宽输入范围的高效率SiC电动汽车电源变换器系统的制作方法

技术特征：
1.一种宽输入范围的高效率sic电动汽车电源变换器系统，设置在动力电池组模块和负载模块之间，其特征是：包括依次相连的输入电压预充模块、emi模块、boost升压模块、llc功率变换模块和低压侧整流mos模块；还包括通讯连接的初级mcu控制模块和次级mcu控制模块；初级mcu控制模块分别连接至输入电压预充模块和boost升压模块连接，boost升压模块与llc功率变换模块之间也连接至初级mcu控制模块，初级mcu控制模块和次级mcu控制模块均通过llc控制模块连接到llc功率变换模块；低压侧整流mos模块与负载模块之间还连接至次级mcu控制模块，低压侧整流mos模块设有连接的低压侧控制模块。2.根据权利要求1所述的宽输入范围的高效率sic电动汽车电源变换器系统，其特征是：所述的输入电压预充模块由预充电路构成，包括预充继电器rly1、预充功率电阻rt1以及防反接二极管brg2，动力电池组模块的输出正极vin 经保险丝f1分别连接预充功率电阻rt1和预充继电器rly1的一个触点，预充功率电阻rt1的另一端连接防反接二极管brg2的正极，防反接二极管brg2的负极和预充继电器rly1的另一个触点相连，此处防反二极管brg2使用整流桥代替。3.根据权利要求2所述的宽输入范围的高效率sic电动汽车电源变换器系统，其特征是：所述的emi模块由两级lc滤波电路串接构成，一级lc滤波电路包括x电容c5、y电容c1、y电容c2和共模电感l2，x电容c5一端同时连接防反接二极管的负极、y电容c2的一引脚及共模电感l2的一同名端，x电容c5的另一端同时连接动力电池组模块的负极vin
‑
、y电容c1的一引脚及共模电感l2的另一绕组的同名端；y电容c1和y电容c2的另一引脚相接，同时接金属外壳；二级lc滤波电路包括x电容c3、y电容c11、y电容c12和共模电感l3，x电容c3分别连接共模电感l3、l2的两个非同名端；共模电感l3的两个非同名端分别连接薄膜电容c6的两端及c11、c12的一非同名引脚；y电容c11和y电容c12的另一引脚相接，同时接金属外壳。4.根据权利要求3所述的宽输入范围的高效率sic电动汽车电源变换器系统，其特征是：所述的boost升压模块由boost升压电路构成，包括升压电感l6、sic功率开关管q2、sic功率开关管q22、sic续流二极管d31、保护二极管brg1、检流电阻rs1、检流电阻rs3、输出滤波电容c29、输出滤波电容c4和输出滤波电容c36；升压电感l6的一端连接薄膜电容c6的正极，同时连接保护二极管brg1的正极，此处保护二极管brg1由整流桥代替，升压电感l6的另一端连接sic功率开关管q2的漏极和sic功率开关管q22的漏极以及sic续流二极管d31的正极，此处sic功率开关管q2和sic功率开关管q22并联，sic续流二极管d31的负极与保护二极管brg1的负极连接，同时连接输出滤波电容c29和输出滤波电容c4的正极，输出滤波电容c4与输出滤波电容c36串联，输出滤波电容c36的负极与sic功率开关管q2和sic功率开关管q22的源极连接，同时还连接到检流电阻rs1和检流电阻rs3的一端，检流电阻rs1和检流电阻rs3并联，其另一端连接薄膜电容c6的负极；boost升压模块升压后的输出电压即输出滤波电容c4正极端电压作为系统母线电压，为后续llc功率变换模块提供输入电压。5.根据权利要求4所述的宽输入范围的高效率sic电动汽车电源变换器系统，其特征是：所述的llc功率变换模块由llc半桥高压侧sic功率开关电路、半桥隔离驱动电路、自升压电路以及驱动保护电路以及高低压转换隔离电路构成；llc半桥上臂sic功率开关管q6的漏极连接系统母线电压，半桥下臂sic功率开关管q7的漏极连接半桥上臂sic功率开关管q6的源极，隔离驱动芯片u14的16脚连接自升压电路的d11的负极，作为半桥驱动电路的上臂驱动供电，u14的15脚连接半桥隔离驱动电路的输入信号，经驱动保护电路后连接半桥隔离
驱动电路的上臂sic功率开关管q6的栅极；同样的，u14的11脚连接内部22v辅助供电电源，作为半桥隔离驱动电路的下臂驱动供电，u14的10脚连接半桥驱动电路的输入，经驱动保护电路后连接半桥的下臂sic功率开关管q7的栅极；自升压电路的d11与d10串联，d10的正极连接限流电阻r67，限流电阻r67接内部22v辅助供电；驱动保护电路的c8一端连接u14的15脚，c8另一端连接限流电阻r15，r15另一端连接r14，r14连接稳压管d20的负极和放电电阻r12，同时经滤波电容c7连接磁珠l4，l4另一端连接上臂sic功率开关管q6的栅极；高低压转换隔离隔离变压器t1的初级绕组a1端接上臂sic功率开关管q6的源极和下臂sic功率开关管q7的漏极，llc隔离变压器t1的初级绕组a2端接llc谐振电容c139和llc谐振电容c140，llc谐振电容c139和llc谐振电容c140并联组合，其中llc谐振电容c139的另一端接系统母线电压，llc谐振电容c140的另一端接初级地，llc谐振电容c139和llc谐振电容c140容值相同。6.根据权利要求5所述的宽输入范围的高效率sic电动汽车电源变换器系统，其特征是：所述的低压侧整流mos模块包括同步整流mos及其驱动保护电路；llc隔离变压器t1的副边绕组t1b的b1引脚接同步整流mos q4、q9、q12的漏极，其b2引脚由副边绕组t1b和t1c的公共端构成，同时连接到输出滤波电容c29的正极，同步整流mos q4、q9、q12为并联关系；llc隔离变压器t1的副边绕组t1c的b3引脚连接同步整流mos q1、q8、q10的漏极，同步整流mos q1、q8、q10为并联关系；同步整流mos q1、q8、q10和q4、q9、q12的源极共同连接到输出滤波电容c29的负极。7.根据权利要求1至6任一项所述的宽输入范围的高效率sic电动汽车电源变换器系统，其特征是：所述的初级mcu控制模块包括初级mcu，次级mcu控制模块包括次级mcu。8.根据权利要求7所述的宽输入范围的高效率sic电动汽车电源变换器系统，其特征是：所述的llc控制模块包括控制芯片l6599ad及其周围电路，控制芯片u2的vcc引脚受初级和次级mcu控制，u2的6脚经检流电流接谐振电容c139和谐振电容c140的公共端，u2的11脚接隔离驱动芯片u14的2脚，作为llc半桥的下臂sic功率开关管q7的驱动输入，u2的15脚接隔离驱动芯片u14的1脚，作为llc半桥的上臂sic功率开关管q6的驱动输入，u2的4脚和5脚可通过输出反馈调节系统频率。9.根据权利要求8所述的宽输入范围的高效率sic电动汽车电源变换器系统，其特征是：所述的低压侧控制模块包括同步整流控制芯片u23和同步整流控制芯片u8及其周围电路，u8和u23的4脚接同步整流mos q4、q9、q12、q1、q8、q10的源极；u8和u23的4脚经限流电阻r39和r97接次级辅助电源 12v，u8和u23的3脚为输出脚，3脚经驱动保护电路接同步整流mos q4、q9、q12、q1、q8、q10的栅极。

技术总结
一种宽输入范围的高效率SiC电动汽车电源变换器系统，设置在动力电池组模块和负载模块之间，包括依次相连的输入电压预充模块、EMI模块、BOOST升压模块、LLC功率变换模块和低压侧整流MOS模块；还包括通讯连接的初级MCU控制模块、次级MCU控制模块、LLC控制模块以及低压侧控制模块。本实用新型既能够保证较宽的输入电压范围，以及显著提高转换效率，且同样功率下，体积更小、重量很轻，满足整车轻量化要求，又能保证系统的可靠性、稳定性及安全性。稳定性及安全性。稳定性及安全性。


技术研发人员：马宇晓 王飞 李小凡
受保护的技术使用者：江苏省精创电气股份有限公司
技术研发日：2021.03.05
技术公布日：2021/11/2