CN105896998A - 一种隔离型双向有源全桥dc-dc变换器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种隔离型双向有源全桥DC‑DC变换器，本发明基于隔离型双向有源全桥变换器的基础上，通过两台变压器的串联及低压侧两个全桥输出端的并联来实现。所述变换器低压侧两个全桥电路中对应位置的开关管的导通和关断是同步的。第九开关管K1、第十开关管K2的通断由高压侧和低压侧的比例而定。本发明在变压器原边侧，通过变压器串联分压的方式，可提升变压器原边侧电压输入范围，变压器副边侧通过并联分流的方式，降低了开关管的损耗，从而降低了整体电路的损耗，使得该电路在电压变比较大的场合下能够有较高的能量转换效率。

Description

一种隔离型双向有源全桥DC-DC变换器
技术领域
本发明涉及电源变换技术领域，特别涉及一种隔离型双向有源全桥DC-DC变换器。
背景技术
在可再生直流供电系统中，设备通常需要电池作为后备电源，电池的电压等级往往要比直流母线的电压等级低很多，因此需要双向直流变换器降压来对电池充电，或由电池经过升压馈能给直流母线。
如图2所示，若采用不隔离型变换器，应用在两侧电压差别很大的场合时，电压调整范围及变换器转换效率并不是十分理想，且由于不采用电气隔离，存在安全隐患；隔离型双向变换器，解决了不隔离型变换器电压调整范围和安全性上的不足。但在电压变比相对较大的场合下，高压侧电压输入范围不够大，低压侧开关管的电压、电流应力较大，存在相应的不足。
发明内容
本发明针对现有技术不出，提供了一种隔离型双向有源全桥DC-DC变换器，提升高压侧电压输入范围，降低低压侧的能耗，改善变换器的变换效率。
为解决上述技术问题，本发明提供的解决方案为：
作为一种改进，本发明的目的是这样实现的：基于隔离型双向有源全桥变换器的基础上，通过两台变压器的串联及低压侧两个全桥输出端的并联来实现。
作为本发明的进一步限定，所述变换器低压侧两个全桥电路中对应位置的开关管的导通和关断是同步的。第九开关管K1、第十开关管K2的通断由高压侧和低压侧的比例而定。
与现有技术相比，本发明带来的有益效果是：
在变压器原边侧，通过变压器串联分压的方式，可提升变压器原边侧电压输入范围，变压器副边侧通过并联分流的方式，降低了开关管的损耗，从而降低了整体电路的损耗，使得该电路在电压变比较大的场合下能够有较高的能量转换效率。
附图说明
图1为本发明电路原理图；
图2为传统隔离型双向有源全桥DC-DC变换器电路原理图；
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明电路原理图，本发明在传统隔离型双向有源全桥DC-DC变换器电路的基础上，通过两台变压器的串联及变压器副边侧两个全桥输出端的并联来实现。
本发明一种隔离型双向有源全桥DC-DC变换器，包括第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第五开关管Q1、第六开关管Q2、第七开关管Q3、第八开关管Q4、第九开关管K1、第十开关管K2、第十一开关管Q5、第十二开关管Q6、第十三开关管Q7、第十四开关管Q8、第一变压器T1、第二变压器T2、极性电容C2、第一电感Lr1、第二电感Lr2和电源V1；
所述的第一开关管S1的漏极与第三开关管S3的漏极、电源V1的正极连接，第二开关管S2的源极与第四开关管S4的源极、电源V1的负极连接，第一开关管S1的源极、第二开关管S2的漏极、第一电感Lr1的一端连接，第一电感Lr1的另一端与第一变压器T1原边侧的一端连接，第一变压器T1原边侧的另一端与第二电感Lr2的一端、第九开关管K1的漏极连接，第二电感Lr2的另一端与第二变压器T2原边侧的一端连接，第九开关管K1另一端、第三开关管S3的源极、第四开关管S4的漏极连接，第一变压器T1副边侧的一端与第五开关管Q1的源极、第六开关管Q2的漏极连接，第一变压器T1副边侧的另一端与第七开关管Q3的源极、第八开关管Q4的漏极连接，第五开关管Q1的漏极、第七开关管Q3的漏极、第十一开关管Q5的漏极、第十三开关管Q7的漏极、极性电容C2的正极连接并作为变压器副边侧电源正极；第六开关管Q2的源极与第八开关管Q4的源极、极性电容C2的负极、第十二开关管Q6的源极、第十四开关管Q8的源极连接并作为变压器副边侧电源负极，第二变压器T2副边侧的一端与第十一开关管Q5的源极、第十二开关管Q6的漏极连接，第二变压器T2副边侧的另一端与第十三开关管Q7的源极、第十四开关管Q8的漏极连接。
第九开关管K1、第十开关管K2闭合时，第二变压器T2及第十一开关管Q5、第十二开关管Q6、第十三开关管Q7、第十四开关管Q8不处在工作状态；第九关管K1、第十关管K2断开时，变压器T2及第十一开关管Q5、第十一开关管Q6、第十二开关管Q7、第十三开关管Q8处在工作状态，有效均分了两个全桥上各个管子的电流,同时也增大了变压器原边侧的电压输入范围；
第九关管K1、第十关管K2闭合时，当能量从变压器原边侧流向变压器副边侧时，DSP驱动第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4进行全桥逆变，与此同时，DSP驱动第五开关管Q1、第六开关管Q2、第七开关管Q3、第八开关管Q4进行全桥整流；当能量从变压器副边侧流向变压器原边侧时，DSP驱动第五开关管Q1、第六开关管Q2、第七开关管Q3、第八开关管Q4行全桥逆变，与此同时，DSP驱动第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4进行全桥整流；
第九关管K1、第十关管K2断开时，低压侧两个全桥电路中对应位置的开关管的通断是保持同步的(第五开关管Q1、第六开关管Q2、第七开关管Q3、第八开关管Q4与第十一开关管Q5、第十二开关管Q6、第十三开关管Q7、第十四开关管Q8通断是保持同步的)，有效均分了两个全桥上各个管子的电流,同时也增大了变压器原边侧的电压输入范围。
应当注意，在说明本发明的某些特征或者方案时所使用的特殊术语不应当用于表示在这里重新定义该术语以限制与该术语相关的本发明的某些特定特点、特征或者方案。总之，不应当将在随附的权利要求书中使用的术语解释为将本发明限定在说明书中公开的特定实施例，除非上述详细说明部分明确地限定了这些术语。因此，本发明的实际范围不仅包括所公开的实施例，还包括在权利要求书之下实施或者执行本发明的所有等效方案。

Claims (1)

1.一种隔离型双向有源全桥DC-DC变换器，其特征在于：第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第五开关管Q1、第六开关管Q2、第七开关管Q3、第八开关管Q4、第九开关管K1、第十开关管K2、第十一开关管Q5、第十二开关管Q6、第十三开关管Q7、第十四开关管Q8、第一变压器T1、第二变压器T2、极性电容C2、第一电感Lr1、第二电感Lr2和电源V1；
所述的第一开关管S1的漏极与第三开关管S3的漏极、电源V1的正极连接，第二开关管S2的源极与第四开关管S4的源极、电源V1的负极连接，第一开关管S1的源极、第二开关管S2的漏极、第一电感Lr1的一端连接，第一电感Lr1的另一端与第一变压器T1原边侧的一端连接，第一变压器T1原边侧的另一端与第二电感Lr2的一端、第九开关管K1的漏极连接，第二电感Lr2的另一端与第二变压器T2原边侧的一端连接，第九开关管另一端、第三开关管S3的源极、第四开关管S4的漏极连接，第一变压器T1副边侧的一端与第五开关管Q1的源极、第六开关管Q2的漏极连接，第一变压器T1副边侧的另一端与第七开关管Q3的源极、第八开关管Q4的漏极连接，第五开关管Q1的漏极、第七开关管Q3的漏极、第十一开关管Q5的漏极、第十三开关管Q7的漏极、极性电容C2的正极连接并作为变压器副边侧电源正极；第六开关管Q2的源极与第八开关管Q4的源极、极性电容C2的负极、第十二开关管Q6的源极、第十四开关管Q8的源极连接并作为变压器副边侧电源负极，第二变压器T2副边侧的一端与第十一开关管Q5的源极、第十二开关管Q6的漏极连接，第二变压器T2副边侧的另一端与第十三开关管Q7的源极、第十四开关管Q8的漏极连接。
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