專利名稱：一種用于電機控制器的電源模塊和電機控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電機控制技術，尤其涉及一種用于電機控制器的電源模 塊和電機控制器。
背景技術：
為配合電動汽車整車設計，現有的電動汽車控制系統(tǒng)中大多采用開關電
源，例如，如圖1所示，CN 2898卯0Y于2007年5月9日所公開的"一種 汽車空調電機控制器"專利中的電機控制器由電源模塊IO、控制模塊20和 驅動模塊30組成，電源模塊10與控制模塊20連接并為控制模塊20供電， 驅動模塊30也與控制模塊20連接，同時對控制模塊20輸出的控制信號進 行驅動放大，從而實現對電動機的驅動控制。
目前大多數電機控制器的電源模塊中采用脈寬調制(PWM)控制和開 關管集成的控制芯片，但該芯片的耐壓不夠高，經常在雷擊浪涌試驗中損壞； 若采用瞬態(tài)抑制二極管(TVS)對芯片進行保護，由于目前市面上的高電壓 TVS管功率并不是很大，容易被擊穿，因此不能有效地使電源電路通過雷擊 浪涌實驗。并且電源模塊的控制電路過于復雜，尚有待于進一步簡化。
其次，在現有技術中，對于大多數電機控制器驅動模塊的電源供應來說， 并沒有對驅動模塊的電源供應進行控制的電路，因而在驅動模塊外接電源 時，驅動模塊在靜態(tài)時也消耗了外接電源的能量，產生一定的能量損耗。
實用新型內容
針對電機控制器中電源電路耐壓不夠高的問題，本實用新型提供一種能 抗雷擊浪涌的用于電機控制器的電源模塊。
4本實用新型提供了一種用于電機控制器的電源模塊，該電源模塊包括開 關電源電路，該電源模塊還包括與所述開關電源電路相連接的保護電路，所
述保護電路包括耐300V以上電壓的開關管、第一電阻、第二電阻、第三電 阻和第一電源；所述開關管的漏極和源極與所述開關電源電路連接，所述第 一電阻的一端連接所述電源、另一端連接所述第三電阻的一端，所述第三電 阻的另一端接地，所述第二電阻的一端與所述第一電阻和所述第三電阻相接 的一端連接、另一端與所述開關管的柵極連接。
針對現有電機控制器中沒有對電機控制器靜態(tài)功耗的控制電路的問題， 本實用新型還提供了一種電機控制器，該電機控制器包括順次串聯的電源模 塊、控制模塊和驅動模塊，其中所述電源模塊為本實用新型提供的所述用于 電機控制器的電源模塊。
本實用新型所提供的電源模塊中，當所述第一電源有正向電壓時，通過 所述第一電阻及所述第二電阻的分壓作用，所述開關管處于導通狀態(tài)，所述 開關電源電路可以正常工作。對所述電源模塊兩端做雷擊浪涌試驗時，由于 所述開關管能承受300V以上的電壓并串聯在所述幵關電源供電回路中，可 以分擔雷擊浪涌試驗中的大部分電壓，因而有效地使所述開關電源電路能夠 通過雷擊浪涌試驗。根據本實用新型的優(yōu)選實施方式還可以將電源模塊的部 分電路集成為芯片，從而使所述電源模塊更為簡單，極大地改善了電機系統(tǒng) 的穩(wěn)定性和可靠性。另外，本實用新型還提供了包括本實用新型的電源模塊 的電機控制器，該電機控制器也具備上述優(yōu)點。并且根據優(yōu)選實施方式對所 述驅動模塊進行了改進，從而使所述驅動模塊不需要驅動電源時處于省電模 式，降低了電路的能量消耗。
圖1是現有技術中電機控制器的結構框圖；圖2是本實用新型提供的用于電機控制器的電源模塊的結構框圖； 圖3是根據本實用新型提供的部分電源模塊的優(yōu)選實施方式的示意圖； 圖4是本實用新型提供的電機控制器的驅動模塊的示意圖； 圖5是根據本實用新型提供的電機控制器的驅動模塊的優(yōu)選實施方式的 示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。
參見圖2，本實用新型提供的用于電機控制器的電源模塊包括開關電源
電路40，該電源模塊還包括與開關電源電路40相連接的保護電路50，保護 電路50包括耐300V以上電壓的開關管IGBT、第一電阻R1、第二電阻R2、 第三電阻R3和第一電源VCC，開關管IGBT的漏極和源極與開關電源電路 40連接，第一電阻R1的一端連接第一電源VCC、另一端連接第三電阻R3 的一端，第三電阻R3的另一端接地，第二電阻R2的一端與第一電阻R1和 第三電阻R3相接的一端連接、另一端與開關管IGBT的柵極連接。
開關管IGBT可以是耐300V以上電壓的絕緣柵雙極型晶體管或絕緣柵 型場效應管(MOS)。
第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3與開關管IGBT相匹配。其 中連接在開關管IGBT柵極的第二電阻R2的阻值根據開關管IGBT選??； 第一電阻R1和第三電阻R3的阻值需要根據開關管IGBT資料計算，如
V(ge)-V/(第一電阻R1的阻值+第二電阻R2的阻值)*第二電阻112的阻
值
工(ge"V/(第一電阻Rl的阻值+第三電阻R3的阻值) 其中V是開關電源電路40的輸入電壓，V(ge)是開關管IGBT的門極驅 動電壓，I(ge)是開關管IGBT的門極電流。通過以上公式可以求出第一電阻Rl、第三電阻R3的阻值。
開關電源電路40的開關頻率為65KHz，輸入電源為電機控制器系統(tǒng)總 電源(270 330V，即汽車上附帶的動力電池組)，通過變壓器和高性能電流 模式控制器產生+/-15 V電源，然后+/-15 V電源作為輸入提供給三端穩(wěn)壓電 源，產生+"V和15V電源，從而為電機控制器供電。
當第一電源VCC有正向電壓時，通過第一電阻Rl和第二電阻R2分壓， 開關管IGBT導通，開關電源電路40可以正常工作。對電源模塊兩端做雷 擊浪涌試驗時由于開關管IGBT能承受300V以上的電壓并串聯在開關電源 電路40的供電回路中，可以分擔雷擊浪涌試驗中的大部分電壓，從而有效 地提高了開關電源電路40的抗雷擊浪涌性能。
圖3是根據本實用新型提供的電源模塊的優(yōu)選實施方式的示意圖，如圖 3所示，保護電路50還可以包括穩(wěn)壓管ZD6，穩(wěn)壓管ZD6與第三電阻R3 并聯，其中陰極連接在開關管IGBT的柵極，穩(wěn)壓管ZD6可以保護開關管 IGBT的柵極，防止第一電源VCC電壓過高時開關管IGBT被損壞。
為簡化開關電源的控制電路，參見圖3，可以將開關電源電路40中的功 率管和控制電路集成為電源控制芯片U15，電源控制芯片U15的漏極引腳4 與開關管IGBT的源極連接，第一接地引腳5、第二接地引腳6、第七接地 引腳7以及第八接地引腳8接地，使能引腳1與光電三極管IC6的集電極連 接，反饋引腳2經由第一耦合電容C69接地。從而使電源模塊更為簡單，極 大地改善了電機系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
本實用新型提供的電機控制器包括順次串聯的電源模塊、控制模塊和驅 動模±央，其中所述電源模塊為上述的用于電機控制器的電源模塊。電機控制 器的框圖可以參考圖1現有技術的電機控制器的框圖。
針對電機控制器中沒有對驅動模塊進行電源控制的電路的問題，本實用 新型還對驅動模塊進行了改進。該驅動模塊包括單片機60和至少一個驅動支路，每個驅動支路包括N 溝道MOS管Q、第四電阻R4、第五電阻R5、驅動芯片70和第二電源VDD， 第四電阻R4連接在單片機60的輸入輸出(10) 口和N溝道MOS管Q的 漏極之間，第五電阻R5連接在單片機60的I0 口和N溝道MOS管Q的柵 極之間，N溝道MOS管Q的源極與驅動芯片70的輸入端連接、漏極與第 二電源VDD連接。
所述電源模塊中的開關電源電路40包括變壓器T2，第二電源VDD與 變壓器T2的一個輸出端連接。
如圖4所示，由單片機60的IO口輸出方波，當單片機60輸出信號為 高電平時，N溝道MOS管Q導通，輸出驅動模塊的驅動電壓；當單片機60 輸出信號為低電平時，N溝道MOS管Q截止，不能為驅動模塊提供驅動電 壓，驅動模塊處于省電模式。從而使驅動芯片70不需要驅動電源時驅動模 塊處于省電模式，為電動汽車降低功耗。并且通過單片機60的控制可以分
別實現多個驅動支路的驅動電源的開啟和關閉，提高了工作效率。
如圖5所示，所述驅動模塊還可以包括第二耦合電容C，第二耦合電容
C串聯在單片機60的10 口和第五電阻R5之間的電路中。當單片機60失效
時，第二耦合電容C可以隔斷單片機60的10 口的輸出信號，使N溝道MOS
管Q截止，為驅動模塊切斷供電電源。從而在單片機60失效時可以防止更
嚴重的情況發(fā)生，并便于工作人員進行處理。
對于參考上述方案和實現方法、或在此基礎上改進和變換的實現用于電
機控制器的電源模塊和電機控制器的產品及方案，都屬于本實用新型所述權
利要求的保護范圍。
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權利要求1.一種用于電機控制器的電源模塊，該電源模塊包括開關電源電路(40)，其特征在于，該電源模塊還包括與所述開關電源電路(40)連接的保護電路(50)，該保護電路(50)包括耐300V以上電壓的開關管(IGBT)、第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)和第一電源(VCC)；所述開關管(IGBT)的漏極和源極與所述開關電源電路(40)連接，所述第一電阻(R1)的一端連接所述第一電源(VCC)、另一端連接所述第三電阻(R3)的一端，所述第三電阻(R3)的另一端接地，所述第二電阻(R2)的一端與所述第一電阻(R1)和所述第三電阻(R3)相接的一端連接、另一端與所述開關管(IGBT)的柵極連接。
2. 根據權利要求l所述的電源模塊，其特征在于，所述開關管(IGBT) 為絕緣柵雙極型晶體管或絕緣柵型場效應管。
3. 根據權利要求l所述的電源模塊，其特征在于，所述保護電路(50) 還包括穩(wěn)壓管(ZD6)，該穩(wěn)壓管(ZD6)與所述第三電阻(R3)并聯，其 中陰極連接在所述開關管(IGBT)的柵極。
4. 根據權利要求l所述的電源模塊，其特征在于，所述保護電路(50) 還包括由所述開關電源電路(40)中的功率管和控制電路集成的電源控制芯 片(U15)，該電源控制芯片(U15)的漏極引腳(4)與所述開關管(IGBT) 的源極連接，第一接地引腳(5)、第二接地引腳(6)、第七接地引腳(7) 以及第八接地引腳(8)接地，使能引腳(1)與光電三極管(IC6)的集電 極連接，反饋引腳(2)經由第一耦合電容(C69)接地。
5. —種電機控制器，該電機控制器包括順次串聯的電源模塊、控制模塊和驅動模塊，其特征在于，所述電源模塊為根據權利要求1-4中任一項權 利要求所述的用于電機控制器的電源模塊。
6. 根據權利要求5所述的電機控制器，其特征在于，所述驅動模塊包 括單片機(60)和至少一個驅動支路，每個所述驅動支路包括N溝道絕緣柵 型場效應管(Q)、第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、驅動芯片(70)和第 二電源(VDD)，所述第四電阻(R4)連接在所述單片機(60)的輸入輸出 口和所述N溝道絕緣柵型場效應管(Q)的漏極之間，所述第五電阻(R5) 連接在所述單片機(60)的輸入輸出口和所述N溝道絕緣柵型場效應管(Q) 的柵極之間，所述N溝道絕緣柵型場效應管(Q)的源極與所述驅動芯片(70) 的輸入端連接、漏極與所述第二電源(VDD)連接。
7. 根據權利要求6所述的電機控制器，其特征在于，所述開關電源電 路(40)包括變壓器(T2)，所述第二電源(VDD)與所述變壓器(T2)的 一個輸出端連接。
8. 根據權利要求6所述的電機控制器，其特征在于，所述驅動支路還 包括第二耦合電容(C)，所述第二耦合電容(C)串聯在所述單片機的輸入 輸出口和所述第五電阻(R5)之間的電路中。
專利摘要本實用新型提供一種用于電機控制器的電源模塊和電機控制器，該電源模塊包括開關電源電路(40)和保護電路(50)，該保護電路(50)包括耐300V以上電壓的開關管(IGBT)、第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)和第一電源(VCC)；所述開關管(IGBT)的漏極和源極與所述開關電源電路(40)連接，所述第一電阻(R1)的一端連接所述第一電源(VCC)、另一端連接所述第三電阻(R3)的一端，所述第三電阻(R3)的另一端接地，所述第二電阻(R2)的一端與所述第一電阻(R1)和所述第三電阻(R3)相接的一端連接、另一端與所述開關管(IGBT)的柵極連接。所述電機控制器包括所述電源模塊。
文檔編號H02M1/00GK201294455SQ200820133529
公開日2009年8月19日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權日2008年8月29日
發(fā)明者齊阿喜 申請人:比亞迪股份有限公司