一種雙向可升降壓型直流變換器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種雙向可升降壓型直流變換器，由輸入直流電壓源模塊，七個(gè)同樣的功率開關(guān)管（S1—S7），一個(gè)電感器（L）和負(fù)載組成；其拓?fù)淇晒ぷ髟趦煞N工作模式下，即升壓模式與降壓模式，此拓?fù)涿糠N不同的工作模式下只需一個(gè)功率開關(guān)管工作在高頻條件下，從而大大降低了開關(guān)損耗，提高了變換器的變換效率，達(dá)到所需電能的轉(zhuǎn)換目的，同時(shí)此變換器只需一個(gè)磁性元件電感器從而降低了變換器的成本和自身的體積。
【專利說(shuō)明】—種雙向可升降壓型直流變換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體器件在直流變換設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種雙向可升降壓型直流變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛。它不僅用于一般工業(yè)，也廣泛用于交通運(yùn)輸、電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、新能源系統(tǒng)系。其中作為最主要也最重的組成部分一功率變換器，其中轉(zhuǎn)換效率在追求低碳和節(jié)能社會(huì)的今天，顯的格外重要。同時(shí)傳統(tǒng)的發(fā)電方式是火力發(fā)電、水力發(fā)電以及后來(lái)興起的核能發(fā)電。能源危機(jī)后，各種新源、可再生能源以及新型發(fā)電方式越來(lái)越受到重視。其中風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能作發(fā)電的發(fā)展得到快速發(fā)展，特別是年日本經(jīng)歷大地震后導(dǎo)致福島核泄漏事件后，應(yīng)用核能發(fā)電給人類帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染問題使得到人類對(duì)核能產(chǎn)生了強(qiáng)烈反思，甚至有人提出去核化等思想，與此同時(shí)，風(fēng)能、太陽(yáng)能作為清潔的可再生能源，越來(lái)越愛到世界各國(guó)的重視。使人們對(duì)新興新源能的需求欲望更加強(qiáng)烈，從而加速、加快了像風(fēng)能、太陽(yáng)能等一系列的新興新能源的發(fā)展。風(fēng)能、光伏等并網(wǎng)發(fā)電這種即干凈又不以污染環(huán)境為代價(jià)新能源來(lái)源方式越來(lái)越受到人們的青睞。未來(lái)10年，在各國(guó)新能源政策扶持下，風(fēng)能、光伏等新能源發(fā)電市場(chǎng)將通過降低成本，提高轉(zhuǎn)化效率等手段迅速擴(kuò)張，各類新能源發(fā)電相關(guān)材料市場(chǎng)也將加快發(fā)展，其中歐洲，美國(guó)和亞太地區(qū)將成為增長(zhǎng)核心區(qū)。毫無(wú)疑問，各種變換器是整個(gè)能量轉(zhuǎn)換與控制的核心，它能將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽(yáng)能電池所輸出的直流電轉(zhuǎn)換成符合人們所需的電能。
[0003]雙向可升降壓直流變換器主要由輸入直流電壓源模塊，七個(gè)相同功率開關(guān)管S1-S7及電感器L組成，其工作在不同模式下不同負(fù)載范圍時(shí)都能有較高的變換效率，與傳統(tǒng)的升降壓變換器相比，此變換器具有雙向可升降電壓功能，所需磁性元件少，此變換器拓?fù)渲恍枰粋€(gè)電感磁性元件，有利于降低成本及體積。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供了一種雙向可升降壓型直流變換器，其拓?fù)淇晒ぷ髟谏龎耗Ｊ脚c降壓模式兩種工作模式下。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:一種雙向可升降壓型直流變換器，由輸入直流電壓源模塊，七個(gè)同樣的功率開關(guān)管(SI — S7)，一個(gè)電感器(L)和負(fù)載組成，其拓?fù)淇晒ぷ髟谏龎耗Ｊ脚c降壓模式兩種工作模式下。
[0006]所述輸入直流電壓源模塊的極性上正下負(fù)，第一功率開關(guān)管SI漏極與處正極相連；所述七個(gè)同樣的功率開關(guān)管(SI — S7)包括:第一功率開關(guān)管SI源極與第二功率開關(guān)管S2源極相連，第三功率開關(guān)管S3漏極與正極處相連，S3源極與第四功率開管S4源極相連，第四功率開關(guān)管S4漏極與第五功率開關(guān)管S5漏極相連，第五功率開關(guān)管S5源極與第六功率開關(guān)管源極相連，第六功率開關(guān)管漏極與處正極相連，處負(fù)極與處負(fù)極相連，磁性元件電感L兩端連接于第一功率開關(guān)管SI源極與第四功率開關(guān)管S4漏極兩端，第七功率開關(guān)管S7漏極與第四功率開關(guān)管S4漏極兩端相連，第七功率開關(guān)管S7源極連接于負(fù)極與負(fù)極連線之間。
[0007]本實(shí)用新型中所述的輸入直流電壓源模塊、功率開關(guān)管、磁性電感都是公知的，除磁性元件電感具體參數(shù)要根據(jù)相應(yīng)指標(biāo)定向設(shè)計(jì)外，其它所有元件器件都可以通過商購(gòu)等公知途徑獲得；其中所有元件的連接線路都是普通的接法。
[0008]本實(shí)用新型的一種雙向可升降壓直流變換器具有以下特點(diǎn):
[0009]I)當(dāng)處作輸入電壓源端時(shí)，此變換器工作于升壓模式時(shí)，電壓源上正端與第一功率開關(guān)管SI漏極相連，SI源極與電感一端相連，電感另一端與第七功率開關(guān)管S7漏極相連，S7源極與電壓源負(fù)極和負(fù)載負(fù)極相連，第五功率開關(guān)管S5漏極與S7漏極相連，S5源極與第六功率開關(guān)管S6源極相連，S6漏極與負(fù)載正極相連，共同組成升壓模式回路。
[0010]2)當(dāng)處作輸入電壓源端時(shí)，此變換器工作于降壓模式時(shí)，電壓源上正端與第三功率開關(guān)管S3漏極相連，S3源極與第四功率開關(guān)管S4源極相連，S4漏極與第七功率開關(guān)管S7漏極相連，S7源極與電壓源負(fù)極和負(fù)載負(fù)極相連，電感一端與S7漏極相連，另一端與第二功率開關(guān)管S2源極相連，S2漏極與負(fù)載正極相連，共同組成降壓模式回路。
[0011]3)當(dāng)處作輸入電壓源端時(shí)，此變換器工作于升壓模式時(shí)，電壓源上正端與第二功率開關(guān)管S2漏極相連，S2源極與電感一端相連，電感另一端與第七功率開關(guān)管S7漏極相連，S7源極與電壓源負(fù)極和負(fù)載負(fù)極相連，第四功率開關(guān)管S4漏極與S7漏極相連，S4源極與第三功率開關(guān)管S3源極相連，S3漏極與負(fù)載正極相連，共同組成升壓模式回路。
[0012]4)當(dāng)處作輸入電壓源端時(shí)，此變換器工作于降壓模式時(shí)，電壓源上正端與第六功率開關(guān)管S6漏極相連，S6源極與第五功率開關(guān)管S5源極相連，S5漏極與第七功率開關(guān)管S7漏極相連，S7源極與電壓源負(fù)極和負(fù)載負(fù)極相連，電感一端與S7漏極相連，另一端與第一功率開關(guān)管SI源極相連，SI漏極與負(fù)載正極相連，共同組成降壓模式回路。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:通過簡(jiǎn)單的控制便能實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，同時(shí)輸出電壓幅值也可根據(jù)對(duì)電壓所需產(chǎn)生相應(yīng)的幅值電壓，即可升壓亦可降壓。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為處作輸入電壓源端時(shí)變換器升壓模式下具體工作回路示意圖(S7開通)。
[0015]圖2為處作輸入電壓源端時(shí)變換器升壓模式下具體工作回路示意圖(S7關(guān)閉)。
[0016]圖3為處作輸入電壓源端時(shí)變換器降壓模式下具體工作回路示意圖(S3開通)。
[0017]圖4為處作輸入電壓源端時(shí)變換器降壓模式下具體工作回路示意圖(S3關(guān)閉)。
[0018]圖5為處作輸入電壓源端時(shí)變換器升壓模式下具體工作回路示意圖(S7開通)。
[0019]圖6為處作輸入電壓源端時(shí)變換器升壓模式下具體工作回路示意圖(S7關(guān)閉)。
[0020]圖7為處作輸入電壓源端時(shí)變換器降壓模式下具體工作回路示意圖(S6開通)。
[0021]圖8為處作輸入電壓源端時(shí)變換器降壓模式下具體工作回路示意圖(S6關(guān)閉)。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖，通過具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0023]如圖1、圖2所示，圖1為處作輸入電壓源端時(shí)變換器升壓模式下具體工作回路示意圖(S7開通)；圖2為處作輸入電壓源端時(shí)變換器升壓模式下具體工作回路示意圖(S7關(guān)閉)。
[0024]當(dāng)處作輸入電壓源端，作負(fù)載端時(shí)，此變換器工作于升壓模式時(shí)，SI與S5功率開關(guān)管處于長(zhǎng)導(dǎo)通工作方式。第七功率開關(guān)管S7工作在高頻PWM驅(qū)動(dòng)方式下，當(dāng)S7開通時(shí)，電壓源給電感L充電，電流流向回路如圖1所示；當(dāng)S7關(guān)閉時(shí)電感電壓反向突變與電壓源一起向負(fù)載輸送電能從而達(dá)到升壓目的，電流流向回路如圖2所示。
[0025]如圖3、圖4所示，圖3為處作輸入電壓源端時(shí)變換器降壓模式下具體工作回路示意圖(S3開通)；圖4為處作輸入電壓源端時(shí)變換器降壓模式下具體工作回路示意圖(S3關(guān)閉)。
[0026]當(dāng)處作輸入電壓源端，作負(fù)載端時(shí)，此變換器工作于降壓模式時(shí)，第三功率開關(guān)管S3工作于高頻PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)下，電流經(jīng)S3開關(guān)管、S2、S4體內(nèi)反向二極管和電感L到負(fù)載形成降壓回路，當(dāng)S3導(dǎo)通時(shí)，電流流向回路如圖3所示；當(dāng)S3關(guān)閉時(shí)由于電感電流存在與S7開關(guān)管內(nèi)體反向二極管形成續(xù)流回路，電流流向回路如圖4所示。
[0027]如圖5、圖6所示，圖5為處作輸入電壓源端時(shí)變換器升壓模式下具體工作回路示意圖(S7開通)；圖6為處作輸入電壓源端時(shí)變換器升壓模式下具體工作回路示意圖(S7關(guān)閉)。
[0028]當(dāng)處作輸入電壓源端，作負(fù)載端時(shí)，此變換器工作于升壓模式時(shí)，S2與S4功率開關(guān)管處于長(zhǎng)導(dǎo)通工作方式。第七功率開關(guān)管S7工作在高頻PWM驅(qū)動(dòng)方式下，當(dāng)S7開通時(shí)，電壓源給電感L充電，如圖5所示；當(dāng)S7關(guān)閉時(shí)電感電壓反向特變與電壓源一起向負(fù)載輸送電能從而達(dá)到升壓目的，電流流向回路如6所示。
[0029]如圖7、圖8所示，圖7為處作輸入電壓源端時(shí)變換器降壓模式下具體工作回路示意圖(S6開通)；圖8為處作輸入電壓源端時(shí)變換器降壓模式下具體工作回路示意圖(S6關(guān)閉)。
[0030]當(dāng)處作輸入電壓源端，作負(fù)載端時(shí)，此變換器工作于降壓模式時(shí)，第三功率開關(guān)管S6工作于高頻PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)下，電流經(jīng)S6開關(guān)管、S5、SI體內(nèi)反向二極管和電感L到負(fù)載形成降壓回路，當(dāng)S6導(dǎo)通時(shí)，電流流向回路如圖7所示；當(dāng)S6關(guān)閉時(shí)由于電感電流存在與S7開關(guān)管內(nèi)體反向二極管形成續(xù)流回路，電流流向回路如圖8所示。
[0031]以上所述僅為本發(fā)明之較佳實(shí)施例而已，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，凡熟悉此項(xiàng)技術(shù)者，運(yùn)用本發(fā)明的原則及技術(shù)特征，所作的各種變更及裝飾，皆應(yīng)涵蓋于本權(quán)利要求書所界定的保護(hù)范疇之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙向可升降壓型直流變換器，其特征在于:由輸入直流電壓源模塊、七個(gè)同樣的功率開關(guān)管SI一S7、一個(gè)電感器L和負(fù)載組成,其拓?fù)涔ぷ髟谏龎耗Ｊ脚c降壓模式兩種工作模式下； 所述輸入直流電壓源模塊的極性上正下負(fù)，第一功率開關(guān)管SI漏極與Va處正極相連；所述七個(gè)同樣的功率開關(guān)管SI—S7包括:第一功率開關(guān)管SI源極與第二功率開關(guān)管S2源極相連，第三功率開關(guān)管S3漏極與Va處正極相連，S3源極與第四功率開管S4源極相連，第四功率開關(guān)管S4漏極與第五功率開關(guān)管S5漏極相連，第五功率開關(guān)管S5源極與第六功率開關(guān)管源極相連，第六功率開關(guān)管漏極與Vb處正極相連，Va處負(fù)極與Vb處負(fù)極相連，磁性元件電感L兩端連接于第一功率開關(guān)管SI源極與第四功率開關(guān)管S4漏極兩端，第七功率開關(guān)管S7漏極與第四功率開關(guān)管S4漏極兩端相連，第七功率開關(guān)管S7源極連接于Va負(fù)極與Vb負(fù)極連線之間。
【文檔編號(hào)】H02M3/155GK203747650SQ201420071911
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月20日
【發(fā)明者】張海波, 江新金, 謝磊, 高順 申請(qǐng)人:南京冠亞電源設(shè)備有限公司