DCDC转换器工作原理及用途

无锡康斯泰科技股份有限公司WuXiConstantScience&TechnologyInc.Co.,Ltd.车载DCDC转换器的工作原理及用途无锡康斯泰科技股份有限公司WuXiConstantScience&TechnologyInc.Co.,Ltd.车载DCDC转换器的工作原理及用途1车载DCDC转换器产品简介1.1JN-S系列电气全隔离DCDC直流转换器1.1.1JN-S系列转换器主要技术指标及客户1.1.2JN-S系列转换器其他主要参数及功能1.1.3JN-S系列转换器的其他技术参数1.2传统燃油车车身电气布置1.3传统燃油车电源系统构成1.4纯电动汽车的电气构成1.5高压使能的DCDC转换器的接线方式1.6低压使能的DCDC转换器的接线方式无锡康斯泰科技股份有限公司WuXiConstantScience&TechnologyInc.Co.,Ltd.车载DCDC转换器的工作原理及用途2车载DCDC转换器的工作原理2.1DCDC转换器的拓扑结构2.2峰值电流模式控制环路2.3双管正激变换器工作波形2.4双管正激变换器的特点2.5UC2845芯片功能介绍2.6开关电源的几种过载保护模式2.5.1UC2845内部构造2.5.2供电电压VCC和基准电压VREF2.5.3振荡器2.5.4开关频率与振荡器频率关系2.5.5电流检测端2.6.1输出恒流式限制2.6.2折返输出电流限制2.6.3其他过载保护类型无锡康斯泰科技股份有限公司WuXiConstantScience&TechnologyInc.Co.,Ltd.车载DCDC转换器的工作原理及用途1.1JN-S系列电气全隔离DCDC直流转换器JN-S系列全隔离转换器是我公司专门为电动轿车用电系统而专门设计生产的,输入与输出完全电气隔离,可长时间满载运行、保护功能全.内置电子开关,直接钥匙开关.内部采用硅胶灌封防水抗震,保证跟随车辆在任何恶劣的环境中使用。1车载DCDC转换器产品简介无锡康斯泰科技股份有限公司WuXiConstantScience&TechnologyInc.Co.,Ltd.车载DCDC转换器的工作原理及用途1.1.1JN-S系列转换器主要技术指标及客户规格型号额定值工作范围输出类型额定输出电压输出最大电流限制客户控制方式JN-S-1250QD48V/500W37.5-65.0VDC双路12.5±0.2VDC50±2A潍坊瑞驰高压使能JN-S-1250QD72V/500W56.5-97.5VDC双路12.5±0.2VDC50±2A潍坊瑞驰高压使能JN-S-1245L72V/500W56.5-97.5VDC单路13.8±0.2VDC45±2A淮安敏实重庆潍柴陆地方舟低压使能JN-S-1230QD60V/300W47.0-81.0VDC双路12.5±0.2VDC37±2A潍坊瑞驰潍坊雷丁高压使能JN-S-1230S60V/300W47.0-81.0VDC单路12.5±0.2VDC37±2A潍坊雷丁高压使能无锡康斯泰科技股份有限公司WuXiConstantScience&TechnologyInc.Co.,Ltd.车载DCDC转换器的工作原理及用途1.1.2JN-S系列转换器其他主要参数及功能基本功能1、输入、输出完全隔离2、最大电流限制3、输出短路保护4、输入接反保护5、过流保护6、过温保护：内部温度超过85℃时关闭输出，在低于80℃自动恢复工作；7、电子开关：内置，直接用钥匙开关控制；8、高压侧、低压侧控制（任选一）；9、选配功能：输入过压、欠压保护；输出过压、欠压保护；10、自然散热、全电子导热密封胶灌注、防水、抗震（防护等级：IP66）无锡康斯泰科技股份有限公司WuXiConstantScience&TechnologyInc.Co.,Ltd.车载DCDC转换器的工作原理及用途1.1.3JN-S系列转换器的其他技术参数（以JN-S-1250QD72V/500W为例）主输出参数输入电压范围空载输出电压满载输出电压额定输出功率最大输出电流56.5-97.5VDC12.5±0.2VDC12.1±0.2VDC500W50±2A辅助输出参数空载输出电压满载输出电压额定输出功率最大输出电流12.5±0.2VDC≥12.2VDC180W≥15A1、满载效率：≥85%2、纹波系数：≤1%3、峰值功率：600W，≥6min4、噪声：＜60dB5、工作温度：-30℃-+60℃；存储温度：-40℃-+70℃；6、抗振等级：符合SAEJ1378要求；7、耐电压性能：输入对外壳：1500VAC(2100VDC)/3s，漏电流≤5mA；输出对外壳：500VAC(700VDC)/3s，漏电流≤5mA；输入对输出：1500VAC(2100VDC)/3s，漏电流≤5mA；8、绝缘电阻：输入对输出在500V/3s时测试，阻抗≥50MΩ；9、重量：＜3Kg无锡康斯泰科技股份有限公司WuXiConstantScience&TechnologyInc.Co.,Ltd.车载DCDC转换器的工作原理及用途1.2传统燃油车车身电气布置左图为传统燃油车车身电气布置图。图中列出大部分的车身用电设备。常规的用电设备有：照明设备、门锁电动机、窗电动机、仪表盘、收音机等；无锡康斯泰科技股份有限公司WuXiConstantScience&TechnologyInc.Co.,Ltd.车载DCDC转换器的工作原理及用途传统燃油车电源系统由发电机、调节器、蓄电池、起动机构成。其中发电机为主电源，发电机正常工作时，由发电机向全车用电设备供电，同时给蓄电池充电。调节器的作用是使发电机的输出电压保持恒定。蓄电池为可逆的直流电源(既可以充电，又可以放电)。在汽车上使用最广泛的是起动用铅蓄电池，它与发动机并联，向用电设备供电。当用电设备同时接入较多，发电机超载时，协助发电机供电；当蓄电池存电不足，而发电机负载又较少时，它可将发电机的电能转变为化学能储存起来。因此它在汽车上占有重要位置。汽车用电器都是按照一定的直流电压设计的，汽油机常用12V，柴油机常用24V。1.3传统燃油车电源系统构成车身接地无锡康斯泰科技股份有限公司WuXiConstantScience&TechnologyInc.Co.,Ltd.车载DCDC转换器的工作原理及用途1.4纯电动汽车的电气构成纯电动汽车，顾名思义是以动力电池组电能为动力的汽车，除了动力电池组、电机、电机控制器等之外，全车电气与传统燃油车无明显区别。DCDC转换器就是将动力电池组高电压转换为恒定12V或者14V、24V低电压，既能给全车电器供电，又能给辅助蓄电池充电的设备。DCDC转换器在纯电动汽车上的功能就相当于发电机和调节器在传统燃油车上的功能。无锡康斯泰科技股份有限公司WuXiConstantScience&TechnologyInc.Co.,Ltd.车载DCDC转换器的工作原理及用途1.5高压使能的DCDC转换器的接线方式全隔离输入端高压控制转换器的接线图。DCDC转换器输入端输出端动力电池-+0.75mm2黄线：使能信号1.5mm2红线：输入正极1.5mm2黑线：输入负极保险丝4mm2蓝线12V+4mm2绿线12V-继电器钥匙开关大灯和其它12V用电设备开关负载2.5mm2红线12V+接口线材颜色电压输入正极1.5mm²红色高压72VDC或者60VDC使能信号0.75mm²黄色高压72VDC或者60VDC输入负极1.5mm²黑色接口线材颜色电压主输出正极4mm²蓝色12VDC+辅助输出正极2.5mm²红色12VDC+输出端负极4mm²绿色12VDC-①在非隔离汽车电气系统中，可按照虚线X的接法。②当输入正负之间有电时，辅助输出一直有电；③仅当钥匙开关打开后，主输出才有电，否则主输出无电；④负载1：一般为门锁电机和双闪报警灯；无锡康斯泰科技股份有限公司WuXiConstantScience&TechnologyInc.Co.,Ltd.车载DCDC转换器的工作原理及用途1.6低压使能的DCDC转换器的接线方式全隔离输出端低压控制转换器的接线图。接口线材颜色电压输入正极1.5mm²红色高压72VDC或者60VDC输入负极1.5mm²黑色接口线材颜色电压主输出正极4mm²蓝色12VDC+使能信号0.75mm²黄色12VDC+输出端负极4mm²绿色12VDC-①在非隔离汽车电气系统中，可按照虚线X的接法。②仅当输入正负之间有电时，输出端无输出电压；③只有当钥匙开关打开后，输出才有电，否则输出无电；④车身用电设备主要由12V辅助电池供电，DCDC负责给辅助电池充电，以及当辅助电池能量不足时，由DCDC提供部分能量；DCDC转换器输入端输出端动力电池-+1.5mm2红线：输入正极1.5mm2黑线：输入负极保险丝4mm2蓝线12V+4mm2绿线12V-大灯和其它12V用电设备开关0.75mm2黄线12V+12V辅助电池+-钥匙开关无锡康斯泰科技股份有限公司WuXiConstantScience&TechnologyInc.Co.,Ltd.车载DCDC转换器的工作原理及用途本章主要讲述UC2845电流型控制器的功能，并阐述双管正激变换器的工作原理及波形，同时讲述了开关电源常用的几种过载保护模式。2车载DCDC转换器的工作原理无锡康斯泰科技股份有限公司WuXiConstantScience&TechnologyInc.Co.,Ltd.车载DCDC转换器的工作原理及用途2.1DCDC转换器的拓扑结构双管正激变换器拓扑结构无锡康斯泰科技股份有限公司WuXiConstantScience&TechnologyInc.Co.,Ltd.车载DCDC转换器的工作原理及用途2.2峰值电流模式控制环路峰值电流模式控制环路从左图可以看到两个反馈环：一个是包含输出电压采样信号(误差放大器)的电压外环；另一个是由接受初级峰值电流采样信号的PWM比较器，以及检测电流的放大器构成的电流内环。电流模式的优点：①内环电流环响应速度更快，应对负载的突然变化，响应更快；②电流模式检测每个周期的电流脉冲，对输入网电压变化会立即做出反应，与传统电压模式相比，无需等待输出变化反馈到误差放大器时才发生。③多个电流模式电源可并联工作，且可实现均流；④改善负载电流调整率；无锡康斯泰科技股份有限公司WuXiConstantScience&TechnologyInc.Co.,Ltd.车载DCDC转换器的工作原理及用途2.3双管正激变换器工作波形(A)=双管正激变换器拓扑结构图；(B)=MOSFETQ1驱动波形；(C)=MOSFETQ2驱动波形；(D)=变压器原边Np绕组的电压波形；(E)=变压器原边Np绕组的电流波形；(F)=MOSFETQ1和Q2源极和漏极电压波形；Vdc无锡康斯泰科技股份有限公司WuXiConstantScience&TechnologyInc.Co.,Ltd.车载DCDC转换器的工作原理及用途2.4双管正激变换器的特点1、MOSFET同时导通，每个MOSFET承受一倍直流输入电压，不会出现漏感尖峰，漏感尖峰始终被钳位在Vin；2、没有漏感能量，开关管导通时，存储于漏感中的所有能量不是消耗于电阻元件或功率开关管内，而是在开关管关断时通过续流二极管D1，D2回馈给Vin；3、占空比最大0.5，开关管关断时，Np上的反向电压与导通时的正向电压相等；4、若最大导通时间不超过半周期的80%，使下半周期开始前有20%的余量，则磁芯总能成功复位，因此不需要复位回路；选择足够大的次级匝数，使Vin最小时次级电压峰值与最大占空比0.4的乘积等于所需要的电压，就可以成功复位。5、输出功率更高；无锡康斯泰科技股份有限公司WuXiConstantScience&TechnologyInc.Co.,Ltd.车载DCDC转换器的工作原理及用途2.5UC2845芯片功能介绍引脚号引脚符号功能1COMP补偿端，当该脚电压被拉至0V时，PWM波形关闭输出2VFB反馈电压输入端，当该脚大于2.5V时，PWM波形关闭输出3Isense峰值电流检测端，当该脚电压超