一種寬負(fù)載范圍的雙向數(shù)字dc-dc變換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種寬負(fù)載范圍的雙向數(shù)字DC-DC變換器，包括高壓端、低壓端、dsPIC30F單片機(jī)以及變壓器；dsPIC30F單片機(jī)的輸出端連接有具有若干PWM輸出端的驅(qū)動電路；高壓端上連接有高壓部分整流電路，低壓端上連接有低壓部分整流電路，且變壓器設(shè)置在高壓部分整流電路與低壓部分整流電路之間；驅(qū)動電路的輸出端分別連接到高壓部分整流電路和低壓部分整理電路的控制端上。本發(fā)明根據(jù)負(fù)載大小調(diào)節(jié)移相全橋控制的死區(qū)時間，同時根據(jù)負(fù)載大小選擇不同的整流模式，從而使變換器在較寬的負(fù)載范圍內(nèi)都具有很高的效率，本發(fā)明設(shè)置有防止副邊寄生震蕩的有源鉗位電路，可有效防止電壓過沖。因此，本發(fā)明的雙向變換器特別適用于對變換器效率要求較高及負(fù)載變動較大的場合。
【專利說明】—種寬負(fù)載范圍的雙向數(shù)字DC-DC變換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子變換器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種寬負(fù)載范圍的雙向數(shù)字DC-DC變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]在航空航天、太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、電動汽車、不間斷電源等領(lǐng)域普遍采用雙向DC-DC變換器，雙向DC-DC變換器可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動，輸入/輸出電壓極性保持不變，但是輸入/輸出電流方向可以改變，高壓端可以給低壓端傳遞功率，必要的時候低壓端也可以把能量回饋給高壓端。
[0003]在負(fù)載變動較大應(yīng)用場合，負(fù)載一直在3% —100%范圍內(nèi)變化，現(xiàn)有的變換器在負(fù)載較大時效率一般較高，但是負(fù)載較低時效率較低，同時電路中存在的寄生震蕩會對電路工作造成嚴(yán)重影響。
[0004]同時現(xiàn)有的雙向DC-DC變換器大多采用模擬元件、模擬控制方式，優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)快，但在許多方面存在不足。比如開關(guān)損耗過大致使變換器效率低等問題，同時，傳統(tǒng)的模擬雙向直流變換器需要大量的分立元件和電路板，使用的元器件多，由此帶來的成本也較高，而且模擬器件之間連接復(fù)雜，給故障檢測與維修帶來較大困難，而且模擬控制易受環(huán)境(如噪聲，環(huán)境溫度、濕度、震動等)影響，穩(wěn)定性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中雙向DC-DC變換器負(fù)載范圍窄、成本高、效率低等缺陷，提出了一種寬負(fù)載范圍的雙向數(shù)字DC-DC變換器，該雙向數(shù)字DC-DC變換器能夠根據(jù)負(fù)載大小調(diào)節(jié)移相全橋控制的死區(qū)時間，同時根據(jù)負(fù)載大小選擇不同的整流模式，從而使變換器在較寬的負(fù)載范圍內(nèi)都具有很高的效率。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:包括高壓端、低壓端、dsPIC30F單片機(jī)以及變壓器；dsPIC30F單片機(jī)輸入端上連接有用于采集高壓端和低壓端的電流、電壓數(shù)據(jù)的采樣電路；dsPIC30F單片機(jī)的輸出端連接有具有若干PWM輸出端的驅(qū)動電路；高壓端上連接有高壓部分整流電路，低壓端上連接有低壓部分整流電路，且變壓器設(shè)置在高壓部分整流電路與低壓部分整流電路之間；驅(qū)動電路的輸出端分別連接到高壓部分整流電路和低壓部分整理電路的控制端上。
[0007]所述的低壓端上設(shè)置有防止副邊寄生震蕩的有源鉗位電路。
[0008]所述的變壓器為一個原邊繞組和兩個副邊繞組的變壓器，其中原變繞組與高壓部分整流電路相連，兩個副邊繞組與低壓部分整流電路相連。
[0009]所述的高壓部分整流電路包括第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、高壓端電解電容以及原邊漏感；其中，第一 MOS管的漏極和第三MOS管的漏極與高壓端正極相連，第一 MOS管的源極和第二 MOS管的漏極連接，第三MOS管的源極和第四MOS管的漏極連接，第二MOS管的源極和第四MOS管的源極分別接地；高壓端電解電容的正極與高壓端正極相連，負(fù)極接地；
[0010]第一 MOS管的柵極與驅(qū)動電路的第一 PWM輸出端相連；第二 MOS管的柵極與驅(qū)動電路的第二 PWM輸出端相連；第三MOS管的柵極與驅(qū)動電路的第三PWM輸出端相連；第四MOS管的柵極與驅(qū)動電路的第四PWM輸出端相連；
[0011]變壓器原邊繞組的同名端通過原邊漏感與第一 MOS管的源極相連，異名端與第四MOS管的漏極相連；
[0012]第一二極管的陰極與第一 MOS管的漏極相連，第一二極管的陽極與第一 MOS管的源極相連，第一電容并聯(lián)在第一二極管的兩端；第二二極管的陰極與第二 MOS管的漏極相連，第二二極管的陽極與第二 MOS管的源極相連，第二電容并聯(lián)在第二二極管的兩端；第三二極管的陰極與第三MOS管的漏極相連，第三二極管的陽極與第三MOS管的源極相連，第三電容并聯(lián)在第三二極管的兩端；第四二極管的陰極與第四MOS管的漏極相連，第四二極管的陽極與第四MOS管的源極相連，第四電容并聯(lián)在第四二極管的兩端；
[0013]所述的低壓部分整流電路包括第五MOS管、第六MOS管、第五二極管、第六二極管、低壓端電解電容以及濾波漏感；其中，第五MOS管的源極和第六MOS管的源極接地；第五二極管的陰極與第五MOS管的漏極相連，陽極與第五MOS管的源極相連；第六二極管的陰極與第六MOS管的漏極相連，陽極與第六MOS管的源極相連；第五MOS管的柵極連接到驅(qū)動電路的第五PWM輸出端上，第六MOS管的柵極連接到驅(qū)動電路的第六PWM輸出端上；變壓器的第一副邊繞組的同名端與第六MOS管的漏極相連，第一副邊繞組的異名端與第二副邊繞組的同名端相連，第二副邊繞組的異名端與第五MOS管的漏極相連；濾波漏感的一端連接到第一副邊繞組的異名端與第二副邊繞組的同名端的連接點(diǎn)上，另一端與低壓端的正極相連；低壓端電解電容的正極與低壓端的正極相連，負(fù)極接地。
[0014]所述的有源鉗位電路包括第七M(jìn)OS管、第七二極管以及第七電容；其中，第七M(jìn)OS管的漏極與第一副邊繞組的異名端與第二副邊繞組的同名端的連接點(diǎn)相連，第七M(jìn)OS管的源極與第七電容的一端相連，第七電容的另一端接地；第七M(jìn)OS管的柵極連接到驅(qū)動電路的第七PWM輸出端上；第七二極管的陰極與第七M(jìn)OS管的漏極相連，陽極與第七M(jìn)OS管的源極相連。
[0015]所述的采樣電路包括高壓端電壓采樣電路、高壓端電流采樣電路、低壓端電壓采樣電路以及低壓端電流采樣電路；其中，高壓端電壓采樣電路的輸入端與高壓端正極相連，輸出端與dsPIC30F單片機(jī)的第一路模/數(shù)端相連；高壓端電流采樣電路的輸入端連接到高壓端正極和第一 MOS管的漏極之間的節(jié)點(diǎn)上；低壓端電壓采樣電路的輸入端與低壓端正極相連，輸出端與dsPIC30F單片機(jī)的第二路模/數(shù)端相連；低壓端電流采樣電路的輸入端連接到第六MOS管(Q6)和地之間的節(jié)點(diǎn)上。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0017]本發(fā)明通過dsPIC30F單片機(jī)控制高壓端和低壓端之間的整流電路，具有負(fù)載范圍寬、效率高等優(yōu)點(diǎn)，其負(fù)載范圍可達(dá)到3%?100%，負(fù)載在20%以下時效率達(dá)到80%，負(fù)載20%以上時達(dá)到85%以上；本發(fā)明成本低，采樣數(shù)字控制減少了大量的模擬器件；本發(fā)明電路可靠性高，對電路中的電壓過沖進(jìn)行控制，保證電路可靠工作；當(dāng)電路發(fā)生過流、過壓、欠壓時，能夠封鎖開關(guān)管實(shí)現(xiàn)對電路的保護(hù)。[0018]進(jìn)一步的，本發(fā)明設(shè)置有防止副邊寄生震蕩的有源鉗位電路，可有效防止電壓過沖。同時，該高性能的dsPIC30F對電路進(jìn)行檢測和控制，通過內(nèi)部編程可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的算法，電路故障時并能對電路進(jìn)行保護(hù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的電路圖；
[0020]圖2為本發(fā)明升壓模式電路工作的波形圖。
[0021]其中，Tl為變壓器；C1為第一電容；C2為第二電容；C3為三電容；C4為第四電容；Cb為高壓端電解電容；C6為低壓端電解電容；C7為第七電容；D1為第一二極管；D2為第二二極管；D3為第三二極管；D4為第四二極管；D5為第五二極管；D6為第六二極管；D7為第七二極管；Q1為第一 MOS管；Q2為第二 MOS管；Q3為第三MOS管；Q4為第四MOS管；Q5為第五MOS管；Q6為第六MOS管；Q7為第七M(jìn)OS管。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的作進(jìn)一步詳細(xì)的描述:
[0023]參見圖1，本發(fā)明包括高壓端、低壓端、dsPIC30F單片機(jī)以及變壓器Tl ；dsPIC30F單片機(jī)輸入端上連接有用于采集高壓端和低壓端的電流、電壓數(shù)據(jù)的采樣電路；dsPIC30F單片機(jī)的輸出端連接有具有若干PWM輸出端的驅(qū)動電路；高壓端上連接有高壓部分整流電路，低壓端上連接有低壓部分整流電路，且變壓器Tl設(shè)置在高壓部分整流電路與低壓部分整流電路之間，低壓端上還設(shè)置有防止副邊寄生震蕩的有源鉗位電路；變壓器Tl為一個原邊繞組和兩個副邊繞組的變壓器Tl，其中原變繞組與高壓部分整流電路相連，兩個副邊繞組與低壓部分整流電路相連；驅(qū)動電路的輸出端分別連接到高壓部分整流電路和低壓部分整理電路的控制端上。
[0024]高壓部分整流電路包括第一 MOS管Q1、第二 MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、高壓端電解電容Cb以及原邊漏感Lr ;其中，第一 MOS管Ql的漏極和第三MOS管Q3的漏極與高壓端正極相連，第一 MOS管Ql的源極和第二 MOS管Q2的漏極連接，第三MOS管Q3的源極和第四MOS管Q4的漏極連接，第二 MOS管Q2的源極和第四MOS管Q4的源極分別接地；高壓端電解電容Cb的正極與高壓端正極相連，負(fù)極接地；第一 MOS管Ql的柵極與驅(qū)動電路的第一 PWM輸出端相連；第二 MOS管Q2的柵極與驅(qū)動電路的第二 PWM輸出端相連；第三MOS管Q3的柵極與驅(qū)動電路的第三PWM輸出端相連；第四MOS管Q4的柵極與驅(qū)動電路的第四PWM輸出端相連；變壓器Tl原邊繞組的同名端通過原邊漏感Lr與第一 MOS管Ql的源極相連，異名端與第四MOS管Q4的漏極相連；第一二極管Dl的陰極與第一 MOS管Ql的漏極相連，第一二極管Dl的陽極與第一 MOS管Ql的源極相連，第一電容Cl并聯(lián)在第一二極管Dl的兩端；第二二極管D2的陰極與第二 MOS管Q2的漏極相連，第二二極管D2的陽極與第二 MOS管Q2的源極相連，第二電容C2并聯(lián)在第二二極管D2的兩端；第三二極管D3的陰極與第三MOS管Q3的漏極相連，第三二極管D3的陽極與第三MOS管Q3的源極相連，第三電容C3并聯(lián)在第三二極管D3的兩端；第四二極管D4的陰極與第四MOS管Q4的漏極相連，第四二極管D4的陽極與第四MOS管Q4的源極相連，第四電容C4并聯(lián)在第四二極管D4的兩端；
[0025]低壓部分整流電路包括第五MOS管Q5、第六MOS管Q6、第五二極管D5、第六二極管D6、低壓端電解電容C6以及濾波漏感L ;其中，第五MOS管Q5的源極和第六MOS管Q6的源極接地；第五二極管D5的陰極與第五MOS管Q5的漏極相連，陽極與第五MOS管Q5的源極相連；第六二極管D6的陰極與第六MOS管Q6的漏極相連，陽極與第六MOS管Q6的源極相連；第五MOS管Q5的柵極連接到驅(qū)動電路的第五PWM輸出端上，第六MOS管Q6的柵極連接到驅(qū)動電路的第六PWM輸出端上；變壓器Tl的第一副邊繞組的同名端與第六MOS管Q6的漏極相連，第一副邊繞組的異名端與第二副邊繞組的同名端相連，第二副邊繞組的異名端與第五MOS管Q5的漏極相連；濾波漏感L的一端連接到第一副邊繞組的異名端與第二副邊繞組的同名端的連接點(diǎn)上，另一端與低壓端的正極相連；低壓端電解電容C6的正極與低壓端的正極相連，負(fù)極接地。
[0026]有源鉗位電路包括第七M(jìn)OS管Q7、第七二極管D7以及第七電容C7 ;其中，第七M(jìn)OS管Q7的漏極與第一副邊繞組的異名端與第二副邊繞組的同名端的連接點(diǎn)相連，第七M(jìn)OS管Q7的源極與第七電容C7的一端相連，第七電容C7的另一端接地；第七M(jìn)OS管Q7的柵極連接到驅(qū)動電路的第七PWM輸出端上；第七二極管D7的陰極與第七M(jìn)OS管Q7的漏極相連，陽極與第七M(jìn)OS管Q7的源極相連。
[0027]采樣電路包括高壓端電壓采樣電路、高壓端電流采樣電路、低壓端電壓采樣電路以及低壓端電流采樣電路；其中，高壓端電壓采樣電路的輸入端與高壓端正極相連，輸出端與dsPIC30F單片機(jī)的第一路模/數(shù)端相連；高壓端電流采樣電路的輸入端連接到高壓端正極和第一 MOS管的漏極之間的節(jié)點(diǎn)上；低壓端電壓采樣電路的輸入端與低壓端正極相連，輸出端與dsPIC30F單片機(jī)的第二路模/數(shù)端相連；低壓端電流采樣電路的輸入端連接到第六MOS管Q6和地之間的節(jié)點(diǎn)上。
[0028]本發(fā)明的一種寬負(fù)載范圍的雙向數(shù)字DC-DC變換器，可在非常寬的負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動，通過變壓器實(shí)現(xiàn)了低壓端和高壓端的隔離，通過采樣電路和驅(qū)動電路實(shí)現(xiàn)了直流隔離，特別適用于對變換器效率要求較高及負(fù)載變動較大的場合。
[0029]如圖1所示，本發(fā)明的高轉(zhuǎn)換效率雙向變換器，包括:dsPIC30F、第一 MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、變壓器、驅(qū)動電路、采樣電路、電感、電容、負(fù)載，變壓器包括一個原邊繞組和兩個副邊繞組。
[0030]第一 MOS管和第三MOS管的漏極分別接高壓端，第一 MOS管的源極和第二 MOS管的漏極連接，第三MOS管的源極和第四MOS管的漏極連接，第二和第四的源極分別接地；dsPIC30F的其中四個PWM輸出通過驅(qū)動電路分別與第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管、第四MOS管柵極連接，dsPIC30F的其第一路模/數(shù)端通過電壓采樣電路與高壓端連接，第二路模/數(shù)端通過電壓采樣電路與低壓端連接，dsPIC30F的高壓端電流采樣連接在高壓端和第一 MOS管的漏極之間；dsPIC30F的低壓端電流采樣連接在第六MOS管的源極和地的連接點(diǎn)之間；
[0031]變壓器的原邊繞組的同名端通過漏感與第一 MOS管和第二 MOS管的連接點(diǎn)連接，異名端與第三MOS管和第四MOS管的連接點(diǎn)連接；高壓端電解電容Cb正極接在高壓端，負(fù)極接地；變壓器副邊第一繞組同名端和第六MOS管的漏極連接，異名端和變壓器副邊第二繞組同名端連接，變壓器副邊第二繞組異名端和第五MOS管的漏極連接。電感L 一端和變壓器副邊兩個繞組的連接點(diǎn)連接，另一端與低壓端連接，電容C6正極與低壓端連接，負(fù)極接地，dsPIC30F的另外三個PWM輸出通過驅(qū)動電路分別與第五MOS管、第六MOS管、第七M(jìn)OS管柵極連接。
[0032]本發(fā)明的有源鉗位電路包括第七M(jìn)OS管、第七二極管、第七電容，第七M(jìn)OS管的漏極和電感一端連接，源極和第七電容一端連接，第七電容另一端和地連接，第七二極管的陰極和第七M(jìn)OS管的漏極連接，第七二極管的陽極和第七M(jìn)OS管的源極連接。
[0033]當(dāng)能量從高壓端流向低壓端時，DSC通過驅(qū)動電路驅(qū)動第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管、第四MOS管進(jìn)行移相全橋控制，并驅(qū)動第五MOS管、第六MOS管、進(jìn)行同步整流；當(dāng)能量從低壓端流向高壓端時，DSC通過驅(qū)動電路驅(qū)動第五MOS管、第六MOS推挽變換，并利用第一 MOS管、第二 MOS管、第三MOS管、第四MOS管自身的寄生二極管進(jìn)行全橋整流。
[0034]具體實(shí)施時，本發(fā)明還包括第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管，第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五二極管、第六二極管；第一二極管的陰極和第一電容一端與第一MOS管的漏極連接，陽極和第一電容另一端與第一MOS管的源極連接；第二二極管的陰極和第二電容一端與第二 MOS管的漏極連接，陽極和第二電容另一端與第二MOS管的源極連接；第三二極管的陰極和第三電容一端與第三MOS管的漏極連接，陽極和第三電容另一端與第三MOS管的源極連接；第四二極管的陰極和第四電容一端與第四MOS管的漏極連接，陽極和第四電容另一端與第四MOS管的源極連接。第五二極管的陰極與第五MOS管的漏極連接，陽極與第五MOS管的源極連接；第六二極管的陰極與第六MOS管的漏極連接，陽極與第六MOS管的源極連接。
[0035]能量從高壓端流向低壓端，即電路工作在降壓模式時，dsPIC30F根據(jù)采集的低壓側(cè)電流進(jìn)行判斷:當(dāng)負(fù)載率較大時，電路按照一般的移相全橋控制進(jìn)行工作，但是當(dāng)負(fù)載較小時，調(diào)節(jié)同一橋臂兩個開關(guān)管的死區(qū)·時間，從而實(shí)現(xiàn)滯后橋臂的ZVS條件；低壓端的第五MOS管Q5和第六MOS管Q6兩個開關(guān)管根據(jù)負(fù)載電流的大小進(jìn)行同步整流，當(dāng)負(fù)載非常小時，同步整流管只在對角橋臂驅(qū)動信號重疊時開通，當(dāng)負(fù)載小時，同步整流管關(guān)斷，只用其自身的寄生二極管進(jìn)行整流，在其他情況時，同步整流管按照普通的方式進(jìn)行工作。
[0036]下面，以升壓模式為例，對其工作原理進(jìn)行詳細(xì)說明，在該模式下，低壓端一推挽電路形式向聞壓端提聞能量，全橋電路的開關(guān)管全部關(guān)斷，只利用其自身寄生的二極管進(jìn)行全橋整流，第五MOS管Q5和第六MOS管Q6兩個開關(guān)管的驅(qū)動信號占空比大于50%且有180度的相位差，開關(guān)管第七M(jìn)OS管Q7只在第五MOS管Q5或第六MOS管Q6關(guān)斷時導(dǎo)通限制其暫態(tài)峰值電壓，電路工作波形如圖2所示:
[0037]Vt1:tQ時刻之前，第六MOS管Q6開通，第五MOS管Q5關(guān)斷。t=tQ時，第五MOS管Q5開通。濾波電感L儲能，電感電流增大；
[0038]trt2:t=ti時，第六MOS管Q6關(guān)斷。電感L釋放能量，第一二極管D1、第三二極管D3導(dǎo)通。電感釋放能量的同時，開關(guān)管第六MOS管Q6出現(xiàn)尖峰電壓。此時，第七M(jìn)OS管Q7開通，第七電容C7進(jìn)行充電，從而鉗位由電感和漏感引起的電壓尖峰；
[0039]t2-t3:t=t2時，第七M(jìn)OS管Q7關(guān)斷，開關(guān)管只在尖峰電壓持續(xù)的那段時間開通，當(dāng)開關(guān)管第七M(jìn)OS管Q7漏感的電壓降到電容第七電容C7電壓減去第七M(jìn)OS管Q7壓降時，電容第七電容C7中存儲的能量反饋給系統(tǒng)，這一過程持續(xù)到t4，第一二極管D1、第三二極管D3保持導(dǎo)通；[0040]t3-t6:t3-t4這段時間的工作情況跟一樣。除t=t4時第五MOS管Q5關(guān)斷第一二極管D1、第三二極管D3導(dǎo)通外，t4-t6工作情況跟trt3 —樣。
[0041]本發(fā)明在降壓模式下，根據(jù)負(fù)載大小的不同，調(diào)節(jié)同一橋臂兩個開關(guān)管的死區(qū)時間，有利于實(shí)現(xiàn)滯后臂的ZVS條件，對第一 MOS管Q1、第二 MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4采用移相全橋控制降低開關(guān)管的開關(guān)損耗，第五MOS管Q5、第六MOS管Q6根據(jù)負(fù)載大小的不同選擇不同點(diǎn)整流模式以降低開關(guān)管損耗，從而實(shí)現(xiàn)在寬負(fù)載范圍下的高效率。放電模式下第五MOS管Q5、第六MOS管Q6進(jìn)行推挽變換，增加鉗位電路防止電壓尖峰，第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4進(jìn)行橋式整流，從而實(shí)現(xiàn)能量有低壓端傳遞到高壓端。
[0042]系統(tǒng)采用高性能的dsPIC30F芯片進(jìn)行檢測、控制，采樣電路對高低壓端電壓、電流進(jìn)行采樣，采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，dsPIC30F芯片對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而調(diào)節(jié)PWM的占空t匕，PWM經(jīng)驅(qū)動電路后對開關(guān)管進(jìn)行控制，對輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，如果采樣數(shù)據(jù)異常，說明電路發(fā)生了故障，此時能夠封鎖所有開關(guān)管，實(shí)現(xiàn)對電路的保護(hù)。
[0043]以上所述的本發(fā)明實(shí)施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的修改、等同替換、和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求書的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種寬負(fù)載范圍的雙向數(shù)字DC-DC變換器，其特征在于:包括高壓端、低壓端、dsPIC30F單片機(jī)以及變壓器(Tl) ；dsPIC30F單片機(jī)輸入端上連接有用于采集高壓端和低壓端的電流、電壓數(shù)據(jù)的采樣電路；dsPIC30F單片機(jī)的輸出端連接有具有若干PWM輸出端的驅(qū)動電路；高壓端上連接有高壓部分整流電路，低壓端上連接有低壓部分整流電路，且變壓器(Tl)設(shè)置在高壓部分整流電路與低壓部分整流電路之間；驅(qū)動電路的輸出端分別連接到高壓部分整流電路和低壓部分整理電路的控制端上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬負(fù)載范圍的雙向數(shù)字DC-DC變換器，其特征在于:所述的低壓端上設(shè)置有防止副邊寄生震蕩的有源鉗位電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬負(fù)載范圍的雙向數(shù)字DC-DC變換器，其特征在于:所述的變壓器(Tl)為一個原邊繞組和兩個副邊繞組的變壓器，其中原變繞組與高壓部分整流電路相連，兩個副邊繞組與低壓部分整流電路相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬負(fù)載范圍的雙向數(shù)字DC-DC變換器，其特征在于:所述的高壓部分整流電路包括第一 MOS管(Q1)、第二 MOS管(Q2)、第三MOS管(Q3)、第四MOS管(Q4)、第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、第三二極管(D3)、第四二極管(D4)、第一電容(Cl)、第二電容(C2)、第三電容(C3)、第四電容(C4)、高壓端電解電容(Cb)以及原邊漏感(Lr);其中，第一 MOS管(Ql)的漏極和第三MOS管(Q3)的漏極與高壓端正極相連，第一 MOS管(Ql)的源極和第二 MOS管(Q2)的漏極連接，第三MOS管(Q3)的源極和第四MOS管(Q4)的漏極連接，第二 MOS管(Q2)的源極和第四MOS管(Q4)的源極分別接地；高壓端電解電容(Cb)的正極與高壓端正極相連，負(fù)極接地； 第一 MOS管(Ql)的柵極與驅(qū)動電路的第一 PWM輸出端相連；第二 MOS管(Q2)的柵極與驅(qū)動電路的第二 PWM輸出端相連；第三MOS管(Q3)的柵極與驅(qū)動電路的第三PWM輸出端相連；第四MOS管(Q4)的柵極與驅(qū)動電路的第四PWM輸出端相連； 變壓器(Tl)原邊繞組的同名 端通過原邊漏感(Lr)與第一 MOS管(Ql)的源極相連，異名端與第四MOS管(Q4)的漏極相連； 第一二極管(Dl)的陰極與第一 MOS管(Ql)的漏極相連，第一二極管(Dl)的陽極與第一 MOS管(Ql)的源極相連，第一電容(Cl)并聯(lián)在第一二極管(Dl)的兩端；第二二極管(D2)的陰極與第二 MOS管(Q2)的漏極相連，第二二極管(D2)的陽極與第二 MOS管(Q2)的源極相連，第二電容(C2)并聯(lián)在第二二極管(D2)的兩端；第三二極管(D3)的陰極與第三MOS管(Q3)的漏極相連，第三二極管(D3)的陽極與第三MOS管(Q3)的源極相連，第三電容(C3)并聯(lián)在第三二極管(D3)的兩端；第四二極管(D4)的陰極與第四MOS管(Q4)的漏極相連，第四二極管(D4)的陽極與第四MOS管(Q4)的源極相連，第四電容(C4)并聯(lián)在第四二極管(D4)的兩?而。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬負(fù)載范圍的雙向數(shù)字DC-DC變換器，其特征在于:所述的低壓部分整流電路包括第五MOS管(Q5)、第六MOS管(Q6)、第五二極管(D5)、第六二極管(D6)、低壓端電解電容(C6)以及濾波漏感(L);其中，第五MOS管(Q5)的源極和第六MOS管(Q6)的源極接地；第五二極管(D5)的陰極與第五MOS管(Q5)的漏極相連，陽極與第五MOS管(Q5)的源極相連；第六二極管(D6)的陰極與第六MOS管(Q6)的漏極相連，陽極與第六MOS管(Q6)的源極相連；第五MOS管(Q5)的柵極連接到驅(qū)動電路的第五PWM輸出端上，第六MOS管(Q6)的柵極連接到驅(qū)動電路的第六PWM輸出端上；變壓器(Tl)的第一副邊繞組的同名端與第六MOS管(Q6)的漏極相連，第一副邊繞組的異名端與第二副邊繞組的同名端相連，第二副邊繞組的異名端與第五MOS管(Q5)的漏極相連；濾波漏感(L)的一端連接到第一副邊繞組的異名端與第二副邊繞組的同名端的連接點(diǎn)上，另一端與低壓端的正極相連；低壓端電解電容(C6)的正極與低壓端的正極相連，負(fù)極接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的寬負(fù)載范圍的雙向數(shù)字DC-DC變換器，其特征在于:所述的有源鉗位電路包括第七M(jìn)OS管(Q7)、第七二極管(D7)以及第七電容(C7);其中，第七M(jìn)OS管(Q7)的漏極與第一副邊繞組的異名端與第二副邊繞組的同名端的連接點(diǎn)相連，第七M(jìn)OS管(Q7)的源極與第七電容(C7)的一端相連，第七電容(C7)的另一端接地；第七M(jìn)OS管(Q7)的柵極連接到驅(qū)動電路的第七PWM輸出端上；第七二極管(D7)的陰極與第七M(jìn)OS管(Q7)的漏極相連，陽極與第七M(jìn)OS管(Q7)的源極相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的寬負(fù)載范圍的雙向數(shù)字DC-DC變換器，其特征在于:所述的采樣電路包括高壓端電壓采樣電路、高壓端電流采樣電路、低壓端電壓采樣電路以及低壓端電流采樣電路；其中，高壓端電壓采樣電路的輸入端與高壓端正極相連，輸出端與dsPIC30F單片機(jī)的第一路模/數(shù)端相連；高壓端電流采樣電路的輸入端連接到高壓端正極和第一 MOS管的漏極之間的節(jié)點(diǎn)上；低壓端電壓采樣電路的輸入端與低壓端正極相連，輸出端與dsPIC30F單片機(jī)的第二路模/數(shù)端相連；低壓端電流采樣電路的輸入端連接到第六MOS管(Q6 )和地之間的節(jié)點(diǎn)上。`
【文檔編號】H02M3/157GK103683936SQ201310705358
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】史永勝, 王喜鋒, 趙會平, 余彬, 李強(qiáng)華, 寧青菊 申請人:陜西科技大學(xué)