一种钳位电路、芯片、车辆及其控制方法与流程

本发明涉及车载电源优化，特别涉及一种钳位电路、芯片、车辆及其控制方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车的迅速发展，高可靠、长寿命的车载电源产品逐渐受到人们的青睐。其中电气耐压特性是影响其寿命和可靠性的决定性因素，尤其电子开关器件的电气耐压一直制约着电源产品的进一步优化。

2、为了解决电子开关器件工作时产生的电压尖峰，提高车载电源产品的可靠性和使用寿命，科技工作者做了大量研究，具体方法可总结包括：1)减小开关器件的开通速度；2)增加有源钳位电路，吸收电压尖峰；3)优化磁性元件及pcb走线设计，减小功率回路中的漏感参数；4)选择性能优良的电子开关器件等。

3、虽然上述方法可有效改善车载电源运行中产生的电压尖峰，但仍存在以下问题：方法1)增加了电源的开通损耗，减少了电源效率，尤其对高压车载电源系统，进一步增加了散热系统的设计难度；方法2)增加有源钳位电路，在电源产品启动阶段钳位电容存在极大的电流应力；方法3)增加了电源设计的难度，且器件的差异性，无法保证电源产品的一致性；方法4)增加了电源产品的成本。

4、因此，如何有效减小电子开关器件上的电压尖峰，进而避免电压尖峰对电子开关器件的损伤，对提高车载电源产品的可靠性和长寿命有重要的意义和必要性。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是如何在传统钳位电路上，增加简单的钳位电容预充电路，从而有效减小开关器件上的电压尖峰，延长电源产品的使用寿命，提高车载电源产品整体的可靠性。

2、本发明实施例公开了一种钳位电路，其包括：第一钳位单元、第二预充单元和第三控制单元；其中，第一钳位单元包括至少一组钳位吸收电路；第二预充单元包括与钳位吸收电路相连接的预充电路；第三控制单元包括参数获取模块以及动态判断模块，参数获取模块用于获取钳位电路的钳位电容电压，动态判断模块用于判断钳位电容电压是否处于期望区间，并对预充电路的导通及关断进行控制。

3、进一步地，钳位吸收电路包括依次串联设置的钳位电容、钳位开关以及钳位二极管。

4、具体地，钳位吸收电路还包括与钳位电容相互串联的钳位电阻。

5、进一步地，还包括第四功率单元，第四功率单元包括第一功率电路、变压器和第二功率电路，钳位吸收电路并联设置于第二功率电路上，参数获取模块和动态判断模块分别与第一功率电路电性连接，且参数获取模块还用于获取第一功率电路的输入电压，动态判断模块还用于基于输入电压和变压器参数信息确定期望区间。

6、具体地，第一功率电路为移相全桥电路、全桥电路或半桥电路。

7、具体地，第二功率电路为全波整流电路、全桥整流电路或倍流整流电路。

8、进一步地，预充电路为自举升压电路或boost电路。

9、此外，本发明实施例还公开了一种芯片和车辆，其中的芯片包括芯片本体；该芯片本体光刻或制备有上述的钳位电路。

10、进一步地，上述芯片本体的加工制程可包括单片/板微处理器或可编程单元mcu(microprogrammed control unit或microcontroller unit)、可控门阵列fpga(fieldprogrammable gate array)、可编程逻辑器件cpld(complex programmablelogicdevice)、数字信号处理器dsp(digital signal processing)等工艺或产品中的至少一种。

11、本发明实施例还进一步公开了一种控制方法，包括：第一参数获取步骤、第二预充步骤以及第三动态判断步骤；其中，第一参数获取步骤获取工况信息，其中，工况信息至少包括钳位电容电压；第二预充步骤控制预充电路导通，并对钳位电容预充；第三动态判断步骤包括电压判断步骤和开机判断步骤，电压判断步骤包括判断钳位电容电压是否处于期望区间，并对预充电路的导通及关断进行控制；响应于钳位电容电压期望区间，开机判断步骤判断是否接收到开机指令，并基于开机指令发出控制指令。

12、进一步地，工况信息还包括输入电压和变压器参数信息；电压判断步骤还包括基于输入电压和变压器参数信息确定钳位电容平台电压；并基于钳位电容平台电压和预设电压调整差值确定期望区间。

13、具体地，在基于钳位电容平台电压和预设电压调整差值确定期望区间的步骤中，包括：基于钳位电容平台电压和预设电压调整差值的差确定期望区间的范围最小值，基于钳位电容平台电压和预设电压调整差值的和确定期望区间的范围最大值。

14、具体地，在预充电路的导通及关断进行控制的步骤中，包括：判断钳位电容电压是否大于期望区间的范围最大值；响应于钳位电容电压大于期望区间的范围最大值，控制预充电路关断；并判断钳位电容电压是否大于期望区间的范围最小值；若钳位电容电压大于期望区间的范围最小值，则判断钳位电容电压期望区间，若钳位电容电压小于期望区间的范围最小值，则控制预充电路导通，并对钳位电容预充；响应于钳位电容电压小于期望区间的范围最大值，则控制预充电路导通，并对钳位电容预充。

15、进一步地，还包括第四开机执行步骤；第四开机执行步骤响应控制指令，并控制预充电路关断以及第一功率电路开机。

16、本发明实施例公开的电路、芯片或车辆采用动态判断模块判断钳位电容电压是否处于期望区间，并对预充电路的导通及关断进行控制，从而有效减小开关器件上的电压尖峰，延长电源产品的使用寿命，提高车载电源产品整体的可靠性。

技术特征：

1.一种钳位电路，包括：第一钳位单元、第二预充单元和第三控制单元；其中，

2.根据权利要求1所述的钳位电路，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的钳位电路，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的钳位电路，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的钳位电路，其特征在于：

6.根据权利要求4所述的钳位电路，其特征在于：

7.根据权利要求1-6任一项所述的钳位电路，其特征在于：

8.一种芯片，包括芯片本体；

9.一种车辆，包括：

10.一种控制方法，其特征在于，包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：

14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：还包括第四开机执行步骤；

技术总结
本发明实施例公开了一种钳位电路、芯片、车辆及其控制方法；其中，该控制方法包括：获取工况信息，其中，工况信息至少包括钳位电容电压；控制预充电路导通，并对钳位电容预充；判断钳位电容电压是否处于期望区间，并对预充电路的导通及关断进行控制；响应于钳位电容电压处于期望区间，开机判断步骤判断是否接收到开机指令，并基于开机指令发出控制指令。该方法可以判断钳位电容电压是否处于期望区间，并对预充电路的导通及关断进行控制，从而有效减小开关器件上的电压尖峰，延长电源产品的使用寿命，提高车载电源产品整体的可靠性。

技术研发人员：韦庭,孟凡鹏,陈骏杰,朱珊珊,张建
受保护的技术使用者：联合汽车电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14