一种高效率的双向直流变换器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种高效率的双向直流变换器及其控制方法，通过检测输入电源是否存在，以据此来控制变换器工作于同步降压模式或同步升压模式以实现能量的双向传输，并且在传输过程中能量均通过同一个磁性元件。并且本发明专利技术采用功率传输支路来将能量传输给输出端并可调节输出端电压以使输入电源和负载能安全工作；此外，在需要输入限流的场合，本发明专利技术控制电路先满足负载的供电需求，然后将剩余的输入功率储存于电池中。本发明专利技术的双向直流变换器的控制方案简单，效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子领域，更具体地说，涉及。
技术介绍
直流变换器广泛应用于太阳能光伏发电系统、航空航天电源系统、移动通信备用电源系统、蓄电池充放电系统等，传统的直流变换器的电路图如图1所示，其主要包括三大部分第一功率级电路及其充电控制模块、第二功率级电路及其PWM控制模块和功率传输支路，所述直流变换器中还包含有一锂充电电池Ba。其中第一功率级电路为由第一电容Cl*、功率开关管Q1*、功率开关管Q2*、第一电感LI*、第一电阻Rl*组成的同步降压型充电电路，所述功率开关管Ql*和功率开关管Q2*由充电控制模块Ul控制其开关动作，其用以将输入功率给锂电池的充电；第二功率级电路为由第二电感L2*、功率开关管Q3*、功率开关管Q4*、第二电容C2*、分压电阻R2*和R3*组成的同步升压型电压转换电路，所述功率开关管Q3*和功率开关管Q4*由PWM控制模块U2控制其开关动作，其用以将所述锂电池电压Vbatt转换为输出电压供给负载；所述功率传输支路由开关管Q5*和开关控制电路U3组成，其用以将输入端功率传输给输出端以供给负载。传统的直流变换器的工作原理为在输入端口存在输入电源时，所述同步降压充电电路给所述锂电池充电；在输入端口无输入电源时，通过所述同步升压电压转换电路将所述锂电池电压转换为输出电压以供给负载。从上图1可以看出，现有技术的直流变换器中的双向直流变换器至少需要四个开关管、两个电感、两个电容、其元器件较多，并且控制电路也非常复杂，因此，有必要对现有的直流变换电路进一步改进，以减少电路元器件，并且使控制电路简单易行。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供，其通过对输入电源的检测，当有输入电源存在时，控制所述双向直流变换器工作于第一工作模式，以对充电电池充电；当输入电源不存在时，控制所述双向直流变换器工作于第二工作模式，以将充电电池的能量供给负载，其中，所述第一工作模式和第二工作模式工作过程中的能量传输均通过同一磁性元件。另外，本专利技术还提供了一功率传输支路，在负载为有效状态时，所述功率传输支路将输入电源或充电电池上的能量传输给负载。依据本专利技术的一种高效率的双向直流变换器的控制方法，所述双向直流变换器包括有一电池且所述双向直流变换器具有一个输入端口和输出端口，所述双向直流变换器只包含有一个磁性元件，所述控制方法包括以下步骤检测所述输入端口是否存在输入电源当检测到输入端口有输入电源存在时，所述双向直流变换器以第一工作模式运行，以给所述电池充电；当检测到输入端口没有输入电源存在时，所述双向直流变换器以第二工作模式运行，以将所述电池的电能传输给输出端口以供给负载；其中，在所述第一工作模式和所述第二工作模式运行中的电能传输均通过所述磁性元件。进一步的，在所述输入端口和输出端口之间设有一功率传输支路，所述输入电源的电能或所述电池的电能通过所述功率传输支路送至输出端口供给负载。优选的，所述功率传输支路对所述功率传输支路的电流和输出电压进行调节控制，以保护所述输入电源和输出端的负载。优选的，当检测到输入电源存在时，根据所述双向直流变换器的负载电流要求和输入电源的供电大小调整所述电池的充电电流，以保证所述电池能以最大功率充电且所述输入电源不会发生过载。优选的，所述第一工作模式为同步降压工作模式，所述第二工作模式为同步升压工作模式。依据本专利技术的一种高效率的双向直流变换器，其具有一输入端口用以接收输入电源，一输出端口用以给负载供电，还包括有一电池，所述双向直流变换器只包含有一个磁性元件以及一检测电路，所述检测电路用以判定输入端口是否存在输入电源当检测到输入端口有输入电源存在时，所述双向直流变换器以第一工作模式运行，以给所述电池充电；当检测到输入端口没有输入电源存在时，所述双向直流变换器以第二工作模式运行，以将所述电池的电能传输给输出端口以供给负载；其中，在所述第一工作模式和所述第二工作模式运行中的电能传输均通过所述磁性元件。进一步的，所述双向直流变换器还包括一功率传输支路，所述功率传输支路连接于所述输入端口和所述输出端口之间，用以将输入电源的电能或所述电池的电能送至输出端口供给负载。优选的，所述功率传输支路对功率传输支路的电流和输出电压进行调节控制，以保护所述输入电源和输出端的负载。优选的，当检测到输入电源存在时，所述功率传输支路根据所述双向直流变换器的负载状态和输入电源的供电大小调整所述电池的充电电流，以保证所述充电电池能以最大功率充电且所述输入电源不会发生过载。进一步的，所述双向直流变换器还包括一负载检测电路，用以检测负载的状态，当所述负载为有效状态时，所述功率传输支路导通。优选的，所述检测电路检测输入端口的输入电流以判定所述输入电源是否存在当所述输入电流大于零时，则输入端口存在所述输入电源；当所述输入电流等于零时，则输入端口不存在所述输入电源。进一步的，所述双向直流变换器还包括第一反馈电路、第二反馈电路、第一选择电路和PWM控制电路，所述第一反馈电路将所述电池的电流反馈信号和一第一基准电压进行比较，以产生第一误差信号；将所述电池的电压反馈信号和一第二基准电压进行比较，以产生第二误差信号；然后选取所述第一误差信号和所述第二误差信号中较低者作为所述第一反馈信号;所述第二反馈电路接收将所述双向直流变换器的输出电压和一第三基准电压，以产生第二反馈信号；所述第一选择电路接收所述第一反馈信号和所述第二反馈信号，以选择所述第一反馈信号或第二反馈信号传输给所述PWM控制电路；所述PWM控制电路根据所述第一反馈信号或第二反馈信号控制所述电池的充电电流或电压。进一步的，所述第一反馈电路还包括输入电流限制电路，所述输入电流限制电路比较所述输入电压和一电阻电压与第四基准电压之和，并产生第三误差信号；其中，所述电阻电压为利用一检测电阻检测输入电流获得；所述第一反馈电路选取所述第一误差信号、第二误差信号和第三误差信号，中较低者作为所述第一反馈信号。通过上述的，通过对输入电源的检测，以控制所述双向直流变换器工作于不同的工作模式以实现能量的双向传输。并且本专利技术采用功率传输支路来将能量传输给输出端并为负载提供过压保护功能；此外，在需要输入电流限制的场合，所述功率传输支路先满足负载的供电需求，再将剩余的输入功率给电池充电。本专利技术的双向直流变换器的控制方案简单，效率高。附图说明图1所示为传统的直流变换器的电路图；图2所示为依据本专利技术的一种高效率的双向直流变换器的一实施例的原理图；图3-1所示为依据本专利技术的一种高效率的双向直流变换器的第一实施例的具体电路图；图3-2所示为依据本专利技术的一种高效率的双向直流变换器的第二实施例的具体电路图；图4所示为依据本专利技术的一种高效率的双向直流变换器的控制方法的一实施例的流程具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的几个优选实施例进行详细描述，但本专利技术并不仅仅限于这些实施例。本专利技术涵盖任何在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本专利技术有彻底的了解，在以下本专利技术优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本专利技术。参考图2，所示为依据本专利技术的一种高效率的双向直流变换器的原理框图，所述双向直流变换器具有一输入端口用以接收外部的输入电源，具有一输出端口用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效率的双向直流变换器的控制方法，所述双向直流变换器包括有一电池且所述双向直流变换器具有一个输入端口和输出端口，其特征在于，所述双向直流变换器只包含有一个磁性元件，所述控制方法包括以下步骤：检测所述输入端口是否存在输入电源：当检测到输入端口有输入电源存在时，所述双向直流变换器以第一工作模式运行，以给所述电池充电；当检测到输入端口没有输入电源存在时，所述双向直流变换器以第二工作模式运行，以将所述电池的电能传输给输出端口以供给负载；其中，在所述第一工作模式和所述第二工作模式运行中的电能传输均通过所述磁性元件。

【技术特征摘要】
1.一种高效率的双向直流变换器的控制方法，所述双向直流变换器包括有一电池且所述双向直流变换器具有一个输入端口和输出端口，其特征在于，所述双向直流变换器只包含有一个磁性元件，所述控制方法包括以下步骤 检测所述输入端口是否存在输入电源 当检测到输入端口有输入电源存在时，所述双向直流变换器以第一工作模式运行，以给所述电池充电； 当检测到输入端口没有输入电源存在时，所述双向直流变换器以第二工作模式运行，以将所述电池的电能传输给输出端口以供给负载； 其中，在所述第一工作模式和所述第二工作模式运行中的电能传输均通过所述磁性元件。2.根据权利要求1所述的双向直流变换器的控制方法，其特征在于，在所述输入端口和输出端口之间设有一功率传输支路，所述输入电源的电能或所述电池的电能通过所述功率传输支路送至输出端口供给负载。3.根据权利要求2所述的双向直流变换器的控制方法，其特征在于，所述功率传输支路对所述功率传输支路的电流和输出电压进行调节控制，以保护所述输入电源和输出端的负载。4.根据权利要求2所述的双向直流变换器的控制方法，其特征在于，当检测到输入电源存在时，根据所述双向直流变换器的负载电流要求和输入电源的供电大小调整所述电池的充电电流，以保证所述电池能以最大功率充电且所述输入电源不会发生过载。5.根据权利要求1所述的双向直流变换器的控制方法，其特征在于，所述第一工作模式为同步降压工作模式，所述第二工作模式为同步升压工作模式。6.一种高效率的双向直流变换器，其具有一输入端口用以接收输入电源，一输出端口用以给负载供电，还包括有一电池，其特征在于，所述双向直流变换器只包含有一个磁性元件以及一检测电路， 所述检测电路用以判定输入端口是否存在输入电源 当检测到输入端口有输入电源存在时，所述双向直流变换器以第一工作模式运行，以给所述电池充电； 当检测到输入端口没有输入电源存在时，所述双向直流变换器以第二工作模式运行，以将所述电池的电能传输给输出端口以供给负载； 其中，在所述第一工作模式和所述第二工作模式运行中的电能传输均通过所述磁性元件。7.根据权利要求6所述的双向直流变换器，其特征在于，所述双向直流变换器还包括一功率传输支路， 所述功率传输支路...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，
申请(专利权)人：矽力杰半导体技术杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：