[發明專利]直流隔離降壓變換器及其母線電壓檢測電路

有效

• 申請號: 201210445829.3
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN102946199B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發明（設計）人: 張林;付登萌
• 申請（專利權）人: 聯合汽車電子有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;G01R19/00;G01R19/25
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 王江富

技術領域

本發明涉及直流電源技術，特別涉及一種直流隔離降壓變換器及其母線電壓檢測電路。

背景技術

將一個不受控制的輸入直流電壓變換成為另一個受控的輸出直流電壓稱之為DC/DC變換。在電動汽車驅動及再生制動系統中，DC/DC變換器和電機驅動器是系統能量流動的重要環節，DC/DC變換器是將電池、直流電機等直流電壓源固定的直流電壓變換成受控制的直流電壓輸出。

開關型DC/DC隔離變換電路是通過周期性的控制開關器件（功率半導體器件）的通斷時間或通斷頻率來調整輸出電壓或維持輸出電壓恒定，將固定的直流電壓變換成受控制的直流電壓輸出。常見的開關型DC/DC（直流到直流）隔離變換電路如圖1所示，包括電壓變換電路、隔離逆變電路、整流輸出電路；電壓變換電路輸入端接直流電壓源Ud，用于通過控制其中的開關器件導通與關斷來控制輸出到隔離逆變電路的直流電壓Ui的大小，從而控制開關型直流變換（DC/DC）電路的輸出直流電壓Uo的大小；隔離逆變電路的輸入端接電壓變換電路的輸出直流電壓Ui，用于將電壓變換電路的輸出直流電壓Ui變為高頻交流電壓輸出到整流輸出電路；整流輸出電路用于將隔離逆變電路輸出的高頻交流電壓整流，輸出直流電壓Uo；電壓變換電路通常有升壓變換電路（Boost）、降壓變換電路(Buck)、升降壓變換電路（Buck-Boost）、庫克變換電路（Cuk）等；常用的隔離逆變電路有全橋式、半橋式、推挽式。從控制的角度分，采用模擬式控制電路的直流變換器為模擬式直流變換器，采用數字式控制電路的直流變換器為數字式直流變換器。

半橋式隔離逆變電路如圖2所示，輸入直流電壓Ui,第一電容C1、第二電容C2容量相等且容量足夠大，使得兩個電容連接處的電位為輸入直流電壓Ui的一半，并且在電路工作時各該電容兩端的電壓保持為Ui/2，第三開關器件VT3的驅動控制信號u_g3控制第三開關器件VT3的通斷，第四開關器件VT4的驅動控制信號u_g4控制第四開關器件VT4的通斷，第三開關器件VT3、第四開關器件VT4(圖中兩開關器件為場效應管，也可采用其它功率半導體開關器件)的通斷規律為：每個開關周期為Ts,第一開關周期僅為第三開關器件VT3工作，第四開關器件VT4保持截止狀態，第一開關周期中第三開關器件VT3的導通持續時間為Ton,關斷時間為Toff，Ton＋Toff＝Ts；第二開關周期僅為第四開關器件VT4工作，第三開關器件VT3保持截止狀態，第二開關周期中第四開關器件VT4的導通持續時間為Ton,關斷時間為Toff，第三開關器件VT3、第四開關器件VT4兩個開關器件交替工作，第三開關器件VT3導通時變壓器初級繞組的電壓為－Ui/2，第四開關器件VT4導通時變壓器初級繞組的電壓為Ui/2。

全橋式隔離逆變電路如圖3所示，是將半橋式隔離逆變電路中的第一電容C1、第二電容C2替換為第一開關器件VT1、第二開關器件VT2，并配以驅動控制信號，第一開關器件VT1的驅動控制信號u_g1、第二開關器件VT2的驅動控制信號u_g2、第三開關器件VT3的驅動控制信號u_g3、第四開關器件VT4的驅動控制信號u_g4分別控制相應開關器件的通斷，該四開關器件(圖中該四開關器件為場效應管，也可采用其它功率半導體開關器件)的通斷規律為：每個開關周期為Ts,第一開關周期僅為第三開關器件VT3、第二開關器件VT2工作，第四開關器件VT4、第一開關器件VT1保持截止狀態，第一開關周期中第三開關器件VT3、第二開關器件VT2的導通持續時間為Ton,關斷時間為Toff，Ton＋Toff＝Ts；第二開關周期僅為第四開關器件VT4、第一開關器件VT1工作，第三開關器件VT3、第二開關器件VT2保持截止狀態，第二開關周期中第四開關器件VT4、第一開關器件VT1的導通持續時間為Ton,關斷時間為Toff，第三開關器件VT3和第二開關器件VT2、第四開關器件VT4和第一開關器件VT1兩組開關器件交替工作，第三開關器件VT3和第二開關器件VT2導通時變壓器初級繞組的電壓為－Ui，第四開關器件VT4和第一開關器件VT1導通時變壓器初級繞組的電壓為Ui。