一种高功率车载DC/DC功率变换装置的制作方法

本实用新型涉及一种车载功率变换装置，特别是涉及一种高功率车载DC/DC功率变换装置。

背景技术：

市场上销售的很多车载DC/DC功率变换装置，电压可调范围都比较小，而且功率不够高，在转换过程中会产生很大的功率损耗，过压保护存在很大的弊端。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种高功率车载DC/DC功率变换装置，本实用新型在基本斩波升压电路中增加可控制的集成电路，增大输入和输出电压的范围，提升模块的整体功率，并且有效的降低电路上的损耗；整个系统构成一个可调的直流升压斩波电路，并且达到过压保护的目的。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高功率车载DC/DC功率变换装置，所述装置包括有壳体及电路板，电路板包括电源电路、控制电路、驱动电路、斩波电路和保护电路；斩波电路电源接线端的输入接电感、二极管和MOSFET管Q1相串联，其中二极管D3与负载侧相串联，负载侧为滑动变阻器和电阻R10相串联的总电阻与电容C10相并联，同时与电感L1和电容C8、电容C9组成的串联的π形滤波网络相并联，MOSFET管Q1的栅极串联电阻连接到芯片U3843的OUT引脚；芯片UC3843，具有8个引脚，分别为COMP、VFB、INSENSE、RT/CT、VREF、VCC、OUT、GND；COMP引脚接电阻R5与电容C7，其中电阻R5与电容C7是相并联的关系，他们的并联点信息连接到VFB引脚，通过串联电阻R10串联至斩波电路的负载侧；VREF引脚接电容C12接地，同时该引脚接电阻R3串联电容C13接地；电源接线端J2为电源电路的工作电压，并且电路中串联了熔断器F1，串联接电阻R17串联接到分流基准源U1的负极，分流基准源U1的正极接地，分流基准源U1的参考端串联电容C1接三极管T1的基极，电源接线端J2经熔断器F1后给三极管T1供电，三极管T1的发射极接电阻R1和电阻R2。

所述的一种高功率车载DC/DC功率变换装置，所述MOSFET管Q1的源极串联电阻R9接地；电源接线端J2串联连接两个并联的电容C6和电容C11。

所述的一种高功率车载DC/DC功率变换装置，所述RT/CT引脚接在了电阻R3和电容C13之间的连线的中间节点；VCC引脚接电源供应电压的+11V电；GND引脚是芯片的接地端。

所述的一种高功率车载DC/DC功率变换装置，所述电阻R1接三极管T2的基极，三极管T2的发射极反馈回三极管T1的基极，同时三极管T2的集电极连接的是三极管T1的发射极，三极管T1的发射极与串联电阻R2相连接，串联电阻R13串联发光二极管D4接地。

本实用新型的优点与效果是：

1.本实用新型高功率车载DC/DC功率变换装置在基本斩波升压电路中增加可控制的集成电路，增大输入和输出电压的范围，提升模块的整体功率，并且有效的降低电路上的损耗；本方案的核心是UC3843芯片，主要思想是采用电压反馈和电流反馈给UC3843集成电路，使其来输出脉冲占空比可变的方波，从而使升压斩波电路升压并输出可调的脉冲电压Uo。把输出电压Uo通过降压后得到的信号Uco反馈给A/D转换电路，再通过比较器判断电压是否过压，过压则UC3843输出恒高电平，MOSFET关断,因此整个系统构成一个可调的直流升压斩波电路，并且达到过压保护的目的。

2.本实用新型高功率车载DC/DC功率变换装置两个可调的电位器，通过电流电位器可以控制运算放大器输出电流信号的大小，通过电压电位器可以控制放大器输出电压范围的大小，由于电压最高输入电压是60V超过了UC3843和LM358的承受范围，有稳压电源为电路供电。

附图说明

图1为本实用新型升压斩波电路；

图2为本实用新型MOSFET驱动电路图；

图3为本实用新型供电电源图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型进行详细说明。

本实用新型升压斩波电路是将直流转变成为另一个可调的直流，输入的直流为电源接线端J2，J2的输入接电感40Mh的电感L2,L2与MBR型肖特基二极管D3和全控器件MOSFET的Q1相串联，其中D3与负载侧相串联，负载侧为R4与R6（滑动变阻器）和R10相串联的总电阻与电容C10相并联，同时与电感L1和C8、C9组成的串联的π形滤波网络相并联。那么电感L2串联开关原件MOSFET（Q1）的D漏极，Q1的栅极负载侧接J1为引出插座接线端，目的是测量该处输出是否是升压后的直流电。MOSFET（Q1）的栅极串联电阻连接到U3843的6引脚OUT端。MOSFET（Q1）的源极串联电阻R9接地。直流输入插座J2串联连接两个并联的电容C6和C11。

本实用新型驱动电路的UC3843高频开关电源，具有8个引脚，分别为COMP、VFB、INSENSE、RT/CT、VREF、VCC、OUT、GND。COMP引脚接电阻R5与电容C7，其中R5与C7是相并联的关系，他们的并联点信息连接到VFB电压反馈端，通过串联电阻R10串联至斩波电路的负载侧。VREF引脚接电容C12接地，同时该引脚接电阻R3串联C13接地。RT/CT引脚接在了电阻R3和C13的中间。VCC芯片工作电源接电源供应电压的+11V电。GND是芯片的接地端，接地即可。OUT输出端输出的就是该芯片产生的高频一定占空比的方波，接电阻R7连接到MOSFET管的Q1的栅极端。ISENSE引脚接收电流信号，与放大器LM358串联。

LM358放大器工作电压来自电源供应电压的+11V电。接地端，接地即可。输出端连接UC3843的ISENSE引脚。通过电位器R14串联R11与负接线端电阻R12进行比例运算。正端串联电阻R8连接至MOSFET管的Q1的源极端。

供电电源电路输入的直流为电源接线端J2的电压输入端串联熔断器F1，串联接电阻R17串联接到分流基准源U1的负极，U1的正极接地，U1的参考端串联电容C1接三极管T1的基极，三极管T1的集电极接的是熔断器的输出电压，三极管T1的发射极接电阻R1和R2，电阻R1接三极管的T2的基极，T2的发射极反馈回T1的基极，形成正反馈，同时T2的集电极连接的是T1的发射极的信号串联电阻R2相连接，T2的发射极输出的电压就是给UC3843和LM385提供的工作电压，串联电阻R13串联发光二极管D4接地，作为电压是否满足要求的检测环节。U1的参考端接电阻R15接到11V检测点上，同时参考端串连R16接地，检测点与地之间通过两个并联的C4和C5电容，进行滤波。

本实用新型升压斩波电路，MOSFET作为开关元件的升压斩波电路，其中输入直流电压来自J2插座，该电路的工作原理为当Q1被触发导通时，J2经L2和全控型开关Q1形成回路，此时，L1充电；当Q2截至时，电源J2与L2经二极管D3共同放电给J1输出。此处电感L2具有使电压泵升的作用和电容C10能将输出的电压保持住的功能，利用全控器件Q1（SUP15N10型IGBT）的的开关作用使输出电压J1高于输入电压J2，实现升压的直流斩波电路的功能。其中C6和C11是输入前级的输入滤波电路；从Q1的下面S极取得采样电流经LM358放大反馈给UC3843；C10与C8、C9和电感L1组成π型滤波网络，有利于减小输出电压纹路；与Q1上面的D极相连接的D3是MBR型肖特基二极管，该二极管正向流过直流电流最大允许20A，具有普通二极管单相导电性，防止Q1截至时电容反相漏电给输入端；R4和滑动变阻器R6组成一体与R10分压，把实时电压传输给YC3483的电压反馈引脚VFB。

本实用新型Q1驱动电路图，UC3843 是高性能固定频率电流模式控制器专为离线和直流至直流变换器应用而设置，为设计人员提供只需最少外部元件就能获得成本效益高的解决方案。这些集成电路具有可微调的振荡器、能进行精确的占空比控制、温度补偿的参考、高增益误差放大器、电流取样比较器和大电流图腾柱式输出，是驱动MOSGET的理想器件。UC3843可用作开关的电源的核心元件，它产生脉宽可调而频率固定的脉冲输出，推动开关功率管的导通和截止，通过高频变压器换能将电压输出到次级绕组上，再经整流和滤波向负载提供直流电源，电源兼反馈绕组取得的控制电压同时输入UC3843的误差放大器，与基准电压比较产生控制电压，控制输出脉宽的占空比，从而达到稳压升压的目的。观察UC3843引脚图可以发现1引脚COMP是补偿端， 2引脚VFB电压反馈端， 3引脚ISENSE脚电流反馈端，4引脚RT/RC为锯齿波振荡器的定时电阻和电容的公共端，5引脚GND是接地端，6引脚OUT是输出端，7引脚VCC是供电端；8引脚VREF内部基准电压为5V。当输入电压Vi≤30V，输出端电压Vo取决于高频变压器的变压比。其中UC3843芯片的VCC接供电电源产生的11V工作电压；VREF引脚通过R3和C13构成RC振荡器和控制主电路的工作频率供给RT/CT端，产生最大输出占空比控制；同时UC3843芯片连接的R12起到VREF引脚与GND引脚间的隔离作用；COMP补偿器端口接有R5C7，是输出电压反馈调节器，将输出电压反馈信号R10上的电位按比例反馈到COMP端；OUT输出端，最大输出1A的峰值电流可以直接驱动开关管，所以通过电阻R7接到Q1的栅极；ISENSE引脚在本方案中是电路中的电流信号通过LM358的正向输入端，接收来自R8的采样电阻得到的电流信号，被LM358放大后反馈给UC3843芯片的电流采样段，然后UC3843根据反馈端接收到的信号，输出一定占空比的方波来控制场效应管SUP85N10的通断，来实现稳压升压的目的。

本实用新型供电电源电路工作流程是，输入端J2接入正常的直流电源，范围在12-60V之间，通过保险丝F1的电流不能超过15A，否则保险丝会熔断，起到了简单的过流保护作用；在本电路中TL431DB提供一个2.5V的参考电压，与不同的输入电压相互比较后通过调整管的调整作用，使电压稳定在11V为电路中的UC3843的7引脚和LM258供电。当电压稳定在11V时，发光二极管LED就会亮起，并且亮度稳定，就表示供电电路工作正常，反之，就表示电路有问题。其中U1为TL431 ，它是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源；R15和R16组成U1参考极R的分压电路；TL431和R17组成取样放大电路；T2（2N3904PNP三极管）和R1、R2组成限流保护电路；T1（2N3904PNP三极管）作为调整管使用，分别同C1、C4、C5组成滤波电路。