DC-DC变换器和双向DC-DC变换器及包括其的不间断电源制造技术

本发明专利技术提供了一种DC‑DC变换器和双向DC‑DC变换器及包括其的不间断电源，所述DC‑DC变换器包括：依次连接的第一电感、第一开关管和第二电感；依次连接的第一二极管、第三电感和第二二极管；第一电容，其连接在所述第一开关管的一端与所述第一电感相连接形成的节点和所述第二二极管的阳极之间；以及第二电容，其连接在所述第一开关管的另一端与所述第二电感相连接形成的节点和所述第一二极管的阴极之间。本发明专利技术的DC‑DC变换器能够对可充电电池进行降压或升压充电，或使得可充电电池降压或升压放电，且能够应用于不间断电源并联。

DC-DC converter and Bidirectional DC-DC converter and its uninterruptible power supply

【技术实现步骤摘要】
DC-DC变换器和双向DC-DC变换器及包括其的不间断电源
本专利技术涉及电子电路领域，具体涉及一种DC-DC变换器和双向DC-DC变换器及包括其的不间断电源。
技术介绍
DC-DC变换器是一种广泛应用于不间断电源中的电气装置。DC-DC变换器的输入端连接至可充电电池，其输出端连接至不间断电源中的正、负直流母线上。当市电出现故障时，DC-DC变换器将可充电电池中的直流电升压后输出至正、负直流母线上。图1是现有技术中的第一种DC-DC变换器连接在不间断电源的直流母线和可充电电池之间且处于充电模式下的电路图。如图1所示，DC-DC变换器1包括在正直流母线11和可充电电池B的正极之间依次连接的电感L11、电容C11和二极管D12，以及绝缘栅双极型晶体管T11和电感L13，电感L11的一端、电容C11的一端和绝缘栅双极型晶体管T11的集电极相连接，电容C11的另一端、二极管D12的阳极和电感L13的一端相连接，可充电电池B的负极、电感L13的另一端和绝缘栅双极型晶体管T11的发射极都连接至负直流母线12。在图1中，此时DC-DC变换器1只能被控制为将正、负直流母线之间的电容上的电能传输至可充电电池B中，而不能实现将可充电电池B中的电能传输至正、负直流母线之间的电容上，因此无法实现能量的双向传输。为了实现能量的双向传输，将增加不间断电源的电路模块的成本。在不间断电源的实际应用中，为了提高功率密度，常常需要将多个不间断电源功率模块并联连接。图2是将两个包含图1所示的DC-DC变换器的不间断电源进行并联的电路图，如图2所示，可充电电池B的负极同时连接至两个不间断电源的负直流母线121、122，因此每一个控制装置(图2未示出)无法独立地控制对应的不间断电源的负直流母线上的电压。由此可知，图1所示的DC-DC变换器1无法应用于多个不间断电源并联。图3是图1所示的DC-DC变换器连接在不间断电源的直流母线和可充电电池之间且处于放电模式下的电路图。如图3所示，二极管D12的阴极连接至正直流母线11，电感L11的另一端连接至可充电电池B的正极，可充电电池B的负极、绝缘栅双极型晶体管T11的发射极、电感L13的一端都连接至负直流母线12。在图3中，此时DC-DC变换器1只能被控制为将可充电电池B中的电能传输至正、负直流母线之间的电容上，无法实现能量的双向传输。为了实现能量的双向传输，将增加不间断电源的电路模块的成本。图4是将两个包含图3所示的DC-DC变换器的不间断电源进行并联的电路图，如图4所示，可充电电池B的负极同样连接至两个不间断电源的负直流母线。因此每一个控制装置(图4未示出)同样无法独立地控制相应的不间断电源的负直流母线上的电压。由此可知，DC-DC变换器1无法应用于多个不间断电源并联。图5是现有技术中的第二种DC-DC变换器连接在不间断电源的直流母线和可充电电池之间且处于充电模式下的电路图。如图5所示，DC-DC变换器2包括在正直流母线21和可充电电池B的正极之间依次连接的绝缘栅双极型晶体管T22、电容C21和电感L21，以及电感L23和二极管D21。电感L23的一端、绝缘栅双极型晶体管T22的发射极和电容C21的一端相连接，二极管D21的阴极、电容C21的另一端和电感L21的一端相连接，可充电电池B的负极、二极管D21的阳极、电感L23的另一端都连接至负直流母线22。在图5中，此时DC-DC变换器2只能被控制为将正、负直流母线之间的电容上的电能传输至可充电电池B中，而不能实现将可充电电池B中的电能传输至正、负直流母线之间的电容上，无法实现能量的双向传输。为了实现能量的双向传输，将增加不间断电源的电路模块的成本。图6是将两个包含图5所示DC-DC变换器的不间断电源进行并联的电路图，如图6所示，可充电电池B的负极同时连接至两个不间断电源的负直流母线，因此每一个控制装置(图6未示出)同样无法独立地控制对应的不间断电源的负直流母线上的电压。由此可知，DC-DC变换器2无法应用于不间断电源并联。图7是图5所示的DC-DC变换器连接在不间断电源的直流母线和可充电电池之间且处于放电模式下的电路图。如图7所示，电感L21的另一端连接至正直流母线21，绝缘栅双极型晶体管T22的集电极连接至可充电电池B的正极，可充电电池B的负极、电感L23的另一端和二极管D21的阳极连接至负直流母线22。在图7中，此时DC-DC变换器2只能被控制为将可充电电池B中的电能传输至正、负直流母线之间的电容上，无法实现能量的双向传输。为了实现能量的双向传输，将增加不间断电源的电路模块的成本。图8是将两个包含图7所示的DC-DC变换器的不间断电源进行并联的电路图，如图7所示，可充电电池B的负极连接至两个不间断电源的负直流母线。因此每一个控制装置(图7未示出)无法独立地控制对应的不间断电源的负直流母线上的电压。由此可知，DC-DC变换器2无法应用于不间断电源并联。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种DC-DC变换器，包括：依次连接的第一电感、第一开关管和第二电感；依次连接的第一二极管、第三电感和第二二极管；第一电容，其连接在所述第一开关管的一端与所述第一电感相连接形成的节点和所述第二二极管的阳极之间；以及第二电容，其连接在所述第一开关管的另一端与所述第二电感相连接形成的节点和所述第一二极管的阴极之间。优选的，当所述第一开关管导通时，所述第一电感、第一开关管和第二电感形成第一电流路径，且所述第一电容、第一开关管、第二电容和第三电感形成第二电流路径；当所述第一开关管截止时，所述第一二极管、第三电感和第二二极管形成第三电流路径。优选的，所述第一开关管为第一绝缘栅双极型晶体管，其集电极连接至所述第一电感的一端和第一电容相连接形成的节点，其发射极连接至所述第二电感的一端和第二电容相连接形成的节点，其中所述第一电感的另一端和所述第二电感的另一端分别用于连接至第一直流供电装置的正极和负极，所述第二二极管的阴极和所述第一二极管的阳极分别用于连接至第二直流供电装置的正极和负极。优选的，所述DC-DC变换器还包括：与所述第一开关管反向并联的二极管；与所述第一二极管反向并联的第二开关管；以及与所述第二二极管反向并联的第三开关管。优选的，还包括控制装置，其用于给所述第一开关管提供脉宽调制信号使其交替导通和截止。优选的，还包括控制装置，其用于控制所述第二开关管和第三开关管都截止，且给所述第一开关管提供脉宽调制信号使其交替导通和截止；或控制所述第一开关管截止，且给所述第二开关管和第三开关管提供相同的脉宽调制信号，使所述第二开关管交替导通和截止且使所述第三开关管交替导通和截止。本专利技术还提供了一种DC-DC变换器，包括：依次连接的第一开关管、第一电感和第二开关管；依次连接的第二电感、第一二极管和第三电感；第一电容，其连接在所述第一二极管的阴极和所述第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种DC-DC变换器，其特征在于，包括：/n依次连接的第一电感、第一开关管和第二电感；/n依次连接的第一二极管、第三电感和第二二极管；/n第一电容，其连接在所述第一开关管的一端与所述第一电感相连接形成的节点和所述第二二极管的阳极之间；以及/n第二电容，其连接在所述第一开关管的另一端与所述第二电感相连接形成的节点和所述第一二极管的阴极之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种DC-DC变换器，其特征在于，包括：
依次连接的第一电感、第一开关管和第二电感；
依次连接的第一二极管、第三电感和第二二极管；
第一电容，其连接在所述第一开关管的一端与所述第一电感相连接形成的节点和所述第二二极管的阳极之间；以及
第二电容，其连接在所述第一开关管的另一端与所述第二电感相连接形成的节点和所述第一二极管的阴极之间。


2.根据权利要求1所述的DC-DC变换器，其特征在于，当所述第一开关管导通时，所述第一电感、第一开关管和第二电感形成第一电流路径，且所述第一电容、第一开关管、第二电容和第三电感形成第二电流路径；当所述第一开关管截止时，所述第一二极管、第三电感和第二二极管形成第三电流路径。


3.根据权利要求2所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述第一开关管为第一绝缘栅双极型晶体管，其集电极连接至所述第一电感的一端和第一电容相连接形成的节点，其发射极连接至所述第二电感的一端和第二电容相连接形成的节点，其中所述第一电感的另一端和所述第二电感的另一端分别用于连接至第一直流供电装置的正极和负极，所述第二二极管的阴极和所述第一二极管的阳极分别用于连接至第二直流供电装置的正极和负极。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述DC-DC变换器还包括：
与所述第一开关管反向并联的二极管；
与所述第一二极管反向并联的第二开关管；以及
与所述第二二极管反向并联的第三开关管。


5.根据权利要求1-3中任一项所述的DC-DC变换器，其特征在于，还包括控制装置，其用于给所述第一开关管提供脉宽调制信号使其交替导通和截止。


6.根据权利要求4所述的DC-DC变换器，其特征在于，还包括控制装置，其用于
控制所述第二开关管和第三开关管都截止，且给所述第一开关管提供脉宽调制信号使其交替导通和截止；或
控制所述第一开关管截止，且给所述第二开关管和第三开关管提供相同的脉宽调制信号，使所述第二开关管交替导通和截止且使所述第三开关管交替导通和截止。


7.一种DC-DC变换器，其特征在于，包括：
依次连接的第一开关管、第一电感和第二开关管；
依次连接的第二电感、第一二极管和第三电感；
第一电容，其连接在所述第一二极管的阴极和所述第一电感的一端之间；以及
第二电容，其连接在所述第一二极管的阳极和所述第一电感的另一端之间。


8.根据权利要求7所述的DC-DC变换器，其特征在于，当所述第一开关管和第二开关管都导通时，所述第一开关管、第一电感和第二开关管形成第一电流路径；当所述第一开关管和第二开关管都截止时，所述第二电感、第一二极管和第三电感形成第二电流路径，且所述第一电容、第一电感、第二电容和第一二极管形成第三电流路径。


9.根据权利要求8所述的DC-DC变换器，其特征在于，
所述第一开关管为第一绝缘栅双极型晶体管，其发射极连接至所述第一电感的一端和第一电容相连接形成的节点；
所述第二开关管为第二绝缘栅双极型晶体管，其集电极连接至所述第一电感的另一端和第二电容相连接形成的节点；
其中，所述第一绝缘栅双极型晶体管的集电极和所述第二绝缘栅双极型晶体管的发射极分别用于连接至第一直流供电装置的正极和负极，所述第三电感和第二电感分别用于连接至第二直流供电装置的正极和负极。


10.根据权利要求7-9中任一项所述的DC-DC变换器，其特征在于，所述DC-DC变换器还包括：
与所述第一二极管反向并联的第三开关管；

【专利技术属性】
技术研发人员：李化良，欧阳华奋，郑大为，袁沛华，刘学钢，
申请(专利权)人：伊顿智能动力有限公司，
类型：发明
国别省市：爱尔兰;IE