CN113300597B - 升降压电路和双向电源转换器 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种升降压电路和双向电源转换器，其中，升降压电路包括第一电源端口、第二电源端口、直流转换电路、多个采样电路和控制器，通过采样电路和控制器进行第一电源端口、第二电源端口和直流转换电路两端的电压采样，并根据各采样信号控制直流转换电路进行升压与降压之间的切换，从而实现对第一电源端口的输入电压进行降压输出或对第二电源端口的输入电压进行升压输出，无需设置升压电路和降压电路两组单独电路，降低了设计成本，同时，缩减了升降压电路的布板空间。

Description

升降压电路和双向电源转换器

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，尤其涉及一种升降压电路和双向电源转换器。

背景技术

目前市面上的升降压电路大多采用降压电路和升压电路两种电路组合来完成，一种电路负责升压，另一种电路负责降压，分工合作，彼此独立。

优点是选型种类多，升降压不会互相干扰，一路损坏另外一路还可以继续工作，缺点是元器件多，体积大，由于电路板结构提供的板框面积很小，需要同时实现升降压功能，板框存在因空间不足导致不能容纳两个转换电路的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种升降压电路，旨在解决传统的升降压电路体积较大导致无法容置在有限面积的电路板上的问题。

本发明实施例的第一方面提了一种升降压电路，包括：

第一电源端口，所述第一电源端口用于连接第一电源模块；

第二电源端口，所述第二电源端口用于连接第二电源模块；

直流转换电路，所述直流转换电路设置于所述第一电源端口和所述第二电源端口之间；

多个采样电路，多个所述采样电路用于采样所述第一电源端口的电压、所述第二电源端口的电压和所述直流转换电路两端的电压；以及

控制器，所述控制器分别与所述直流转换电路和多个所述采样电路连接，所述控制器配置有升降压模式功能，所述升降压模式功能为：基于多个所述采样电路的采样信号控制所述直流转换电路进行升降压模式切换，以对所述第一电源端口的输入电压进行降压或对所述第二电源端口的输入电压进行升压。

在一个实施例中，所述直流转换电路的第一电源端与所述第一电源端口连接，所述直流转换电路的第二电源端与所述第二电源端口连接，所述控制器包括：

控制端，所述控制端与所述直流转换电路的受控端连接；

第一欠压信号端，所述第一欠压信号端经一所述采样电路与所述第一电源端口连接；

第一反馈信号端，所述第一反馈信号端经一所述采样电路与所述直流转换电路的第一电源端连接；

第二欠压信号端，所述第二欠压信号端经一所述采样电路与所述第二电源端口连接；

第二反馈信号端，所述第二反馈信号端经一所述采样电路与所述直流转换电路的第二电源端连接；

当所述直流转换电路工作于降压模式且所述第一欠压信号端的采样值小于第一预设电压值时，或者当所述直流转换电路工作于降压模式且所述第二反馈信号端的采样值大于第四预设电压值时，所述控制器控制所述直流转换电路切换为升压模式；

当所述直流转换电路工作于升压模式且所述第二欠压信号端的采样值小于第三预设电压值时，或者当所述直流转换电路工作于升压模式且所述第一反馈信号端的采样值大于第二预设电压值时，所述控制器控制所述直流转换电路切换为降压模式。

在一个实施例中，当所述升降压电路初始上电时所述控制器控制所述直流转换电路初始切换至降压模式；

当所述直流转换电路初始连接所述第一电源模块和所述第二电源模块且所述第一欠压信号端的采样值大于第一预设电压值时，所述控制器控制所述直流转换电路切换为降压模式；

当所述直流转换电路初始连接所述第一电源模块和所述第二电源模块且所述第一欠压信号端的采样值小于所述第一预设电压值时，所述控制器控制所述直流转换电路切换为升压模式；

当所述直流转换电路初始连接所述第一电源模块和所述第二电源模块且所述第一欠压信号端的采样值等于所述第一预设电压值时，所述控制器控制所述直流转换电路切换为升压模式或者降压模式。

在一个实施例中，当所述第一欠压信号端的采样值小于所述第一预设电压值且所述第二欠压信号端的采样值小于所述第三预设电压值时，所述控制器确定所述直流转换电路处于故障状态并输出故障报警信号至报警器或者显示终端；

或者当所述第一反馈信号端的采样值大于所述第二预设电压值且所述第二反馈信号端的采样值大于所述第四预设电压值时，所述控制器确定所述直流转换电路处于故障状态并输出故障报警信号至报警器或者显示终端。

在一个实施例中，所述第二欠压信号端的采样值恒大于第三预设电压值，所述第二反馈信号端的采样值恒大于第四预设电压值。

在一个实施例中，所述直流转换电路包括电感、第一电子开关管、第二电子开关管；所述第一电子开关管的第一端与所述第一电源端口连接，所述第一电子开关管的第二端、所述第二电子开关管的第一端和所述电感的第一端互连，所述第二电子开关管的第二端接地，所述电感的第二端与所述第二电源端口连接，所述第一电子开关管的受控端和所述第二电子开关管的受控端均与所述控制器的控制端连接。

在一个实施例中，所述升降压电路还包括：

第一保护电路，所述第一保护电路用于进行负电压以及浪涌电流保护，所述第一保护电路串联在所述第一电源端口和所述直流转换电路之间，所述第一保护电路还与所述控制器电性连接；

第二保护电路，所述第二保护电路用于进行负电压以及浪涌电流保护，所述第二保护电路串联在所述第二电源端口和所述直流转换电路之间，所述第二保护电路还与所述控制器电性连接；

当所述直流转换电路处于升压模式或者降压模式时，所述控制器控制所述第一保护电路和所述第二保护电路触发导通并进行负电压以及浪涌电流保护工作；

当所述直流转换电路处于故障状态时，所述控制器控制所述第一保护电路和第二保护电路对应关断。

在一个实施例中，所述第一保护电路包括第三电子开关管和第四电子开关管，所述第二保护电路包括第五电子开关管和第六电子开关管；

所述第一电源端口、所述第三电子开关管、所述第四电子开关管和所述直流转换电路的第一电源端依次连接，所述第二电源端口、所述第五电子开关管、所述第六电子开关管和所述直流转换电路的第二电源端依次连接，所述第三电子开关管的受控端、所述第四电子开关管的受控端、所述第五电子开关管的受控端和所述第六电子开关管的受控端还分别与所述控制器的控制端连接。

在一个实施例中，所述升降压电路还包括：

第一电流检测电路，所述第一电流检测电路串联在所述第一电源端口和所述直流转换电路之间，所述第一电流检测电路还与所述控制器电性连接；

第二电流检测电路，所述第二电流检测电路串联在所述第二电源端口和所述直流转换电路之间，所述第二电流检测电路还与所述控制器电性连接；

所述控制器通过所述第一电流检测电路获取所述直流转换电路输出至所述第一电源端口的输出电流，以及通过所述第二电流检测电路获取所述直流转换电路输出至所述第二电源端口的输出电流。

本发明实施例的第二方面提了一种双向电源转换器，双向电源转换器包括如上所述的升降压电路。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的升降压电路通过采样电路和控制器进行第一电源端口、第二电源端口和直流转换电路两端的电压采样，并根据各采样信号控制直流转换电路进行升压与降压之间的切换，从而实现对第一电源端口的输入电压进行降压输出或对第二电源端口的输入电压进行升压输出，无需设置升压电路和降压电路两组单独电路，降低了设计成本，同时，缩减了升降压电路的布板空间。

附图说明

图1为本发明实施例提供的升降压电路的第一种结构示意图；

图2为本发明实施例提供的升降压电路的升降压模式切换示意图；

图3为本发明实施例提供的升降压电路的第二种结构示意图；

图4为本发明实施例提供的升降压电路的第三种结构示意图；

图5为本发明实施例提供的升降压电路的第四种结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明实施例的第一方面提了一种升降压电路，用于连接不同电压等级的电源模块，并根据电源模块的直流输入电压切换工作状态，以在两个电源模块之间进行升压转换、降压转换以及模式切换，升降压电路同时实现升压和降压功能，无需设置两套单独的升压电路和降压电路，降低了设计成本和缩减了布板空间。

如图1所示，升降压电路包括第一电源端口U1、第二电源端口U2、直流转换电路10、多个采样电路20和控制器30，直流转换电路10设置于第一电源端口U1和第二电源端口U2之间，控制器30与直流转换电路10受控连接，并分别经一采样电路20与第一电源端口U1、第二电源端口U2以及直流转换电路10的两电源端连接，以此获取第一电源端口U1、第二电源端口U2以及直流转换电路10两端的采样信号。

第一电源端口U1用于连接第一电源模块，第二电源端口U2用于连接第二电源模块，其中，相较而言，第一电源端口U1为高压侧，第二电源端口U2为低压侧。

直流转换电路10包括一个储能电感L1和至少两个电子开关管，至少两个电子开关管根据控制器30的控制信号对应导通和关断，产生的电能在电感L1上进行充放电切换，从而实现从低压侧至高压侧的升压转换或者从高压侧至低压侧的降压转换。

控制器30配置有升降压模式功能，触发条件来自于升降压电路外接的直流输入电压以及自身输出电压，当自身输出电压欠压时，则表面当前作为输入直流电压的电源模块电压不足，为了避免过放，需要进行模式切换，同样，当工作于其中一个模式时，其输出端的反馈信号端的采样值超出设定的预设电压值时，表明当前输出端接入了较大电压的电源模块，为了保护升降压电路，此时，同样切换模式。

即当升降压电路连接第一电源模块和第二电源模块时，控制器30通过获取第一电源端口U1、第二电源端口U2以及直流转换电路10两端的采样信号以及与对应各自的预设电压值进行比较，并根据综合的比较结果控制直流转换电路10进行模式工作切换，以及在切换至对应的模式后根据输出端的反馈信号端的采样值进行输出电压的控制，即当切换至升压模式后，第一电源端口U1为输出端口，控制器30根据连接至第一电源端口U1的采样电路20输出的采样信号进行输出电压的控制，使得连接至第一电源端口U1的采样电路20输出的采样信号逐步升高至设定的预设电压值，即第一电源端口U1的输出电压逐步升高至预设输出电压，满足输出需求，同理，当切换至降压模式后，第二电源端口U2为输出端口，控制器30根据连接至第一电源端口U1的采样电路20输出的采样信号进行输出电压的控制，使得连接至第一电源端口U1的采样电路20输出的采样信号逐步升高至设定的预设电压值，即第二电源端口U2的输出电压逐步升高至预设输出电压，满足输出需求。

具体地，直流转换电路10的第一电源端与第一电源端口U1连接，直流转换电路10的第二电源端与第二电源端口U2连接，控制器30包括与直流转换电路10连接的控制端、经一采样电路20与第一电源端口U1连接的第一欠压信号端UV1、经一采样电路20与直流转换电路10的第一电源端连接的第一反馈信号端FB1、经一采样电路20与第二电源端口U2连接的第二欠压信号端UV2、经一采样电路20与直流转换电路10的第二电源端连接的第二反馈信号端FB2。

控制器30根据第一欠压信号端UV1、第一反馈信号端FB1、第二欠压信号端UV2以及第二反馈信号端FB2的采样值控制直流转换电路10进行模式切换。

如图2所示，当直流转换电路10工作于降压模式，第一电源模块输出直流电源，第二电源模块接收直流电源，此时，第二反馈信号端FB2的采样值与第四预设电压值V14相等，控制器30根据第一欠压信号端UV1的采样值和第二反馈信号端FB2的采样值的比较结果进行模式切换，当检测到第一欠压信号端UV1的采样值小于第一预设电压值V11时，表明当前第一电源模块的输出电压欠压，为了避免第一电源模块过放导致第一电源模块损坏，此时，控制器30控制直流转换电路10切换为升压模式，或者当检测到第二反馈信号端FB2的采样值大于第四预设电压值V14时，表明当前第二电源端口U2接入了更大电压的第二电源模块，为了保护电路安全，控制器30同样控制直流转换电路10切换为升压模式。

同时，当直流转换电路10工作于升压模式，第二电源模块输出直流电源，第一电源模块接收直流电源，此时，第一反馈信号端FB1的采样值与第二预设电压值V12相等，控制器30根据第二欠压信号端UV2的采样值和第一反馈信号端FB1的采样值的比较结果进行模式切换，当检测到第二欠压信号端UV2的采样值小于第三预设电压值V13时，表明当前第二电源模块的输出电压欠压，为了避免第二电源模块过放导致损坏，此时，控制器30控制直流转换电路10切换为降压模式，或者当检测到第一反馈信号端FB1的采样值大于第二预设电压值V12时，表明当前第一电源端口U1接入了更大电压的第二电源模块，为了保护电路安全，控制器30同样控制直流转换电路10切换为降压模式。

其中，第一预设电压值V11、第二预设电压值V12、第三预设电压值V13和第四预设电压值V14的具体大小可根据需求对应设置，具体不做具体限制。

进一步地，当升降压电路刚上电，为了保护第二电源端口U2连接的第二电源模块，避免连接错误导致输出至第二电源模块的输出电压过高，控制器30初始控制直流转换电路10工作于降压模式，并接入第一电源模块和第二电源模块，当直流转换电路10接入第一电源模块和第二电源模块后，控制器30根据第一欠压信号端UV1的采样值与第一预设电压值V11的比较结果进行模式切换，当检测到第一欠压信号端UV1的采样值大于第一预设电压值V11时，表明第一电源端口U1接入的第一电源模块满足输出条件，控制器30控制直流转换电路10切换为降压模式，当检测到第一欠压信号端UV1的采样值小于第一预设电压值V11时，表明当前连接的第一电源模块欠压，避免第一电源模块过放，控制器30控制直流转换电路10切换为升压模式，提高电源输出的稳定性和安全性，以及当检测到第一欠压信号端UV1的采样值等于第一预设电压值V11时，控制器30根据软件配置和控制需求，控制直流转换电路10切换为升压模式或者降压模式，实现根据第一欠压信号端UV1的采样值进行唯一模式切换，避免出现迟滞状态。

同时，为了避免在升压转换和降压转换过程中由于接入的电源模块变化导致升降压电路损坏的问题，且为了避免增加额外的检测电路，导致成本和布板空间增加的问题，控制器30同样根据第一欠压信号端UV1、第二欠压信号端UV2、第一反馈信号端FB1和第二反馈信号端FB2的采样值与对应预设电压值的综合比较结果进行直流转换电路10的工作状态进行判断。

其中，当检测到第一欠压信号端UV1的采样值小于第一预设电压值V11且第二欠压信号端UV2的采样值小于第三预设电压值V13时，控制器30无法判断当前直流转换电路10处于何种模式，确定直流转换电路10处于故障状态，其内部元器件处于不可控状态，为了避免进一步损坏，控制器输出故障报警信号至对应的报警器或者显示终端，以提醒工作人员进行查看检修。

或者当检测到第一反馈信号端FB1的采样值大于第二预设电压值V12且第二反馈信号端FB2的采样值大于第四预设电压值V14时，控制器30同样无法判断当前直流转换电路10处于何种模式，确定直流转换电路10处于故障状态，其内部元器件处于不可控状态，为了避免进一步损坏，控制器输出故障报警信号至对应的报警器或者显示终端，以提醒工作人员进行查看检修。

请继续参阅图2，在故障检修完成后，当检测到第一欠压信号端UV1的采样值大于第一预设电压值V11或者第二反馈信号端FB2的采样值小于第四预设电压值V14时，控制器30确定直流转换电路恢复正常，控制器30控制直流转换电路10切换至降压模式，或者在检修完成后，检测到第二欠压信号端UV2的采样值大于第三预设电压值V13或者第一反馈信号端FB1的采样值小于第二预设电压值V12时，控制器30确定直流转换电路10恢复正常，控制器30控制直流转换电路10切换至升压模式。

进一步地，为了规避升降压电路处于故障状态，在一个实施例中，第二电源模块的输出电压恒大于预设输出电压且为恒定值，即第二欠压信号端UV2的采样值恒大于第三预设电压值V13，同时，第二反馈信号端FB2的采样值恒大于第四预设电压值V14，此时，控制器30仅需根据第一欠压信号端UV1和第一反馈信号端FB1进行模式的切换。

即当直流转换电路10工作于降压模式，第一电源模块输出直流电源，第二电源模块接收直流电源，此时，第二反馈信号端FB2的采样值与第四预设电压值V14相等，控制器30根据第一欠压信号端UV1的采样值和第二反馈信号端FB2的采样值的比较结果进行模式切换，当检测到第一欠压信号端UV1的采样值小于第一预设电压值V11时，表明当前第一电源模块的输出电压欠压，为了避免第一电源模块过放导致第一电源模块损坏，此时，控制器30控制直流转换电路10切换为升压模式。

同时，当直流转换电路10工作于升压模式，第二电源模块输出直流电源，第一电源模块接收直流电源，此时，第一反馈信号端FB1的采样值与第二预设电压值V12相等，当检测到第一反馈信号端FB1的采样值大于第二预设电压值V12时，表明当前第一电源端口U1接入了更大电压的第二电源模块，为了保护电路安全，控制器30同样控制直流转换电路10切换为降压模式。

其中，采样电路20可采用不同电阻结构的电阻分压电路，控制器30可采用不同类型的驱动芯片，具体结构根据需求对应设置。

通过设置第一欠压信号端UV1、第一反馈信号端FB1、第二欠压信号端UV2和第二反馈信号端FB2以及采样电路20，控制器30根据各采样值的比较结果判断当前直流转换电路10应切换至何种模式，在升压时根据第一反馈信号端FB1的采样值控制直流转换电路10的输出电压，在升压时根据第二反馈信号端FB2的采样值控制直流转换电路10的输出电压，从而实现电源转换输出，且无需设置升压电路和降压电路两组单独电路，降低了设计成本，同时，缩减了升降压电路的布板空间。

由于在升降压切换中，存在负电压、反向电流输出至控制器30以及浪涌电流的问题，为了解决此问题，如图3所示，升降压电路还包括第一保护电路40和第二保护电路50，第一保护电路40串联在第一电源端口U1和直流转换电路10之间，第二保护电路50串联在第二电源端口U2和直流转换电路10之间，第一保护电路40和第二保护电路50还分别与控制器30连接。

当直流转换电路10初始切换至降压模式时，控制器30控制第一保护电路40和第二保护电路50导通，第一保护电路40截止第二电源端口U2至第一电源端口U1之间的反向电流以及第一电源端口U1产生的负电压输出至控制器30，同时，抑制第一电源端口U1至直流转换电路10之间的浪涌电流，第二保护电路50截止第二电源端口U2的负电压输出至控制器30，以及抑制第二电源端口U2至直流转换电路10之间的浪涌电流。

当直流转换电路10初始切换至升压模式时，控制器30控制第一保护电路40和第二保护电路50导通，第二保护电路50截止第二电源端口U2的负电压输出至控制器30，以及抑制第二电源端口U2至直流转换电路10之间的浪涌电流，第一保护电路40截止第一电源端口U1产生的负电压输出至控制器30，以及抑制第一电源端口U1至直流转换电路10之间的浪涌电流。

当直流转换电路10处于故障状态时，控制器30为了进一步提高输入输出的可靠性，控制器30控制第一保护电路40和第二保护电路50对应关断，从而隔离第一电源端口U1和第二电源端口U2。

第一保护电路40和第二保护电路50可采用对应的单向导通元器件、开关器件等结构，具体根据需求对应设置。

为了进一步获取输出至第一电源端口U1和第二电源端口U2的输出电流，使得输出至对应电源模块的输出电流满足电源模块的需求，如图4所示，升降压电路还包括第一电流检测电路60和第二电流检测电路70，第一电流检测电路60串联在第一电源端口U1和直流转换电路10之间，第二电流检测电路70串联在第二电源端口U2和直流转换电路10之间，第一电流检测电路60和第二电流检测电路70还分别与控制器30电性连接。

控制器30通过第一电流检测电路60获取直流转换电路10输出至第一电源端口U1的输出电流以及通过第二电流检测电路70获取直流转换电路10输出至第二电源端口U2的输出电流。

第一电流检测电路60和第二电流检测电路70可采用对应阻值的采样电阻，采样电阻串联在对应回路中实现电流检测，具体根据需求对应设置。

如图5所示，在一个实施例中，直流转换电路10包括电感L1、第一电子开关管Q1和第二电子开关管Q2；

第一电子开关管Q1的第一端与第一电源端口U1连接，第一电子开关管Q1的第二端、第二电子开关管Q2的第一端和电感L1的第一端互连，第二电子开关管Q2的第二端接地，电感L1的第二端与第二电源端口U2连接，第一电子开关管Q1的受控端和第二电子开关管Q2的受控端均与控制器30的控制端连接。

第一保护电路40包括第三电子开关管Q3和第四电子开关管Q4，第二保护电路50包括第五电子开关管Q5和第六电子开关管Q6；

第一电源端口U1、第三电子开关管Q3、第四电子开关管Q4和直流转换电路10的第一电源端依次连接，第二电源端口U2、第五电子开关管Q5、第六电子开关管Q6和直流转换电路10的第二电源端依次连接，第三电子开关管Q3的受控端、第四电子开关管Q4的受控端、第五电子开关管Q5的受控端和第六电子开关管Q6的受控端还分别与控制器30的控制端连接。

第一电流检测电路60包括第一采样电阻R1，第一采样电阻R1串接在第四电子开关管Q4和直流转换电路10的第一电源端之间，第二电流检测电路70包括第二采样电阻R2，第二采样电阻R2串接在第六电子开关管Q6和直流转换电路10的第二电源端。

各采样电路20分别包括由至少两个电阻组成的电阻分压电路，分压节点构成采样点并与控制器30对应的欠压信号端和反馈信号端连接。

本实施例中，当直流转换电路1工作于升压模式下，第二电源端口U2为电源输入端，第一电源端口U1为电源输出端，V1D为直流转换电路10的输出电压，V1为第一电源端口U1的输出电压，V2D为直流转换电路10的输入电压，V2为第二电源端口U2的输入电压，第二电源端口U2的输入电压通过第五电子开关管Q5、第六电子开关管Q6输入至电感L1，电感L1、第二电子开关管Q2和第一电子开关管Q1构成升压电路，并升压转换输出V1D，进而输出V1至第一电源端口U1，升压分充电和放电两个过程，充电时，第二电子开关管Q2导通，第一电子开关管Q1关断，电感L1的电流以一定比例线性增加，电感L1储存能量，放电时，第二电子开关管Q2关断，第一电子开关管Q1导通，电感L1开始给电容充电，并完成升压后，控制器30根据第一反馈信号端FB1的采样值的比较结果控制升压后的输出电压大小，以及根据第一反馈信号端FB1的采样值和第二欠压信号端UV2的采样值的比较结果进行模式切换。

其中，在升压模式下，第六电子开关管Q6截止第二电源端口U2的负电压输出至控制器30，第五电子开关管Q5用于抑制从第二电源端口U2到直流转换电路10的第二电源端的浪涌电流，并在故障状态下受控关断隔离第一电源端口U1和第二电源端口U2，第四电子开关管Q4截止第一电源端口U1的负电压输出至控制器30，并抑制直流转换电路10的第一电源端至第一电源端口U1的浪涌电流，第三电子开关管Q3用于抑制第一电源端口U1至直流转换电路10的第一电源端的浪涌电流，并在故障状态下受控关断隔离第一电源端口U1和第二电源端口U2。

当直流转换电路1工作于降压模式下，第一电源端口U1为电源输入端，第二电源端口U2为电源输出端，V1D为直流转换电路10的输入电压，V1为第一电源端口U1的输入电压，V2D为直流转换电路10的输出电压，V2为第二电源端口U2的输出电压。

第一电源端口U1的输入电压通过第三电子开关管Q3、第四电子开关管Q4输入至第一电子开关管Q1，第一电子开关管Q1、第二电子开关管Q2和电感L1构成降压电路，并降压转换输出V2D，进而输出V2至第二电源端口U2，降压分两个过程，一，第一电子开关管Q1导通，第二电子开关管Q2关断，电感L1向第二电源端口U2供电，同时，电感L1充电，电感L1相当于一个恒流源，起到能量传递的作用，二，第一电子开关管Q1关断，第二电子开关管Q2导通，电感L1储存的能量向第二电源端口U2供电，保证第二电源端口U2获得连续的输出电流，完成降压后，控制器30根据第二反馈信号端FB2的采样值的比较结果控制降压后的输出电压大小，以及根据第二反馈信号端FB2的采样值和第一欠压信号端UV1的采样值的比较结果进行模式切换。

其中，降压模式下，第三电子开关管Q3截止第一电源端口U1的负电压输出至控制器30，以及截至第二电源端口U2输出至第一电源端口U1的反向电流，第四电子开关管Q4用于抑制从第一电源端口U1到直流转换电路10的第一电源端的浪涌电流，并在故障状态下受控关断隔离第一电源端口U1和第二电源端口U2，第六电子开关管Q6截止第二电源端口U2的负电压输出至控制器30，第五电子开关管Q5用于抑制第二电源端口U2至直流转换电路10的第二电源端的浪涌电流，并在故障状态下受控关断隔离第一电源端口U1和第二电源端口U2。

通过设置多个开关器件以及控制器30组成升降压电路，无需设置两套单独的升压电路或者降压电路，降低了设计成本以及缩减了布板空间。

各电子开关管采用对应类型的MOS管，并根据保护需求对应连接至电路，在一个实施例中，各电子开关管为NMOS管。

本发明还提出一种双向电源转换器，该双向电源转换器包括升降压电路，该升降压电路的具体结构参照上述实施例，由于本双向电源转换器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

本实施例中，双向电源转换器用于分别连接不同电压等级的电源模块，实现沿第一方向的升压转换，以及沿反方向的降压转换，双向电源转换器内无需设置升压电路和降压电路两组单独电路，降低了设计成本，同时，缩减了升降压电路的布板空间和双向电源转换器的体积。

以上所述实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种升降压电路，其特征在于，包括：

第一电源端口，所述第一电源端口用于连接第一电源模块；

第二电源端口，所述第二电源端口用于连接第二电源模块；

直流转换电路（10），所述直流转换电路（10）设置于所述第一电源端口和所述第二电源端口之间；

多个采样电路（20），多个所述采样电路（20）用于采样所述第一电源端口的电压、所述第二电源端口的电压和所述直流转换电路（10）两端的电压；以及

控制器（30），所述控制器（30）分别与所述直流转换电路（10）和多个所述采样电路（20）连接，所述控制器（30）配置有升降压模式功能，触发条件为所述升降压电路外接的直流输入电压以及所述升降压电路的输出电压，所述升降压模式功能为：

所述控制器（30）通过获取所述第一电源端口、所述第二电源端口以及所述直流转换电路（10）两端的采样信号以及与对应各自的预设电压值进行比较，并根据综合的比较结果控制直流转换电路10）进行模式切换；以及

当所述升降压电路初始上电时控制所述直流转换电路（10）初始切换至降压模式；

以及当所述直流转换电路（10）初始连接所述第一电源模块和所述第二电源模块时根据所述第一电源端口的输入电压的采样值的大小控制直流转换电路10）进行模式切换，以对所述第一电源端口的输入电压进行降压或对所述第二电源端口的输入电压进行升压。

2.如权利要求1所述的升降压电路，其特征在于，所述直流转换电路（10）的第一电源端与所述第一电源端口连接，所述直流转换电路（10）的第二电源端与所述第二电源端口连接，所述控制器（30）包括：

控制端，所述控制端与所述直流转换电路（10）的受控端连接；

第一欠压信号端，所述第一欠压信号端经一所述采样电路（20）与所述第一电源端口连接；

第一反馈信号端，所述第一反馈信号端经一所述采样电路（20）与所述直流转换电路（10）的第一电源端连接；

第二欠压信号端，所述第二欠压信号端经一所述采样电路（20）与所述第二电源端口连接；

第二反馈信号端，所述第二反馈信号端经一所述采样电路（20）与所述直流转换电路（10）的第二电源端连接；

当所述直流转换电路（10）工作于降压模式且所述第一欠压信号端的采样值小于第一预设电压值时，或者当所述直流转换电路（10）工作于降压模式且所述第二反馈信号端的采样值大于第四预设电压值时，所述控制器（30）控制所述直流转换电路（10）切换为升压模式；

当所述直流转换电路（10）工作于升压模式且所述第二欠压信号端的采样值小于第三预设电压值时，或者当所述直流转换电路（10）工作于升压模式且所述第一反馈信号端的采样值大于第二预设电压值时，所述控制器（30）控制所述直流转换电路（10）切换为降压模式。

3.如权利要求2所述的升降压电路，其特征在于，当所述直流转换电路（10）初始连接所述第一电源模块和所述第二电源模块且所述第一欠压信号端的采样值大于第一预设电压值时，所述控制器（30）控制所述直流转换电路（10）切换为降压模式；

当所述直流转换电路（10）初始连接所述第一电源模块和所述第二电源模块且所述第一欠压信号端的采样值小于所述第一预设电压值时，所述控制器（30）控制所述直流转换电路（10）切换为升压模式；

当所述直流转换电路（10）初始连接所述第一电源模块和所述第二电源模块且所述第一欠压信号端的采样值等于所述第一预设电压值时，所述控制器（30）控制所述直流转换电路（10）切换为升压模式或者降压模式。

4.如权利要求3所述的升降压电路，其特征在于，当所述第一欠压信号端的采样值小于所述第一预设电压值且所述第二欠压信号端的采样值小于所述第三预设电压值时，所述控制器（30）确定所述直流转换电路（10）处于故障状态并输出故障报警信号至报警器或者显示终端；

或者当所述第一反馈信号端的采样值大于所述第二预设电压值且所述第二反馈信号端的采样值大于所述第四预设电压值时，所述控制器（30）确定所述直流转换电路（10）处于故障状态并输出故障报警信号至报警器或者显示终端。

5.如权利要求4所述的升降压电路，其特征在于，所述第二欠压信号端的采样值恒大于第三预设电压值，所述第二反馈信号端的采样值恒大于第四预设电压值。

6.如权利要求1~5任一项所述的升降压电路，其特征在于，所述直流转换电路（10）包括电感、第一电子开关管和第二电子开关管；

所述第一电子开关管的第一端与所述第一电源端口连接，所述第一电子开关管的第二端、所述第二电子开关管的第一端和所述电感的第一端互连，所述第二电子开关管的第二端接地，所述电感的第二端与所述第二电源端口连接，所述第一电子开关管的受控端和所述第二电子开关管的受控端均与所述控制器（30）的控制端连接。

7.如权利要求6所述的升降压电路，其特征在于，所述升降压电路还包括：

第一保护电路（40），所述第一保护电路（40）用于进行负电压以及浪涌电流保护，所述第一保护电路（40）串联在所述第一电源端口和所述直流转换电路（10）之间，所述第一保护电路（40）还与所述控制器（30）电性连接；

第二保护电路（50），所述第二保护电路（50）用于进行负电压以及浪涌电流保护，所述第二保护电路（50）串联在所述第二电源端口和所述直流转换电路（10）之间，所述第二保护电路（50）还与所述控制器（30）电性连接；

当所述直流转换电路（10）处于升压模式或者降压模式时，所述控制器（30）控制所述第一保护电路（40）和所述第二保护电路（50）触发导通并进行负电压以及浪涌电流保护工作；

当所述直流转换电路（10）处于故障状态时，所述控制器（30）控制所述第一保护电路（40）和第二保护电路（50）对应关断。

8.如权利要求7所述的升降压电路，其特征在于，所述第一保护电路（40）包括第三电子开关管和第四电子开关管，所述第二保护电路（50）包括第五电子开关管和第六电子开关管；

所述第一电源端口、所述第三电子开关管、所述第四电子开关管和所述直流转换电路（10）的第一电源端依次连接，所述第二电源端口、所述第五电子开关管、所述第六电子开关管和所述直流转换电路（10）的第二电源端依次连接，所述第三电子开关管的受控端、所述第四电子开关管的受控端、所述第五电子开关管的受控端和所述第六电子开关管的受控端还分别与所述控制器（30）的控制端连接。

9.如权利要求7或8所述的升降压电路，其特征在于，所述升降压电路还包括：

第一电流检测电路（60），所述第一电流检测电路（60）串联在所述第一电源端口和所述直流转换电路（10）之间，所述第一电流检测电路（60）还与所述控制器（30）电性连接；

第二电流检测电路（70），所述第二电流检测电路（70）串联在所述第二电源端口和所述直流转换电路（10）之间，所述第二电流检测电路（70）还与所述控制器（30）电性连接；

所述控制器（30）通过所述第一电流检测电路（60）获取所述直流转换电路（10）输出至所述第一电源端口的输出电流，以及通过所述第二电流检测电路（70）获取所述直流转换电路（10）输出至所述第二电源端口的输出电流。

10.一种双向电源转换器，其特征在于，包括如权利要求1~9中任意一项所述的升降压电路。

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