分享一个做电动车控制器时独创的开关电源+主动升压电路，只用2个晶体管，成本低效果很好

vivalite · 发表于 2011-5-13 13:43:29

现在已经不再做电动车控制器了，所以把过去开发的开关电源+主动升压电路分享出来，希望给大家一些启发！

电动车控制器上主要的电源供电电路有线性电源、开关电容式电源、开关电感式电源(BUCK)、开关电感+主动升压电源(BUCK+VOLTAGE MULTIPLYER)
线性电源可以说是第一代电源，目前在半数以上的电动车控制器上应用，特点是电路简单（采用稳压管/7805+LM317），但缺点是效率低发热严重，影响功率管的散热降低控制器功率。第二代电源是开关式电源，包括开关电容和开关电感式电源，开关电容式输出纹波方面没有开关电感式好但成本较低，适合多余1个放大器的控制器使用；第二代电源效率通常能打到80%以上，发热量低。第二代+电源在原有开关电感电源的基础上增加了主动升压电路，不光能提供5V、12V还能提供VSS+12V给驱动电路用。

我设计的电源属于第二代+的成本性能改良版。电动车控制器利润低，成本控制方面非常敏感，当时为了设计这个电路费了不少心血。最初的版本使用的是正反馈，用了3个晶体管，开机时电压有过冲现象，负载调节速度一般；现在的版本是负反馈，负载调节速度高、无过冲，晶体管数量也降到了2个，后期版本采用的是一个MOSFET加2N5551。

我的这个电路最可贵的一点是可以同时生成VSS+12V的电压，可以给驱动上桥提供稳定的电源。有了主动升压我们的控制器性能上一下就和采用47uF电容被动升压的控制器拉开了距离，成本上我们还能稍微更低一些。最明显的性能差别是电机带载启动速度比同行快（主动升压驱动低速时没有被动升压驱动电压稳定性带来的发热问题，不需要做额外的平滑启动）。用示波器测上桥斩波波形在重负载任何速度下都非常标准（我们用的还是23.976KHz的PWM基频，驱动电流比15KHz高~1.6倍），最后整体控制器的发热量比同行低20%左右。

我们的控制器可以做全卡死开启（手柄换成开关直接5V进去），而且反复做都没问题，同行的控制器有的上来2秒就烧了（上海的），其他的也是反复做个5~10次也会烧管子（几家无锡的、2家天津的），唯一一家玩不坏的（无锡的），放在车上明显能感觉到启动无力，看来低速下电流被限得太厉害了。

不唠叨了，发电路图！

（欢迎交流和复制，但请保留作者和原出处）

6管控制器电源电路

(原文件名:Untitled.png)

12管控制器电源电路（在6管基础上有所改良）

(原文件名:Untitled1.png)

xingcn · 发表于 2011-5-13 14:19:05

精品要顶

linghu2 · 发表于 2011-5-13 14:24:29

好复杂的说,原理当然也是不懂的说

bluestone · 发表于 2011-5-13 14:27:59

果断的MArk

dengxiaofeng · 发表于 2011-5-13 14:28:04

我在看飞机！！！

lang1437 · 发表于 2011-5-13 14:29:43

过来看灰机的。。。。。。。。。。

xivisi · 发表于 2011-5-13 14:30:45

mark

xsh2005105326 · 发表于 2011-5-13 15:42:11

看图的同时，来看看灰机

shanyan · 发表于 2011-5-13 15:47:31

来看看灰机

o0pingu0o · 发表于 2011-5-13 15:47:59

看灰机+mark一下

allen6kid · 发表于 2011-5-13 15:56:35

很好，很不懂

benladn911 · 发表于 2011-5-13 16:26:16

这个很牛X的说。先膜拜下。灰机...

xk376632352 · 发表于 2011-5-13 16:34:10

mark.谢谢LZ，不过看不懂

plc_avr · 发表于 2011-5-13 16:41:37

MARK!很牛X的说！

lhj200304 · 发表于 2011-5-13 16:57:21

buck降压吧，没有用pwm芯片，好像是rcc形式的震荡电路吧

master5888 · 发表于 2011-5-13 17:12:01

mark

hailing · 发表于 2011-5-13 17:16:39

谢谢lz提供思路

silent · 发表于 2011-5-13 17:36:33

顶VV.......

hetiger · 发表于 2011-5-13 17:40:28

顶一下。。。有图有真相。。。就是没看见灰机呢。。。：）

pang7 · 发表于 2011-5-13 17:55:31

马克学习

HYFAVR · 发表于 2011-5-13 18:04:19

mark

eggcar · 发表于 2011-5-13 18:15:15

果然低成本~~~厉害厉害~~一定是费了不少心血，mark

QZDZ · 发表于 2011-5-13 20:24:35

谢谢楼主分享……

phone · 发表于 2011-5-13 20:35:03

mark

Cliff · 发表于 2011-5-13 21:43:34

这实在是太棒了！好电路啊！

wukong · 发表于 2011-5-13 22:14:07

mark

Bicycle · 发表于 2011-5-13 22:29:18

看到星星，没看到灰机

ylei12 · 发表于 2011-5-13 22:43:46

好复杂

WillFeng · 发表于 2011-5-13 22:49:55

mark

hlswx · 发表于 2011-5-13 23:13:24

MARK,谢谢楼主

mcu_mouse · 发表于 2011-5-13 23:17:28

MARK,谢谢楼主

1ongquan · 发表于 2011-5-13 23:58:30

马克#

vivalite · 发表于 2011-5-14 02:25:27

呵呵没想到这么多人感兴趣哈。谢谢各位支持！

简要画一下电流路径（BUCK开关降压部分）

(原文件名:1.png)

(原文件名:2.png)

(原文件名:3.png)

(原文件名:4.png)

hexenzhou · 发表于 2011-5-14 07:39:03

看不懂啊，开来真是隔行如隔山。

hexenzhou · 发表于 2011-5-14 07:40:22

是不是右边是输入,左边是输出？

vivalite · 发表于 2011-5-14 08:07:06

回复【34楼】hexenzhou
是不是右边是输入,左边是输出？
-----------------------------------------------------------------------

对，是右边输入，左边输出。

amity · 发表于 2011-5-14 08:18:40

好东西

dreampet · 发表于 2011-5-14 08:20:01

不错，看看能不能加个-12输出

gloryzkl · 发表于 2011-5-14 08:34:05

我记得有一本书从一管道七管的电路都介绍了的，还不错，回去我查查书的名字

comway · 发表于 2011-5-14 08:38:02

Z1，Z6是稳压管吗？完全没有效率啊

vivalite · 发表于 2011-5-14 08:45:44

回复【37楼】dreampet 原野
不错，看看能不能加个-12输出
-----------------------------------------------------------------------

看看这样行不行

(原文件名:nv.png)

xoneftws_123 · 发表于 2011-5-14 08:46:22

标记一下

vivalite · 发表于 2011-5-14 08:50:52

回复【39楼】comway
z1，z6是稳压管吗？完全没有效率啊
-----------------------------------------------------------------------

呵呵是啊，这两个稳压管完全是出于成本考虑的(TO220/263的7805太贵了)。好一点的控制器上我们用的其实是7805。

mige062 · 发表于 2011-5-14 08:54:32

谢谢lz提供思路

silvanesw · 发表于 2011-5-14 08:57:23

记号，看不明白。

jielove2003 · 发表于 2011-5-14 13:56:43

mark

zhengrob · 发表于 2011-5-14 22:45:52

VGM 60V 和 Vss 48V分别是哪个电源？

au730 · 发表于 2011-5-14 23:56:33

mark

vivalite · 发表于 2011-5-15 04:23:31

回复【46楼】zhengrob
vgm 60v 和 vss 48v分别是哪个电源？
-----------------------------------------------------------------------

VSS48V是电源输入，VGM60V是输出(用于给上桥供电的)

wxfhw · 发表于 2011-5-15 06:06:01

记号

88488848 · 发表于 2011-5-15 06:21:50

两管分立元件 buck 降压低成本

88488848 · 发表于 2011-5-15 06:26:25

【楼主位】 vivalite :
D10 D11 是不是可以省掉

zhangjinxing · 发表于 2011-5-15 06:32:11

mark

88488848 · 发表于 2011-5-15 06:36:17

【楼主位】 vivalite :
L1有计算公式有吗?

88488848 · 发表于 2011-5-15 06:45:33

【楼主位】 vivalite :
工作频率与C1 C4 有关吧?
请问怎么计算?

littlepig · 发表于 2011-5-15 07:11:56

good

zhengrob · 发表于 2011-5-15 08:33:47

回复【48楼】vivalite
-----------------------------------------------------------------------

多谢！学习一下。

vivalite · 发表于 2011-5-15 08:39:48

回复【51楼】88488848
【楼主位】 vivalite :
d10 d11 是不是可以省掉
-----------------------------------------------------------------------
这两个二极管主要是防止接错后高电压倒灌的，可以省掉

vivalite · 发表于 2011-5-15 08:43:54

回复【53楼】88488848
【楼主位】 vivalite :
l1有计算公式有吗?
-----------------------------------------------------------------------

根据L/R时间常数可以推导出来，开关电源的书里应该讲了，不过我手头也没有计算公式，你可以去查查相关资料。

vivalite · 发表于 2011-5-15 09:17:49

回复【46楼】zhengrob
vgm 60v 和 vss 48v分别是哪个电源？
-----------------------------------------------------------------------

只有VSS48是输入电源，60V是输出的

vivalite · 发表于 2011-5-15 09:57:15

回复【54楼】88488848
【楼主位】 vivalite :
工作频率与c1 c4 有关吧?
请问怎么计算?
-----------------------------------------------------------------------

主要和C1 C4有关

hexenzhou · 发表于 2011-5-15 10:13:20

主动升压蛮有意思的，采用电荷泵。

hubeilcsun3 · 发表于 2011-5-15 10:45:37

看来电动车以后会普及这种电路鸟

erxun · 发表于 2011-5-15 11:33:27

记号~

vivalite · 发表于 2011-5-15 11:44:52

其实我觉得我们应该搞一套开源的电动车控制器，免得受车厂骗（这行业里猫腻其实挺多的）。

kenluo · 发表于 2011-5-15 13:49:53

Cool

xytzc · 发表于 2011-5-15 13:53:46

mark

hy317 · 发表于 2011-5-15 14:08:19

mark

oufuqiang · 发表于 2011-5-15 15:58:53

左右倒过来看，还真有点不习惯

xslff · 发表于 2011-5-15 16:10:56

大公无私，太慷慨了！

vivalite · 发表于 2011-5-15 17:33:07

回复【68楼】oufuqiang CNOS
左右倒过来看，还真有点不习惯

-----------------------------------------------------------------------

额~ 我的习惯是脑袋里先画好草图然后往Protel/Multisim里抄。因为一般知道大体尺寸所以选完了页面大小后先从右边开始画，画到左边正好画完呵呵

vivalite · 发表于 2011-5-15 18:07:06

【补充一下首帖忘了说的】

输入电压是48V，画在右上角。
电流大方向是从右向左走。

VM 输出12V（实际12.2V；电流受Q8、L1、D1、D2限制）
VGM 输出60V（实际58.5V左右；电流受C3、C6、C7容量和D4电流限制，现有容量提供1uS峰值电流800mA没问题）
5V、5V_MCU输出5V（实际5.9V左右。这部分如成本允许可使用7805稳压模块替换）

VM处纹波100mV左右、5V处纹波5~10mV、VGM点纹波300mV。

如需提高输入电压需适当提高C1/C4比例及提高R36阻值。
注意增大C3时会对震荡频率有负面影响。
这个电路的开关频率越高效率也高但稳压能力不及低频（开关频率做到15KHZ电感可以减小到470uH，效率93%，不过需一定输出电流才能保持较好的稳压能力）；改变C4容量可以调整开关频率但要注意C1/C4比例最好不要改变。

88488848 · 发表于 2011-5-15 19:14:10

把BUCK提取出来,改成从左往看

(原文件名:未命名.jpg)

88488848 · 发表于 2011-5-15 19:31:28

其简单原理是:

Q7基极为稳定的13V,

1 当7低于13V-0.7V时Q7导通
2 Q8导通
3 7电压>13V-0.7V
4 Q7截止
5 Q8截止
6 D1D2续流导通对负载供电
7 7<13V-0.7V时从1循环

C4的作用是延时即开关频率调整
当Q8导通时对C4充电
当Q8截止时 C4对L放电

注:这是稳流电路

yuzr · 发表于 2011-5-15 20:15:47

mark

HYLG · 发表于 2011-5-15 20:45:51

先收藏，哪天需要再看。

yuanfang · 发表于 2011-5-16 00:30:17

关注，学习！

wuxi_stl · 发表于 2011-5-16 01:07:38

mark

ubuntuman · 发表于 2011-5-16 09:19:48

mark

jinbangzhou · 发表于 2011-5-16 09:33:23

MARK

caiiaccai · 发表于 2011-5-22 20:52:39

关注，学习！

fengye2009 · 发表于 2011-5-31 17:10:44

mark

abcdezh · 发表于 2011-5-31 17:18:01

学习

UNIAMPS · 发表于 2011-6-8 00:23:32

MArk

yulongkui · 发表于 2011-6-8 01:03:25

看灰机

anxiangbo · 发表于 2011-6-8 08:14:20

记号

luzj05 · 发表于 2011-6-8 09:11:04

记号

henry · 发表于 2011-6-8 10:01:22

mark

liusoldier · 发表于 2011-6-8 10:11:25

mark之，看了一会也没有看明白。

snowy · 发表于 2011-6-8 15:33:12

精品啊！

csg0203 · 发表于 2011-6-8 16:23:51

好东西，谢谢分享！

lianwei90 · 发表于 2011-6-8 16:43:14

mark

OTD_WIND · 发表于 2011-7-4 15:35:09

MARK

UNIAMPS · 发表于 2011-7-10 23:51:44

MArk

wswwxk · 发表于 2011-7-21 10:55:59

MArk

chenfuen · 发表于 2011-7-21 11:06:15

最简洁的方案，才是工程师的方案。顶起

davidd · 发表于 2011-7-21 11:07:55

mark

davidd · 发表于 2011-7-21 21:01:55

mark

lbhj310 · 发表于 2011-7-27 21:37:40

GZLJZ · 发表于 2011-7-27 22:21:34

分享一个做电动车控制器时独创的开关电源+主动升压电路，只用2个晶体管，成本低效果很好

阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！