CN102684502A

CN102684502A - 直流升压变换装置

Info

Publication number: CN102684502A
Application number: CN2012101428366A
Authority: CN
Inventors: 罗四平; 崔华丽; 曾世飞
Original assignee: HEFEI TONGZHI ELECTRICAL CONTROL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HEFEI TONGZHI ELECTRICAL CONTROL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2012-09-19

Abstract

本发明涉及一种开关管在零电流条件下开通与关断、工作效率高、谐振元件小、整流管的应力小的直流升压变换装置，包括滤波电路、缓冲电路、谐振电路，所述的谐振电路输出接变换电路，控制模块的控制信号接往变换电路；所述的变换电路的一输出端接电流采样电路，另一端接整流滤波电路，电流采样电路输出端接整流滤波电路；所述的整流滤波电路与直流输出负载连接。本发明是开关管工作在零电流开通和零电流关断条件下，工作效率达95%，变压器原边谐振电路工作频率较高，谐振元件小，输出整流管几乎没有关断尖峰，整流管的应力极小，前级电感的引入，对输入装置的干扰小。

Description

直流升压变换装置

技术领域

本发明涉及一种数字化高效率直流升压变换装置。

技术背景

随着工业的发展，直-直变换装置的使用场合越来越多，特别是电动车辆、舰船等，都需要将低压蓄电池组、燃料电池等提供的低压直流电变换为高压直流或交流供电设备使用。在这些系统中，有限的电池储能对系统的效率提出了更高的要求。但目前在低压蓄电池供电的直-直变换装置普遍存在以下问题：

1、开关管工作于硬开关状态或半硬开关状态，开关应力大；

2、电路变换效率低，装置效率都在90%左右，损耗大；

3、输出整流管关断尖峰高，所需整流管的耐压高；

4、低压输入侧电流有很大脉动，干扰大；

5、控制电路复杂，所需元件多，可靠性低；

6、无法实现人机交互，灵活性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种开关管在零电流条件下开通与关断、工作效率高、谐振元件小、整流管的应力小的直流升压变换装置。

为实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：

一种直流升压变换装置，其特征在于：

滤波电路的输入接低压蓄电池，输出接缓冲电路和辅助电源；

所述的缓冲电路输出接谐振电路，缓冲电路控制端接控制模块的控制信号；

所述的谐振电路输出接变换电路，控制模块的控制信号接往变换电路；

所述的变换电路的一输出端接电流采样电路，另一端接整流滤波电路，电流采样电路输出端接整流滤波电路；

所述的整流滤波电路与直流输出负载连接；

所述的控制模块与辅助电源、变换电路、电流采样电路、整流滤波电路、通讯模块和直流输出负载连接。

本发明具有以下技术效果：1、本发明是开关管工作在零电流开通和零电流关断条件下，工作效率达95%；2、变压器原边谐振电路工作频率较高，谐振元件小；3、输出整流管几乎没有关断尖峰，整流管的应力极小；4、DSP控制芯片的引入简化控制电路，分立元件少控制灵活，可靠性高；5、前级电感的引入，对输入装置的干扰小。

附图说明

图1本发明的原理框图；

图2是本发明中的主电路的电路原理图；

图3是本发明中的控制原理框图。

具体实施方式

结合图1，滤波电路10的输入接低压蓄电池，输出接缓冲电路20和辅助电源70；

所述的缓冲电路20输出接谐振电路30，缓冲电路20控制端接控制模块80的控制信号；

所述的谐振电路30输出接变换电路40，控制模块80的控制信号接往变换电路40；

所述的变换电路40的一输出端接电流采样电路50，另一端接整流滤波电路60，电流采样电路50输出端接整流滤波电路60；

所述的整流滤波电路60与直流输出负载100连接；

所述的控制模块80与辅助电源70、变换电路40、电流采样电路50、整流滤波电路60、通讯模块90和直流输出负载100连接。

作为主电路核心的变换电路及相关电路的具体实例如图2所示，所述的谐振电路30由输入滤波电容C6、LC谐振电感L1和C7组成。

所述的变换电路40中的L2是变压器T1的寄生漏感，一端接谐振电路的L1和C7，另一端接变压器T1的2脚；MOS管V7的栅极和源极之间接电阻R2，MOS管V7的栅极接控制模块80的G1信号，MOS管V7的漏极接变压器T1的1脚，电容C2是V7管的源漏结电容；MOS管V8的栅极和源极之间接电阻R3，MOS管V8的栅极接控制模块80的G2信号，MOS管V8的漏极接变压器T1的3脚，C3是V8管的源漏结电容，整流滤波电路60输入接变压器T1的4和5脚，经过二极管V1、V2、V3、V4组成的桥式整流，再接电容C4，滤波成直流电压，所述的控制模块80为DSP芯片。

概括地讲，本发明包括推挽软开关的主电路拓扑，数字化DSP采样和处理控制单元，电流电压反馈控制电路，以及提供外部数字通讯的功能。

本发明采用了一种推挽谐振式直-直变换拓扑及其数字控制方法。

本发明的功率开关管在DSP控制下，工作于恒定频率和恒定占空比模式。主电路谐振元件位于推挽电路的输入侧，由前级输入电感、高频电容和高频变压器漏感所构成的谐振电路频率是开关频率的两倍。

主电路即变换电路40的工作原理简述如下：

在输入电感L1电流不可突变和高频变压器次级反向续流的作用下，MOS管V7和V8在零电流和较低的开通电压下开通；MOS管开通后高频电容C7和变压器的漏感L2进入谐振状态，在MOS管的电流谐振到过零时关断，实现零电流关断。由于MOS管的开通和关断均为零电流，电路效率较高。又由于谐振电路工作频率较高，允许较小的谐振元件。MOS管工作于零电流条件，在变压器磁化电流变换和内部源漏结电容C2、C3的缓冲吸收效应下，输出整流管V1、V2、V3、V4几乎没有关断尖峰，整流管的应力极小。

结合图3，DC/DC升压控制模块80采用Freescale 56F8037 DSP芯片，由其产生两路互补的PWM输出——PWM0和PWM1。DC/DC控制单元实时监测输出的电压和电流，因为直流输入电压的变化，输出电压也随之上升或下降，若装置的输出电压达到设定的上限电压时，DSP将关断至少两个PWM周期输出，使输出稳定在所需的电压值。PWM关断和开通都在一个周期开始处，这样可以保证功率开关管在开通和关断时刻，谐振电路电流是过零的，降低功率管的功率损耗和电流电压冲击。

DSP控制芯片81的引入使控制外围电路大大简化，分立元件少。输入电压采样电路51采样了电池的输入电压并处理后接入DSP控制芯片81的AD采样口；输出电压采样电路51采样了升压变换装置的输出电压并处理后接入DSP控制芯片81的AD采样口；输出电流采样电路53采样了升压变换装置的输出电流并处理后接入DSP控制芯片81的AD采样口；峰值电流采样电路54采样了升压变换装置MOS管的峰值电流，并与设定的电流比较，将比较后的信号送入DSP控制芯片81；DSP控制芯片81根据上述4路采样信号来控制驱动1和驱动2；通讯模块接入DSP控制芯片81将电源的工作状态送出。

Claims

1.一种直流升压变换装置，其特征在于：

滤波电路（10）的输入接低压蓄电池，输出接缓冲电路（20）和辅助电源（70）；

所述的缓冲电路（20）输出接谐振电路（30），缓冲电路（20）控制端接控制模块（80）的控制信号；

所述的谐振电路（30）输出接变换电路（40），控制模块（80）的控制信号接往变换电路（40）；

所述的变换电路（40）的一输出端接电流采样电路（50），另一端接整流滤波电路（60），电流采样电路（50）输出端接整流滤波电路（60）；

所述的整流滤波电路（60）与直流输出负载（100）连接；

所述的控制模块（80）与辅助电源（70）、变换电路（40）、电流采样电路（50）、整流滤波电路（60）、通讯模块（90）和直流输出负载（100）连接。

2.根据权利要求1所述的直流升压变换装置，其特征在于：所述的谐振电路（30）由输入滤波电容C6、LC谐振电感L1和C7组成。

3.根据权利要求1所述的直流升压变换装置，其特征在于：所述的变换电路（40）中的L2是变压器T1的寄生漏感，一端接谐振电路的L1和C7，另一端接变压器T1的2脚；MOS管V7的栅极和源极之间接电阻R2，MOS管V7的栅极接控制模块（80）的G1信号，MOS管V7的漏极接变压器T1的1脚，电容C2是V7管的源漏结电容；MOS管V8的栅极和源极之间接电阻R3，MOS管V8的栅极接控制模块（80）的G2信号，MOS管V8的漏极接变压器T1的3脚，C3是V8管的源漏结电容，整流滤波电路（60）输入接变压器T1的4和5脚，经过二极管V1、V2、V3、V4组成的桥式整流，再接电容C4，滤波成直流电压，所述的控制模块（80）为DSP芯片。