新能源电动汽车专用全隔离DC-DC转换器的制作方法

本实用新型涉及一种具有将电动车蓄电池组的D C高电压转换成D C12V低电压的转换器，用来给整车的照明系统，信号指示系统，以及各种辅助电器提供额定的工作电压，属于电路技术领域。具体为一种新能源电动汽车专用全隔离DC-DC转换器。

背景技术：

随着我国经济持续快速发展和人们的物质生活水平日益提高，由此带来的能源紧张和环境污染问题日趋严重，为此国家大力支持新能源电动汽车的发展，来解决能源和环境污染的问题。

我国新能源电动汽车整车和部分核心零部件关键技术尚未突破，产品成本高，社会配套体系不完善，产业化和市场化发展受到制约。此实用新型涉及到新能源电动汽车核心零部件的其中之一，大功率全隔离D C-D C转换器。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种新能源电动汽车专用全隔离DC-DC转换器，是将电动车蓄电池的电压如48V，60V，64V，72V等转换成12V，为电动车上的照明灯具，仪表，喇叭，刮雨器，灯光指示，风扇，收音机，倒车影像等12V低压用电器提供额定的工作电压。也可以转换成13.8V，14.2V等电压为整车低压电器单独供电的电瓶进行充电。此实用新型是通过隔离变压器将输入端与输出端隔离开来，实现了电器上的完全隔离，从根本上解决了新能源电动汽车的电器安全性和可靠性。并且能够实现输入反接保护、输入超压保护、输入/输出过流保护、输入/输出短路保护，以及高温保护、断电延时、单/双/多路输出等功能，此实用新型主要应用于新能源电动汽车上。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种新能源电动汽车专用全隔离DC-DC转换器,包括主控芯片和第二控制芯片、高压正控电门锁电路、低压正控电门锁电路、输入滤波电路、输出整流电路、输出滤波电路、输入过流保护电路、输出过流保护电路、输出电压调整电路、延时电路、温控电路和脉冲输出电路；所述高压正控电门锁电路、低压正控电门锁电路设于电压的输入端，且分别与延时电路和温控电路连接然后接入主控芯片的第VCC脚；电压输入端设置输入滤波电路和输入过流保护电路，所述输入过流保护电路接主控芯片的ISENSE脚，主控芯片的OUTPUT脚连接有脉冲输出电路，主控芯片的COMP脚连接输出电压调整电路；还包括由隔离变压器作为主要部件的隔离电路；所述隔离电路的输入端连接一组NMOS管，所述脉冲输出电路作为NMOS管的驱动电路，所述隔离电路的输出端设置输出整流电路；输出整流电路一路连接第二控制芯片的IN2-脚，为第二控制芯片供电；一路接第二控制芯片电流检测端的IN1-脚，做为输出过流保护电路；第三路接输出滤波电路，第四路接输出电压检测电路。

所述高压正控电门锁电路、延时电路以及温控电路由第一稳压二极管和第七电阻串联后与接入第八电阻和第七电容，第七电容的另一端接地；其中，第八电阻和第七电容为延时电路的定时元件；通过第八电阻接入第三三极管的基极，第九电阻为第三三极管的基极偏置电阻，第九电阻的另一端和第三三极管的发射极共同接地；第三三极管的集电极通过第十一电阻接入第四三极管的基极，第四三极管的基极同时接入第十电阻，发射极通过第十二电阻与第十电阻相连后接入第十四电阻与第十五电阻并联的一端，第十四电阻和第十五电阻的另一端接入输入电源的正极IN+V；第四三极管的集电极通过第十三电阻接入第五三极管的基极；第五三极管的基极同时接入温控开关电阻以及第二稳压二极管的阴极；温控开关电阻的另一端与第二稳压二极管的阳极共同接地；第五三极管的发射极接入主控芯片的VCC脚，第九电容、第十电容为主控芯片的电源滤波电容。

所述低压正控电门锁电路由第三稳压二极管和第三十三电阻串联接第六光耦控制端的阳极，阴极接输出端接地；第六光耦输出端的发射极接输入电源的地，输出端的集电极通过第五电阻接入第二三极管的基极，第六电阻的一端接入第二三极管的基极，作为第二三极管的基极偏置电阻，另一端接入第二三极管的发射极后又同时接入输入电源正极IN+V，第二三极管的集电极接第一稳压二极管的阴极；低压控电门锁电路的延时电路与温控电路与高压正控电门锁电路的延时电路、温控电路相同。

所述输入滤波电路由第一电容、第二电容、第三电容和第四电容并联后接入电路；第一二极管，第二二极管并联接入电路起到输入反接保护和输入超压保护的功能。

所述输入过流保护由主控芯片、过流检测电阻第十九电阻和第二十电阻并联后通过第二十一电阻R21接入主控芯片的ISENSE脚形成过流保护电路。

所述脉冲输出电路是由主控芯片、第三十八电阻和第二十五电容做为阻容震荡元件，第六三极管、第七三极管、第十一电容和高频脉冲输出变压器共同组成脉冲输出电路，作为NMOS管的驱动电路。

所述NMOS管设为第一NMOS管和第二NMOS管，高频脉冲输出变压器的次级绕组设有2组线圈，匝数、相位均相同，一组线圈通过第一电阻和第三二极管并联后接入第一NMOS管的栅极G，且第一NMOS管的栅极G和源极S之间接有第二电阻，第三电阻和第十四电容串联后接入第一NMOS管的漏极D和源极S；另一组线圈通过第七电阻和第六二极管并联后接入NMOS管的栅极G，且NMOS管的栅极G和源极S之间接有第二八电阻，第十二电容和第二十二电阻串联后接入第二NMOS管的漏极D和源极S。

所述NMOS管设为第一NMOS管和第二NMOS管，第一NMOS管的漏极D与第一组肖特基二极管的其中一个二极管的阴极接在一起，阳极一路接第二NMOS管的漏极D，一路接隔离变压器的一个初级绕组的接线端以及第十三电容；第一NMOS管的源极S一路与隔离变压器的一个初级绕组的另一个接线端连接，又与第二组肖特基二极管的其中一个二极管的阴极接在一起，阳极一路接第二NMOS管的源极S，一路接第八二极管的阳极，第八二极管的阴极接第二电感，第二电感又与第二组肖特基二极管的另一个二极管的阳极以及第十三电容相连；所述隔离变压器的次级分别接入第十二极管和第十二二极管的阳极，又分别与第二十六电阻串联第十七电容后接入第十二二极管的阴极，第四电阻串联第六电容后接入二极管的阴极，组成输出整流电路。

第十二二极管的阴极与第十二极管的阴极接在一起后，一路接输出滤波电感，一路接第九二极管的阳极，通过第九二极管与第二十五电阻串联后接入稳压芯片的电压输入端，通过稳压芯片稳压后给第二控制芯片供电，第十四电容，第十六电容是稳压芯片的输入滤波电容，第四稳压二极管是保护稳压芯片不被高压击穿第十五电容和第十八电容是稳压芯片和第二控制芯片的滤波电容；第十二二极管的阳极又与第三十一电阻和第三十二电阻并联后，一路接入第二控制芯片的电流检测端IN1-脚，做为输出过流保护电路；第三十一电阻和第三十二电阻为输出电流检测电阻，输出滤波电感一路接第十九电容、第二十电容、第二十一电容、第二十二电容组成的输出滤波电路；一路通过第四十六电阻接入输出电压检测电路。

所述输出电压调整电路由控制芯片、输出电压调整元件第二十四电阻、第五十电阻、第四十九电阻、精密基准电压源和第四光耦A4组成。

所述主控芯片为U电容C2845B工业级芯片，设有八个脚，包括COMP脚， VFB脚， ISENSE脚，RT/ CT脚，GROUND脚， OUTPUT脚， VCC脚和VREF脚；所述第二控制芯片为LM258工业级芯片，设有八个脚，包括OUT1脚，IN1-脚，IN1+脚，GND脚，IN2+脚，IN2-脚，OUT2脚和VCC脚。

本实用新型的有益效果是：通过隔离变压器将输入端与输出端隔离开来，实现了电器上的完全隔离，从根本上解决了新能源电动汽车的电器安全性和可靠性。并且能够实现输入反接保护、输入超压保护、输入/输出过流保护、输入/输出短路保护，以及高温保护、断电延时、单/双/多路输出等功能，此实用新型主要应用于新能源电动汽车上。

附图说明

图1为本发明的电路图左半部份。

图2为本发明的电路图右半部份。

具体实施方式

如附图所示，一种新能源电动汽车专用大功率全隔离D C-D C转换器, 采用DC-DC半桥式拓扑结构，并采用闭环的控制方式，包括主控芯片和第二控制芯片、高压正控电门锁电路、低压正控电门锁电路、输入滤波电路、输出整流电路、输出滤波电路、输入过流保护电路、输出过流保护电路、输出电压调整电路、延时电路、温控电路和脉冲输出电路；所述高压正控电门锁电路、低压正控电门锁电路设于电压的输入端，且分别与延时电路和温控电路连接然后接入主控芯片的第VCC（7）脚；电压输入端设置输入滤波电路和输入过流保护电路，所述输入过流保护电路接主控芯片的ISENSE脚（3），主控芯片的OUTPUT脚（6）连接有脉冲输出电路，主控芯片的COMP（1）脚连接输出电压调整电路；还包括由隔离变压器T1作为主要部件的隔离电路；所述隔离电路的输入端连接一组NMOS管，所述脉冲输出电路作为NMOS管的驱动电路，所述隔离电路的输出端设置输出整流电路；输出整流电路一路连接第二控制芯片的IN2-脚（6），为第二控制芯片供电；一路接第二控制芯片电流检测端的IN1-脚（2），做为输出过流保护电路；第三路接输出滤波电路，第四路接输出电压检测电路。

所述高压正控电门锁电路、延时电路以及温控电路由第一稳压二极管ZD1和第七电阻R7串联后接入第八电阻R8和第七电容C7，第七电容C7的另一端接地；其中，第八电阻R8和第七电容C7为延时电路的定时元件；通过第八电阻R8接入第三三极管Q3的基极，第九电阻R9为第三三极管Q3的基极偏置电阻，第九电阻R9的另一端和第三三极管Q3的发射极共同接地；第三三极管Q3的集电极通过第十一电阻R11接入第四三极管Q4的基极，第四三极管Q4的基极同时接入第十电阻R10，发射极通过第十二电阻R12与第十电阻R10相连后接入第十四电阻R14与第十五电阻R15并联的一端，第十四电阻R14和第十五电阻R15的另一端接入输入电源的正极IN+V；第四三极管Q4的集电极通过第十三电阻R13接入第五三极管Q5的基极；第五三极管Q5的基极同时接入温控开关电阻RT以及第二稳压二极管ZD2的阴极；温控开关电阻RT的另一端与第二稳压二极管ZD2的阳极共同接地；第五三极管Q5的发射极接入主控芯片U1的VCC脚，第九电容C9、第十电容C10为主控芯片的电源滤波电容。

当功能开关三极管DMS端与输入电源正极IN+V相连接时，第一稳压二极管ZD1和和第七电阻R7形成稳压电路，为延时电路提供稳定的工作电压。同时第七电容C7进行充电，与此同时第三三极管Q3导通，进而第四三极管Q4也导通，第五三极管Q5也相应导通，主控芯片U1得电启动，开始工作。当功能开关三极管DMS端与输入电源正极IN+V断开时，由于第七电容C7的存在，电路不会立即停止工作。第七电容C7开始放电，放电时间由第八电阻R8和第七电容C7的大小决定。第三三极管Q3继续导通，与此相连的电路继续工作，当第七电容C7放完电后，第三三极管Q3立即截止，与此相连的电路停止工作。从而实现了断电延时的功能。当转换器因长期大负载工作使其温度升高到温控开关的动作温度时，常开触点闭合，使第五三极管Q5基极接地，第五三极管Q5由导通变为截止，主控芯片U1失电停止工作，转换器停止输出。当温度下降到温控开关的恢复动作温度时，触点断开，使第五三极管Q5基极恢复原先导通状态，主控芯片U1得电开始工作，转换器正常输出。

所述低压正控电门锁电路由第三稳压二极管ZD3和第三十三电阻R33串联第六光耦A6控制端的阳极，阴极接输出端接地；第六光耦A6输出端的发射极接输入电源的地，输出端的集电极通过第五电阻R5接入第二三极管Q2的基极，第六电阻R6的一端接入第二三极管Q2的基极，作为第二三极管Q2的基极偏置电阻，另一端接入第二三极管Q2的发射极后又同时接入输入电源正极IN+V，第二三极管Q2的集电极接第一稳压二极管ZD1的阴极；低压控电门锁电路的延时电路、温控电路与高压正控电门锁电路的延时电路、温控电路相同。当第一触发器JK1与低压如12V的正极相连时，第三稳压二极管ZD3和第三十三电阻R33形成稳压电路，为第六光耦A6提供稳定的工作电压。第六光耦A6中的发光二极管得电，使输出管导通，进而使第二NMOS管Q8导通，此时电路的工作原理等同于高压正控电门锁电路，延时电路以及温控电路。

由于新能源电动汽车上具有常电，才能保证中控锁系统，防盗系统，喇叭，双闪等正常工作。因此，此实用新型设有单/双/多路输出功能，主要是由第二触发器JK2，D0和JP1组成。此功能需要短接第一触发器JP1，使高压正控电门锁电路、温控电路始终处于工作状态，此时延时电路不起作用，进而使所有电路全部处于工作状态，+OUT1常有12V电，给整车上提供需要常有电的电器进行供电。当第二触发器JK2与+OUT1相连接时，第二触发器JK2常开触点闭合，+OUT2输出12V，给整车不需要常有电的电器进行供电。

所述输入滤波电路由第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4并联后接入电路；第一二极管D1，第二二极管D2并联接入电路起到输入反接保护和输入超压保护的功能。

所述输入过流保护由主控芯片U1、过流检测电阻第十九电阻19和第二十电阻20并联后通过第二十一电阻R21接入主控芯片U1的第3脚ISENSE脚形成过流保护电路。

所述脉冲输出电路是由主控芯片U1、第三十八电阻R38和第二十五电容C25做为阻容震荡元件，第六三极管Q6、第七三极管Q7、第十一电容C11和高频脉冲输出变压器T2共同组成脉冲输出电路，作为第一NMOS管Q1和第二NMOS管Q8的驱动电路。

当输入电流因某个原因超过设计允许的最大输入电流时，主控芯片U1的第3脚ISENSE脚电压上升，通过主控芯片U1内部调整第6脚OUTPUT脚的输出脉冲占空比，使第六三极管Q6、第七三极管Q7处于截止状态，促使后级所有电路停止工作，当故障排除后，各电路自行恢复正常工作，从而形成输入过流保护电路。

所述输出电压调整电路由主控芯片U1、输出电压调整元件、第二十四电阻R24、第五十电阻R50、第四十九电阻R49、精密基准电压源U3和第四光耦A4组成；当输出电压因当输出电压过低或过高时，精密基准电压源U3和输出电压调整元件第二十四电阻R24、第五十电阻R50和第四十九电阻R49的共同作用提供取样电压，通过第四光耦A4反馈与主控芯片U1的第1脚COMP脚中的2.5V基准电压比较后控制第6脚OUTPUT脚的输出脉冲占空比，从而使输出电压稳定。

所述主控芯片U1、第三十八电阻R38和第二十五电容C25做为阻容震荡元件，第六三极管Q6、第七三极管Q7、第十一电容C11和高频脉冲输出变压器T2共同组成脉冲输出电路，作为NMOS管Q1、NMOS管Q8的驱动电路。

所述主控制芯片U1和阻容震荡元件第三十八电阻R38、第二十五电容C25产生震荡频率约为40Khz的脉冲，通过第六三极管Q6、第七三极管Q7组成的三极管互补放大电路后，由第十一电容C11传输到高频脉冲输出变压器T2，组成第一NMOS管Q1、第二NMOS管Q8的驱动电路。高频脉冲输出变压器T2的次级绕组设有2组线圈，匝数，相位等均相同，其目的就是保证第一NMOS管Q1和第二NMOS管Q8的正确开启时间和驱动电压，脉冲的相同。一组线圈通过第一电阻R1和第三二极管D3并联后接入第一NMOS管Q1的栅极G，且第一NMOS管Q1的栅极G和源极S之间接有第二电阻R2，第三电阻R3和第十四电容C14串联后接入第一NMOS管Q1的漏极D和源极S；另一组线圈通过第七电阻R7和第六二极管D6并联后接入NMOS管Q8的栅极G，且NMOS管Q8的栅极G和源极S之间接有第二八电阻R18，第十二电容C12和第二十二电阻R22串联后接入第二NMOS管Q8的漏极D和源极S，这种接法的目的主要是用来保护第一NMOS管Q1和第二NMOS管Q8。

所述NMOS管设为第一NMOS管和第二NMOS管，第一NMOS管Q1的漏极D与第一组肖特基二极管D4的其中一个二极管的阴极接在一起，阳极一路接第二NMOS管Q8的漏极D，一路接隔离变压器T1的一个初级绕组的接线端以及第十三电容C13；第一NMOS管Q1的源极S一路与隔离变压器T1的一个初级绕组的另一个接线端连接，又与第二组肖特基二极管D7的其中一个二极管的阴极接在一起，阳极一路接第二NMOS管Q8的源极S，一路接第八二极管D8的阳极，第八二极管D8的阴极接第二电感L2，第二电感L2又与第二组肖特基二极管D7的另一个二极管的阳极以及第十三电容C13相连；所述隔离变压器T1的次级分别接入第十二极管D10和第十二二极管D12的阳极，又分别与第二十六电阻R26串联第十七电容C17后接入第十二二极管D12的阴极，第四电阻R4串联第六电容C6后接入二极管D10的阴极，组成输出整流电路。第十二二极管D12的阴极与第十二极管D10的阴极接在一起后，一路接输出滤波电感L1，一路接第九二极管D9的阳极，通过第九二极管D9与第二十五电阻R25串联后接入稳压芯片Q9的电压输入端，通过稳压芯片Q9稳压后给第二控制芯片U2供电，第十四电容C14，第十六电容C16是稳压芯片Q9的输入滤波电容，第四稳压二极管ZD4是保护稳压芯片Q9不被高压击穿第十五电容C15和第十八电容C18是稳压芯片Q9和第二控制芯片U2的滤波电容。

第十二二极管D12的阳极又与第三十一电阻R31和第三十二电阻R32并联后，一路接入第二控制芯片U2的电流检测端IN1-第2脚，做为输出过流保护电路；第三十一电阻R31和第三十二电阻R32为输出电流检测电阻，输出滤波电感L1一路接第十九电容C19、第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十二电容C22组成的输出滤波电路；一路通过第四十六电阻R46接入输出电压检测电路。

当输出电流因某个原因超过设计允许的最大输出电流时，第二控制芯片U2的第2脚IN1-脚通过内部的调整，使第7脚OUT2脚输出一个高电平，通过第四十七电阻R47后与第五光耦A5内部的发光二极管的阳极相连，光电三极管导通，经第十四二极管D14和第四十电阻R40串联后接入第一NMOS管Q1的基极，第一NMOS管Q1导通后，经第十三D13和第三十四电阻R34串联后接入主控芯片U1的第3脚ISENSE脚，此时输出过流保护就转换成了输入过流保护，其工作原理等与其相同，此处不再做阐述。

所述输出滤波电感L1为环形电感。

所述第二电感L2为磁棒电感。

所述隔离变压器T1为环形变压器。

所述高频脉冲输出变压器T2为EE型变压器。

所述控制芯片U1的型号为U电容C2845B工业级芯片。

所述控制芯片U2的型号为LM258工业级芯片。

所述主控芯片U1设有八个脚，包括第1脚COMP脚，第2脚VFB脚，第3脚ISENSE脚，第4脚RT/ CT脚，第5脚GROUND脚，第6脚OUTPUT脚，第7脚VCC脚，第8脚VREF脚。

所述第二控制芯片U2设有八个脚，包括第1脚OUT1，第2脚IN1-脚，第3脚IN1+脚，第4脚GND脚，第5脚IN2+脚，第6脚IN2-脚，第7脚OUT2脚，第8脚VCC脚。