一种电动汽车电机控制器开关电源的制作方法

本实用新型属于电机控制器技术领域，具体涉及一种电动汽车电机控制器开关电源。

背景技术：

电机控制器是电动汽车最核心的部件之一，它就像是整个电动汽车的“心脏”一样，而电机控制器的电源就像“血液”一样为整个控制器提供电力供应。

然而由于电动汽车发展的速度太快，多数电动汽车电机控制器生产厂家的研发人员在设计控制器电源的时候大都借用了工业电机控制器中常用的电源设计方案，工业电机控制器架构的开关电源使用在汽车上虽然可以正常工作，但是在效率、成本、寿命和稳定性上都存在很多不足之处。如图2所示，是工业驱动器常用的驱动电源架构图，使用这种电源方案存在以下缺点：

所有电压都是由同一个高频变压器产生的，变压器引脚数量多，加工难度大，多个绕组之间的绝缘等级较难保证，易出现变压器个体中绕组与绕组间的短路故障，所以变压器的制造成本和后期的维修售后的成本都比较高；由于变压器集成度高，引脚多，在焊接PCB电路板的时候必须人工辅助插件，生产效率低，不适合大批量生产；电源部分整体占用的结构布局面积较大且高度较高，不易缩小单板的体积和整机高度，进而导致整个电机控制器的功率密度受限；由于变压器集成度太高，整个电源部分的布局也会受到相应的限制，在PCB设计时不能灵活变通，这将直接导致整机的EMC抗干扰能力下降，且整改困难；如图2所示的反激式开关电源的拓扑形式，由于自身本来的漏感就比较大，工作效率较低，并且大漏感容易产生较大反电动势，对开关管的冲击较大；对宽电压范围的适应能力弱，当使用在以蓄电池为输入电源时，在输入电源电压较低或者较高时的工作效率很低；由于反激式开关电源只在开关管关断是对负载提供能量输出，所以它的瞬态控制特性较差，对突变的负载相应较慢，电流波动也较大。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种电动汽车电机控制器开关电源，克服工业电机控制器架构的开关电源应用在汽车上存在的问题和不足。

本实用新型提供了如下的技术方案：

一种电动汽车电机控制器开关电源，包括EMI滤波电路、控制电路电源和驱动电路电源，所述EMI滤波电路的输出端分别连接所述控制电路电源和所述驱动电路电源的输入端；

所述控制电路电源包括第一SEPIC单端初级电感开关电源和控制电路接入端，所述第一SEPIC单端初级电感开关电源的输入端连接所述EMI滤波电路的输出端，所述第一SEPIC单端初级电感开关电源的输出端连接所述控制电路接入端；

所述驱动电路电源包括第二SEPIC单端初级电感开关电源和驱动电路接入端，所述第二SEPIC单端初级电感的输入端连接所述EMI滤波电路的输出端，所述第二SEPIC单端初级电感的输出端连接所述驱动电路接入端。

优选的，所述控制电路接入端包括+12V直流电源端、+5V电源端和+3.3V电源端，所述+12V直流电源端连接所述第一SEPIC单端初级电感开关电源的输出端，所述第一SEPIC单端初级电感开关电源将输入的较宽电压范围的电压处理成一路稳定的+12V直流电。

优选的，所述控制电路电源还包括降压开关电源和LDO线性稳压器，所述降压开关电源的输入端连接所述第一SEPIC单端初级电感开关电源的输出端，所述降压开关电源的输出端分别连接所述+5V电源端和所述LDO线性稳压器的输入端，所述LDO线性稳压器的输出端连接所述+3.3V电源端，所述降压开关电源将+12V电压降低到+5V给电机控制器的逻辑电路供电，同时+5V电压还会输出一路给所述LDO线性稳压器，所述LDO线性稳压器将+5V稳定到+3.3V供给控制器的MCU使用。

优选的，所述驱动电路接入端包括+12V电源端和IGBT驱动端，所述+12V电源端连接所述第二SEPIC单端初级电感的输出端，所述第二SEPIC单端初级电感开关电源将输入的较宽电压范围的电压处理成一路稳定的+12V直流电。

优选的，所述驱动电路电源还包括三个半桥开关电源，所述半桥开关电源的输入端连接所述第二SEPIC单端初级电感的输出端，所述半桥开关电源的输出端连接所述IGBT驱动端，将+12V电压变成六路IGBT驱动所需的相互隔离的24V电源。

本实用新型的有益效果是：电源部分占用的结构布局面积和高度小，整个电机控制器的功率密度有所提高；电源布局灵活合理，整机的EMC性能好，抗干扰能力强，且整改方便；控制电路电源和驱动电路电源都使用同样的SEPIC单端初级电感开关电源作为前端，减少了物料种类，降低了采购成本和后期维护成本；电源模块的工作效率高，开关电源开关管的应力小，可靠性和整机的工作寿命有所提高；电源模块对电压范围的适应能力强，即使在较宽的输入电源电压范围内也能有较高的工作效率和较高的稳定性；且电源模块电压电流的瞬态响应能力强，可以适应更多类型的突变负载。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型结构示意图；

图2是工业驱动器常用的驱动电源架构图；

图中标记为：1.EMI滤波电路；2.控制电路电源；3.驱动电路电源；4.SEPIC单端初级电感开关电源；5.半桥开关电源；6.降压开关电源；7.LDO线性稳压器；8.IGBT驱动端；9.控制电路接入端。

具体实施方式

如图1所示，一种电动汽车电机控制器开关电源，输入的直流电源先经过EMI滤波电路1滤波，然后分成两路分别给控制电路电源2和驱动电路电源3。控制电路电源2是先由SEPIC单端初级电感开关电源4将输入的较宽电压范围的电压处理成一路稳定的+12V直流电，同时送给Buck降压开关电源6将+12V电压降低到+5V给逻辑电路供电，同时+5V电压还会输出一路给LDO线性稳压器7，LDO线性稳压器7将+5V稳定到+3.3V供给MCU使用。驱动电路电源3也是先由SEPIC单端初级电感开关电源4将输入的较宽电压范围的电压处理成一路稳定的+12V直流电，同时送给Half Bridge半桥开关电源7将+12V电压变成6路IGBT驱动所需的相互隔离的24V电源。

如图1所示，EMI滤波电路1主要是滤除输入端传导进来的高频干扰信号，同时阻碍后端的开关电源自身产生的高频干扰信号传导到前端，提高了整体电源的抗干扰能力。

如图1所示，控制电路电源2的作用是，产生出能够提供给旋转变压器信号处理电路、逻辑电路，以及MCU使用的稳定电压。由于控制电路电源2的输入端电源多来自蓄电池，输入电源的电压波动范围很大，所以控制电路电源2是先由SEPIC单端初级电感开关电源4将输入的较宽电压范围的电压处理成一路稳定的+12V直流电，给旋转变压器信号处理电路使用，同时分一路送给Buck降压开关电源6将+12V电压降低到+5V给逻辑电路供电，同时+5V电压还会输出一路给LDO线性稳压器7，LDO线性稳压器7将+5V稳定到+3.3V供给MCU使用。

如图1所示，驱动电路电源3的输入端电源也是来自蓄电池，输入电源的电压波动范围很大，所以驱动电路电源3也是先由SEPIC单端初级电感开关电源4将输入的较宽电压范围的电压处理成一路稳定的+12V直流电，+12V电压在给驱动光耦原边提供电源的同时分成三路给Half Bridge半桥开关电源7将+12V电压降变成6路IGBT驱动所需的相互隔离的24V电源，6路IGBT驱动所需的相互隔离的24V电源每一路都是分成+16V和-8V两组分别提供给IGBT开通和关断IGBT时使用。

如图1所示，SEPIC单端初级电感开关电源4是本实用新型的核心部分，它的作用是将输入波动较大的电压处理成一路稳定可靠的+12V电压，该电路为电压电流双闭环工作，同时放弃了价格贵、体积大、面积大、重量重和高度高的插件式变压器作为能量存储和交换的电源方案，换成使用贴片电感进行能量存储和交换，这样不仅大大减少了占用的电路板面积和重量，同时方便使用机械化大批量加工生产电路板大幅提高了工作效率也进一部的减少了整机整车的人工参与程度降低了运营成本。控制电路电源2和驱动电路电源3都使用同样的SEPIC单端初级电感开关电源4作为前端，也减少了物料种类，增加同类物料的使用数量还能降低了采购成本和后期维护成本。

如图1所示，Half Bridge半桥开关电源5的作用是将+12V电压变成6路IGBT驱动所需的相互隔离的24V电源。由于Half Bridge半桥开关电源5有SEPIC单端初级电感开关电源4作为前端，所以它获得的是一个非常稳定可靠的+12V电源，不管电动汽车上的蓄电池的电压怎么波动，有了前端的盾牌，它都不会有任何冲击。所以Half Bridge半桥开关电源5是工作在完全开环的状态，这样在保证了驱动所需的电源质量的同时还巧妙的省去了复杂昂贵的隔离电压反馈电路，最终使整个电源系统更加简洁高效。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。