一种双路斩波调压的电力电子模块的制作方法

本实用新型涉及一种双路斩波调压的电力电子模块，属于车载DC-DC电源技术领域。

背景技术：

新能源汽车目前进入高速发展阶段，国家出台各种鼓励政策支持新能源汽车的发展。对节能减排、绿色环保具有重大意义。新能源车载空调是重要的部件及较大的能耗系统，为提高新能源汽车的续航力，节约电能，有必要采用节能技术对车载空调系统进行升级，例如采用变频驱动技术来驱动空调压缩机，采用直流斩波调速来驱动空调冷凝风机和蒸发风机等。

目前市场上存在的风机调速产品有：

1、电阻式调速。这种调速方式的原理是在风机供电回路里串联可调电阻，通过电阻的不同档位来实现分压限流进而来调速。这种方式的缺点是电阻能耗高，发热量大，并且不能实现无级调速。

2、斩波调速。这种调速方式主要是利用电力电子器件高频开关，对直流输入电压进行斩波，经过风机自感滤波后得到基本平滑的直流电流。这种方式的优点是效率高，能够无级调速。缺点是需要与车载高压转低压的DC-DC变换器配合使用，需要独立安装位置和配线，且只能单路输出，不利于车载系统资源优化配置。

技术实现要素：

本实用新型的目的提供一种结构紧凑、体积小，便于安装，能进行双路独立无级斩波调压的一种双路斩波调压的电力电子模块。

本实用新型为达到上述目的的技术方案是：一种双路斩波调压的电力电子模块，其特征在于：包括用于接收两路电压信号的调压信号接口电路、用于输出两路PWM控制信号的 PWM控制电路、用于输出四路PWM驱动信号的驱动电路以及用于输出两路高频斩波PWM电压的双路同步整流BUCK电路和用于采集两路高频斩波PWM输出电压信号的电压电流采样电路，所述的调压信号接口电路将接收的两路电压信号经滤波后输出第一调压信号和第二调压信号，PWM控制电路的输入端与第一调压信号和第二调压信号连接，并对两路调压信号进行调整和经负反馈达到稳定状态时输出两路PWM信号，驱动电路的输入端与PWM控制电路的输出端连接，用于接收PWM控制电路的PWM信号并输出驱动两路高频斩波电路动作的驱动信号，双路同步整流BUCK电路的信号端与驱动电路的输出端连接，且双路同步整流BUCK 电路的两路高频斩波电路经占空比调节输出独立的高频斩波PWM电压信号，给空调冷凝风机负载和蒸发风机负载供电，两路高频斩波电路输出电压信号经电压电流采样电路接PWM 控制电路的信号端。

本实用新型采用了调压信号接口电路、PWM控制电路、驱动电路以及双路同步整流BUCK 电路和电压电流采样电路，并将两路斩波调压电路集成，缩小了模块体积，结构紧凑高效，便于安装，有利于车载系统资源优化配置。本实用新型采用双路PWM独立控制，通过占空比调节来控制平均输出电压，能进行双路独立无级斩波调压，灵活的调节车载空调蒸发风机和冷凝风机的转速。本实用新型采用同步整流BUCK电路，续流管导通压降小，整机效率高。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步的详细描述。

图1是本实用新型一种双路斩波调压的电力电子模块的结构框图。

图2是本实用新型双路同步整流BUCK电路的电原理图。

图3是本实用新型的调压信号接口电路、PWM控制电路和驱动电路的电原理图。

图4是本实用新型第一电压电流采样电路的电原理图。

图5是本实用新型第二电压电流采样电路的电原理图。

具体实施方式

见图1所示，本实用新型的一种双路斩波调压的电力电子模块，包括用于接收两路电压信号的调压信号接口电路、用于输出两路PWM控制信号的PWM控制电路、用于输出四路 PWM驱动信号的驱动电路以及用于输出两路高频斩波PWM电压的双路同步整流BUCK电路和用于采集两路高频斩波PWM输出电压信号的电压电流采样电路。

见图1、3所示，本实用新型调压信号接口电路将接收的两路电压信号经滤波后输出第一调压信号和第二调压信号，将外部输入调压信号处理后送到PWM控制电路。本实用新型的PWM控制电路的输入端与第一调压信号和第二调压信号连接，并对两路调压信号进行调整和经负反馈达到稳定状态时输出两路PWM信号，使PWM控制电路输出PWM控制信号给驱动电路。本实用新型的驱动电路的输入端与PWM控制电路的输出端连接，用于接收PWM 控制电路的PWM信号并输出驱动两路高频斩波电路动作的驱动信号，使驱动电路输出PWM 驱动信号给同步整流BUCK电路相应的开关管栅极，双路同步整流BUCK电路的信号端与驱动电路的输出端连接，且双路同步整流BUCK电路的两路高频斩波电路经占空比调节输出独立的高频斩波PWM电压信号，给空调冷凝风机负载和蒸发风机负载供电，双路同步整流 BUCK电路的输入接输入直流母线，两路高频斩波电路输出电压信号经电压电流采样电路接PWM控制电路的信号端，而电压电流采样电路采用常规的分压电阻方式和运放采集放大电路。

见图2所示，本实用新型双路同步整流BUCK电路包括开关管Q1和Q3串接构成的第一高频斩波电路、开关管Q2和Q4串联构成的第二高频斩波电路以及采样电阻RS1和RS2，体二极管D1～D4接在各自对应开关管Q1～Q4的源极与漏极之间，开关管Q1的漏极接输入电压正极Vin+、源极接开关管Q3的漏极，且开关管Q1的源极与开关管Q3的漏极结点处接第一斩波输出电压正极Vout1+，开关管Q3的源极一路接输入电压负极Vin-、另一路经采样电阻RS1接第一斩波输出电压负极Vout1-，驱动电路输出用于控制开关管Q1和Q3 的驱动信号与对应的开关管Q1和Q3的栅极连接。见图2所示，本实用新型开关管Q2的漏极接输入电压正极Vin+、源极接开关管Q4的漏极，且开关管Q2的源极与开关管Q4的漏极结点处接第二斩波输出电压正极Vout2+，开关管Q4的源极一路接输入电压负极Vin-、另一路经采样电阻RS2接第二斩波输出电压负极Vout2-，且驱动电路输出用于控制开关管Q2和Q4的驱动信号与对应开关管Q2和Q4的栅极连接,由于两路高频斩波电路独立控制，并通过占空比的调节来控制平均输出电压，能灵活调节车载空调蒸发风机和冷凝风机的转速。

见图3所示，本实用新型PWM控制电路包括第一PWM控制芯片U1和第二PWM控制芯片U2，驱动电路包括第一驱动控制芯片U3和第二驱动控制芯片U4，而调压信号接口电路包括信号端子J1和第一RC滤波电路及第二RC滤波电路，信号端子J1的一路经第一RC 滤波电路接第一PWM控制芯片U1的第一反相信号输入端，第一RC滤波电路由滤波电阻 R1和滤波电容C1构成，该滤波电容C1接系统参考地；信号端子J1的另一路经第二RC 滤波电路接第二PWM控制芯片U2的第二反相信号输入端，第二RC滤波电路由滤波电阻 R2和滤波电容C2构成，同样滤波电容C2接系统参考地。

见图3所示，本实用新型第一PWM控制芯片U1的Rt引脚、Ct引脚和SS引脚与定时电阻RT1、定时电容CT1及缓启电容CS1连接并接系统参考地，第一PWM控制芯片U1的 OUT A引脚和OUT B引脚经电阻RG1和RG2接第一驱动控制芯片U3的输入引脚In，第一驱动控制芯片U3的两个输出信号引脚连接对应的第一高频斩波电路的Q1和Q3的栅极。第二PWM控制芯片U2的Rt引脚、Ct引脚和SS引脚与定时电阻RT2、定时电容CT2及缓启电容CS2连接并接系统参考地，第二PWM控制芯片U2的OUT A引脚和OUT B引脚经电阻RG3和RG4接第二驱动控制芯片U4的输入引脚In，第二驱动控制芯片U4的两路输出信号引脚连接对应的第二高频斩波电路的开关管Q2和Q4的栅极。在外部输入调压信号时， PWM控制电路会根据实际输出电压来调整输出相应的PWM信号，并通过负反馈达到稳定状态，使外部调压信号平均值的大小对应于相应的平均输出电压值，从而达到输出调压信号，进而经双路同步整流BUCK电路通过占空比调节，来控制平均输出电压，调整负载风机风速，能灵活调节车载空调蒸发风机和冷凝风机的转速。

见图4、5所示，本实用新型电压电流采样电路采用第一电压电流采样电路和第二电压电流采样电路，第一高频斩波电路输出电压正极Vout1+经电阻R3和电阻R4分压输出电压采样信号，电容C3并接在电阻R4两端并接地，将第一高频斩波电路的电压采样信号提供给PWM控制电路。见图4所示，本实用新型第一高频斩波电路输出电压负极Vout1- 经电阻R7接运放器U5的同相输入端，且运放器U5的反相输入端经电阻R6接地，电阻 RS1接第一高频斩波电路输出电压负极Vout1-与地之间，电阻R5跨接在运放器U5的同相输入端和输出端，将第一高频斩波电路的电流采样信号提供给PWM控制电路。同样，见图 5所示，本实用新型第二高频斩波电路输出电压正极Vout2+经电阻R8和电阻R9分压输出电压采样信号，电容C4并接在电阻R9两端并接地，将第二高频斩波电路的电压采样信号提供给PWM控制电路。见图5所示，本实用新型第二高频斩波电路输出电压负极Vout2- 经电阻R12接运放器U6的同相输入端，且运放器U6的反相输入端经电阻R11接地，电阻 RS2接第二高频斩波电路输出电压负极Vout2-与地之间，电阻R10跨接在运放器U6的同相输入端和输出端，将第二高频斩波电路的电流采样信号提供给PWM控制电路。

本实用新型调压信号接口电路、驱动电路、PWM控制电路、双路同步整流BUCK电路和电压电流采样电路均焊接在金属基板印刷线路板上，可将金属基板印刷线路板的背面与车载散热器紧密连接，达到高效散热，降低元件工作温度，提高模块寿命。