单片机控制的车用dc-dc转换电源的制作方法
专利名称：单片机控制的车用dc-dc转换电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车用DC-DC转换电源。
技术背景
目前常见的车用DC-DC转换电源大多采用模拟电路或模拟电路加单片机控制的方式。以上两种转换方式在装配后需要逐台进行参数调试而且硬件电路较复杂，对调试工人的要求较高，所以调试后的转换电源不一定能工作在最佳的工作效率区域。
另外，车辆DC-DC转换电源不能根据负载功率的情况进行调整工作状态。当车辆在夜间灯光系统工作时，整车所需功率为800多瓦左右。白天工作时因灯光系统不工作，只有燃油泵与喷油嘴系统、车辆控制电脑及各类传感器系统、助力泵系统、门窗玻璃、雨刷器、 冷暖风等系统工作，所需功率为200多瓦左右。但是，车用DC-DC转换电源大多采用白天与夜间(轻负载与重负载)DC-DC转换电源采用同一种状态工作，他们的不同只是电子控制开关输出的脉冲宽度不同，对于采用BUCK或BOOST电路的系统，当电子控制开关输出的脉冲宽度较窄时一个开关周期内电感两端的正伏秒值不等于负伏秒值(电感两端的伏秒积，在一个开关周期内不平衡)，从而降低在轻负载时的工作效率。
现有转换电源的电路采用大多BUCK与BOOST电路。其中的续流电路多为大功率二极管，二极管的功耗为P= 1/2X0.8X1，其中0.8为管压降，I为电源输出电流；二极管的功耗影响了电源的工作效率。
另外，电源的电子开关开通时续流二极管关断，当电子开关关断时电感上储存的电能通过续流二极管流向负载。因此二极管的的导通的时间直接关系到电感两端的伏秒积，只有电感两端的伏秒积在一个开关周期内完全平衡，才能使电源工作效率达到最高。但是现有的转换电源无法达到这一要求。发明内容
本发明目的是提供一种单片机控制的车用DC-DC转换电源，解决了现有的车用 DC-DC转换电源调试烦琐、线路复杂、工作效率低的缺点。
本发明的技术解决方案是
一种单片机控制的车用DC-DC转换电源，包括输入电路、电子开关D、电压调整稳压电路、输出电路，所述电压调整稳压电路包括续流电路、第一电感线圈Ll电容C;所述第一电感线圈Ll和电容C构成LC单元；
其特征在于
所述转换电源还包括电压传感器A、电流传感器B、数控开关电路和可编程单片机 S ；
所述电压传感器A和电流传感器B的电压和电流信号送入可编程单片机S，所述可编程单片机S可根据电压传感器A和电流传感器B的电压和电流信号输出与VMOS管数量一致的整流控制信号、一个数控开关控制信号、一个电子开关控制信号；
所述续流电路包括至少一个VMOS管(Ml MN)；所述每个VMOS管的源极和漏极分别接LC单元的两端；所述可编程单片机S的输出的整流控制信号分别送入每个VMOS管的栅极；
所述数控开关电路包括VMOS开关管M ；所述电压调整稳压电路还包括第二电感线圈L2 ；所述VMOS开关管M的漏极接第二电感线圈L2的一端，所述VMOS开关管M的源极接第一电感线圈Ll的一端，所述第二电感线圈L2的另一端与第一电感线圈Ll的另一端相接；所述可编程单片机S输出的数控开关控制信号接VMOS开关管M的栅极；
所述可编程单片机的电子开关控制信号送入电子开关。
上述续流电路包括10个并联的VMOS管。
上述电子开关是VMOS管，所述可编程单片机S的输出的控制信号送入电子开关的栅极。
本发明具有的优点是
1、本发明电源装配后所有硬件、结构简单、无需调试、可靠性好，适合大批量工业化生产。
2、本实用新型采用单片机控制，用多个并联的VMOS管代替整流二级管，由可编程单片机控制数控开关和电子开关，从而改变电感线圈电感量，最终改变电源的工作状态，使系统始终在最佳的工作效率区域。而且在车辆DC-DC转换电源负载低时选择节能模式工作，电源的工作效率高。
3、本发明电源采用数字电路，系统的抗干扰能力强，便于维修。
图1是本发明的原理框图2是本发明的电压调整稳压电路的电路原理图。
具体实施方式
本发明单片机控制的车用DC-DC转换电源，包括输入电路、电子开关D、电压调整稳压电路、电压传感器A、电流传感器B、数控开关电路、可编程单片机S、输出电路，电压调整稳压电路包括续流电路、第一电感线圈Li、第二电感线圈L2、电容C;第一电感线圈Li、第二电感线圈L2和电容C构成LC单元；电子开关采用VMOS管；电压传感器A和电流传感器 B的电压和电流信号送入可编程单片机S，可编程单片机S可根据电压传感器A和电流传感器B的电压和电流信号输出与VMOS管数量一致的整流控制信号、一个数控开关控制信号、 一个电子开关控制信号；续流电路包括10个VMOS管(Ml MN)；每个VMOS管的源极和漏极分别接LC单元的两端；可编程单片机S的输出的整流控制信号分别送入每个VMOS管的栅极；数控开关电路包括VMOS开关管M ；VMOS开关管M的漏极接第二电感线圈L2的一端， VMOS开关管M的源极接第一电感线圈Ll的一端，第二电感线圈L2的另一端与第一电感线圈Ll的另一端相接；可编程单片机S输出的数控开关控制信号接VMOS开关管M的栅极；可编程单片机的电子开关控制信号送入电子开关的栅极。
本发明原理
1、本发明电源根据负载功率状态改变，用单片机控制数控开关和电子开关，改变电感线圈电感量，使得电源负载在轻载与重载的情况下电源的脉宽占空比变化不大，电感L 两端的伏秒积在一个电子开关周期内保持平衡。由于车辆工作时DC-DC转换电源负载系统电流变化大但变化较稳定的特点，使得DC-DC转换电源可根据以上特点进行工作，从而提高DC-DC转换电源工作效率。
本发明可根据负载功率与电子开关脉冲宽度变化，用VMOS管和电子开关代替整流二级管，用可编程单片机控制VMOS管的开关数量和开关时间，开关的时间由电源主回路电子开关脉冲宽度与负载的状态和LC电路中的电感两端的伏秒积在一个电子开关周期内完全平衡来决定。
2、当电源的电压调整稳压电路能够根据负载与电源系统电子开关脉冲宽度进行调节导通与截止时，电路中的电感两端的伏秒积就可以在一个开关周期内完全平衡。
本发明电源采用多个VMOS管和电子开关代替整流二级管，可根据负载功率情况由可编程单片机控制电子开关脉冲宽度变化，使电源系统电路中的电感两端的伏秒积在一个开关周期内完全平衡，同时通过控制VMOS管的通断使电源始终工作在最佳的工作效率区域。此时多个VMOS管的功耗为P= 1/2X0. 001XI2，远小于整流二极管的功耗；其中 0. 001为十组并联VMOS管的全导通电阻(导通电阻为一个VMOS管导通电阻的1/η，η为 VMOS管的个数)，I为电源输出电流。
权利要求
1.一种单片机控制的车用DC-DC转换电源，包括输入电路、电子开关(D)、电压调整稳压电路、输出电路，所述电压调整稳压电路包括续流电路、第一电感线圈(Li)和电容(C)； 所述第一电感线圈(Li)和电容(C)构成LC单元；其特征在于所述转换电源还包括电压传感器(A)、电流传感器(B)、数控开关电路和可编程单片机⑶；所述电压传感器(A)和电流传感器(B)的电压和电流信号送入可编程单片机(S)，所述可编程单片机( 可根据电压传感器(A)和电流传感器(B)的电压和电流信号输出与VMOS 管数量一致的整流控制信号、一个数控开关控制信号、一个电子开关控制信号；所述续流电路包括至少一个VMOS管(Ml MN)；所述每个VMOS管的源极和漏极分别接LC单元的两端；所述可编程单片机⑶的输出的整流控制信号分别送入每个VMOS管的栅极；所述数控开关电路包括VMOS开关管(M)；所述电压调整稳压电路还包括第二电感线圈 (L2)；所述VMOS开关管(M)的漏极接第二电感线圈(L2)的一端，所述VMOS开关管(M)的源极接第一电感线圈(Li)的一端，所述第二电感线圈(L2)的另一端与第一电感线圈(Li) 的另一端相接；所述可编程单片机( 输出的数控开关控制信号接VMOS开关管(M)的栅极；所述可编程单片机的电子开关控制信号送入电子开关。
2.根据权利要求1所述的单片机控制的车用DC-DC转换电源，其特征在于所述续流电路包括10个并联的VMOS管。
3.根据权利要求1或2所述的单片机控制的车用DC-DC转换电源，其特征在于所述电子开关是VMOS管，所述可编程单片机(S)的输出的控制信号送入电子开关的栅极。
全文摘要
本发明涉及单片机控制的车用DC-DC转换电源，包括输入电路、电子开关、电压调整稳压电路、输出电路，电压调整稳压电路包括续流电路、第一电感线圈电容；第一电感线圈和电容构成LC单元；转换电源还包括电压传感器、电流传感器B、数控开关电路和可编程单片机。本发明解决了现有的车用DC-DC转换电源调试烦琐、线路复杂、工作效率低的缺点。本发明电源装配后所有硬件、结构简单、无需调试、可靠性好，适合大批量工业化生产。
文档编号H02M3/158GK102545613SQ20101059183
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者孙力, 张颖, 曾卫东 申请人:西安高度电子科技有限公司
技术领域：
本发明涉及一种车用DC-DC转换电源。
技术背景
目前常见的车用DC-DC转换电源大多采用模拟电路或模拟电路加单片机控制的方式。以上两种转换方式在装配后需要逐台进行参数调试而且硬件电路较复杂，对调试工人的要求较高，所以调试后的转换电源不一定能工作在最佳的工作效率区域。
另外，车辆DC-DC转换电源不能根据负载功率的情况进行调整工作状态。当车辆在夜间灯光系统工作时，整车所需功率为800多瓦左右。白天工作时因灯光系统不工作，只有燃油泵与喷油嘴系统、车辆控制电脑及各类传感器系统、助力泵系统、门窗玻璃、雨刷器、 冷暖风等系统工作，所需功率为200多瓦左右。但是，车用DC-DC转换电源大多采用白天与夜间(轻负载与重负载)DC-DC转换电源采用同一种状态工作，他们的不同只是电子控制开关输出的脉冲宽度不同，对于采用BUCK或BOOST电路的系统，当电子控制开关输出的脉冲宽度较窄时一个开关周期内电感两端的正伏秒值不等于负伏秒值(电感两端的伏秒积，在一个开关周期内不平衡)，从而降低在轻负载时的工作效率。
现有转换电源的电路采用大多BUCK与BOOST电路。其中的续流电路多为大功率二极管，二极管的功耗为P= 1/2X0.8X1，其中0.8为管压降，I为电源输出电流；二极管的功耗影响了电源的工作效率。
另外，电源的电子开关开通时续流二极管关断，当电子开关关断时电感上储存的电能通过续流二极管流向负载。因此二极管的的导通的时间直接关系到电感两端的伏秒积，只有电感两端的伏秒积在一个开关周期内完全平衡，才能使电源工作效率达到最高。但是现有的转换电源无法达到这一要求。发明内容
本发明目的是提供一种单片机控制的车用DC-DC转换电源，解决了现有的车用 DC-DC转换电源调试烦琐、线路复杂、工作效率低的缺点。
本发明的技术解决方案是
一种单片机控制的车用DC-DC转换电源，包括输入电路、电子开关D、电压调整稳压电路、输出电路，所述电压调整稳压电路包括续流电路、第一电感线圈Ll电容C;所述第一电感线圈Ll和电容C构成LC单元；
其特征在于
所述转换电源还包括电压传感器A、电流传感器B、数控开关电路和可编程单片机 S ；
所述电压传感器A和电流传感器B的电压和电流信号送入可编程单片机S，所述可编程单片机S可根据电压传感器A和电流传感器B的电压和电流信号输出与VMOS管数量一致的整流控制信号、一个数控开关控制信号、一个电子开关控制信号；
所述续流电路包括至少一个VMOS管(Ml MN)；所述每个VMOS管的源极和漏极分别接LC单元的两端；所述可编程单片机S的输出的整流控制信号分别送入每个VMOS管的栅极；
所述数控开关电路包括VMOS开关管M ；所述电压调整稳压电路还包括第二电感线圈L2 ；所述VMOS开关管M的漏极接第二电感线圈L2的一端，所述VMOS开关管M的源极接第一电感线圈Ll的一端，所述第二电感线圈L2的另一端与第一电感线圈Ll的另一端相接；所述可编程单片机S输出的数控开关控制信号接VMOS开关管M的栅极；
所述可编程单片机的电子开关控制信号送入电子开关。
上述续流电路包括10个并联的VMOS管。
上述电子开关是VMOS管，所述可编程单片机S的输出的控制信号送入电子开关的栅极。
本发明具有的优点是
1、本发明电源装配后所有硬件、结构简单、无需调试、可靠性好，适合大批量工业化生产。
2、本实用新型采用单片机控制，用多个并联的VMOS管代替整流二级管，由可编程单片机控制数控开关和电子开关，从而改变电感线圈电感量，最终改变电源的工作状态，使系统始终在最佳的工作效率区域。而且在车辆DC-DC转换电源负载低时选择节能模式工作，电源的工作效率高。
3、本发明电源采用数字电路，系统的抗干扰能力强，便于维修。
图1是本发明的原理框图2是本发明的电压调整稳压电路的电路原理图。
具体实施方式
本发明单片机控制的车用DC-DC转换电源，包括输入电路、电子开关D、电压调整稳压电路、电压传感器A、电流传感器B、数控开关电路、可编程单片机S、输出电路，电压调整稳压电路包括续流电路、第一电感线圈Li、第二电感线圈L2、电容C;第一电感线圈Li、第二电感线圈L2和电容C构成LC单元；电子开关采用VMOS管；电压传感器A和电流传感器 B的电压和电流信号送入可编程单片机S，可编程单片机S可根据电压传感器A和电流传感器B的电压和电流信号输出与VMOS管数量一致的整流控制信号、一个数控开关控制信号、 一个电子开关控制信号；续流电路包括10个VMOS管(Ml MN)；每个VMOS管的源极和漏极分别接LC单元的两端；可编程单片机S的输出的整流控制信号分别送入每个VMOS管的栅极；数控开关电路包括VMOS开关管M ；VMOS开关管M的漏极接第二电感线圈L2的一端， VMOS开关管M的源极接第一电感线圈Ll的一端，第二电感线圈L2的另一端与第一电感线圈Ll的另一端相接；可编程单片机S输出的数控开关控制信号接VMOS开关管M的栅极；可编程单片机的电子开关控制信号送入电子开关的栅极。
本发明原理
1、本发明电源根据负载功率状态改变，用单片机控制数控开关和电子开关，改变电感线圈电感量，使得电源负载在轻载与重载的情况下电源的脉宽占空比变化不大，电感L 两端的伏秒积在一个电子开关周期内保持平衡。由于车辆工作时DC-DC转换电源负载系统电流变化大但变化较稳定的特点，使得DC-DC转换电源可根据以上特点进行工作，从而提高DC-DC转换电源工作效率。
本发明可根据负载功率与电子开关脉冲宽度变化，用VMOS管和电子开关代替整流二级管，用可编程单片机控制VMOS管的开关数量和开关时间，开关的时间由电源主回路电子开关脉冲宽度与负载的状态和LC电路中的电感两端的伏秒积在一个电子开关周期内完全平衡来决定。
2、当电源的电压调整稳压电路能够根据负载与电源系统电子开关脉冲宽度进行调节导通与截止时，电路中的电感两端的伏秒积就可以在一个开关周期内完全平衡。
本发明电源采用多个VMOS管和电子开关代替整流二级管，可根据负载功率情况由可编程单片机控制电子开关脉冲宽度变化，使电源系统电路中的电感两端的伏秒积在一个开关周期内完全平衡，同时通过控制VMOS管的通断使电源始终工作在最佳的工作效率区域。此时多个VMOS管的功耗为P= 1/2X0. 001XI2，远小于整流二极管的功耗；其中 0. 001为十组并联VMOS管的全导通电阻(导通电阻为一个VMOS管导通电阻的1/η，η为 VMOS管的个数)，I为电源输出电流。
权利要求
1.一种单片机控制的车用DC-DC转换电源，包括输入电路、电子开关(D)、电压调整稳压电路、输出电路，所述电压调整稳压电路包括续流电路、第一电感线圈(Li)和电容(C)； 所述第一电感线圈(Li)和电容(C)构成LC单元；其特征在于所述转换电源还包括电压传感器(A)、电流传感器(B)、数控开关电路和可编程单片机⑶；所述电压传感器(A)和电流传感器(B)的电压和电流信号送入可编程单片机(S)，所述可编程单片机( 可根据电压传感器(A)和电流传感器(B)的电压和电流信号输出与VMOS 管数量一致的整流控制信号、一个数控开关控制信号、一个电子开关控制信号；所述续流电路包括至少一个VMOS管(Ml MN)；所述每个VMOS管的源极和漏极分别接LC单元的两端；所述可编程单片机⑶的输出的整流控制信号分别送入每个VMOS管的栅极；所述数控开关电路包括VMOS开关管(M)；所述电压调整稳压电路还包括第二电感线圈 (L2)；所述VMOS开关管(M)的漏极接第二电感线圈(L2)的一端，所述VMOS开关管(M)的源极接第一电感线圈(Li)的一端，所述第二电感线圈(L2)的另一端与第一电感线圈(Li) 的另一端相接；所述可编程单片机( 输出的数控开关控制信号接VMOS开关管(M)的栅极；所述可编程单片机的电子开关控制信号送入电子开关。
2.根据权利要求1所述的单片机控制的车用DC-DC转换电源，其特征在于所述续流电路包括10个并联的VMOS管。
3.根据权利要求1或2所述的单片机控制的车用DC-DC转换电源，其特征在于所述电子开关是VMOS管，所述可编程单片机(S)的输出的控制信号送入电子开关的栅极。
全文摘要
本发明涉及单片机控制的车用DC-DC转换电源，包括输入电路、电子开关、电压调整稳压电路、输出电路，电压调整稳压电路包括续流电路、第一电感线圈电容；第一电感线圈和电容构成LC单元；转换电源还包括电压传感器、电流传感器B、数控开关电路和可编程单片机。本发明解决了现有的车用DC-DC转换电源调试烦琐、线路复杂、工作效率低的缺点。本发明电源装配后所有硬件、结构简单、无需调试、可靠性好，适合大批量工业化生产。
文档编号H02M3/158GK102545613SQ20101059183
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者孙力, 张颖, 曾卫东 申请人:西安高度电子科技有限公司
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