CN106981986A - 基于非隔离型双向dc‑dc变换器的充电装置 - Google Patents

基于非隔离型双向dc‑dc变换器的充电装置 Download PDF

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CN106981986A CN201710241238.7A CN201710241238A CN106981986A CN 106981986 A CN106981986 A CN 106981986A CN 201710241238 A CN201710241238 A CN 201710241238A CN 106981986 A CN106981986 A CN 106981986A
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Abstract

本发明公开了一种基于非隔离型双向DC‑DC变换器的充电装置，包括高压端、低压端、DC‑DC变换模块、控制模块、半桥驱动模块、检测及保护模块、按键模块及显示模块，控制模块通过检测及保护模块获取高压端和低压端的电压和电流，利用电压电流双闭环的方法调制调制波输出至半桥驱动模块，在供电模式时，控制模块控制高压端向低压端供电，由半桥驱动模块驱动DC‑DC变换模块对高压端输出的电源进行降压处理后，将电源输出至低压端；在放电模式时，控制模块控制低压端向高压端供电，由半桥驱动模块驱动DC‑DC变换模块对低压端输出的电源进行升压处理后，将电源输出至高压端。本发明能够正反向工作向负载提供电源，节约电能，提高了能量的利用率。

Description

基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置
技术领域
本发明涉及充电器领域，特别涉及一种基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置。
背景技术
随着新能源汽车技术发展，越来越多的场合需要高性能的锂电池，锂电池在制作过程中需要进行化能合成。化能合成是指用电化学反应等将电池池板转化成具有电化学特性的正负极板的过程。传统锂电池制造厂商在这个过程中由于使用单向充放电设备，能耗损耗较高，很多能量都浪费了，明显与目前提倡节能环保的概念不符。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置，工作效率高，能够正反向工作向负载提供电源。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置，包括高压端、低压端、DC-DC变换模块、控制模块、半桥驱动模块、检测及保护模块、按键模块及显示模块，控制模块通过检测及保护模块获取高压端和低压端的电压和电流，并由显示模块实时显示，同时控制模块还根据获取的高压端和低压端的电压和电流，利用电压电流双闭环的方法调制调制波输出至半桥驱动模块，在按键模块选择供电模式时，控制模块控制高压端向低压端供电，由半桥驱动模块驱动DC-DC变换模块对高压端输出的电源进行降压处理后，将电源输出至低压端；在按键模块选择放电模式时，控制模块控制低压端向高压端供电，由半桥驱动模块驱动DC-DC变换模块对低压端输出的电源进行升压处理后，将电源输出至高压端。
所述的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置中，所述充电装置还包括用于采集低压端的电流的电流采集模块，所述电流采集模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、电位器、第一电容和运算放大器，所述运算放大器的正输入端通过第一电阻连接低压端的负极和检测及保护模块，所述运算放大器的反相输入端连接电位器的一端、也通过所述第二电阻接地，所述电位器的另一端连接运算放大器的输出端、第三电阻的一端和第四电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接控制模块，所述第四电阻的另一端连接控制模块、也通过所述第一电容接地。
所述的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置中，所述控制模块包括单片机，所述单片机的P1.1口连接第三电阻的另一端，所述单片机的P1.6口连接第四电阻的另一端，所述单片机的P3.4口、P3.5口、P3.6口和P3.7口均连接所述按键模块，所述单片机的P1.4口和P1.5口连接所述半桥驱动模块，所述单片机的P1.0口和P1.2口均连接所述检测及保护模块，所述单片机的P0.2口、P0.3口、P0.4口、P0.5口、P0.6口、P0.7口、P2.0口、P2.1口、P2.2口、P2.3口、P2.4口、P2.5口、P2.6口和P2.7口均连接所述显示模块。
所述的非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置中，所述半桥驱动模块包括驱动芯片、第五电阻、第六电阻、第二电容、第三电容和第一二极管，所述驱动芯片的第2脚通过所述第六电阻连接单片机的P1.4口，所述驱动芯片的第3脚通过所述第五电阻连接单片机的P1.5口，所述驱动芯片的第1脚连接12V电源和第一二极管的正极、也通过所述第二电容接地，所述驱动芯片的第4脚接地，所述驱动芯片的第8脚连接第一二极管的负极、也通过第三电容连接驱动芯片的第6脚和DC-DC变换模块，所述驱动芯片的第5脚、第6脚和第7脚均连接所述DC-DC变换模块。
所述的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置中，所述DC-DC变换模块包括第二二极管、第三二极管、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第一三极管、第二三极管、第一MOS管和第二MOS管，所述第二二极管的正极连接驱动芯片的第7脚和第八电阻的一端，第二二极管的负极通过第七电阻连接第一三极管的发射极、第九电阻的一端和第一MOS管的栅极，所述第一三极管的基极连接第八电阻的另一端，所述第一三极管的集电极连接第九电阻的另一端、第一MOS管的源极、第二MOS管的漏极、检测及保护模块和驱动芯片的第6脚，所述第一MOS管的漏极连接检测及保护模块，所述第二MOS管的栅极连接第十二电阻的一端和第二三极管的发射极、也通过第十电阻连接第三二极管的负极，第三二极管的正极连接驱动芯片的第5脚和第十一电阻的一端，所述第十一电阻的另一端连接第二三极管的基极，所述第二三极管的集电极连接第十二电阻的另一端、第二MOS管的源极和检测及保护模块。
所述的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置中，所述检测及保护模块包括低压端检测及保护单元和高压端检测及保护单元，所述低压端检测及保护单元包括第四电容、第五电容、第六电容、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻和第一电感；所述高压端检测及保护单元包括第七电容、第八电容、第十六电阻和第十七电阻；所述第四电容的一端连接低压端的正极、第十三电阻的一端、第六电容的一端和第一电感的一端，所述第四电容的另一端连接低压端的负极和第十五电阻的一端、也通过第一电阻连接运算放大器的正输入端，所述第十三电阻的另一端连接单片机的P1.2口、也分别通过第十四电阻和第五电容连接第十五电阻的另一端、接地端、第六电容的另一端和第二MOS管的源极，所述第一电感的另一端连接第一MOS管的源极和第二MOS管的漏极；所述第十六电阻的一端连接高压端的正极、第八电容的一端、第七电容的一端和第一MOS管的漏极，所述第十六电阻的另一端连接单片机的P1.0口、也通过第十七电阻连接第八电容的另一端、第七电容的另一端、第二三极管的集电极、第十二电阻的另一端、第二MOS管的源极、接地端和高压端的负极。
所述的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置中，所述按键模块包括第一按键、第二按键、第三按键和第四按键，所述第一按键的一端连接单片机的P3.7口，所述第二按键的一端连接单片机的P3.6口，所述第三按键的一端连接单片机的P3.5口，所述第四按键的一端连接单片机的P3.4口，所述第一按键、第二按键、第三按键和第四按键的另一端均接地。
所述的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置中，所述显示模块包括第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻和显示屏，所述显示屏的第2脚连接VCC供电端、也通过第十八电阻连接第十九电阻的一端和显示屏的第3脚，所述第十九电阻的另一端连接显示屏的第18脚，所述显示屏的第19脚通过第二十电阻连接VCC供电端，所述显示屏的第4脚连接单片机的P0.4口，所述显示屏的第5脚连接单片机的P0.3口，所述显示屏的第6脚连接单片机的P0.2口，所述显示屏的第7脚连接单片机的P2.0口，所述显示屏的第8脚连接单片机的P2.1口，所述显示屏的第9脚连接单片机的P2.2口，所述显示屏的第10脚连接单片机的P2.3口，所述显示屏的第11脚连接单片机的P2.4口，所述显示屏的第12脚连接单片机的P2.5口，所述显示屏的第13脚连接单片机的P2.6口，所述显示屏的第14脚连接单片机的P2.7口，所述显示屏的第15脚连接单片机的P0.7口，所述显示屏的第16脚连接单片机的P0.6口，所述显示屏的第17脚连接单片机的P0.5口。
所述的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置中，所述单片机的型号为STC12CSA60S2。
所述的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置中，所述驱动芯片的型号为IR2104。
相较于现有技术，本发明提供的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置，包括高压端、低压端、DC-DC变换模块、控制模块、半桥驱动模块、检测及保护模块、按键模块及显示模块，控制模块通过检测及保护模块获取高压端和低压端的电压和电流，利用电压电流双闭环的方法调制调制波输出至半桥驱动模块，在按键模块选择供电模式时，控制模块控制高压端向低压端供电，由半桥驱动模块驱动DC-DC变换模块对高压端输出的电源进行降压处理后，将电源输出至低压端；在按键模块选择放电模式时，控制模块控制低压端向高压端供电，由半桥驱动模块驱动DC-DC变换模块对低压端输出的电源进行升压处理后，将电源输出至高压端。本发明采用双向DC-DC变换器，当按键选择充电模式，系统处于充电状态，高压端可以向低压端充电，并且可以通过设置充电电流来控制充电功率，反之，当按键选择放电模式时，低压端以恒定功率向高压端放电，将电源回馈电网，从而达到节约电能，提高能量的利用率的目的。
附图说明
图1为本发明提供的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置的结构框图。
图2为本发明提供的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置的部分电路原理图。
图3为本发明提供的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置中，控制模块的电路原理图。
图4为本发明提供的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置中，负电源产生电路的原理图。
图5为本发明提供的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置中，电源处理单元的电路原理图。
图6为本发明提供的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置中，按键模块的电路原理图。
图7为本发明提供的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置中，显示模块的电路原理图。
具体实施方式
本发明提供一种基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置，包括高压端1、低压端2、DC-DC变换模块3、控制模块4、半桥驱动模块5、检测及保护模块6、按键模块7及显示模块8，所述高压端1依次通过检测及保护模块6和DC-DC变换模块3连接低压端2，所述DC-DC变换模块3还通过所述半桥驱动模块4连接控制模块4，所述控制模块4也连接所述检测及保护模块6、按键模块7和显示模块8。
具体实施时，控制模块4通过检测及保护模块6获取高压端1和低压端2的电压和电流，并由显示模块8实时显示，同时控制模块4还根据获取的高压端1和低压端2的电压和电流，利用电压电流双闭环的方法调制调制波输出至半桥驱动模块5，在按键模块7选择供电模式时，控制模块4控制高压端1向低压端2供电，由半桥驱动模块5驱动DC-DC变换模块3对高压端1输出的电源进行降压处理后，将电源输出至低压端2；在按键模块7选择放电模式时，控制模块4控制低压端2向高压端1供电，由半桥驱动模块5驱动DC-DC变换模块3对低压端2输出的电源进行升压处理后，将电源输出至高压端1。
本发明通过设置按键模块，能够控制双向DC-DC变换器进行充电和放电切换，通过检测及保护模块检测出高压端和低压端的电压和电流，利用控制模块根据实时电压和电流调制出调制波至半桥驱动模块，进一步驱动双向DC-DC变换模块进行升压和降压处理，在充电模式下，高压端可以向低压端充电；在放电模式下，低压端以恒定功率向高压端放电，将电源回馈电网，从而达到节约电能，提高能量的利用率的目的。
进一步来说，请参阅图2，所述充电装置还包括用于采集低压端2的电流的电流采集模块9，所述电流采集模块9包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、电位器RP1、第一电容C1和运算放大器OPA1，所述运算放大器OPA1的正输入端通过第一电阻R1连接低压端2的负极和检测及保护模块6，所述运算放大器OPA1的反相输入端连接电位器RP1的一端、也通过所述第二电阻R2接地，所述电位器RP1的另一端连接运算放大器OPA1的输出端、第三电阻R3的一端和第四电阻R4的一端，所述第三电阻R3的另一端连接控制模块4，所述第四电阻R4的另一端连接控制模块4、也通过所述第一电容C1接地。
具体来说，运算放大器OPA1输出的电流通过第三电阻R3形成一定电压，控制模块4采集电压经过计算后获取低压端2的电流大小，将此值和按键模块7设定的电流值进行对比，根据对比结果控制输出PWM波（调制波），从而形成闭环控制。
进一步来说，请,参阅图4，所述电流采集模块9还包括负电源产生电路91，用于给所述运算放大器OPA1提供负电压，所述负电源产生电路91连接所述运算放大器OPA1的VEE端，包括功率放大器U3、第七电容C7和第八电容C8，优选的实施例中，所述功率放大器U3的型号为ICL7660，当然也可使用其它功能类型的功率放大器，此处对功率放大器的型号不作限制，只要能实现本发明的功能即可，所述功率放大器U3的第2脚连接第七电容C7的一端，所述功率放大器U3的第4脚连接第七电容C7的另一端，所述功率放大器U3的第3脚接地，所述功率放大器U3的第8脚连接VCC电源，所述功率放大器U3的第5脚连接运算放大器的VEE端、也通过所述第八电容C8接地。
请同时参阅图2、图3、图6和图7，所述控制模块4包括单片机U1，优选的实施例中，所述单片机U1采用型号为STC12C5A60S2的芯片，具有处理速度快，性能稳定的优点，当然也可使用其它功能类型的单片机，此处对单片机的型号不作限制，只要能实现本发明的功能即可。
具体实施时，所述单片机U1的P1.1口连接第三电阻R3的另一端，所述单片机U1的P1.6口连接第四电阻R4的另一端，所述单片机U1的P3.4口、P3.5口、P3.6口和P3.7口均连接所述按键模块7，所述单片机U1的P1.4口和P1.5口连接所述半桥驱动模块5，所述单片机U1的P1.0口和P1.2口均连接所述检测及保护模块6，所述单片机U1的P0.2口、P0.3口、P0.4口、P0.5口、P0.6口、P0.7口、P2.0口、P2.1口、P2.2口、P2.3口、P2.4口、P2.5口、P2.6口和P2.7口均连接所述显示模块8。
请参阅图3和图5，所述控制模块4还包括电源处理单元41，所述电源处理单元41用于给所述单片机U1供电，包括稳压芯片U4、第九电容C9、第十电容C10和辅助电源DC，优选的实施例中，所述稳压芯片U4的型号为78M05，所述稳压芯片U4的IN端连接辅助电源DC的正极和第九电容C9的一端，所述稳压芯片U4的GND端、第九电容C9的另一端和辅助电源DC的负极均接地，所述稳压芯片U4的OUT端连接单片机U1的VCC端、也通过第十电容C10接地。
请继续参阅图2和图3，所述半桥驱动模块5包括驱动芯片U2、第五电阻R5、第六电阻R6、第二电容C2、第三电容C3和第一二极管D1，所述驱动芯片U2优选为型号为IR2104的芯片，处理速度快，性能稳定，当然也可使用其它功能类型的驱动芯片，此处对驱动芯片的型号不作限制，只要能实现本发明的功能即可，所述第三电容C3为自举电容，第一二极管D1为快恢复二极管。
具体实施时，所述驱动芯片U2的第2脚通过所述第六电阻R6连接单片机U1的P1.4口，所述驱动芯片U2的第3脚通过所述第五电阻R5连接单片机U1的P1.5口，所述驱动芯片的第1脚连接12V电源和第一二极管D1的正极、也通过所述第二电容C2接地，所述驱动芯片U2的第4脚接地，所述驱动芯片U2的第8脚连接第一二极管D1的负极、也通过第三电容C3连接驱动芯片U2的第6脚和DC-DC变换模块3，所述驱动芯片U2的第5脚、第6脚和第7脚均连接所述DC-DC变换模块3。
请继续参阅图2和图3，所述DC-DC变换模块3包括第二二极管D2、第三二极管D3、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一MOS管Q3和第二MOS管Q4，所述第七电阻R7用于泄放第一MOS管Q3的栅源结电容的电压，使第一MOS管Q3能实现快速关断，所述第十电阻R10用于泄放第二MOS管Q4的栅源结电容的电压，使第二MOS管Q4能实现快速关断，所述第二二极管D2和第三二极管D3均起保护作用，所述第一三极管和第二三极管均作开关用，所述第一MOS管Q3和第二MOS管Q4均为N沟道MOS管。
具体实施时，所述第二二极管D2的正极连接驱动芯片U2的第7脚和第八电阻R8的一端，第二二极管D2的负极通过第七电阻R7连接第一三极管Q1的发射极、第九电阻R9的一端和第一MOS管Q3的栅极，所述第一三极管Q1的基极连接第八电阻R8的另一端，所述第一三极管Q1的集电极连接第九电阻R9的另一端、第一MOS管Q3的源极、第二MOS管Q4的漏极、检测及保护模块6和驱动芯片U2的第6脚，所述第一MOS管Q3的漏极连接检测及保护模块6，所述第二MOS管Q4的栅极连接第十二电阻R12的一端和第二三极管Q2的发射极、也通过第十电阻R10连接第三二极管D3的负极，第三二极管D3的正极连接驱动芯片U2的第5脚和第十一电阻R11的一端，所述第十一电阻R11的另一端连接第二三极管Q2的基极，所述第二三极管Q2的集电极连接第十二电阻R12的另一端、第二MOS管Q4的源极和检测及保护模块6。
为了更好的理解本发明，以下结合图2和图3对半桥驱动模块5和DC-DC变换模块3的工作原理作详细说明，在单片机U1发出经调制好的PWM波后，经P1.5口和P1.4口输出至驱动芯片U2，当P1.5口和P1.4口输入的PWM波同时为高电平时，第一MOS管导通，第二MOS管关断；当P1.5口和P1.4口输入的PWM波同时为低电平时，第一MOS管关断，第二MOS管导通；每个PWM周期，电路都给第三电容C3充电，维持其电压基本保持不变，第一二极管D1在当第一MOS管Q3关断时，为第三电容C3提供正向电流通道，当第一MOS管Q3开通时，阻止电流反向流入控制电压。
请继续参阅图2和图3，所述检测及保护模块6包括低压端检测及保护单元61和高压端检测及保护单元62，所述低压端检测及保护单元61包括第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15和第一电感L1；所述高压端检测及保护单元62包括第七电容C7、第八电容C8、第十六电阻R16和第十七电阻R17，所述高压端检测及保护单元61包括第七电容C7、第八电容C8、第十六电阻R16和第十七电阻R17；所述第四电容C4的一端连接低压端2的正极、第十三电阻R13的一端、第六电容C6的一端和第一电感L1的一端，所述第四电容C4的另一端连接低压端2的负极和第第五电阻R15的一端、也通过第一电阻R1连接运算放大器OPA1的正输入端，所述第十三电阻R13的另一端连接单片机U1的P1.2口、也分别通过第十四电阻R14和第五电容C5连接第十五电阻R15的另一端、接地端、第六电容C6的另一端和第二MOS管Q4的源极，所述第一电感L1的另一端连接第一MOS管Q3的源极和第二MOS管Q4的漏极；所述第十六电阻R16的一端连接高压端1的正极、第八电容C8的一端、第七电容C7的一端和第一MOS管Q3的漏极，所述第十六电阻R16的另一端连接单片机U1的P1.0口，也通过第十七电阻R17连接第八电容C8的另一端、第七电容C7的另一端、第二三极管Q2的集电极、第十二电阻R12的另一端、第二MOS管Q4的源极、接地端和高压端1的负极。
具体来说，单片机U1通过高压端检测及保护单元获得高压端的状态，单片机U1的P1.0口通过第十六电阻R16和第十七电阻R17连接到高压端1的正负极，经过单片机U1计算，得出高压端1的电压；单片机的P1.2口通过第十三电阻R13和第十四电阻R14连接到低压端2的正负极，经过单片机U1计算处理，得到低压端2的电压，所述第六电容C6、第七电容C7和第八电容均用于保护电路，第五电容C5保证单片机U1可以获取稳定的电压。
请继续参阅图3和图6，所述按键模块7包括第一按键K1、第二按键K2、第三按键K3和第四按键K4，所述第一按键K1用于选择是否进入放电模式，所述第二按键K2用于选择是否进入供电模式，所述第三按键K3用于控制增大高压端输出的电流，所述第四按键K4用于控制减少高压端输出的电流。
具体实施时，所述第一按键K1的一端连接单片机U1的P3.7口，所述第二按键K2的一端连接单片机U1的P3.6口，所述第三按键K3的一端连接单片机U1的P3.5口，所述第四按键K4的一端连接单片机U1的P3.4口，所述第一按键K1、第二按键K2、第三按键K3和第四按键K4的另一端均接地。
具体来说，按键模块7能够控制双向DC-DC变换器进行充电和放电切换，单片机U1内部集成的10位ADC模块能通过对电压、电流的检测实时的反馈电流与电压数值，并由此通过单片机程序调整输出的PWM波的占空比，从而形成电流和电压的闭环控制系统。举例来说，在充电模式下，高压端输入电压为30v，而且可通过第三按键K3和第四按键K4能控制输出电流从1A到4A变化，以0.1A的幅度递增，使输出到低压端的最大电压为24V；在放电模式中，输出电压能稳定在30v。
请继续参阅图3和图7，所述显示模块8包括第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20和显示屏81，所述显示屏81的第2脚连接VCC供电端、也通过第十八电阻R18连接第十九电阻R19的一端和显示屏81的第3脚，所述第十九电阻R19的另一端连接显示屏81的第18脚，所述显示屏81的第19脚通过第二十电阻R20连接VCC供电端，所述显示屏81的第4脚连接单片机U1的P0.4口，所述显示屏81的第5脚连接单片机U1的P0.3口，所述显示屏81的第6脚连接单片机U1的P0.2口，所述显示屏81的第7脚连接单片机U1的P2.0口，所述显示屏81的第8脚连接单片机U1的P2.1口，所述显示屏81的第9脚连接单片机U1的P2.2口，所述显示屏81的第10脚连接单片机U1的P2.3口，所述显示屏81的第11脚连接单片机U1的P2.4口，所述显示屏81的第12脚连接单片机U1的P2.5口，所述显示屏81的第13脚连接单片机U1的P2.6口，所述显示屏81的第14脚连接单片机U1的P2.7口，所述显示屏81的第15脚连接单片机U1的P0.7口，所述显示屏81的第16脚连接单片机U1的P0.6口，所述显示屏81的第17脚连接单片机U1的P0.5口。
本发明通过设置显示模块8，采用液晶显示屏显示双向DC-DC变换器的状态，而且还可在界面上显示高压端和低压端的电压、电流等信息，便于用户进行操作。
为了更好的理解本发明，以下结合附图举一具体实施例对本发明的技术方案作详细说明：
在按键模块选择供电模式时，高压端通过单片机产生PWM通过控制IR2104驱动电路对场效应管进行降压斩波处理，由电压电流双闭环控制算法设计，使输出的电压维持在24v。同时按键可以设定输出的电流，使电流从1A到4A变化，以0.1A的幅度递增；
在按键模块选择放电模式时，低压端通过单片机产生PWM通过控制IR2104驱动电路对场效应管进行升压斩波处理，通过算法设计使电压维持在30V。
综上所述，本发明提供的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置，采用双向DC-DC变换器，当按键选择充电模式，系统处于充电状态，高压端可以向低压端充电，并且可以通过设置充电电流来控制充电功率，反之，当按键选择放电模式时，低压端以恒定功率向高压端放电，将电源回馈电网，从而达到节约电能，提高能量的利用率的目的。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置，其特征在于，包括高压端、低压端、DC-DC变换模块、控制模块、半桥驱动模块、检测及保护模块、按键模块及显示模块，控制模块通过检测及保护模块获取高压端和低压端的电压和电流，并由显示模块实时显示，同时控制模块还根据获取的高压端和低压端的电压和电流，利用电压电流双闭环的方法调制调制波输出至半桥驱动模块，在按键模块选择供电模式时，控制模块控制高压端向低压端供电，由半桥驱动模块驱动DC-DC变换模块对高压端输出的电源进行降压处理后，将电源输出至低压端；在按键模块选择放电模式时，控制模块控制低压端向高压端供电，由半桥驱动模块驱动DC-DC变换模块对低压端输出的电源进行升压处理后，将电源输出至高压端。
2.根据权利要求1所述的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置，其特征在于，还包括用于采集低压端的电流的电流采集模块，所述电流采集模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、电位器、第一电容和运算放大器，所述运算放大器的正输入端通过第一电阻连接低压端的负极和检测及保护模块，所述运算放大器的反相输入端连接电位器的一端、也通过所述第二电阻接地，所述电位器的另一端连接运算放大器的输出端、第三电阻的一端和第四电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接控制模块，所述第四电阻的另一端连接控制模块、也通过所述第一电容接地。
3.根据权利要求2所述的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置，其特征在于，所述控制模块包括单片机，所述单片机的P1.1口连接第三电阻的另一端，所述单片机的P1.6口连接第四电阻的另一端，所述单片机的P3.4口、P3.5口、P3.6口和P3.7口均连接所述按键模块，所述单片机的P1.4口和P1.5口连接所述半桥驱动模块，所述单片机的P1.0口和P1.2口均连接所述检测及保护模块，所述单片机的P0.2口、P0.3口、P0.4口、P0.5口、P0.6口、P0.7口、P2.0口、P2.1口、P2.2口、P2.3口、P2.4口、P2.5口、P2.6口和P2.7口均连接所述显示模块。
4.根据权利要求3所述的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置，其特征在于，所述半桥驱动模块包括驱动芯片、第五电阻、第六电阻、第二电容、第三电容和第一二极管，所述驱动芯片的第2脚通过所述第六电阻连接单片机的P1.4口，所述驱动芯片的第3脚通过所述第五电阻连接单片机的P1.5口，所述驱动芯片的第1脚连接12V电源和第一二极管的正极、也通过所述第二电容接地，所述驱动芯片的第4脚接地，所述驱动芯片的第8脚连接第一二极管的负极、也通过第三电容连接驱动芯片的第6脚和DC-DC变换模块，所述驱动芯片的第5脚、第6脚和第7脚均连接所述DC-DC变换模块。
5.根据权利要求4所述的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置，其特征在于，所述DC-DC变换模块包括第二二极管、第三二极管、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第一三极管、第二三极管、第一MOS管和第二MOS管，所述第二二极管的正极连接驱动芯片的第7脚和第八电阻的一端，第二二极管的负极通过第七电阻连接第一三极管的发射极、第九电阻的一端和第一MOS管的栅极，所述第一三极管的基极连接第八电阻的另一端，所述第一三极管的集电极连接第九电阻的另一端、第一MOS管的源极、第二MOS管的漏极、检测及保护模块和驱动芯片的第6脚，所述第一MOS管的漏极连接检测及保护模块，所述第二MOS管的栅极连接第十二电阻的一端和第二三极管的发射极、也通过第十电阻连接第三二极管的负极，第三二极管的正极连接驱动芯片的第5脚和第十一电阻的一端，所述第十一电阻的另一端连接第二三极管的基极，所述第二三极管的集电极连接第十二电阻的另一端、第二MOS管的源极和检测及保护模块。
6.根据权利要求5所述的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置，其特征在于，所述检测及保护模块包括低压端检测及保护单元和高压端检测及保护单元，所述低压端检测及保护单元包括第四电容、第五电容、第六电容、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻和第一电感；所述高压端检测及保护单元包括第七电容、第八电容、第十六电阻和第十七电阻；所述第四电容的一端连接低压端的正极、第十三电阻的一端、第六电容的一端和第一电感的一端，所述第四电容的另一端连接低压端的负极和第十五电阻的一端、也通过第一电阻连接运算放大器的正输入端，所述第十三电阻的另一端连接单片机的P1.2口、也分别通过第十四电阻和第五电容连接第十五电阻的另一端、接地端、第六电容的另一端和第二MOS管的源极，所述第一电感的另一端连接第一MOS管的源极和第二MOS管的漏极；所述第十六电阻的一端连接高压端的正极、第八电容的一端、第七电容的一端和第一MOS管的漏极，所述第十六电阻的另一端连接单片机的P1.0口、也通过第十七电阻连接第八电容的另一端、第七电容的另一端、第二三极管的集电极、第十二电阻的另一端、第二MOS管的源极、接地端和高压端的负极。
7.根据权利要求3-6任意一项所述的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置，其特征在于，所述按键模块包括第一按键、第二按键、第三按键和第四按键，所述第一按键的一端连接单片机的P3.7口，所述第二按键的一端连接单片机的P3.6口，所述第三按键的一端连接单片机的P3.5口，所述第四按键的一端连接单片机的P3.4口，所述第一按键、第二按键、第三按键和第四按键的另一端均接地。
8.根据权利要求3-6任意一项所述的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置，其特征在于，所述显示模块包括第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻和显示屏，所述显示屏的第2脚连接VCC供电端、也通过第十八电阻连接第十九电阻的一端和显示屏的第3脚，所述第十九电阻的另一端连接显示屏的第18脚，所述显示屏的第19脚通过第二十电阻连接VCC供电端，所述显示屏的第4脚连接单片机的P0.4口，所述显示屏的第5脚连接单片机的P0.3口，所述显示屏的第6脚连接单片机的P0.2口，所述显示屏的第7脚连接单片机的P2.0口，所述显示屏的第8脚连接单片机的P2.1口，所述显示屏的第9脚连接单片机的P2.2脚，所述显示屏的第10脚连接单片机的P2.3口，所述显示屏的第11脚连接单片机的P2.4口，所述显示屏的第12脚连接单片机的P2.5口，所述显示屏的第13脚连接单片机的P2.6口，所述显示屏的第14脚连接单片机的P2.7口，所述显示屏的第15脚连接单片机的P0.7口，所述显示屏的第16脚连接单片机的P0.6口，所述显示屏的第17脚连接单片机的P0.5口。
9.根据权利要求3所述的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置，其特征在于，所述单片机的型号为STC12CSA60S2。
10.根据权利要求4所述的基于非隔离型双向DC-DC变换器的充电装置，其特征在于，所述驱动芯片的型号为IR2104。
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