一种混合式大功率电源电路架构的制作方法

1.本发明涉及电池管理技术领域，具体涉及一种混合式大功率电源电路架构。


背景技术：

2.随着通讯技术的快速发展，5g技术应用的普及，终端设备的功耗不断升高，相应的，通讯备电持续大功率放电成为常态化。
3.常规电源设计中为实现高效率、高可靠、抗干扰等目标，一般采用控制部分和功率部分集中设计方式。功率部分的集中设计，带来了如下问题：
4.1、散热器设计：常规电源一般采用集中导热然后分散散热方式设计，导致散热器结构复杂、定制成本昂贵、生产安装效率低下；
5.2、散热效率：发热源与散热面积不对等，从而导致整体散热不均，部分器件热聚集，无法实现关键器件有效降温目标；
6.通讯备电领域急切地需要一种新型的功率设计方案，使得在电池包结构尺寸变化不大的情况下，保证在有限空间内bms系统可以做到可靠并且低温升，延长电池和电子元件的寿命。


技术实现要素：

7.本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种混合式大功率电源电路架构。
8.实现本发明目的的技术方案是：一种混合式大功率电源电路架构，具有电池单元、检测单元、核心控制单元、电源控制/驱动单元、n个功率电路、负载，所述功率电路位于pcb母板，所述电源控制/驱动单元包括电源控制单元和驱动单元,所述电源控制单元和所述驱动单元位于pcb子卡，所述电源控制单元控制连接所述驱动单元，所述驱动单元对应于所述功率电路；
9.所述电池单元用以负责整个微电网系统的能源提供；
10.所述检测单元用以检测电池单元内部电压参数、总线电流、pcb子卡和pcb母板温度；
11.所述核心控制单元用以完成bms状态切换控制、对外通讯、数据采集及上报、存储；
12.所述电源控制单元用以电源电路监控管理；
13.所述驱动单元用以功率驱动输出控制。
14.上述技术方案所述电源控制单元位于所述pcb子卡中间位置，所述驱动单元以所述电源控制单元为中心均布于所述pcb子卡。
15.上述技术方案n个所述功率电路为并联的分布式功率电路。
16.上述技术方案所述功率电路具有线路连接的放电开关、限流电感、充电开关、输入滤波、输出滤波。
17.上述技术方案所述输入滤波、所述输出滤波为卧倒叠加放置的电解电容。
18.上述技术方案所述放电开关、限流电感、充电开关、输入滤波、输出滤波，与所述
pcb母板的连接之处进行铺铜和打孔。
19.上述技术方案所述pcb母板背向所述放电开关、限流电感、充电开关、输入滤波、输出滤波的一侧设置散热片。
20.上述技术方案所述电源控制单元与所述驱动单元之间的线路长度，和所述驱动单元与所述功率电路之间的线路长度相同。
21.采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：
22.本发明采用功率电路部分完全分散、驱动部分有限分散、控制部分集中的设计：
23.(1)采用1+1方式，即功率电路使用一块pcb作为母板，电源控制/驱动单元使用另一块pcb作为子卡，以此降低功率板器件布局密度；pcb子卡较小，只占用小部分位置高度空间，可为其他部分高功率铁氧体电感等高度器件留足高度空间，降低了空间布局设计复杂度；布局时可以将低热耗器件集中于pcb子卡下方，高热耗器件远离pcb子卡位置实现高低热耗分区管理，降低热辐射影响，提高可靠性。
24.(2)电源控制单元和驱动单元位于同一块pcb子卡，电源控制单元与驱动单元之间的线路长度，和驱动单元与功率电路之间的线路长度相同，保证n路功率电路控制信号与相应驱动单元信号的一致性。驱动单元的芯片置于电源控制单元的芯片与功率电路的芯片的中间位置，避免单根输入/输出信号过长易受干扰问题，有效提升抗干扰能力。
25.(3)功率电路为并联的分布式功率电路，将功率电路按照输入输出区域均匀分散布局在pcb母板上，分散热源增大散热面积，实现热耗均匀分布，避免热聚集；功率电路的输入滤波和输出滤波采用卧倒叠加放置方式，实现电解电容传导散热。铺铜和打孔在实现有效散热的同时将热传导到pcb母板的背面，同时，在背面整面采用低成本大规模，规则形状常规的散热片进行统一散热，实现所有发热源均匀散热，避免热传导效率损失，有效提升整体散热效率。
附图说明
26.为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
27.图1为本发明的整体框架示意图；
28.图2为本发明的电源控制/驱动单元和功率电路的框架示意图；
29.图3为n个功率电路的框架示意图。
具体实施方式
30.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
31.见图1至图3，本发明提供一种混合式大功率电源电路架构，其特征在于：具有电池单元、检测单元、核心控制单元、电源控制/驱动单元、n个功率电路、负载，功率电路位于pcb母板，电源控制/驱动单元包括电源控制单元和驱动单元,电源控制单元和驱动单元位于pcb子卡，电源控制单元控制连接驱动单元，驱动单元一一对应于功率电路；采用1+1方式，
功率电路用一块pcb作为pcb母板，电源控制/驱动单元电路使用另一块pcb作为pcb子卡，该设计可以降低功率板器件布局密度。另外，pcb子卡较小，只占用小部分位置高度空间，可为其他部分高功率铁氧体电感等高度器件留足高度空间，降低了空间布局设计复杂度。
32.电池单元用以负责整个微电网系统的能源提供；电池单元支持多种电压量程、多种容量的锂电池，支持多个电池单元并联使用。
33.检测单元用以检测电池单元内部电压参数、总线电流、pcb子卡和pcb母板温度；
34.核心控制单元用以完成bms状态切换控制、对外通讯、数据采集及上报、存储；
35.电源控制单元用以对本发明电源电路监控管理；
36.驱动单元用以功率驱动输出控制；
37.负载为外部用电设备，电池单元给负载供电支持其正常工作。
38.电源控制单元位于pcb子卡中间位置，驱动单元以电源控制单元为中心均布于pcb子卡。
39.n个功率电路为并联的分布式功率电路。
40.功率电路具有线路连接的放电开关、限流电感、充电开关、输入滤波、输出滤波，用以实现电源升降压、限流等关键功能。
41.输入滤波、输出滤波为卧倒叠加放置的电解电容，实现电解电容传导散热。
42.放电开关、限流电感、充电开关、输入滤波、输出滤波，与pcb母板的连接之处进行铺铜和打孔。实现有效散热的同时将热传导到pcb板背面。
43.pcb母板背向放电开关、限流电感、充电开关、输入滤波、输出滤波的一侧(以下简称pcb母板背面)设置散热片。pcb母板背面采用低成本大规模，规则形状常规散热片方式进行统一散热，实现所有发热源均匀散热，避免热传导效率损失，有效提升整体散热效率。
44.电源控制单元与驱动单元之间的线路长度，和驱动单元与功率电路之间的线路长度相同，保证n路功率电路控制信号与相应驱动单元信号的一致性，避免单根输入/输出信号过长易受干扰问题，有效提升抗干扰能力。
45.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。