一种电容的放电控制电路的制作方法

1.本实用新型实施例涉及汽车电子控制技术领域，尤其涉及一种电容的放电控制电路。


背景技术：

2.新能源电动车的高压安全是整车功能安全工程师需要关注的一个问题。电机控制器自身必须在非紧急和紧急状态下实现直流母线支撑电容的放电，电机控制器中由于有薄膜电容等储能装置，整车vcu将主继电器断开后，母线支撑电容仍存在高压。
3.为防止人员伤害，电机控制器需将电容电压降低到a级电压以下。其中，在《gb/t 18384.2015电动汽车安全要求》中定义电气元件或电路的电压等级为a级是指最大直流工作电压的有效值小于或等于30v，或者最大交流工作电压小于或等于60v。并且在《gb/t 18488.1-2015》中关于主动放电有如下定义：当驱动电机控制器被切断电源，切入专门的放电回路后，控制器支撑电容快速放电的过程，并且驱动电机控制器支撑电容放电时间应不超过3s。
4.如上所述，现有放电过程为主动放电过程且放电控制过程复杂，主动放电电路的生产成本也相对较高。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型实施例提供一种电容的放电控制电路，以解决现有技术中主动放电电路控制复杂且生产成本高的问题。
6.本实用新型实施例提供了一种电容的放电控制电路，其中，包括：滤波电路、隔离电路、驱动电路、放电电路和电容；
7.所述滤波电路包括第一输入端、第一输出端和第二输出端，所述隔离电路至少包括第一输入端、第一输出端和第一接地端，所述驱动电路至少包括第一三极管和第二三极管；
8.所述滤波电路的第一输入端用于接收放电信号，所述滤波电路的第一输出端与所述隔离电路的第一输入端电连接，所述滤波电路的第二输出端与所述隔离电路的第一接地端电连接；所述隔离电路的第一输出端与所述驱动电路中的所述第一三极管的基极电连接；所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的基极电连接，所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的集电极均与所述驱动电路的第一供电端电连接，所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的发射极均与所述驱动电路的第二接地端电连接；所述第二三极管的集电极与所述放电电路的控制端电连接；所述放电电路的第一输出端与所述电容的第一端电连接，所述放电电路的第二输出端与所述电容的第二端电连接并分别与第三接地端电连接。
9.本实用新型实施例中，通过设置滤波电路对接收到的放电信号进行滤波处理，隔离电路将低压控制侧与高压侧进行隔离，如此保证控制电路可靠稳定运行，驱动电路中的
第一三极管对输入信号进行取反，再通过第二三极管产生与放电信号相同电平的放电驱动信号，给到放电回路，放电回路根据放电驱动信号控制电容放电，如此，采用滤波电路、隔离电路、驱动电路中的两个三极管和放电电路来实现对电容的主动放电，具有控制电路结构简单且生产成本低的有益效果。
附图说明
10.图1为本实用新型实施例提供的一种电容的放电控制电路的结构示意图；
11.图2为本实用新型实施例提供的另一种电容的放电控制电路的结构示意图；
12.图3为本实用新型实施例提供的又一种电容的放电控制电路的结构示意图；
13.图4为本实用新型实施例提供的再一种电容的放电控制电路的结构示意图。
具体实施方式
14.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本实用新型实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本实用新型的技术方案。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本实用新型的保护范围之内。
15.图1为本实用新型实施例提供的一种电容的放电控制电路的结构示意图，如图1所示，电容的放电控制电路包括：滤波电路1、隔离电路2、驱动电路3、放电电路4和电容5；滤波电路1包括第一输入端x11、第一输出端y11和第二输出端y12，隔离电路2至少包括第一输端x21、第一输出端y21和第一接地端g21，驱动电路3至少包括第一三极管q1和第二三极管q2；滤波电路1的第一输入端x11用于接收放电信号，滤波电路1的第一输出端y11与隔离电路2的第一输入端x21电连接，滤波电路1的第二输出端y12与隔离电路2的第一接地端g21电连接；隔离电路2的第一输出端y21与驱动电路3中的第一三极管q1的基极电连接；第一三极管q1的集电极与第二三极管q2的基极电连接，第一三极管q1的集电极和第二三极管q2的集电极均与驱动电路3的第一供电端vs电连接，第一三极管q1的发射极和第二三极管q2的发射极均与驱动电路3的第二接地端g31电连接；第二三极管q2的集电极与放电电路4的控制端x41电连接；放电电路4的第一输出端y41与电容5的第一端电连接，放电电路的第二输出端y42与电容5的第二端电连接并分别与第三接地端g41电连接。
16.其中，第一三极管q1和第二三极管q2的具体类型，例如可以是npn三极管，也可以是pnp三极管，本实用新型实施例不做特殊限定。
17.电容5为电机控制器中的母线电容，电容5的最大电压可达到500v，在本实施例中，电容5放电前的具体电压值可以为大于60v且小于或等于500v的任意值，本实用新型实施例对此不做特殊限定。
18.具体的，如图1所示，电容的放电控制电路根据接收到的单片机(图中未示出)发出的放电信号，依次通过滤波电路1、隔离电路2、驱动电路3和放电电路4来控制电容的放电，其中放电信号为高电平信号，不放电信号为低电平信号。如此，滤波电路1对接收到的电容放电信号进行滤波处理，防止输入信号中存在高频干扰信号，影响到控制电路工作的稳定性和安全性，由于单片机工作电压较低，电容侧的电压较高，为避免高压侧的高电压串入低
压侧，对低压侧器件造成损坏，通过隔离电路2将整个电路的高压侧和低压侧进行隔离，如此，放电信号经过隔离电路2输出后，给到驱动电路3的第一三极管q1的基极，第一三极管q1可以实现对输入电平进行取反的作用。如果隔离电路2输出放电信号的电平为高电平，则第一三极管q1导通，第一三极管q1的集电极与第二接地端g31同电位，因此第一三极管q1的集电极输出低电平，相反的，如果隔离电路2输出放电信号的电平为低电平，第一三极管q1关断，由于第一供电端vs与第二三极管q2的集电极电连接，则第一三极管q1的集电极输出高电平。进一步的，第二三极管q2的基极与第一三极管q1的集电极电连接，根据第一三极管q1的集电极输出的电平驱动第二三极管q2的导通或者关断，当第一三极管q1的集电极输出低电平时，第二三极管q2关断，此时由于第一供电端vs与第二三极管q2的集电极电连接，则第二三极管q2的集电极输出高电平，即驱动电路3的输出信号为高电平，如此，放电电路4根据接收到的高电平信号控制电容放电。相反的，当第一三极管q1的集电极输出高电平时，第二三极管q2导通，则第二三极管q2的集电极与第三接地端同电位，即驱动电路3的输出信号为低电平，如此，放电电路4根据接收到的低电平信号控制电容不放电。
19.示例性，当滤波电路1接收到放电信号时，即高电平信号，经过隔离电路2滤波处理后再次输出高电平信号，第一三极管q1的基极接收到高电平信号，如此，第一三极管q1导通，进而，第二三极管q2的基极与第二接地端g31同电位且为低电平，第二三极管q2处于关断状态，此时，第二三极管q2的集电极输出为高电平，即为放电驱动信号，因此，放电电路4根据接收到的放电驱动信号控制电容5进行放电。
20.本实用新型实施例中，通过设置滤波电路对接收到的放电信号进行滤波处理，隔离电路将低压控制侧与高压侧进行隔离，如此保证控制电路可靠稳定运行，驱动电路中的第一三极管对输入信号进行取反，再通过第二三极管产生与放电信号相同电平的放电驱动信号，给到放电回路，放电回路根据放电驱动信号控制电容放电，如此，采用滤波电路、隔离电路、驱动电路中的两个三极管和放电电路来实现对电容的主动放电，具有控制电路结构简单且生产成本低的有益效果。
21.可选的，隔离电路2包括隔离芯片。
22.具体的，隔离电路可以采用价格较为低廉的隔离芯片实现，例如iso7721隔离芯片，具有结构简单且成本低的优点。需要说明的是，隔离芯片中虚空的引脚，可以通过设置下拉电阻与接地端电连接。
23.可选的，隔离电路2的第一接地端g21和驱动电路3的第二接地端g31为两个不同并且相互隔离的地，第二接地端g31和第三接地端g41连接同一接地端。
24.具体的，第一接地端g21和第二接地端g31分别位于隔离电路2的低压侧和高压侧，如此，保证整个电路的高压和低压进行整体式隔离，避免高压侧对低压侧产生干扰，由于第二接地端g31和第三接地端g41均位于高压侧，因此为同一接地端，保证控制电路可靠工作。
25.图2为本实用新型实施例提供的另一种电容的放电控制电路，如图2所示，在图1结构的基础上，可选的，第一三极管q1包括第一偏置电阻r1，连接于第一三极管q1的基极与第一三极管q1的发射极之间；第二三极管q2包括第二偏置电阻r2，连接于第二三极管q2的基极与第二三极管q2的发射极之间。
26.其中，第一偏置电阻r1和第二偏置电阻r2分别用于调整对应三极管的基极电流，以使第一三极管q1和第二三极管q2处于正常工作的放大区，用于保护第一三极管q1和第二
三极管q2，同时防止三极管受噪声信号的影响而产生误动作。其具体电阻值，本实施例不做特殊限定。
27.继续参考图2所示，可选的，驱动电路3还包括第一电阻r3和第二电阻r4；第一电阻r3连接于隔离电路2的第一输出端y21与第一三极管q1的基极之间；第二电阻r4连接于驱动电路3的第一供电端vs与第二三极管q2的基极之间。
28.其中，第一电阻r3为第一三极管q1的基极电阻，用于决定第一三极管q1的基极电流，其具体电阻值，本实用新型实施例不做特殊限定，可根据第一三极管q1的集电极电流和基极电流确定第一电阻r3的电阻值，具体计算公式可参考《模拟电子技术》等专业书籍。
29.第二电阻r4为第二三极管q4的基极电阻，其具体电阻值，本实用新型实施例不做特殊限定。
30.具体的，第一电阻r3和第二电阻r4分别与第一三极管q1和第二三极管q2的基极电连接，起到限流的作用，对第一三极管q1和第二三极管q2起到保护作用。
31.继续参考图2所示，可选的，驱动电路3还包括第三电阻r5和第四电阻r6；第三电阻r5连接于驱动电路3的第一供电端vs与第二三极管q2的集电极之间；第四电阻r6连接于第二三极管q2的集电极之间与放电电路4的控制端x41之间。
32.具体的，第三电阻r5和第四电阻r6分别与第二三极管q2的集电极电连接，如此，当第二三极管q2不能导通时，驱动电路3的第一供电端vs通过第三电阻r5和第四电阻r6输出高电平信号，作为放电电路4的放电驱动信号，进而通过放电电路4控制电容5进行放电。如此，第三电阻r5和第四电阻r6可以起到限流的作用，保护控制电流的可靠工作。
33.图3为本实用新型实施例提供又一种电容的放电控制电路的结构示意图，如图3所示，在上述实施例基础上，可选的，放电电路4包括放电电阻r7和开关管q3；放电电阻r7连接于开关管q3的源极与电容5的第一端之间；开关管q3包括第三偏置电阻r8，连接于开关管q3的栅极与漏极之间；开关管q3的漏极与放电电路4的第二输出端y42电连接，开关管q3的栅极与放电电路4的控制端x41电连接，用于通过控制开关管q3的通断，来控制电容5是否放电。
34.其中，放电电阻r7用于在开关管q3导通的时候后，对电容5上的高压进行放电，其具体电阻值大小本实用新型实施例不进行限定，例如根据《gb/t 18488.1-2015》中关于主动放电的标准要求可以选取放电电阻r7的阻值，例如r7的阻值为500欧姆，进而可以根据放电公式计算出放电时间，其中，v0为放电前初始，v1为放电完成后终止电压，v
t
为标准电压(60v)，c为电容的容值。放电电阻r7的个数本实用新型实施例也不进行限定，为保证放电电阻功率等级大且电阻值小，可采用多个电阻进行并联构成放电电阻r7，本实施对此不做特殊限定。
35.可选的，放电电阻r7包括热敏电阻，具有稳定性好、过载能力强和体积小等优点，示例性的，若确定放电电阻r7的阻值后，可根据热敏电阻数据手册，利用最大电容电压值计算出需要放电电阻的个数，本实施例对此不做特殊限定。
36.开关管q3例如可以采用金属氧化物半导体场效应晶体管，具有较强的抗干扰能力，且功耗低，本实用新型实施例对此不做特殊限定，开关管q3的选型可根据最大电容电压和最大放电电流进行确定，要求电容5的最大放电电流要小于开关管的最大导通电流，以保
证不会损坏开关管。
37.第三偏置电阻r8用于保护开关管q3，其具体数值本实施例不进行限定。
38.具体的，当驱动电路3中的第二三极管q2的集电极输出高电平信号时，即第一供电端vs的电压15v，如此驱动开关管q3导通，电容电压通过放电电阻r7进行放电，实现对电容5快速有效的放电，表面电容5的高压设备和人员造成伤害。
39.图4为本实用新型实施例提供的再一种电容的放电控制电路的结构示意图，如图4所示，在上述实施例的基础上，可选的，滤波电路2包括由第六电阻r9和第一电容c1构成的一阶滤波电路。
40.其中，第六电阻r9的阻值和第一电容c1的容值，本实用新型实施例不做特殊限定，与滤波电路选取的截止频率相关。
41.具体的，第六电阻r9和第一电容c1构成的一阶滤波电路实现对输入信号，即放电信号中的噪声干扰信号进行滤波处理，如图4所示，为了进一步增强滤波电路1第一输入端x11输入的放电信号的抗干扰能力，通常还会在第一输入端x11与第一接地端g21直接设置下拉电阻r10。
42.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里的特定实施例，本实用新型的各个实施方式的特征可以部分地或者全部地彼此耦合或组合，并且可以以各种方式彼此协作并在技术上被驱动。对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。