一种智能双向DC-DC切换电路及不间断电源制造技术

本发明专利技术公开了一种智能双向DC

【技术实现步骤摘要】
一种智能双向DC
‑
DC切换电路及不间断电源


[0001]本专利技术属于电力电子
，具体涉及一种智能双向DC
‑
DC切换电路及不间断电源。

技术介绍

[0002]在现有技术中，电池(如移动电源等)的充放电通常用到双向DC
‑
DC变换器。
[0003]附图1所示是一种常用的双向DC
‑
DC变换器拓扑结构，包括四个开关管和一个电感。第一开关管M1和第二开关管M2串联组成第一桥臂，连接在直流电源输入端；第三开关管M3和第四开关管M4串联组成第二桥臂，连接在直流电源输出端；电感L跨接在第一桥臂与第二桥臂之间。
[0004]该双向DC
‑
DC变换器具有降压(BUCK)、升压(BOOST)、降升压(BUCK/BOOST)三种工作模式，由变换器驱动电路进行控制。
[0005]但是众所周知，在重要的“不断电”场合，对双向DC
‑
DC变换器的切换响应时间要求非常迅速，将上述双向DC
‑
DC变换器应用到不间断电源中时，常规的电池充、放电的切换控制，无法满足应用要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的正是为了双向DC
‑
DC变换器应用于不间断电源可以实现高速正反向切换，设计了一种智能的自动双向DC
‑
DC切换电路。
[0007]本专利技术提供了一种智能双向DC
‑
DC切换电路，包括主控制器、双向DC
‑
DC电路和智能切换电路；所述双向DC
‑
DC电路分别与所述主控制器和所述智能切换电路连接，所述主控制器为所述双向DC
‑
DC电路提供驱动信号；所述智能切换电路连接为所述主控制器提供正反向切换信号。
[0008]进一步地，所述智能切换电路包括电压反馈模块、基准电压模块和切换信号模块.
[0009]进一步地，所述电压反馈模块包括运放芯片、第一MOS管和稳压芯片；工作电压经分压电阻和所述稳压芯片后连接至所述运放芯片的同相输入端，所述运放芯片的输出信号将所述第一MOS管导通，输出反馈信号作为所述双向DC
‑
DC电路的电压基准点。
[0010]进一步地，所述基准电压模块包括稳压芯片和第一比较器芯片，所述加在第一比较器芯片同相输入端的电压是经所述稳压芯片输出的电压，加在第一比较器芯片反相输入端的电压是经分压的双向DC
‑
DC切换电路的输入电压。
[0011]进一步地，所述切换信号模块包括第二比较器芯片和第二MOS管；所述第二比较器芯片的正向输入端分别经分压电阻与所述稳压芯片的输出端及所述第一比较器芯片的输出端连接，所述第二比较器芯片的反相输入端经分压电阻与双向DC
‑
DC切换电路的输入端连接；所述第二比较器芯片的输出用于驱动所述第二MOS管，所述主控制器根据第二MOS管的输出信号控制双向DC
‑
DC电路实现正反向切换。
[0012]进一步地，所述双向DC
‑
DC电路的拓扑结构，包括4个开关管；第一开关管的第一极
与第三开关管的第二极之间串联有一个电感；第二开关管与第四开关管串联后再与所述电感并联，其中，所述第二开关管的第二极与所述第一开关管的第一极连接，所述第二开关管的第一极与所述第四开关管的第二极连接，所述第四开关管的第一极与所述第三开关管的第二极连接。
[0013]进一步地，所述反馈信号经放大电路连接在所述第二开关管的第一极和所述第四开关管的第二极之间。
[0014]本专利技术还提供了一种不间断电源，包括前述任一方案描述的智能双向DC
‑
DC切换电路和可充电备用电池。
[0015]本专利技术采用主控MCU加硬件电路的方式，能够实现双向DC
‑
DC电路的自动高速切换，同时可用实现正、反向自动升压、自动降压、自动降升压，以防止某应用场合断电或电源不稳定，比如给一些重要的大型数据库供电。
附图说明
[0016]图1是现有技术的双向DC
‑
DC电路图；
[0017]图2是本专利技术的双向DC
‑
DC电路图；
[0018]图3是本专利技术的智能切换电路图；
[0019]图4是本专利技术的主控制器的引脚连接图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图2
‑
4对本专利技术作进一步详细描述。附图中的常规电路元件如电阻、电容，其应用均是配合主要电路元件的常规外围电路搭建，本领域技术人员能够非常直观地确定其类别与性质，因此未进行逐一标示和具体说明。
[0021]本专利技术的一种智能双向DC
‑
DC切换电路，主要包括主控制器U1、双向DC
‑
DC电路(芯片)和智能切换电路。双向DC
‑
DC电路分别与所述主控制器和所述智能切换电路连接，所述主控制器为所述双向DC
‑
DC电路提供驱动信号，所述智能切换电路连接为所述主控制器提供正反向切换信号。
[0022]附图2示出了所述双向DC
‑
DC电路的拓扑结构，包括4个开关管。第一开关管M1的第一极(源极)与第三开关管M3的第二极(漏极)之间串联有一个电感L。第二开关管M2与第四开关管M4串联后再与电感L并联，其中，第二开关管M2的第二极(漏极)与第一开关管M1的第一极(源极)连接，第二开关管M2的第一极(源极)与第四开关管M4的第二极(漏极)连接，第四开关管M4的第一极(源极)与第三开关管M3的第二极(漏极)连接。
[0023]所述智能切换电路的拓扑结构如附图3所示，包括电压反馈模块、基准电压模块和切换信号模块。
[0024]所述电压反馈模块包括运放芯片U2(如LMV321)、第一MOS管Q1(如NMOS)和稳压芯片U3(如LM431)。工作电压(5V)经分压电阻和稳压芯片U3后连接至运放芯片U2的同相输入端，运放芯片U2的输出信号将第一MOS管Q1导通，输出反馈信号Vfb。参见附图2，所述反馈信号Vfb经放大电路连接在第二开关管M2的第一极(源极)和第四开关管M4的第二极(漏极)之间。在实际应用中，所述反馈信号Vfb作为双向DC
‑
DC电路的电压基准点。
[0025]所述基准电压模块包括稳压芯片U3(如LM431)和第一比较器芯片U4a，由第一比较
器芯片U4a的输出为所述切换信号模块提供基准电压。参见附图3，加在第一比较器芯片U4a同相输入端的电压是经稳压芯片U3输出的小幅电压，此电压维持不变；加在第一比较器芯片U4a反相输入端的电压是经分压的双向DC
‑
DC切换电路的输入电压(不间断电源的充电电压)Vin。在Vin正常的情况下，通过设计反相输入端的分压电路使得第一比较器芯片U4a同相输入端电压小于反相输入端的电压，此时第一比较器芯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能双向DC
‑
DC切换电路，其特征在于：包括主控制器、双向DC
‑
DC电路和智能切换电路；所述双向DC
‑
DC电路分别与所述主控制器和所述智能切换电路连接；所述主控制器为所述双向DC
‑
DC电路提供驱动信号；所述智能切换电路连接为所述主控制器提供正反向切换信号。2.根据权利要求1所述的一种智能双向DC
‑
DC切换电路，其特征在于：所述智能切换电路包括电压反馈模块、基准电压模块和切换信号模块。3.根据权利要求2所述的一种智能双向DC
‑
DC切换电路，其特征在于：所述电压反馈模块包括运放芯片、第一MOS管和稳压芯片；工作电压经分压电阻和所述稳压芯片后连接至所述运放芯片的同相输入端，所述运放芯片的输出信号将所述第一MOS管导通，输出反馈信号作为所述双向DC
‑
DC电路的电压基准点。4.根据权利要求3所述的一种智能双向DC
‑
DC切换电路，其特征在于：所述基准电压模块包括稳压芯片和第一比较器芯片，所述加在第一比较器芯片同相输入端的电压是经所述稳压芯片输出的电压，加在第一比较器芯片反相输入端的电压是经分压的双向DC
‑
DC电路的输入电压。5.根据权利要求4所述的一种智能双向DC
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：朱洪卫，
申请(专利权)人：无锡晶哲科技有限公司，
类型：发明
国别省市：