CN111654010A - 防止反灌电流的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种防止反灌电流的方法，在开关电源上电和下电过程中，电流变化巨大，极容易发生电流倒灌，在此阶段下直接关断功率管，从根本上避免了反灌通路的形成；在所述开关电源正常工作时，只有异常情况才会产生电流倒灌，因此当流经所述功率管的电流大于第一设定值时，开启所述功率管，当流经所述功率管的电流小于第二设定值时，关闭所述功率管，通过滞环控制避免电流倒灌的风险，保证了系统的可靠性。

Description

防止反灌电流的方法
技术领域
本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种防止反灌电流的方法。
背景技术
开关电源是利用现代电力电子技术，控制整流管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。随着电力电子技术的高速发展，开关电源的应用领域越来越广，特别是在电池组充电设备、直流电机等方面也得到了广泛应用。
开关电源应用于电池组充电设备时，例如在电动汽车中，开关电源对低压电池进行充电，为防止内部短路导致电池短路，在副边侧整流电路与低压电池之间通常设有一个功率管。为了提高小负载下开关电源的效率，通常会降低整流电路中的整流管的开通和关闭的阀值，在这种情况下，当下电过程存在反灌电流时，倒灌电流带来巨大的能量会在关闭的整流管上产生极高的电压尖峰应力，导致整流管发生雪崩击穿而损坏，从而严重影响系统的可靠性。在车辆行驶过程中，如果开关电源出现整流管损坏而关机的情况，会对车辆及驾驶人员造成很大危险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防止反灌电流的方法，能够防止开关电源副边侧的整流电路与负载之间发生电流倒灌，从导致副边侧的器件被击穿而损坏等问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种防止反灌电流的方法，用于防止开关电源副边侧的整流电路与负载之间产生电流倒灌，所述整流电路与所述负载之间连接有功率管，所述防止反灌电流的方法包括：
所述开关电源上电和下电过程中，关断所述功率管；
所述开关电源正常工作时，当流经所述功率管的电流大于第一设定值时，开启所述功率管，当流经所述功率管的电流小于第二设定值时，关闭所述功率管，其中，所述第一设定值大于所述第二设定值。
可选的，当流经所述功率管的电流介于所述第二设定值和所述第一设定值之间时，所述功率管的开关状态保持。
可选的，所述负载的工作电流小于或等于10A。
可选的，所述第一设定值大于或等于10A。
可选的，所述第二设定值小于或等于5A。
可选的，所述开关电源的上电为软上电，所述开关电源的下电为软下电。
可选的，所述开关电源正常工作时，所述整流电路执行同步整流。
可选的，所述负载为容性负载。
可选的，所述整流电路为全波整流电路、半波整流电路、全桥整流电路或半桥整流电路。
可选的，所述开关电源应用于一新能源交通工具的直流变换器中。
在本发明提供的防止反灌电流的方法中，包括在开关电源上电和下电过程中，电流变化巨大，极容易发生电流倒灌，在此阶段下直接关断功率管，从根本上避免了反灌通路的形成；在所述开关电源正常工作时，只有异常情况才会产生电流倒灌，因此当流经所述功率管的电流大于第一设定值时，开启所述功率管，当流经所述功率管的电流小于第二设定值时，关闭所述功率管，通过滞环控制避免电流倒灌的风险，保证了系统的可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的开关电源的副边侧的电路图；
图2为本发明实施例提供的开关电源的副边侧的电路时序图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
图1为本实施例提供的一种开关电源的副边侧的电路图。本实施例中，所述开关电源应用在一新能源交通工具的直流变换器(DC-DC)中，用于将直流高压电池(例如是400V的高压电池)输出的电压进行功率转化为低压电池R(例如是12V的低压电池)进行充电，所述开关电源为移相全桥Buck电路，所述开关电源的副边侧包括整流电路和容性负载，所述整流电路为H桥整流电路，所述容性负载则是低压电池R，所述新能源交通工具具体可以是新能源汽车或新能源轮船等。
具体的，如图1所示，所述整流电路包括4个整流管，4个整流管分别为第一整流管S1、第二整流管S2、第三整流管S3和第四整流管S4。其中，所述第一整流管S1和所述第二整流管S2分别位于H桥的左桥臂的上桥臂和下桥臂上，所述第三整流管S3和所述第四整流管S4分别位于H桥的右桥臂的上桥臂和下桥臂上。所述第一整流管S1的输出端和所述第二整流管S2的输入端相连，所述第三整流管S3的输出端和所述第四整流管S4的输入端相连，所述第一整流管S1的输入端与所述第三整流管S3的输入端相连，所述第二整流管S2的输出端与所述第四整流管S4的输出端相连后接地。
所述整流电路和所述低压电池R之间还具有电感L1、功率管S5和电容C0，所述电感L1的一端与所述第一整流管S1的输入端和所述第三整流管S3的输入端相连，另一端与所述功率管S5的输入端相连，所述功率管S5的输出端与所述电容C0的一端相连，另一端接地。所述低压电池R的一端与所述功率管S5的输出端和所述电容C0的一端相连，另一端接地，通过在所述整流电路和所述低压电池R之间连接所述功率管S5，可以防止电池短路。
进一步，所述功率管S5与所述整流电路包括的4个整流管均是MOS管，但是所述功率管S5的耐压电压高于所述整流管的耐压电压。例如，所述整流管的耐压电压可以小于40V，而所述功率管S5的耐压电压需大于80A，从而保证电路的安全。
正常情况下，所述开关电源的原边侧将直流高压电池转换为交流电压，经变压器变压后输入所述整流电路，所述整流电路将所述交流电压整流为直流并为所述低压电池R充电。当出现异常状况时，所述整流电路输出电压小于所述低压电池R的电压，流经所述功率管S5的电流迅速减小至反向发生过流，产生的反灌电流，从所述低压电池R处反向冲击所述功率管S5和4个整流管(图1中的箭头所示)，电流倒灌产生巨大能量累积在关闭的整流管上，产生极高的电压尖峰应力，导致整流管出现雪崩击穿而损坏。
基于此，本实施例提供了一种防止反灌电流的方法，用于防止开关电源副边侧的整流电路与负载之间产生电流倒灌，包括：
所述开关电源上电和下电过程中，关断所述功率管；
所述开关电源正常工作时，当流经所述功率管的电流大于第一设定值时，开启所述功率管，当流经所述功率管的电流小于第二设定值时，关闭所述功率管，其中，所述第一设定值大于所述第二设定值。
图2是开关电源的副边侧的电路时序图，如图1及图2所示，图2中的线条L1表示流经所述功率管S5的电流Iout，线条L2表示流经所述整流电路输出的电压Vout，线条L2表示所述功率管S5的开关状态，其中On为开启状态，Off为关断状态。
具体的，在所述开关电源启动时(T1时间段)，利用软启动策略完成所述开关电源原边侧的上电过程。在T1时间段内，关断所述功率管S5，以此规避在所述开关电源上电过程中，所述整流电路的输出电压Vout小于负载的电压，从而避免了电流倒灌的风险。
上电完毕后，所述开关电源进入正常工作状态(T2时间段)，在T2时间段内，通过滞环控制的方法控制功率管S5的开关状态。具体的，在所述开关电源启动后，软启动策略完成后流经所述功率管S5的电流Iout决定功率管S5的开关状态，当流经所述功率管的电流Iout大于第一设定值时，开启所述功率管S5，当流经所述功率管的电流Iout小于第二设定值时，关闭所述功率管S5，所述第一设定值大于所述第二设定值。负载的工作电流小于或等于10A(小负载)，所以设定所述第一设定值大于或等于10A，所述第二设定值小于或等于5A，本实施例中，所述第一设定值等于10A，所述第二设定值等于5A。
待所述开关电源软启动完毕后，流经所述功率管S5的电流会慢慢降低或慢慢升高，直至介于5A-10A之间。接着，所述开关电源正常工作，若流经所述功率管的电流Iout一直介于5A-10A之间时，所述功率管S5的保持开启状态。当发生异常情况时，所述流经所述功率管S5的电流Iout升高至大于10A或降低至小于5A时，关断所述功率管S5，从而避免反灌电流。
可选的，在所述开关电源正常工作时，所述整流电路执行同步整流。具体而言，通过输入整流管控制端的PWM信号，控制所述第一整流管S1和第四整流管S4同步开启和关断，所述第二整流管S2和第三整流管S3同步开启和关断，以进行同步整流，可以提高所述开关电源的工作效率。
进一步，所述开关电源工作完成后需要下电，利用软下电策略完成所述开关电源下电过程(T3时间段)。在T3时间段内，关断所述功率管S5，以此规避在所述开关电源下电过程中，所述整流电路的输出电压Vout小于负载的电压，从而避免电流倒灌的风险。
应理解，本发明中的开关电源不限于是移相全桥Buck电路，还可以是其他的拓扑结构；所述负载也不限于是低压电池，还可以是其他的容性负载(容性负载能够蓄流，更容易产生反灌电流)；所述整流电路不限于是H桥整流电路，还可以是其他的全桥整流电路，或者是全波整流电路、半波整流电路或半桥整流电路等；所述开关电源不限于应用在新能源交通工具的直流变换器(DC-DC)中，还可以应用在任何需要进行直流转换的场景中，本发明不再一一举例说明。
综上，在本发明实施例提供的防止反灌电流的方法中，包括在开关电源上电和下电过程中，电流变化巨大，极容易发生电流倒灌，在此阶段下直接关断功率管，从根本上避免了反灌通路的形成；在所述开关电源正常工作时，只有异常情况才会产生电流倒灌，因此当流经所述功率管的电流大于第一设定值时，开启所述功率管，当流经所述功率管的电流小于第二设定值时，关闭所述功率管，通过滞环控制避免电流倒灌的风险，保证了系统的可靠性。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防止反灌电流的方法，用于防止开关电源副边侧的整流电路与负载之间产生电流倒灌，所述整流电路与所述负载之间连接有功率管，其特征在于，所述防止反灌电流的方法包括：
所述开关电源上电和下电过程中，关断所述功率管；
所述开关电源正常工作时，当流经所述功率管的电流大于第一设定值时，开启所述功率管，当流经所述功率管的电流小于第二设定值时，关闭所述功率管，其中，所述第一设定值大于所述第二设定值。
2.如权利要求1所述的防止反灌电流的方法，其特征在于，当流经所述功率管的电流介于所述第二设定值和所述第一设定值之间时，所述功率管的开关状态保持。
3.如权利要求1所述的防止反灌电流的方法，其特征在于，所述负载的工作电流小于或等于10A。
4.如权利要求3所述的防止反灌电流的方法，其特征在于，所述第一设定值大于或等于10A。
5.如权利要求3或4所述的防止反灌电流的方法，其特征在于，所述第二设定值小于或等于5A。
6.如权利要求1所述的防止反灌电流的方法，其特征在于，所述开关电源的上电为软上电，所述开关电源的下电为软下电。
7.如权利要求1所述的防止反灌电流的方法，其特征在于，所述开关电源正常工作时，所述整流电路执行同步整流。
8.如权利要求1所述的防止反灌电流的方法，其特征在于，所述负载为容性负载。
9.如权利要求1所述的防止反灌电流的方法，其特征在于，所述整流电路为全波整流电路、半波整流电路、全桥整流电路或半桥整流电路。
10.如权利要求1或9所述的防止反灌电流的方法，其特征在于，所述开关电源应用于新能源交通工具的直流变换器中。
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Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004320873A (ja) * 2003-04-15 2004-11-11 Berunikusu:Kk Ｍｏｓ型ｆｅｔを用いた逆流阻止回路
CN101826810A (zh) * 2009-10-22 2010-09-08 Bcd半导体制造有限公司 一种用于开关电源的同步整流电路
CN103887973A (zh) * 2012-12-24 2014-06-25 中兴通讯股份有限公司 控制倒灌电流产生功率管电压应力的方法及系统
CN104377685A (zh) * 2014-12-04 2015-02-25 安徽巨一自动化装备有限公司 一种电动汽车用电机控制器防反接防倒灌的冗余供电电路
CN105703642A (zh) * 2016-03-11 2016-06-22 广州金升阳科技有限公司 一种同步整流控制电路、方法及应用其的开关电源
CN107154732A (zh) * 2016-03-04 2017-09-12 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种开关控制电路及控制方法
US20170317602A1 (en) * 2016-04-29 2017-11-02 Nxp B.V. Synchronous rectifier
CN108306510A (zh) * 2017-01-13 2018-07-20 中兴通讯股份有限公司 防止能量反灌的装置及方法
CN108512426A (zh) * 2017-02-27 2018-09-07 中兴通讯股份有限公司 开关电源控制方法、装置及开关电源控制器
CN208522656U (zh) * 2018-06-27 2019-02-19 上海新进半导体制造有限公司 一种自适应副边同步整流的控制装置及能量变换器
CN208539787U (zh) * 2018-05-18 2019-02-22 雅达电子国际有限公司 直流-直流转换器
CN109842108A (zh) * 2019-02-25 2019-06-04 西安微电子技术研究所 一种多路大电流电源并网防反灌配电装置
CN110504838A (zh) * 2018-05-18 2019-11-26 雅达电子国际有限公司 直流-直流转换器和用于控制直流-直流转换器的方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004320873A (ja) * 2003-04-15 2004-11-11 Berunikusu:Kk Ｍｏｓ型ｆｅｔを用いた逆流阻止回路
CN101826810A (zh) * 2009-10-22 2010-09-08 Bcd半导体制造有限公司 一种用于开关电源的同步整流电路
CN103887973A (zh) * 2012-12-24 2014-06-25 中兴通讯股份有限公司 控制倒灌电流产生功率管电压应力的方法及系统
CN104377685A (zh) * 2014-12-04 2015-02-25 安徽巨一自动化装备有限公司 一种电动汽车用电机控制器防反接防倒灌的冗余供电电路
CN107154732A (zh) * 2016-03-04 2017-09-12 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种开关控制电路及控制方法
CN105703642A (zh) * 2016-03-11 2016-06-22 广州金升阳科技有限公司 一种同步整流控制电路、方法及应用其的开关电源
US20170317602A1 (en) * 2016-04-29 2017-11-02 Nxp B.V. Synchronous rectifier
CN108306510A (zh) * 2017-01-13 2018-07-20 中兴通讯股份有限公司 防止能量反灌的装置及方法
CN108512426A (zh) * 2017-02-27 2018-09-07 中兴通讯股份有限公司 开关电源控制方法、装置及开关电源控制器
CN208539787U (zh) * 2018-05-18 2019-02-22 雅达电子国际有限公司 直流-直流转换器
CN110504838A (zh) * 2018-05-18 2019-11-26 雅达电子国际有限公司 直流-直流转换器和用于控制直流-直流转换器的方法
CN208522656U (zh) * 2018-06-27 2019-02-19 上海新进半导体制造有限公司 一种自适应副边同步整流的控制装置及能量变换器
CN109842108A (zh) * 2019-02-25 2019-06-04 西安微电子技术研究所 一种多路大电流电源并网防反灌配电装置

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