CN102403905A - 双向dc/dc变换器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双向DC/DC变换器，它包括第一输入输出源、第二输入输出源、与第一输入输出源相连的第一线圈组、与第二输入输出源相连的第二线圈组、设置在第二输入输出源和第二线圈组所形成的电路中的开关，第二线圈组包括相互串联的固定线圈和至少一个的切换线圈，所述切换线圈具有与所述固定线圈相连的第一端和与第一端相对的第二端，当开关的拨片拨至所述切换线圈的第一端时，所述第一线圈组和所述固定线圈产生交变磁场，当开关的拨片拨至所述切换线圈的第二端时，所述固定线圈和切换线圈形成共同的绕组与所述第一线圈组产生交变磁场。本发明采用以上结构，线路简单可靠，大大降低了双向DC/DC变换器的设计难度。
Description
技术领域
本发明涉及一种双向DC/DC变换器。
背景技术
在双向DC/DC变换器中（以双向全桥为例，具体拓扑见附图），Va和Vb变化范围分别为：
当能量从Va向Vb流动时，要求在Va电压最低时（Va_min），能够转换成Vb的最大值（Vb_max）。由此得到变压器匝比计算公式：
: SW1~SW4的最大占空比
当能量从Vb向Va流动时，要求在Vb电压最低时（Vb_min），能够转换成Va的最大值（Va_max）。由此得到变压器的匝比计算公式：
如果保持不变，则要求n1和n2有不同的匝比。
目前大多数双向DC/DC变换器通过改变最大占空比，或者使用常规DC/DC变换器的延伸拓扑使n1等于n2，从而实现能量双向流动的功能。但改变最大占空比使控制方式复杂化，使用延伸拓扑又造成变换器成本的增加。
发明内容
本发明的目的是提供了一种双向DC/DC变换器，在控制方式不变的前提下，使用常规的DC/DC拓扑（如全桥，半桥，push-pull等），实现能量的双向流动。
为达到上述目的，本发明提供了一种双向DC/DC变换器，它包括第一输入输出源、第二输入输出源、与第一输入输出源相连的第一线圈组、与第二输入输出源相连的第二线圈组、设置在第二输入输出源和第二线圈组所形成的电路中的开关，第二线圈组包括相互串联的固定线圈和至少一个的切换线圈，所述切换线圈具有与所述固定线圈相连的第一端和与第一端相对的第二端，当开关的拨片拨至所述切换线圈的第一端时，所述第一线圈组和所述固定线圈产生交变磁场，当开关的拨片拨至所述切换线圈的第二端时，所述固定线圈和切换线圈形成共同的绕组与所述第一线圈组产生交变磁场。
优选地，所述第一输入输出源和第一线圈组之间设置有第一控制开关，所述第二输入输出源和第二线圈组之间设置有第二控制开关。
优选地，所述开关为继电器。
优选地，所述开关为MOSFET。
优选地，所述开关为IGBT。
本发明采用以上结构，线路简单可靠，大大降低了双向DC/DC变换器的设计难度。
附图说明
附图1是本发明实施例中的结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚明确的界定。
本发明的实施例：
如附图1所示，变压器的原边包括第一输入输出源Va以及与第一输入输出源Va相连接的第一绕线组和第一控制开关（SW1~SW4），变压器的副边包括第二输入输出源Vb以及与第二输入输出源Vb相连接的第二绕线组和第二控制开关（SW5~SW8），第二绕线组包括相互串联的固定线圈和切换线圈。可通过开关来改变变压器副边的匝数，从而改变变压器的匝比。当需要比较高的匝比时，附图中开关闭合在b点。当需要比较低的匝比时，附图中开关闭合在a点。
默认状态下，开关闭合在b点。当变换器的需要比较小的匝比时，变换器首先需要停止SW1~SW8的驱动，即SW1~SW8都处于关断状态，使变压器漏感电流降低到零。然后再使虚框部分的开关闭合在a点。整个过程中，该开关都在零电流/零电压条件下动作，不会因过大的电压或者电流尖峰造成开关的损坏。
如果SW1-SW8的驱动停止时间过短，变换器内部电流尚未降低到零，此时虚框部分的开关动作时，会有较大的电压或者电流尖峰。但如果电压或者电流尖峰仍在该开关的安全规格内，亦可接受。
该开关从a点闭合到b点时，动作时序与前面的描述基本相同。
同样，可以将该开关放置在变压器原边，通过改变原边匝数的方式来改变变压器的匝比。
开关可以为继电器。
开关也可以为MOSFET（金属-氧化层-半导体-场效晶体管，简称金氧半场效晶体管，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor），MOSFET是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管（field-effect transistor）。
开关也可以为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。
本发明采用以上结构，线路简单可靠，大大降低了双向DC/DC变换器的设计难度。
以上对本发明的特定实施例结合图示进行了说明，很明显，在不离开本发明的范围和精神的基础上，可以对现有技术和工艺进行很多修改。在本发明的所属技术领域中，只要掌握通常知识，就可以在本发明的技术要旨范围内，进行多种多样的变更。
Claims (5)
1.一种双向DC/DC变换器，其特征在于：它包括第一输入输出源、第二输入输出源、与第一输入输出源相连的第一线圈组、与第二输入输出源相连的第二线圈组、设置在第二输入输出源和第二线圈组所形成的电路中的开关，第二线圈组包括相互串联的固定线圈和至少一个的切换线圈，所述切换线圈具有与所述固定线圈相连的第一端和与第一端相对的第二端，当开关的拨片拨至所述切换线圈的第一端时，所述第一线圈组和所述固定线圈产生交变磁场，当开关的拨片拨至所述切换线圈的第二端时，所述固定线圈和切换线圈形成共同的绕组与所述第一线圈组产生交变磁场。
2.根据权利要求1所述的双向DC/DC变换器，其特征在于：所述第一输入输出源和第一线圈组之间设置有第一控制开关，所述第二输入输出源和第二线圈组之间设置有第二控制开关。
3.根据权利要求1所述的双向DC/DC变换器，其特征在于：所述开关为继电器。
4.根据权利要求1所述的双向DC/DC变换器，其特征在于：所述开关为MOSFET。
5.根据权利要求1所述的双向DC/DC变换器，其特征在于：所述开关为IGBT。
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