一种车载充电机和DCDC的集成电路的制作方法

本发明涉及电动汽车充电技术领域，尤其涉及一种车载充电机和dcdc的集成电路。

背景技术：

随着节能减排以及控制大气污染要求的提高，新能源汽车逐渐在市场商用，而电动汽车更是新能源汽车的主力军。电动汽车又分为纯电动汽车和混动汽车，其中车载充电机和大功率的dcdc是电动汽车中重要的组成部分。而现有技术中，车载充电机和dcdc模块是分散独立的，即便是集成，也属于物理层面的装配化集成，造成装配空间大，成本高。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种车载充电机和dcdc的集成电路。

本发明提供的车载充电机和dcdc的集成电路，所述集成电路将所述车载充电机电路模块和dcdc模块进行集成，包括：与功率因数校正电路连接的功率因数校正侧电路、与高压电池电路连接的高压电池侧电路、与低压电池电路连接的低压电池侧电路、以及耦合三个电路的变压器t1；

当需要向高压电池侧充电时，外部控制电路控制所述集成电路为充电机工作模式，所述功率因数校正侧电路向高压稳压侧稳压传输能量，实现高压电池侧稳压输出；

当需要由高压电池侧向低压电池侧传递能量时，外部控制电路控制所述集成电路为dcdc工作模式，所述高压电池侧电路向低压电池侧电路传输能量，实现低压电池侧稳压输出；

当需要由高压电池侧向功率因数校正侧传递能量时，外部控制电路控制所述集成电路为逆变模式，所述高压电池侧电路向功率因数校正侧电路稳压传输能量，实现能量的逆变传递。

所述功率因数校正侧电路包括第一至第四开关管q1-q4、第一电容c1，所述第一至第四开关管q1-q4通过源极和漏极依次串联，所述第一电容c1和变压器t1的第一绕组w1依次串联在所述第一、第三开关管q1、q3的连接线与所述第二、第四开关管的连接线之间；所述第一至第四开关管q1-q4的栅极分别与所述外部控制电路连接。

所述功率因数校正侧电路包括第一、第三开关管q1、q3，第一电容c1，所述第一、第三开关管通过源极和漏极串联在功率因数校正电路的两端，所述第一电容c1和变压器t1的第一绕组w1依次串联后并联在第三开关管q3的源极和漏极两端。

所述高压电池侧电路包括第五至第八开关管q5-q8、第二电容c2，所述第五至第八开关管q5-q8通过源极和漏极依次串联，所述第二电容c2连接在第五、第六开关管q5、q6的连接线和第七、第八开关管q7、q8的连接线之间，所述变压器t1的第二绕组w2连接在所述第五、第七开关管q5、q7的连接线与第六、第八开关管的连接线之间；所述第二电容c2的两端为高压输出端；所述第五-第八开关管q5-q8的栅极分别与所述外部控制电路连接。

所述低压电池侧电路包括第九、第十开关管q9、q10，第三电容c3，所述第九、第十开关管q9、q10的漏极之间串联所述变压器t1的第三、第四绕组w3、w4，源极互相连接，所述第三电容c3串联在所述第十开关管q10的源极与第三、第四绕组w3、w4的连接线之间；所述电容c3两端为低压输出端；所述开关管q9、q10的栅极分别与所述外部控制电路连接。

所述功率因数校正侧电路还包括第一电感l1，所述第一电感l1串联在所述第一电容c1和变压器t1的第一绕组w1之间，或集成在变压器t1中。

所述低压电池侧电路还包括第二电感l2，所述第二电感l2串联在所述第三电容c3和变压器t1的第三、第四绕组w3、w4的连接线之间，或集成在变压器t1中。

当所述集成电路为充电机工作模式时，所述外部控制电路为调频控制电路，控制所述集成电路为谐振工作模式，控制功率因数校正侧电路的开关管的开关频率，功率因数校正侧电路向高压电池侧电路传输能量，实现高压电池侧的稳压输出；其中，控制高压电池侧和低压电池侧电路的开关管工作在整流模式；

当所述集成电路为dcdc工作模式时，所述外部控制电路为脉宽调制电路，控制所述集成电路为调制占空比工作模式，控制高压电池侧电路开关管的开关占空比，从而使高压电池侧电路向低压电池侧传输能量，实现低压电池侧的稳压输出；其中，控制低压电池侧电路的开关管工作在整流模式；

当所述集成电路为逆变模式时，所述外部电路为调频控制电路，控制所述集成电路为谐振工作模式，控制高压电池侧电路的开关管的开关频率，高压电池侧电路向功率因数校正侧传输能量，实现能量的逆变传递；其中，控制所述功率因数校正侧电路及低压电池侧电路的开关管工作在整流模式。

所述低压电池侧电路还包括低压稳压电路，用于稳压低压电池侧的输出电压。

所述低压稳压电路包括第十一、第十二开关管q11、q12，第四电容c4和第三电感l3，所述第十一开关管q11的漏极与第十二开关管q12的源极分别连接在第三电容c3的两端，所述第十一开关管q11的源极与第十二开关管的漏极相连，所述第四电容c4与第三电感l3串联在第十二开关管q12的两端；所述第四电容c4的两端为低压输出端。

与现有技术相比，本发明将独立的车载充电机和大功率的dcdc模块集成，共用功率开关管和控制电路，共用一个磁芯传递能量，可灵活的实现充电机模式、dcdc模式和逆变模式的控制和切换，电路设计简洁巧妙，体积小、重量轻、成本低。

附图说明

图1是本发明实施例一的电路图；

图2是本发明实施例一工作在充电机模式的示意图；

图3是本发明实施例一工作在dcdc模式的示意图；

图4是本发明实施例一工作在逆变模式的示意图；

图5是本发明实施例二的电路图；

图6是本发明实施例三的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明进行详细的说明。

本发明提供了一种车载充电机和dcdc的集成电路，该集成电路将车载充电机电路模块和dcdc模块进行集成，包括与功率因数校正电路连接的功率因数校正侧电路、与高压电池电路连接的高压电池侧电路、与低压电池电路连接的低压电池侧电路、以及耦合三个电路的变压器t1。

当需要向高压电池侧充电时，外部控制电路控制集成电路为充电机工作模式，功率因数校正侧电路向高压稳压侧稳压传输能量，实现高压电池侧稳压输出；

当需要由高压电池侧向低压电池侧传递能量时，外部控制电路控制集成电路为dcdc工作模式，高压电池侧电路向低压电池侧电路传输能量，实现低压电池侧稳压输出；

当需要由高压电池侧向功率因数校正侧传递能量时，外部控制电路控制集成电路为逆变模式，高压电池侧电路向功率因数校正侧电路稳压传输能量，实现能量的逆变传递。

实施例一

如图1所示，集成电路中的与外部功率因数校正电路连接的功率因数校正侧电路包括：第一至第四开关管q1-q4、第一电容c1。第一至第四开关管q1-q4通过源极和漏极依次串联，第一电容c1和变压器t1的第一绕组w1依次串联在第一、第三开关管q1、q3的连接线与第二、第四开关管的连接线之间；第一至第四开关管q1-q4的栅极分别与外部控制电路连接。

高压电池侧电路包括：第五至第八开关管q5-q8、第二电容c2。第五至第八开关管q5-q8通过源极和漏极依次串联，第二电容c2连接在第五、第六开关管q5、q6的连接线和第七、第八开关管q7、q8的连接线之间，变压器t1的第二绕组w2连接在第五、第七开关管q5、q7的连接线与第六、第八开关管的连接线之间；第二电容c2的两端为高压输出端；第五-第八开关管q5-q8的栅极分别与外部控制电路连接。

低压电池侧电路包括：第九、第十开关管q9、q10，第三电容c3，第九、第十开关管q9、q10的漏极之间串联变压器t1的第三、第四绕组w3、w4，源极互相连接，第三电容c3、第二电感串联在第十开关管q10的源极与第三、第四绕组w3、w4的连接线之间；电容c3两端为低压输出端；开关管q9、q10的栅极分别与外部控制电路连接。

当集成电路需要实现充电机功能，即处于充电机工作模式时，如图2所示，外部调频调节功率因数校正侧电路的开关管q1-q4的开关频率，控制集成电路为谐振工作模式，电能由功率因数校正侧向高压电池侧传递，实现高压电池侧的稳压输出，向车载高压电池供电；其中，控制高压电池侧和低压电池侧电路的开关管工作在整流模式。此工作模式下，交流开关电源经功率因数校正电路处理后，通过变压器t1将能量传递至高压电池侧电路，从而向车载高压电池充电。其中，调节开关管q1-q4的频率可相应的调节高压电池侧的输出电压。

当集成电路需要实现dcdc功能，即处于dcdc工作模式时，如图3所示，外部脉宽调制电路调节高压电池侧电路开关管的占空比，控制高压电池侧电路为调制占空比工作模式，将高压电池侧的直流电转换成交流电，从而通过变压器t1传递能量给低压电池侧电路，实现低压电池侧的稳压输出，向车载低压电池充电；此时控制电路控制低压电池侧电路的开关管工作在整流模式。

当集成电路需要实现逆变功能，即处于逆变模式时，如图4所示，外部调频控制电路调节高压电池侧电路的开关管的开关频率，控制集成电路为谐振工作模式，电能由高压电池侧向功率因数校正侧传递，实现能量的逆变传递；其中，功率因数校正侧电路及低压电池侧电路的开关管工作在整流模式。在此工作模式下，功率因数校正侧电连接有外部负载，车载高压电池储存的电能可向外释放，向外部负载供应能量，实现多种功用。

实施例二

如图5所示，本实施例的集成电路包括实施例一的电路及设于低压电测侧电路中的低压稳压电路，用于稳压低压电池侧的输出电压。

该低压稳压电路包括第十一、第十二开关管q11、q12，第四电容c4和第三电感l3。第十一开关管q11的漏极与第十二开关管q12的源极分别连接在第三电容c3的两端，第十一开关管q11的源极与第十二开关管的漏极相连，第四电容c4与第三电感l3串联在第十二开关管q12的两端；第四电容c4的两端为低压输出端。

实施例三

如图6所示，本实施例的集成电路中的与外部功率因数校正电路连接的功率因数校正侧电路包括：第一、第三开关管q1、q3，第一电容c1，第一、第三开关管通过源极和漏极串联在功率因数校正电路的两端，第一电容c1和变压器t1的第一绕组w1依次串联后并联在第三开关管q3的源极和漏极两端。

本实施例的集成电路中的高压电池侧电路和低压电池侧电路与实施例一中的一致。

在上述任一实施例中，功率因数校正侧电路还可设有第一电感l1，第一电感l1串联在第一电容c1和变压器t1的第一绕组w1之间，或集成在变压器t1中。低压电池侧电路还可设有第二电感l2，第二电感l2串联在第三电容c3和变压器t1的第三、第四绕组w3、w4的连接线之间，或集成在变压器t1中。

本发明的集成电路与外部控制电路及车载充电机的其他功能模块通过can总线进行通信。

本发明将独立的车载充电机和大功率的dcdc模块集成，共用功率开关管和控制电路，共用一个磁芯传递能量，可灵活的实现充电机模式、dcdc模式和逆变模式的控制和切换，电路设计简洁巧妙，体积小、重量轻、成本低。

上述实施例仅用于说明本发明的具体实施方式。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和变化，这些变形和变化都应属于本发明的保护范围。