專利名稱：一種dc/dc部分的推挽電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子電路領(lǐng)域，尤其涉及一種DC/DC部分的推挽電路。
背景技術(shù)：
小功率UPS電源中DC/DC部分普遍采用推挽拓?fù)?，把較低電池電壓轉(zhuǎn)換為400V左右母線電壓作為后級(jí)逆變的輸入。若只用電壓環(huán)控制推挽變換器的輸出電壓，因其負(fù)載為逆變器，所以輸入電流為存在2倍逆變頻率的低頻電流波動(dòng)。該波動(dòng)會(huì)造成原邊開關(guān)管的電壓、電流應(yīng)力過(guò)大，降低變換器效率，增加溫升。為避免這些缺點(diǎn)，需要增加電流環(huán)，使輸入電流為直流。現(xiàn)有的推挽變換器電流環(huán)采樣均在原邊，大致包括以下三種有電阻式、霍爾電流傳感器式、繞線式，如圖1 3所示。參閱圖1，為電阻式，其適合電流較小的場(chǎng)合，而UPS應(yīng)用中推挽電路的原邊開關(guān)管電流往往達(dá)到幾十安培甚至上百安培。若采用這種方式的采樣電流，電阻損耗較大，而且需要配合高精度運(yùn)算放大器對(duì)毫伏級(jí)電壓采樣信號(hào)放大，容易受到開關(guān)噪聲的干擾；大電流采樣電阻和高精度運(yùn)算放大器的總體成本較高；PCB布線也較困難。參閱圖2，為霍爾電流傳感器式，其只需一個(gè)傳感器就能完成電流采樣所需信號(hào)、 損耗小，但是成本太高，對(duì)于成本要求嚴(yán)格的小功率UPS電源幾乎是不可接受的。參閱圖3，為繞線式，其需要磁復(fù)位和退磁時(shí)間，其成本較低。在輕載時(shí)能較好的實(shí)現(xiàn)電流信號(hào)采樣。但是，在電池低壓、負(fù)載滿載時(shí)因電流信號(hào)接近滿占空比，傳感器不能有效退磁復(fù)位，所以不能全范圍實(shí)現(xiàn)電流環(huán)控制。綜上所述，現(xiàn)有的小功率UPS電源中DC/DC部分的推挽電路的原邊電流采樣技術(shù)存在以下缺點(diǎn)
1、電阻式采樣損耗較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、PCB布線困難，成本較高，只適用與輸入電流較小的場(chǎng)合；
2、霍爾電流傳感器式能滿足電流采樣需求，但是成本太高。基于成本考慮很難實(shí)用；
3、繞線式成本最低。但是其需要磁復(fù)位，在接近滿占空比時(shí)電路失效，不能全范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)電流采樣。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種DC/DC部分的推挽電路。本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種DC/DC部分的推挽電路，所述推挽電路包括 升壓變壓器及原邊開關(guān)管，與所述升壓變壓器及原邊開關(guān)管輸出端相連的倍壓整流電
路，所述倍壓整流電路的輸出端分別與輸出濾波及儲(chǔ)能電路、電流檢測(cè)單元相連，所述濾波及儲(chǔ)能電路的輸出端與電壓/檢測(cè)單元相連，所述電流檢測(cè)單元、電壓/檢測(cè)單元的輸出端均與多信號(hào)反饋采樣單元相連，所述多信號(hào)反饋采樣單元連接到控制器，所述控制器自帶存儲(chǔ)器以及通信接口，并且所述控制器的輸出端與驅(qū)動(dòng)器相連，所述驅(qū)動(dòng)器連接升壓變壓器及原邊開關(guān)管，所述控制器的輸入端還與輸入電壓檢測(cè)單元、輔助電源相連。
進(jìn)一步地，所述UPS的功率范圍500W-3000W。 進(jìn)一步地， 所述數(shù)字化推挽電路的輸入為電池電壓100V以下，輸出電壓為400V， 作為后級(jí)逆變器的輸入電壓。進(jìn)一步地，所述數(shù)字化推挽電路的工作頻率為30kHz IOOkHz，變壓器原、副邊均為一組帶中間抽頭的繞組。進(jìn)一步地，所述控制器由DSP芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制功能與管理功能。進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)電路為MOSFET開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路，由隔離變壓器或者由PNP 和NPN三極管組成功率放大驅(qū)動(dòng)電路。進(jìn)一步地，所述通信接口為UART通信接口。進(jìn)一步地，所屬參數(shù)存儲(chǔ)器為EEPROM存儲(chǔ)器芯片。在本發(fā)明的實(shí)施例中，在低成本的基礎(chǔ)上致使數(shù)字化推挽電路的輸出性能指標(biāo)、 電源的轉(zhuǎn)換效率、溫升性能指標(biāo)等得到提高，使用便捷，有較高的商業(yè)實(shí)用價(jià)值。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的電阻式原邊電流采樣原理圖2是現(xiàn)有技術(shù)提供的霍爾電流傳感器式原邊電流采樣原理圖； 圖3是現(xiàn)有技術(shù)提供的繞線式原邊電流采樣原理圖； 圖4是本發(fā)明一實(shí)施例提供的的副邊電流采樣原理圖； 圖5是本發(fā)明一實(shí)施例提供的副邊電流采樣數(shù)字化推挽電路的結(jié)構(gòu)框圖； 圖6是本發(fā)明一實(shí)施例提供的控制器的功能結(jié)構(gòu)框圖； 圖7是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的電路圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。參閱圖4-7，其中，圖4示出了本發(fā)明提供的副邊電流采樣原理，
該數(shù)字化推挽電路輸出采用倍壓整流，電流采樣CTl對(duì)應(yīng)輸出電感Ll的電流，電流采樣CT2對(duì)應(yīng)輸出電感L2的電流。因?yàn)檩敵鰹楦邏?400V左右)，所以采樣電流較小(1KW的 UPS電流只有3A左右，3KW的UPS電流也不超過(guò)10A)，兩個(gè)成本極低的繞線式CT即可滿足要求。每個(gè)CT中流過(guò)電流的最大占空比為50%，有充分的磁復(fù)位時(shí)間，完全避免了原邊繞線式CT采樣時(shí)存在的磁飽和問(wèn)題。成本對(duì)比原邊大電流采樣的三種方式有較大幅度的降低。
在本發(fā)明中，數(shù)字化推挽電源采用電壓、電流雙環(huán)控制。原邊開關(guān)管的電壓、電流應(yīng)力無(wú)低頻波動(dòng)?？梢赃x用較低耐壓的M0SFET，進(jìn)一步降低成本。電壓、電流應(yīng)力的減小有助于降低電源損耗，提高電源效率。原邊M0SFET、變壓器的溫升均有較大的改善。可以選用轉(zhuǎn)速較小的風(fēng)扇，這一方面有助于降低電源成本，另一方面有助于降低電源的噪聲。
輸出采用逐周控制的方法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，因此輸出電壓和電流在一個(gè)周期內(nèi)最少要進(jìn)行一次采樣，采樣信號(hào)在控制器內(nèi)部與基準(zhǔn)值進(jìn)行作差后輸入到PID控制算法中進(jìn)行計(jì)算，求的下一個(gè)開關(guān)周期的占空比。原邊開關(guān)管之間存在一定的死區(qū)時(shí)間，且可根據(jù)實(shí)際器件的不同特性修改死區(qū)時(shí)間。

當(dāng)輸出電壓過(guò)壓或輸出電流過(guò)流時(shí)，控制信號(hào)關(guān)閉，并在關(guān)閉期間檢測(cè)到異常消失時(shí)重新啟動(dòng)。輸出電壓準(zhǔn)確值、輸出過(guò)壓保護(hù)值和輸出過(guò)流保護(hù)值根據(jù)用戶需求在一定范圍內(nèi)可在線設(shè)定。DC/DC部分的推挽電路包括升壓變壓器及原邊開關(guān)管，與所述升壓變壓器及原邊開關(guān)管輸出端相連的倍壓整流電路，所述倍壓整流電路的輸出端分別與輸出濾波及儲(chǔ)能電路、電流檢測(cè)單元相連，所述濾波及儲(chǔ)能電路的輸出端與電壓/檢測(cè)單元相連，所述電流檢測(cè)單元、電壓/檢測(cè)單元的輸出端均與多信號(hào)反饋采樣單元相連，所述多信號(hào)反饋采樣單元連接到控制器，所述控制器自帶存儲(chǔ)器以及通信接口，并且所述控制器的輸出端與驅(qū)動(dòng)器相連，所述驅(qū)動(dòng)器連接升壓變壓器及原邊開關(guān)管，所述控制器的輸入端還與輸入電壓檢測(cè)單元、輔助電源相連。其中，主功率拓?fù)浒ㄔ呴_關(guān)管、升壓變壓器、倍壓整流電路及輸出濾波儲(chǔ)能電路，是電源工作的主體和硬件基礎(chǔ)，主要完成電源的能量變換、傳遞、較大變比的電壓轉(zhuǎn)換并使電源的輸入、輸出相互隔離；控制器的功能示意圖如圖6所示，這是模塊的主控制器， 完成輸出電壓和輸出電流信號(hào)采樣以實(shí)現(xiàn)雙環(huán)控制與保護(hù)控制、控制器參數(shù)配置和通信功能；驅(qū)動(dòng)電路完成開關(guān)管的占空比信號(hào)的功率放大；電壓及電流檢測(cè)通道完成輸入電壓、 輸出電壓和輸出電流的取樣和放大；反饋及采樣通道接收檢測(cè)通道的信號(hào)，并進(jìn)行分時(shí)采樣，送入控制器；輔助源分別為原邊和副邊的控制器、驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路的運(yùn)放供電；數(shù)字化推挽電路的通信接口采用標(biāo)準(zhǔn)的RS232通信協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)電源參數(shù)的在線修改；參數(shù)存儲(chǔ)器接收通信接口的數(shù)據(jù)并更新和保存，電源每次上電時(shí)讀入?yún)?shù)進(jìn)行配置。作為本發(fā)明的實(shí)施例，該DC/DC部分的推挽電路還可以如圖7所示，在該電路中， 主要是將電流采樣放在地線處。這種方式只適用于輸出接逆變器的情況，單電壓環(huán)控制時(shí)， 該處電流為逆變器頻率的正弦波。電壓、電流雙環(huán)控制時(shí)該處電流波形為逆變器頻率的方波。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述數(shù)字化推挽電路的輸入為電池電壓(100V以下)，輸出電壓為400V左右，作為后級(jí)逆變器的輸入電壓。屬于低壓大電流輸入，高壓小電流輸出；
在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述數(shù)字化推挽電路的工作頻率為30kHz 100kHz，變壓器原、 副邊均為一組帶中間抽頭的繞組。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述控制器由DSP芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制功能與管理功能。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)電路為MOSFET開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路，由隔離變壓器或者僅由PNP和NPN三極管組成功率放大驅(qū)動(dòng)電路。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述通信接口為UART通信接口，通信電平轉(zhuǎn)換不包含在本電路內(nèi)。在本發(fā)明的實(shí)施例，所屬參數(shù)存儲(chǔ)器為EEPROM存儲(chǔ)器芯片。本發(fā)明上述技術(shù)方案在低成本的基礎(chǔ)上致使數(shù)字化推挽電路的輸出性能指標(biāo)、電源的轉(zhuǎn)換效率、溫升性能指標(biāo)等得到提高，使用便捷，有較高的商業(yè)實(shí)用價(jià)值。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何 修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種DC/DC部分的推挽電路，其特征在于，所述推挽電路包括升壓變壓器及原邊開關(guān)管，與所述升壓變壓器及原邊開關(guān)管輸出端相連的倍壓整流電路，所述倍壓整流電路的輸出端分別與輸出濾波及儲(chǔ)能電路、電流檢測(cè)單元相連，所述濾波及儲(chǔ)能電路的輸出端與電壓/檢測(cè)單元相連，所述電流檢測(cè)單元、電壓/檢測(cè)單元的輸出端均與多信號(hào)反饋采樣單元相連，所述多信號(hào)反饋采樣單元連接到控制器，所述控制器自帶存儲(chǔ)器以及通信接口，并且所述控制器的輸出端與驅(qū)動(dòng)器相連，所述驅(qū)動(dòng)器連接升壓變壓器及原邊開關(guān)管，所述控制器的輸入端還與輸入電壓檢測(cè)單元、輔助電源相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC/DC部分的推挽電路，其特征在于，所述數(shù)字化推挽電路的輸入為電池電壓IOOV以下，輸出電壓為400V，作為后級(jí)逆變器的輸入電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC/DC部分的推挽電路，其特征在于，所述數(shù)字化推挽電路的工作頻率為30kHz 100kHz，變壓器原、副邊均為一組帶中間抽頭的繞組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC/DC部分的推挽電路，其特征在于，所述控制器由DSP芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制功能與管理功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC/DC部分的推挽電路，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路為 MOSFET開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路，由隔離變壓器或者由PNP和NPN三極管組成功率放大驅(qū)動(dòng)電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC/DC部分的推挽電路，其特征在于，所述通信接口為UART 通信接口。
全文摘要
本發(fā)明適用于電子電路領(lǐng)域，提供了一種DC/DC部分的推挽電路，包括升壓變壓器及原邊開關(guān)管，與升壓變壓器及原邊開關(guān)管輸出端相連的倍壓整流電路，所述倍壓整流電路的輸出端分別與輸出濾波及儲(chǔ)能電路、電流檢測(cè)單元相連，所述濾波及儲(chǔ)能電路的輸出端與電壓/檢測(cè)單元相連，所述電流檢測(cè)單元、電壓/檢測(cè)單元的輸出端均與多信號(hào)反饋采樣單元相連，多信號(hào)反饋采樣單元連接到控制器，所述控制器自帶存儲(chǔ)器以及通信接口，并且所述控制器的輸出端與驅(qū)動(dòng)器相連，所述驅(qū)動(dòng)器連接升壓變壓器及原邊開關(guān)管，所述控制器的輸入端還與輸入電壓檢測(cè)單元、輔助電源相連。這樣，提高數(shù)字化推挽電路的輸出性能指標(biāo)、電源的轉(zhuǎn)換效率、溫升性能指標(biāo)得到提高。
文檔編號(hào)H02M3/337GK102386780SQ20111027134
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者單文鋒, 王騫 申請(qǐng)人:深圳航天科技創(chuàng)新研究院