如圖8所示，包括第一電阻R1、第二電阻R2、第一二極管D1、第二二極管D 2、第三電阻R3、第一電容Cl ;還包括第三二極管D3、第二電容C2、第三電容C3、第一比較器Al、第一晶體管(NPN三極管或NMOS開關管)、第二 NMOS開關管、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻RlO ；所述第一電阻R1、第一二極管D1，串接在所述第一輸入端11到第一節(jié)點13之間，所述第一二極管Dl的負端在第一節(jié)點13側，正端在所述第一輸入端IU則；所述第二電阻R2、第二二極管D2，串接在所述第二輸入端12到第一節(jié)點13之間，所述第二二極管D2的負端在第一節(jié)點13側，正端在所述第二輸入端12側；所述第三電阻R3、第一電容Cl，并聯(lián)在第一節(jié)點13到所述母線電壓檢測電路的地之間；[0111]所述第三二極管D3，正端接第一節(jié)點13，負端接第二節(jié)點14 ；所述第二電容C2、第四電阻R4，并聯(lián)在所述第二節(jié)點14到所述母線電壓檢測電路的地之間；所述第五電阻R5，接在所述第二節(jié)點14到所述第一比較器Al負輸入端之間；所述第六電阻R6，接在所述第一節(jié)點13到所述第一比較器Al正輸入端之間；所述第七電阻R7，接在所述第一比較器Al輸出端到所述第一晶體管的第一極(NPN三極管的基極或NMOS開關管的柵極)之間；所述第一晶體管的第二極(NPN三極管的集電極或NMOS開關管的漏極)接所述第八電阻R8的一端、所述第九電阻R9的一端及所述第三電容C3的一端，發(fā)射極接所述母線電壓檢測電路的地；所述第三電容C3，另一端接所述母線電壓檢測電路的地；所述第八電阻R8，另一端接輔助工作電源Vcc (如5V)；所述第九電阻R9，另一端接所述第二 NMOS開關管的柵極；所述第二 NMOS開關管，源極接所述母線電壓檢測電路的地，漏極接所述第十電阻RlO的一端；所述第十電阻R10，另一端接第二節(jié)點14 ；所述第二節(jié)點，用于模擬式控制電路或者數(shù)字式控制電路檢出直流隔離降壓變換器的高壓側母線電壓。由于隔離變壓器T副邊的兩端對地的電壓為相位差為180度、占空比小于50%的PWM波形信號，直接檢測該信號對采樣要求較高，通過模擬式控制電路無法檢測。實施例二的直流隔離降壓變換器的母線電壓檢測電路，通過硬件電路實現(xiàn)了只提取PWM波形信號的峰值點電壓的方法，從而實現(xiàn)了既可以通過數(shù)字式控制電路檢出直流隔離降壓變換器的高壓側母線電壓，也可以通過模擬式控制電路檢出直流隔離降壓變換器的高壓側母線電壓。為了提取整流后的PWM波的峰值電壓，實施例二的直流隔離降壓變換器的母線電壓檢測電路，通過第三二極管D3單向給第二電容C2充電，第三二極管D3正端的信號為一定占空比的PWM信號，負端為直流信號，該直流信號等于第三二極管D3正端的峰值電壓與第三二極管D3的正向壓降之差，在PWM波的正周期給第二電容C2充電，而在負周期內(nèi)利用二極管的反相截止特性，保證第二電容C2的電荷不被釋放。為了在直流隔離降壓變換器的母線電壓下降時，將第二電容C2的電荷進行釋放，第九電阻R9、第十電阻RlO和第二 NMOS開關管組成放電回路，當DC/DC母線下降時，該回路將第二電容C2的電荷進行釋放，當?shù)诙娙軨2 —端所接的第二節(jié)點14的電壓與第三二極管D3的壓降之和等于第一電容Cl 一端所接的第一節(jié)點13的峰值電壓時，該放電回路被關閉，第二節(jié)點14的電壓跟隨第三二極管D3的第一節(jié)點13電壓的峰值電壓變化。為了檢測直流隔離降壓變換器的母線電壓的上升和下降，第一比較器Al、第五電阻R5及第六電阻R6組成母線電壓升降檢測電路，該電路通過實時檢測第三二極管D3兩端的電壓來實現(xiàn)，當母線電壓升高時，第三二極管D3正端峰值電壓減去第三二極管D3的正向壓降大于等于負端電壓，第一比較器Al輸出和第三二極管D3正端相同開關頻率和占空比的PWM波，其幅值由VCC決定(如5V)，當母線電壓下降時，第三二極管D3正端峰值電壓減去第三二極管D3的正向壓降小于負端電壓，第一比較器Al輸出低電平O。第七電阻R7、第八電阻R8、第三電容C3及第一 NPN 二極管組成PWM檢測電路，第一比較器Al輸出和第三二極管D3正端相同開關頻率和占空比的PWM波時，即表明第三二極管D3的正端峰值電壓減去第三二極管D3的正向壓降大于等于負端電壓，此時第一晶體管處于開關狀態(tài)，由于第三電容C3放電遠快于充電，第三電容的電壓為低電平(通過調(diào)整第八電阻R8、第三電容C3的值可以保證第三電容C3兩端電壓低于0.5V)，因此放電回路中的第二 NMOS開關管關閉，第二節(jié)點14電壓跟隨第一節(jié)點13峰值電壓升高而升高；當?shù)谝槐容^器Al輸出低電平時，表明第三二極管D3的正端峰值電壓減去第三二極管D3的正向壓降小于負端電壓，此時第一晶體管截止，第三電容C3兩端電壓通過第八電阻R8被工作電源(如5V)充電為高電平，將放電回路中的第二 NMOS開關管打開，第二節(jié)點14電壓跟隨第一節(jié)點13峰值電壓降低而降低，實現(xiàn)第三二極管D3負端電壓實時跟隨正端電壓的峰值變化，從而既可以應用在數(shù)字式控制電路的直流隔離降壓變換器中通過特定的采樣策略從第一節(jié)點13實現(xiàn)直流隔離降壓變換器高壓側的母線電壓的檢測，也可以應用在模擬式控制電路的直流隔離降壓變換器中通過模擬電路從所述第二節(jié)點14實現(xiàn)直流隔離降壓變換器高壓側的母線電壓的檢測，不需要額外的隔離芯片即可實現(xiàn)了高壓和低壓的隔離，電路簡單，成本低。實施例三，基于實施例二，直流隔離降壓變換器的母線電壓檢測電路，如圖9所示，在圖8所示的基礎上，增加第四穩(wěn)壓二極管D4、第五穩(wěn)壓二極管D5、第十一電阻R11、第四電容C4 ;所述第四穩(wěn)壓二極管D4同第一電阻R1、第一二極管Dl串接在所述第一輸入端11到第一節(jié)點13之間，所述第一二極管Dl的負端在第一節(jié)點13側，正端在所述第一輸入端11側；所述第四穩(wěn)壓二極管D4的正端在第一節(jié)點13側，負端在所述第一輸入端IU則；所述第五穩(wěn)壓二極管D5、第二電阻R2、第二二極管D2串接在所述第二輸入端12到第一節(jié)點13之間，所述第二二極管D2的負端在第一節(jié)點13側，正端在所述第二輸入端12側；所述第五穩(wěn)壓二極管D5的正端在第一節(jié)點13側，負端在所述第一輸入端12側；所述第十一電阻R11，一端接第二節(jié)點14，另一端接所述第四電容C4的一端；所述第四電容C4，另一端接所述母線電壓檢測電路的地；所述第十一電阻Rl I同所述第四電容C4的連接點，用于模擬式控制電路或數(shù)字式控制電路檢出直流隔離降壓變換器的高壓側母線電壓。實施例三中，通過在直流隔離降壓變換器的母線電壓檢測電路的兩個輸入端分別串聯(lián)兩個穩(wěn)壓管，用于減小低壓電池流經(jīng)母線電壓檢測電路的靜態(tài)電流。實施例四，基于實施例一、二或三，直流隔離降壓變換器，如圖6所示，包括隔離變壓器T、整流電路、母線電壓檢測電路，還包括母線電容C、第一NMOS開關管Q1、第二 NMOS開關管Q2、第三NMOS開關管Q3、第四NMOS開關管Q4 ；所述整流電路，包括第五NMOS整流開關管Q5、第六NMOS整流開關管Q6 ；所述母線電容，接在高壓側母線同高壓側地之間；所述第一 NMOS開關管Q1、第三NMOS開關管Q3的漏極接高壓側母線；所述第二 NMOS開關管Q2、第四NMOS開關管Q4的源極接高壓側地；所述第一 NMOS開關管Ql同第二 NMOS開關管Q2的連接點接所述隔離變壓器T原邊繞組的下端；所述第三NMOS開關管Q3同第四NMOS開關管Q4的連接點接所述隔離變壓器T原邊繞組的上端；所述第五NMOS整流開關管Q5，漏極接所述隔離變壓器T副邊繞組的下端，源極接直流隔離降壓變換器的直流電壓輸出的負端；所述第六NMOS整流開關管Q6，漏極接所述隔離變壓器T副邊繞組的上端，源極接直流隔離降壓變換器的直流電壓輸出的負端；第一 NMOS開關管Q1、第二 NMOS開關管Q2、第三NMOS開關管Q3、第四NMOS開關管Q4、第五NMOS整流開關管Q5及第六NMOS整流開關管Q6的柵極分別接各自的驅(qū)動控制信號;在每個周期內(nèi)，第二開關管Q2、第三開關管Q3與第一開關管Q1、第四開關管Q4交替導通，導通時間可調(diào)；第一 NMOS開關管Q1、第二 NMOS開關管Q2、第三NMOS開關管Q3、第四NMOS開關管Q4的源、漏之間分別接有一二極管，該二極管的正端接NMOS開關管的源極，負端接NMOS開關管的漏極；第一 NMOS開關管Q1、第二 NMOS開關管Q2、第三NMOS開關管Q3、第四NMOS開關管Q4、第五NMOS整流開關管Q5及第六NMOS整流開關管Q6各自的源端同體端短接。隔離變壓器副邊繞組的中間抽頭經(jīng)一電感、一電容串接到地，該電感同該電容的連接端作為該直流隔離降壓變換器的直流電壓輸出的正端，輸出低壓直流電壓到低壓電池。電路中各開關管的控制電路由低壓小功率輔助工作電源提供工作電壓。本實用新型的直流隔離降壓變換器，其母線電壓檢測電路通過檢測隔離變壓器的副邊電壓實現(xiàn)隔離變壓器原邊電壓的檢測，即直流隔離降壓變換器母線電壓的檢測，并且不需要額外的隔離芯片即可實現(xiàn)高壓和低壓的隔離，電路簡單，成本低。本實用新型的直流隔離降壓變換器，其母線電壓檢測電路還可以通過硬件電路實現(xiàn)只提取PWM波形信號的峰值點電壓為模擬信號，實現(xiàn)既可以通過數(shù)字式控制電路進行直流隔離降壓變換器高壓側母線電壓的檢測，也可以通過模擬式控制電路進行直流隔離降壓變換器高壓側母線電壓的檢測。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型保護的范圍之內(nèi)。
權利要求1.一種直流隔離降壓變換器，包括隔離變壓器、整流電路、母線電壓檢測電路； 所述隔離變壓器，副邊繞組的上、下兩端分別接所述整流電路的兩輸入端，副邊繞組的中間抽頭用于接直流隔離降壓變換器的直流電壓輸出的正端； 所述整流電路，輸出端用于接直流隔離降壓變換器的直流電壓輸出的負端； 其特征在于， 所述母線電壓檢測電路，包括第一電阻、第二電阻、第一二極管、第二二極管、第三電阻、第一電容、第一輸入端、第二輸入端； 所述第一輸入端、第二輸入端，用于分別接直流隔離降壓變換器的隔離變壓器的副邊繞組的上、下兩端； 所述第一電阻、第一二極管，串接在所述第一輸入端到第一節(jié)點之間；所述第一二極管的負端在第一節(jié)點側，正端在所述第一輸入端側； 所述第二電阻、第二二極管，串接在所述第二輸入端到第一節(jié)點之間；所述第二二極管的負端在第一節(jié)點側，正端在所述第二輸入端側； 所述第三電阻、第一電容，并聯(lián)在所述第一節(jié)點到所述母線電壓檢測電路的地之間； 所述母線電壓檢測電路的地，用于接直流隔離降壓變換器的直流電壓輸出的負端； 所述第一節(jié)點，用于數(shù)字式控制電路檢出直流隔離降壓變換器的母線電壓。
2.根據(jù)權利要求1所述的直流隔離降壓變換器，其特征在于， 所述母線電壓檢測電路，還包括第三二極管、第二電容、第三電容、第一比較器、第一晶體管、第二 NMOS開關管、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻； 所述第三二極管，正端接第一節(jié)點，負端接第二節(jié)點； 所述第二電容、第四電阻，并聯(lián)在所述第二節(jié)點到所述母線電壓檢測電路的地之間； 所述第五電阻，接在所述第二節(jié)點到所述第一比較器負輸入端之間； 所述第六電阻，接在所述第一節(jié)點到所述第一比較器正輸入端之間； 所述第七電阻，接在所述第一比較器輸出端到所述第一晶體管的第一極之間； 所述第一晶體管的第二極接所述第八電阻的一端、所述第九電阻的一端及所述第三電容的一端，所述第一晶體管的第三極接所述母線電壓檢測電路的地； 所述第一晶體管為NPN三極管或NMOS開關管；所述第一極為NPN三極管的基極或NMOS開關管柵極；所述第二極為NPN三極管的集電極或NMOS開關管的漏極；所述第三極為NPN三極管的發(fā)射極或NMOS開關管的源極； 所述第三電容，另一端接所述母線電壓檢測電路的地； 所述第八電阻，另一端接輔助工作電源； 所述第九電阻，另一端接所述第二 NMOS開關管的柵極； 所述第二 NMOS開關管，源極接所述母線電壓檢測電路的地，漏極接所述第十電阻的一端; 所述第十電阻，另一端接第二節(jié)點； 所述第二節(jié)點，用于模擬式控制電路或者數(shù)字式控制電路檢出直流隔離降壓變換器的母線電壓。
3.根據(jù)權利要求2所述的直流隔離降壓變換器，其特征在于，所述母線電壓檢測電路，還包括第四穩(wěn)壓二極管、第五穩(wěn)壓二極管； 所述第四穩(wěn)壓二極管同第一電阻、第一二極管串接在所述第一輸入端到第一節(jié)點之間，所述第四穩(wěn)壓二極管的正端在第一節(jié)點側，負端在所述第一輸入端側； 所述第五穩(wěn)壓二極管同第二電阻、第二二極管串接在所述第二輸入端到第一節(jié)點之間，所述第五穩(wěn)壓二極管的正端在第一節(jié)點側，負端在所述第二輸入端側。
4.根據(jù)權利要求3所述的直流隔離降壓變換器，其特征在于， 所述母線電壓檢測電路，還包括第十一電阻、第四電容； 所述第十一電阻，一端接所述第二節(jié)點，另一端接所述第四電容一端； 所述第四電容，另一端接所述母線電壓檢測電路的地； 所述第十一電阻同第四電容的連接點，用于模擬式控制電路或者數(shù)字式控制電路檢出直流隔離降壓變換器的母線電壓。
5.根據(jù)權利要求1到4任一項所述的直流隔離降壓變換器，其特征在于， 直流隔離降壓變換器，還包括母線電容、第一NMOS開關管、第二NMOS開關管、第三NMOS開關管、第四NMOS開關管； 所述整流電路，包括第五NMOS整流開關管、第六NMOS整流開關管； 所述母線電容，接在高壓側母線同高壓側地之間； 所述第一 NMOS開關管、第三NMOS開關管的漏極接高壓側母線； 所述第二 NMOS開關管、第四NMOS開關管的源極接高壓側地； 所述第一 NMOS開關管同第二 NMOS開關管的連接點接所述隔離變壓器原邊繞組的下端; 所述第三NMOS開關管同第四NMOS開關管的連接點接所述隔離變壓器原邊繞組的上端; 所述第五NMOS整流開關管，漏極接所述隔離變壓器副邊繞組的下端，源極接直流隔離降壓變換器的直流電壓輸出的負端； 所述第六NMOS整流開關管，漏極接所述隔離變壓器副邊繞組的上端，源極接直流隔離降壓變換器的直流電壓輸出的負端； 第一 NMOS開關管、第二 NMOS開關管、第三NMOS開關管、第四NMOS開關管、第五NMOS整流開關管及第六NMOS整流開關管的柵極分別接各自的驅(qū)動控制信號； 在每個周期內(nèi)，第二開關管、第三開關管與第一開關管、第四開關管交替導通。
6.根據(jù)權利要求5所述的直流隔離降壓變換器，其特征在于， 第一 NMOS開關管、第二 NMOS開關管、第三NMOS開關管、第四NMOS開關管的源、漏之間分別接有一二極管，該二極管的正端接NMOS開關管的源極，負端接NMOS開關管的漏極。
7.一種直流隔離降壓變換器的母線電壓檢測電路，其特征在于， 所述母線電壓檢測電路，包括第一電阻、第二電阻、第一二極管、第二二極管、第三電阻、第一電容、第一輸入端、第二輸入端； 所述第一輸入端、第二輸入端，用于分別接直流隔離降壓變換器的隔離變壓器的副邊繞組的兩端； 所述第一電阻、第一二極管，串接在所述第一輸入端到第一節(jié)點之間；所述第一二極管的負端在第一節(jié)點側，正端在所述第一輸入端側；所述第二電阻、第二二極管，串接在所述第二輸入端到第一節(jié)點之間；所述第二二極管的負端在第一節(jié)點側，正端在所述第二輸入端側； 所述第三電阻、第一電容并聯(lián)在所述第一節(jié)點到所述母線電壓檢測電路的地之間； 所述母線電壓檢測電路的地，用于接直流隔離降壓變換器的直流電壓輸出的負端； 所述第一節(jié)點，用于數(shù)字式控制電路檢出直流隔離降壓變換器的母線電壓。
8.根據(jù)權利要求7所述的直流隔離降壓變換器的母線電壓檢測電路，其特征在于， 所述母線電壓檢測電路，還包括第三二極管、第二電容、第三電容、第一比較器、第一晶體管、第二 NMOS開關管、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻； 所述第三二極管，正端接第一節(jié)點，負端接第二節(jié)點； 所述第二電容、第四電阻，并聯(lián)在所述第二節(jié)點到所述母線電壓檢測電路的地之間； 所述第五電阻，接在所述第二節(jié)點到所述第一比較器負輸入端之間； 所述第六電阻，接在所述第一節(jié)點到所述第一比較器正輸入端之間； 所述第七電阻，接在 所述第一比較器輸出端到所述第一晶體管的第一極之間； 所述第一晶體管的第一極接所述第八電阻的一端、所述第九電阻的一端及所述第三電容的一端，所述第一晶體管的第二極接所述母線電壓檢測電路的地； 所述第三電容，另一端接所述母線電壓檢測電路的地； 所述第八電阻，另一端接輔助工作電源； 所述第九電阻，另一端接所述第二 NMOS開關管的柵極； 所述第二 NMOS開關管，源極接所述母線電壓檢測電路的地，漏極接所述第十電阻的一端; 所述第十電阻，另一端接第二節(jié)點； 所述第二節(jié)點，用于模擬式控制電路或者數(shù)字式控制電路檢出直流隔離降壓變換器的母線電壓。
9.根據(jù)權利要求8所述的直流隔離降壓變換器的母線電壓檢測電路，其特征在于， 所述母線電壓檢測電路，還包括第四穩(wěn)壓二極管、第五穩(wěn)壓二極管； 所述第四穩(wěn)壓二極管同第一電阻、第一二極管串接在所述第一輸入端到第一節(jié)點之間，所述第四穩(wěn)壓二極管的正端在第一節(jié)點側，負端在所述第一輸入端側； 所述第五穩(wěn)壓二極管同第二電阻、第二二極管串接在所述第二輸入端到第一節(jié)點之間，所述第五穩(wěn)壓二極管的正端在第一節(jié)點側，負端在所述第二輸入端側。
10.根據(jù)權利要求9所述的直流隔離降壓變換器的母線電壓檢測電路，其特征在于， 所述母線電壓檢測電路，還包括第十一電阻、第四電容； 所述第十一電阻，一端接所述第二節(jié)點，另一端接所述第四電容一端； 所述第四電容，另一端接所述母線電壓檢測電路的地； 所述第十一電阻同第四電容的連接點，用于模擬式控制電路或者數(shù)字式控制電路檢出直流隔離降壓變換器的母線電壓。
專利摘要本實用新型公開了一種直流隔離降壓變換器，其母線電壓檢測電路通過檢測隔離變壓器的副邊電壓實現(xiàn)直流隔離降壓變換器母線電壓的檢測，不需要額外的隔離芯片即可實現(xiàn)高壓和低壓的隔離，電路簡單，成本低。本實用新型的直流隔離降壓變換器，其母線電壓檢測電路還可以通過硬件電路實現(xiàn)只提取PWM波形信號的峰值點電壓為模擬信號，實現(xiàn)既可以通過數(shù)字式控制電路檢測直流隔離降壓變換高壓側母線電壓，也可以通過模擬式控制電路檢測直流隔離降壓變換器高壓側母線電壓。本實用新型還公開了一種直流隔離降壓變換器的母線電壓檢測電路。
文檔編號H02M3/335GK202940733SQ20122059148
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權日2012年11月9日
發(fā)明者張 林, 付登萌 申請人:聯(lián)合汽車電子有限公司