直流变换电路及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种直流变换电路及其控制方法，所述直流变换电路包括电源输入端口、功率模块、防倒灌模块、控制模块及电源输出端口；在本发明专利技术中，结合功率模块及控制模块的结构设计，设置了多种精细灵活的工作模式，除了升压模式及降压模式之外，还具有升降压模式，基于升压模式与降压模式之间的升降压模式，保证不会在拓扑变换临界点出现误判而导致模式切换错误，提高了电源的可靠性；除了升压模式、降压模式及升降压模式之外，还具有限流模式及关断模式，限流模式及关断模式可用于故障排除隔离作用，便于故障异常时的切换选择，提升了直流变换电路的可靠性；基于功率模块输出端串接的防倒灌模块，简单高效地实现了输出防倒灌功能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
直流变换电路及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电子电路
，尤其是涉及一种直流变换电路及其控制方法。

技术介绍

[0002]防倒灌模块的作用是为了保证各电源之间互相独立工作，防止电流倒灌回流至电源变换电路，对电路中器件造成损坏。目前常见的防倒灌电路主要包括二极管和MOS管，其中二极管不需要控制，简单可靠，但是在低压大电流应用场合中，由于二极管的压降较大，会严重影响电源效率同时导致二极管本身散热困难。而MOS管的导通电阻很小，对效率影响不大，因此MOS管被更为广泛地应用在防倒灌电路中，但是需要根据电流的方向来控制MOS管的导通关断，其控制要求很高，也有专门的控制芯片来实现防倒灌，但是其成本较高。
[0003]同时，目前的直流变换拓扑多样化，但是直流变换的控制方法相对不够成熟，尤其是对于能够同时升降压的直流可变拓扑，传统的控制方法容易在拓扑变换临界点出现误判，导致升降压控制逻辑翻转，造成暂态过压的情况，影响电源的可靠性。
[0004]因此，目前急需一种简单高效的带输出防倒灌功能的直流可变拓扑技术方案。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术提供了一种带输出防倒灌功能的直流可变拓扑技术方案，在简单高效地实现升压和降压功能的同时，采用防倒灌模块解决电流倒灌问题，以提高直流电源的输出效率和可靠性。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供的技术方案如下。
[0007]一种直流变换电路，包括电源输入端口、功率模块、防倒灌模块、控制模块及电源输出端口，所述电源输入端口、所述功率模块、所述防倒灌模块及所述电源输出端口依次串联，所述电源输入端口接输入电压，所述功率模块对所述输入电压进行功率变换，得到输出电压，所述输出电压依次经所述防倒灌模块及所述电源输出端口后对外输出，所述防倒灌模块用于防止所述输出电压的电流倒灌，所述控制模块与所述功率模块的控制端连接，所述控制模块被配置为：实时采集所述输入电压、所述输出电压、输出电流及温度，并根据所述输入电压、所述输出电压、所述输出电流及所述温度切换所述功率模块的工作模式，所述功率模块的工作模式包括升压模式、降压模式、升降压模式、限流模式及关断模式。
[0008]可选地，所述功率模块包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、功率电感、输入电容及第一输出电容，所述输入电容与所述电源输入端口并联，所述第一NMOS管的漏极与所述电源输入端口的正端连接，所述第二NMOS管的漏极与所述第一NMOS管的源极连接，所述第二NMOS管的源极与所述电源输入端口的负端连接，所述功率电感串联在所述第一NMOS管的源极与所述第四NMOS管的源极之间，所述第三NMOS管的源极与所述电源输入端口的负端连接，所述第三NMOS管的漏极与所述第四NMOS管的源极连接，所述第一输出电容的一端与所述第四NMOS管的漏极连接，所述第一输出电容的另一端与所述电源输入端口的负端连接。
[0009]可选地，所述控制模块与所述第一NMOS管的栅极、所述第二NMOS管的栅极、所述第三NMOS管的栅极及所述第四NMOS管的栅极分别连接。
[0010]可选地，所述防倒灌模块包括第五NMOS管、第六NMOS管、第一限流电阻、第二限流电阻、第三限流电阻、运算放大器及第二输出电容，所述第五NMOS管的源极与所述第四NMOS管的漏极连接，所述第五NMOS管的漏极与所述电源输出端口的正端连接，所述第二输出电容与所述电源输出端口并联，所述第一限流电阻串联在所述第五NMOS管的栅极与所述运算放大器的输出端中间，所述第三限流电阻串联在所述电源输出端口的正端与所述第六NMOS管的漏极中间，所述第六NMOS管的源极与所述运算放大器的反相输入端连接，所述第二限流电阻串联在所述第六NMOS管的栅极与所述运算放大器的电源正端之间，所述运算放大器的电源负端与所述运算放大器的同相输入端连接，所述运算放大器的电源负端还与所述第五NMOS管的源极连接。
[0011]可选地，所述直流变换电路还包括辅助供电模块，所述辅助供电模块的输入正端与所述电源输入端口的正端连接，所述辅助供电模块的输入负端与所述电源输入端口的负端连接，所述辅助供电模块对所述输入电压进行功率变换，得到并输出辅助供电电压，所述辅助供电模块的输出正端与所述运算放大器的电源正端连接，所述辅助供电模块的输出负端与所述运算放大器的电源负端连接。
[0012]一种直流变换电路的控制方法，包括：
[0013]提供上述任一项所述的直流变换电路；
[0014]通过所述控制模块实时采集所述输入电压、所述输出电压、所述输出电流及所述温度；
[0015]通过所述控制模块判断所述输入电压、所述输出电压、所述输出电流及所述温度是否正常；
[0016]若所述输入电压、所述输出电压、所述输出电流及所述温度均正常，则根据所述输出电压的设定值与所述输入电压之比，将所述功率模块的工作模式切换为所述升压模式、所述降压模式及所述升降压模式中的一种；
[0017]若所述输入电压、所述输出电压、所述输出电流及所述温度汇中的至少一个不正常，则通过所述控制模块将所述功率模块的工作模式切换为所述限流模式及所述关断模式中的一种。
[0018]可选地，所述通过所述控制模块判断所述输入电压、所述输出电压、所述输出电流及所述温度是否正常的步骤，包括：
[0019]获取设定的输入电压下限值和输入电压上限值，所述输入电压下限值小于所述输入电压上限值；比较所述输入电压与所述输入电压下限值及所述输入电压上限值的大小；若所述输入电压小于所述输入电压下限值，则所述输入电压不正常，出现输入欠压现象；若所述输入电压大于等于所述输入电压下限值且小于等于所述输入电压上限值，则所述输入电压正常；若所述输入电压大于等于所述输入电压上限值，则所述输入电压不正常，出现输入过压现象；
[0020]获取输出电压上限值，比较所述输出电压与所述输出电压上限值的大小；若所述输出电压小于等于所述输出电压上限值，则所述输出电压正常；若所述输出电压大于所述输出电压上限值，则所述输出电压不正常，出现输出过压现象；
[0021]获取输出电流上限值，比较所述输出电流与所述输出电流上限值的大小；若所述输出电流小于等于所述输出电流上限值，则所述输出电流正常；若所述输出电流大于所述输出电流上限值，则所述输出电流不正常，出现输出过流现象；
[0022]获取温度上限值，比较所述温度与所述温度上限值的大小；若所述温度小于等于所述温度上限值，则所述温度正常；若所述温度大于所述温度上限值，则所述温度不正常，出现过热现象。
[0023]可选地，根据所述输出电压的设定值与所述输入电压之比，将所述功率模块的工作模式切换为所述升压模式、所述降压模式及所述升降压模式中的一种的步骤，包括：
[0024]获取设定的第一阈值及第二阈值，所述第一阈值小于所述第二阈值；
[0025]若所述输出电压的设定值与所述输入电压之比大于等于所述第二阈值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流变换电路，其特征在于，包括电源输入端口、功率模块、防倒灌模块、控制模块及电源输出端口，所述电源输入端口、所述功率模块、所述防倒灌模块及所述电源输出端口依次串联，所述电源输入端口接输入电压，所述功率模块对所述输入电压进行功率变换，得到输出电压，所述输出电压依次经所述防倒灌模块及所述电源输出端口后对外输出，所述防倒灌模块用于防止所述输出电压的电流倒灌，所述控制模块与所述功率模块的控制端连接，所述控制模块被配置为：实时采集所述输入电压、所述输出电压、输出电流及温度，并根据所述输入电压、所述输出电压、所述输出电流及所述温度切换所述功率模块的工作模式，所述功率模块的工作模式包括升压模式、降压模式、升降压模式、限流模式及关断模式。2.根据权利要求1所述的直流变换电路，其特征在于，所述功率模块包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、功率电感、输入电容及第一输出电容，所述输入电容与所述电源输入端口并联，所述第一NMOS管的漏极与所述电源输入端口的正端连接，所述第二NMOS管的漏极与所述第一NMOS管的源极连接，所述第二NMOS管的源极与所述电源输入端口的负端连接，所述功率电感串联在所述第一NMOS管的源极与所述第四NMOS管的源极之间，所述第三NMOS管的源极与所述电源输入端口的负端连接，所述第三NMOS管的漏极与所述第四NMOS管的源极连接，所述第一输出电容的一端与所述第四NMOS管的漏极连接，所述第一输出电容的另一端与所述电源输入端口的负端连接。3.根据权利要求2所述的直流变换电路，其特征在于，所述控制模块与所述第一NMOS管的栅极、所述第二NMOS管的栅极、所述第三NMOS管的栅极及所述第四NMOS管的栅极分别连接。4.根据权利要求2所述的直流变换电路，其特征在于，所述防倒灌模块包括第五NMOS管、第六NMOS管、第一限流电阻、第二限流电阻、第三限流电阻、运算放大器及第二输出电容，所述第五NMOS管的源极与所述第四NMOS管的漏极连接，所述第五NMOS管的漏极与所述电源输出端口的正端连接，所述第二输出电容与所述电源输出端口并联，所述第一限流电阻串联在所述第五NMOS管的栅极与所述运算放大器的输出端中间，所述第三限流电阻串联在所述电源输出端口的正端与所述第六NMOS管的漏极中间，所述第六NMOS管的源极与所述运算放大器的反相输入端连接，所述第二限流电阻串联在所述第六NMOS管的栅极与所述运算放大器的电源正端之间，所述运算放大器的电源负端与所述运算放大器的同相输入端连接，所述运算放大器的电源负端还与所述第五NMOS管的源极连接。5.根据权利要求4所述的直流变换电路，其特征在于，所述直流变换电路还包括辅助供电模块，所述辅助供电模块的输入正端与所述电源输入端口的正端连接，所述辅助供电模块的输入负端与所述电源输入端口的负端连接，所述辅助供电模块对所述输入电压进行功率变换，得到并输出辅助供电电压，所述辅助供电模块的输出正端与所述运算放大器的电源正端连接，所述辅助供电模块的输出负端与所述运算放大器的电源负端连接。6.一种直流变换电路的控制方法，其特征在于，包括：提供权利要求1
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5中任一项所述的直流变换电路；通过所述控制模块实时采集所述输入电压、所述输出电压、所述输出电流及所述温度；通过所述控制模块判断所述输入电压、所述输出电压、所述输出电流及所述温度是否正常；若所述输入电压、所述输出电压、所述输出电流及所述温度均正常，则根据所述输出电

【专利技术属性】
技术研发人员：彭孙宏浩，游富淋，廖建军，李永，罗天柱，徐国英，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十四研究所，
类型：发明
国别省市：