[實用新型]高頻PWM技術雙向DC/DC能量交換電路

有效

• 申請號: 201320414542.4
• 申請日: 2013-07-11
• 公開（公告）號: CN203406786U
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 曹驥;肖本濤
• 申請（專利權）人: 杭州可靠性儀器廠
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術領域

本實用新型涉及一種高頻PWM技術雙向DC/DC能量交換電路，特別適用于需要在兩個直流電系統之間雙向能量交換的場合，例如電池管理系統，電池充放電化成、分容、測試設備，超級電容節能系統等等。

背景技術

目前電池的充放電設備主要采用線性技術實現電池的充放電功能，利用電流采集轉換為比例電壓控制MOS管溝道電流，以達到恒流充放電的目的。在線性線路中，充電時，由于充電電源的輸出電壓要求高出MOS管的漏極電壓一定值，導致線路有較大的損耗功率，充電效率很低。并且電池放電時的電量，通過電阻釋放，電量沒有得到再利用，同時也帶來環境溫度的升高，增加了空調等輔助設施的開支。

發明內容

為了克服現有線性電路中電池充放電存在的上述不足，本實用新型提供一種能解決充電效率低和放電能量沒有再利用問題的高頻PWM技術雙向DC/DC能量交換電路。

本實用新型采用的技術方案是：

高頻PWM技術雙向DC/DC能量交換電路，包括高壓倍壓電路和低壓倍壓電路，其特征在于：

所述的高壓倍壓電路包括一具有高壓場效應MOS管的第一驅動電路和消磁電路，所述的第一驅動電路包括變壓器原邊的一次繞組、變壓器原邊的二次繞組、第一二極管以及第一MOS管，直流高壓端的正端與所述的變壓器原邊的一次繞組、二次繞組的異名端連接；所述的一次繞組的另一端與第一二極管的陽極連接，所述的第一二極管的陰極與第一MOS管的漏極連接，所述的第一MOS管的柵極與PWM信號相連，所述的第一MOS管的柵極與源極間并聯有第一電阻和第二電容；變壓器原邊的二次繞組的同名端與所述的消磁電路連接；所述的消磁電路的一端與所述的第一MOS管的源極相互連接后接地；

所述的低壓倍壓電路包括具有低壓場效應MOS管的第二驅動電路和儲能元件，所述的第二驅動電路包括變壓器的副邊繞組、第二MOS管、第三MOS管、PNP三極管，直流低壓端的正端與所述的變壓器的副邊繞組的同名端連接，所述的變壓器副邊繞組的同名端分別與第三MOS管的漏極和儲能元件連接，副邊繞組的另一端與所述的第二MOS管的源極連接，所述的第二MOS管的柵極與第三電阻以及第三電容串聯，此串聯電路與副邊繞組的同名端連接；所述的第二MOS管的漏極和源極間并聯有串聯的第四電阻和第四電容；所述的第三MOS管的柵極與第六電阻的一端相連，所述的第六電阻的另一端與所述的PNP三極管的基極相連，所述的PNP三極管的集電極與第五電阻的一端連接并與PWM信號連接，所述的第五電阻的另一端接地；所述的PNP三極管的發射極與第二MOS管的漏極連接；所述的儲能元件的一端與第三MOS管的漏極連接；所述的第三MOS管的源極和第二MOS管的漏極相連接，并通過連接第七電阻后接地；

當第一MOS管處于導通狀態時，能量經由第三MOS管儲存于儲能元件中；

當第一MOS管處于關閉狀態、第三MOS管處于導通狀態時，能量經由變壓器升壓傳遞到直流高壓端。

進一步，還包括一第一電解電容，連接于變壓器原邊一次繞組同名端與該輸入側共地端之間，用于濾波，直流高壓端的正端與所述的第一電解電容的正端相連。

進一步，還包括一第二電解電容，連接于變壓器副邊繞組與該輸出側共地端之間，用于濾波，直流低壓端的正端與所述的第二電解電容的正端連接。

進一步，所述的的消磁電路包括第二二極管和第二電阻，變壓器原邊的二次繞組的同名端與所述的第二二極管的陰極連接，所述的第二二極管的陽極與第二電阻連接。

進一步，所述的變壓器原邊的一次繞組與副邊繞組具有相同的極性。

進一步，所述的儲能元件為電感。

進一步，所述的第三MOS管的柵極與第三MOS管的源極間連接有第五電容。

進一步，輸入端為直流高壓，輸出端為直流低壓；其中直流高壓端接280V電源，直流低壓端接5V電源。

本實用新型降壓和升壓時，開關管均為50KHZ?PWM控制方式，能有效地降低雙向DC/DC變換器的開關損耗，提高變換器的工作效率。儲能電感在電路的升降壓中起到了重要的作用，是為獲得正確有效的能量轉移，作為二次感應的能量儲存元件。變壓器的一次繞組與二次繞組有相同的極性；第二電解電容為直流濾波器。

本實用新型電路的工作原理如下：

1、當場效應第一MOS管處于導通的狀態時，一次繞組漸漸會有電流流過，并將能量儲存于其中，由于變壓器的二次繞組有相同的極性，此能量就會順向轉移至輸出且同時經由場效應第三MOS管儲存于儲能電感中。