CN110098742A - 同步整流dc/dc变换器的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种同步整流DC/DC变换器的应用，所述应用包括：将所述同步整流DC/DC变换器连接在大功率充电设备的输入接口和输出接口之间；在充电时，控制所述同步整流DC/DC变换器的降压MOS管、续流MOS管、升压MOS管和整流MOS管，使所述同步整流DC/DC变换器工作在电压变换状态，向连接在所述输出接口的电池组充电；在放电时，控制所述同步整流DC/DC变换器的降压MOS管、续流MOS管、升压MOS管和整流MOS管，使所述同步整流DC/DC变换器工作在电子负载状态，对连接在所述输出接口的电池组放电。采用本发明，可降低大功率充电设备的成本，可提高散热效果，并可实现恒流、恒压、恒功率放电。

Description

同步整流DC/DC变换器的应用
技术领域
本发明涉及同步整流DC/DC变换器在大功率充电设备中的应用，属于大功率充电技术领域。
背景技术
在航模、值保飞行器等中均采用动力电池提供能源。动力电池具有电流大、功率高的特点，通常电流可达60安培，功率达1400瓦特至2000瓦特左右。如果在较低电压下保存动力电池，容易造成过放，会对动力电池造成较大的损伤，影响动力电池的使用寿命，反之，如果在较高电压下保存动力电池，则容易引起爆炸、火灾等事故。因此，在动力电池的充电设备中通常配置有放电负载，在保存动力电池时，通过该放电负载对动力电池放电，使其电压达到电池的保养电压范围。
现有大功率充电设备中的放电负载一般采用大功率电阻或者大功率半导体元件，采用这些放电负载存在以下缺陷：设备成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种同步整流DC/DC变换器的应用，以解决大功率充电设备存在的上述缺陷。
为达上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种同步整流DC/DC变换器的应用，所述应用包括：将所述同步整流DC/DC变换器连接在大功率充电设备的输入接口和输出接口之间；
在充电时，控制所述同步整流DC/DC变换器的降压MOS管、续流MOS管、升压MOS管和整流MOS管，使所述同步整流DC/DC变换器工作在电压变换状态，向连接在所述输出接口的电池组充电；
在放电时，控制所述同步整流DC/DC变换器的降压MOS管、续流MOS管、升压MOS管和整流MOS管，使所述同步整流DC/DC变换器工作在电子负载状态，对连接在所述输出接口的电池组放电。
优选地，所述升压MOS管和所述整流MOS管在电子负载状态时的工作频率大于在电压变换状态时的工作频率。
优选地，所述应用还包括：在放电时，监测放电回路的电流，根据监测到的电流值调整用于驱动所述升压MOS管和所述整流MOS管的PWM(脉宽调制)信号的占空比，实现恒流放电。
优选地，所述应用还包括：在放电时，监测所述输出接口的电压，根据监测到的电压值调整用于驱动所述升压MOS管和所述整流MOS管的PWM信号的占空比，实现恒压放电。
优选地，所述应用还包括：在放电时，监测放电回路的电流及所述输出接口的电压，根据监测到的数值调整用于驱动所述升压MOS管和所述整流MOS管的PWM信号的占空比，实现恒流、恒压及恒功率放电。
优选地，工作在电子负载状态时,所述降压MOS管处在关断状态、所述续流MOS管处在导通状态、所述升压MOS管和所述整流MOS管处在开关状态。
优选地，所述续流MOS管、所述升压MOS管和所述整流MOS管均与所述大功率充电设备的散热片物理接触。更优选地，所述续流MOS管、所述升压MOS管和所述整流MOS管在所述散热片上分散分布。
优选地，所述大功率充电设备为动力电池的充电设备。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
可降低大功率充电设备的成本。由于采用同步整流DC/DC变换器做放电时的负载，不需配置专用的放电负载，因而可以有效降低设备成本。
散热效果好。由于采用同步整流DC/DC变换器做放电时的负载，同步整流DC/DC变换器具有四个MOS管，可以将四个MOS管分散分布在散热器，均匀散热，提高散热效率，保证设备可靠运行。
可以实现恒流、恒压、恒功率放电。由于采用同步整流DC/DC变换器做放电负载，可以通过控制MOS管的工作频率、PWM信号的占空比等，调节放电电流、电池电压、及放电功率，实现恒流、恒压、恒功率放电。
附图说明
图1为采用同步整流DC/DC变换器的大功率充电设备的框图；
附图标记：1、输入接口；2、第一电压传感器；3、降压MOS管；4、MOS半桥驱动单元；5、续流MOS管；6、电感；7、地；8、升压MOS管；9、整流MOS管；10、同步整流DC/DC变换器；11、电流传感器；12、第二电压传感器；13、输出接口；14、MCU处理模块；15、ADC(模数转换)单元；16、PWM控制器单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
请参照图1，本大功率充电设备包括：输入接口1，输出接口13，同步整流DC/DC变换器10，MCU处理模块14，同步整流DC/DC变换器10连接在输入接口1和输出接口13之间，MCU处理模块14用于控制同步整流DC/DC变换器10。
同步整流DC/DC变换器10包括降压MOS管3、续流MOS管5、电感6、升压MOS管8和整流MOS管9，用于驱动降压MOS管3和续流MOS管5的MOS半桥驱动单元4，用于驱动升压MOS管8和整流MOS管9的MOS半桥驱动单元4。
MCU处理模块14包括PWM控制器单元16，PWM控制器单元16与MOS半桥驱动单元4连接，输出PWM信号驱动降压MOS管3、续流MOS管5、升压MOS管8和整流MOS管9工作。
当接收到充电指令后，MCU处理模块14的PWM控制器单元16控制所述同步整流DC/DC变换器10的降压MOS管3、续流MOS管5、升压MOS管8和整流MOS管9，使得从所述输入接口1、经所述同步整流DC/DC变换器10到所述输出接口13构成充电回路，所述同步整流DC/DC变换器10工作在电压变换状态，向连接在所述输出接口13的电池组充电。采用同步整流DC/DC变换器作为电压变换器已经被广泛应用在大功率充电设备中，所以这里不再赘述。
当接收到放电指令后，MCU处理模块14的PWM控制器单元16控制所述同步整流DC/DC变换器10的降压MOS管3、续流MOS管5、升压MOS管8和整流MOS管9，使得从所述输出接口13、经所述同步整流DC/DC变换器10到地7构成放电回路，使所述同步整流DC/DC变换器10工作在电子负载状态，对连接在所述输出接口13的电池组放电。具体地，同步整流DC/DC变换器10工作在电子负载状态时,所述降压MOS管3处在关断状态、所述续流MOS管5处在导通状态，防止来自电池组的能量倒灌到输入接口1的电源、导致电源损坏。而所述升压MOS管8和所述整流MOS管9处在开关状态。
进一步，所述升压MOS管8和所述整流MOS管9在电子负载状态时的工作频率大于在电压变换状态时的工作频率。这样，可以增大放电回路中MOS管的开关损耗，提高放电效率。
在放电时，因为有电感6的存在，对续流MOS管5构成的回路的电流起到限制作用，使续流MOS管5不会发生短路。
请参照图1，进一步设置有电流传感器11，电流传感器11与MCU处理模块14的ADC单元15连接。在放电时，通过电流传感器11监测放电回路的电流，根据监测到的电流值调整用于驱动所述升压MOS管8和所述整流MOS管9的PWM信号的占空比，实现恒流放电。
请参照图1，进一步设置有第二电压传感器12，第二电压传感器12与MCU处理模块14的ADC单元15连接。在放电时，通过第二电压传感器12监测所述输出接口13的电压，根据监测到的电压值调整用于驱动所述升压MOS管8和所述整流MOS管9的PWM信号的占空比，实现恒压放电。如果同时监测放电时的电流和电压后，可以计算出放电时的实时功率，根据实时功率调整用于驱动所述升压MOS管8和所述整流MOS管9的PWM信号的占空比，可以实现恒功率放电。
请参照图1，进一步设置有第一电压传感器2，第一电压传感器2与MCU处理模块14的ADC单元15连接。在充电时，通过第一电压传感器2可以监测电源端电压。
进一步将所述续流MOS管5、所述升压MOS管8和所述整流MOS管9均与所述大功率充电设备的散热片物理接触。由于所述续流MOS管5、所述升压MOS管8和所述整流MOS管9均为参与放电的功率器件，这样能将放电产生的热量高效传导到充电设备的散热片，充分地利用充电设备的散热能力。更优选将所述续流MOS管5、所述升压MOS管8和所述整流MOS管9在所述散热片上分散分布，这样可以将放电产生的热量均匀的散布在充电设备的散热片。
由上述可见，本发明充分利用了MOS管的双向导电性能及MCU的控制能力,在不改变现有充电设备电路的基础上利用其同步整流DC/DC变换器实现了放电功能，这样可以省去原来配置在充电设备中的专门用于放电的大功率电阻或者大功率半导体元件等放电负载，可以降低充电设备的成本。此外，还可以实现恒流、恒压、恒功率放电。而且，可以将放电产生的热量均匀的散布到充电设备的散热片上。
上述通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，这些详细的说明仅仅限于帮助本领域技术人员理解本发明的内容，并不能理解为对本发明保护范围的限制。本领域技术人员在本发明构思下对上述方案进行的各种润饰、等效变换等均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种同步整流DC/DC变换器的应用，其特征在于，所述应用包括：将所述同步整流DC/DC变换器连接在大功率充电设备的输入接口和输出接口之间；
在充电时，控制所述同步整流DC/DC变换器的降压MOS管、续流MOS管、升压MOS管和整流MOS管，使所述同步整流DC/DC变换器工作在电压变换状态，向连接在所述输出接口的电池组充电；
在放电时，控制所述同步整流DC/DC变换器的降压MOS管、续流MOS管、升压MOS管和整流MOS管，使所述同步整流DC/DC变换器工作在电子负载状态，对连接在所述输出接口的电池组放电。
2.根据权利要求1所述的同步整流DC/DC变换器的应用，其特征在于，所述升压MOS管和所述整流MOS管在电子负载状态时的工作频率大于在电压变换状态时的工作频率。
3.根据权利要求1所述的同步整流DC/DC变换器的应用，其特征在于，所述应用还包括：在放电时，监测放电回路的电流，根据监测到的电流值调整用于驱动所述升压MOS管和所述整流MOS管的PWM信号的占空比，实现恒流放电。
4.根据权利要求1所述的同步整流DC/DC变换器的应用，其特征在于，所述应用还包括：在放电时，监测所述输出接口的电压，根据监测到的电压值调整用于驱动所述升压MOS管和所述整流MOS管的PWM信号的占空比，实现恒压放电。
5.根据权利要求1所述的同步整流DC/DC变换器的应用，其特征在于，所述应用还包括：在放电时，监测放电回路的电流及所述输出接口的电压，根据监测到的数值调整用于驱动所述升压MOS管和所述整流MOS管的PWM信号的占空比，实现恒流、恒压及恒功率放电。
6.根据权利要求1所述的同步整流DC/DC变换器的应用，其特征在于，工作在电子负载状态时,所述降压MOS管处在关断状态、所述续流MOS管处在导通状态、所述升压MOS管和所述整流MOS管处在开关状态。
7.根据权利要求1所述的同步整流DC/DC变换器的应用，其特征在于，所述续流MOS管、所述升压MOS管和所述整流MOS管均与所述大功率充电设备的散热片物理接触。
8.根据权利要求7所述的同步整流DC/DC变换器的应用，其特征在于，所述续流MOS管、所述升压MOS管和所述整流MOS管在所述散热片上分散分布。
9.根据权利要求1所述的同步整流DC/DC变换器的应用，其特征在于，所述大功率充电设备为动力电池的充电设备。
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