CN209088817U - 新型电容式dc-dc变压电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型电容式DC‑DC变压电路，其包括电容模组、DC电源输入端和DC电源输出端，DC‑DC电路工作时DC电源输入端的电压小于DC电源输出端电压，所述电容模组设有两组以上，每组电容模组包括至少一个电容，所述电容模组串联后的两端形成所述DC电源输出端；其中，每一组电容模组均独立电性连接有相应的DC电源输入端，或者，DC电源输入端逐一与每一组电容模组电性连接。此款新型电容式DC‑DC变压电路采用DC输入电源与电容并联，实现给电容充电。

Description

新型电容式DC-DC变压电路

技术领域

本实用新型涉及一种变压电路，特别是一种新型电容式DC-DC变压电路。

背景技术

目前的理论及实践知识中，对电压的升高（升压），尤其是大功率的升压，理论上必须有变压器支撑。而变压器只能对交流电进行变换，因此，直流升压需要下述过程：直流-->交流--->升压--->直流。按照目前的技术，这样的一个升压过程，会造成输入的直流电源至输出的直流电源之间损耗10%-20%。

另外，输入的直流电源电压与输出的直流电源电压差值越高，变压器的体积越大，因此，局限了高压直流电源的使用和发展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、合理，无需借助电感调压、高低压直流电源之间通过电容连接关系直接调压、能量损失小的新型电容式DC-DC变压电路。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种新型电容式DC-DC变压电路，包括电容模组、DC电源输入端和DC电源输出端，DC-DC电路工作时DC电源输入端的电压小于DC电源输出端电压，其特征在于：所述电容模组设有两组以上，每组电容模组包括至少一个电容，所述电容模组串联后的两端形成所述DC电源输出端；其中，每一组电容模组均独立电性连接有相应的DC电源输入端，或者，DC电源输入端逐一与每一组电容模组电性连接。

本实用新型的目的还可以采用以下技术措施解决：

作为更具体的方案，所述每组电容模组包括一个电容；或者，每组电容模组包括两个以上的电容，各个电容串联连接；所述DC电源输入端与电容模组之间连接有总输入开关。

作为进一步的方案，所述每组电容模组之间通过串联开关连接。通过闭合串联开关，实现各组电容模组串联；当打开串联开关后，各组电容模组相互独立，可以实现独立充电。

作为进一步的方案，所述每组电容模组或每个电容两端并联有均压电阻，使得每组电容模组或每个电容两端的电压相等。

作为进一步的方案，将所述DC电源输入端作为输出电极使用，所述DC电源输出端作为输入电极使用，每组电容模组或每个电容两端并联的均压电阻之间通过并联开关并联；DC-DC电路工作时，输出电极获得低压大电流直流电源。也就是说，电容式DC-DC电路除了可以作为直流升压电路使用，也可以作为直流降压电路使用。

作为进一步的方案，所述DC电源输入端与电容模组之间连接有限流电阻，以避免电容对DC电源输入端造成冲击。

作为进一步的方案，还包括输出端电容和总输出开关，输出端电容通过总输出开关与串联后的电容模组两端连接，输出端电容两端形成所述DC电源输出端。

作为进一步的方案，所述DC电源输出端与电容模组之间连接有隔离电容，以提高DC-DC电路使用的安全性。

作为进一步的方案，所述电容模组的电容为脉冲电容。

作为进一步的方案，所述DC电源输入端连接有电池或电池组。当采用电池组时，可以引入电池管理装置，对每一个电池进行管理，确保DC-DC电路有效运行。

本实用新型的有益效果如下：

（1）此款新型电容式DC-DC变压电路采用DC输入电源与电容并联，实现给电容充电，然后将两个以上充电后的电容串联，以获得高压DC输出电源；或者，先将两个以上的电容进行串联，并采用DC输入电源与给串联的电容进行充电，然后，将串联的电容改变为并联，以获得大电流的低压DC输出电源。

（2）此款新型电容式DC-DC变压电路将直流电源升压或降压电路中没有引入电感线圈，因此，不存在直流与交流之间的转换过程，其只是将电势转移至电容上，从而没有功率的消耗，因此转换率费用高（几乎全部转换）。

（3）此款新型电容式DC-DC变压电路中通过结合电容的串联来实现升压，结合电容本身特有的物理特性，所以，即使再多的电容串联，也不易对电容造成影响（但如果采用多组电池并联的方式获得高压直流电，理论上是可以，但是对电池冲击较大，电池容易损坏），因此电容式DC-DC变压电路具有较长的使用寿命。

（4）此款新型电容式DC-DC变压电路由于采用电容调压，其体积小，成本低，并且容易获得超高压的直流电和超大电流的低压直流电，使其可以广泛应用于多种用电场合，如：超高压电力输送、电动交通工具、工业生产装备、电器产品、电子行业等等。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例电路结构示意图。

图2为本实用新型第一实施例中另一实施方式电路结构示意图。

图3为本实用新型第一实施例中又一实施方式电路结构示意图。

图4为本实用新型第二实施例电路结构示意图。

图5为本实用新型第三实施例电路结构示意图。

图6为本实用新型第四实施例电路结构示意图。

图7为本实用新型第五实施例电路结构示意图。

图8为本实用新型第六实施例电路结构示意图。

图9为本实用新型第七实施例电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。

实施例一，参见图1所示，一种新型电容式DC-DC变压电路，包括电容模组、DC电源输入端和DC电源输出端，DC-DC电路工作时DC电源输入端的电压小于DC电源输出端电压，本实施例中所述电容模组设有三组，每组电容模组包括一个电容，即共3个电容，分别为电容C1、电容C2、电容C3，电容C1与电容C2之间通过串联开关K1串联，电容C2与电容C3之间通过串联开关K2串联，电容C1、电容C2、电容C3串联后的两端形成所述DC电源输出端；其中，电容C1通过总输入开关S1与DC电源输入端BT1电性连接，电容C2通过总输入开关S2与DC电源输入端BT2电性连接，电容C3通过总输入开关S3与DC电源输入端BT3电性连接。

还包括输出端电容C0和总输出开关S0，输出端电容C0通过总输出开关S0与串联后的电容模组两端连接，输出端电容C0两端形成所述DC电源输出端。

所述电容C1、电容C2、电容C3均为脉冲电容。

所述DC电源输入端BT1、DC电源输入端BT2、DC电源输入端BT3均为电池。

结合图2所示，所述电容模组可以是n组，则串联的电容模组中第一个电容C1、第二个电容C2，如此类推，第n个电容Cn；与第n个电容Cn连接的串联开关Kn-1，给第n个电容Cn充电的DC电源输入端BTn通过总输入开关Sn与电容Cn两端连接。

结合图3所示，将图2的电路串联，则可以更高的DC电源输出端电压。

实施例二，与实施例一的区别在于：参见图4所示，所述DC电源输出端与电容模组之间连接有隔离电容Cg。

实施例三，与实施例二的区别在于：参见图5所示，所述每组电容模组或每个电容两端并联有均压电阻。具体是：电容C1、电容C2、电容C3两端分别并联有均压电阻R1、均压电阻R2、均压电阻R3。

实施例四，与实施例一的区别在于：参见图6所示，所述DC电源输入端连接有电池组BT，电容C1与电容C2之间通过串联开关K1串联，电容C2与电容C3之间通过串联开关K2串联；串联开关K1和串联开关K2均为继电器开关，其分别设有继电器线圈KA1和KA2，继电器线圈KA1和KA2通过开关S、电阻R4（或者，还可以连接其他控制电路）与电池组BT电性连接。电池组BT还通过限流电阻R、转换开关SB与逐一与每一个电容（C1、C2、C3）电性连接。图6中P+和P-构成DC电源输出端。

实施例五，参见图7所示，一种新型电容式DC-DC变压电路，包括电容模组、DC电源输入端和DC电源输出端，DC-DC电路工作时DC电源输入端的电压小于DC电源输出端电压，本实施例中所述电容模组设有三组，每组电容模组包括一个电容，即共3个电容，分别为电容C1、电容C2、电容C3。电容C1、电容C2、电容C3串联，电容C1通过总输入开关S1、限流电阻R5与DC电源输入端BT1电性连接，电容C2通过总输入开关S2、限流电阻R6与DC电源输入端BT2电性连接，电容C3通过总输入开关S3、限流电阻R7与DC电源输入端BT3电性连接。总输入开关S1、S2、S3均为继电器开关。图7中P+和P-构成DC电源输出端。

实施例六，参见图8所示，一种新型电容式DC-DC变压电路，包括电容模组、DC电源输入端和DC电源输出端，DC-DC电路工作时DC电源输入端的电压小于DC电源输出端电压，本实施例中所述电容模组设有三组，每组电容模组包括一个电容，即共3个电容，分别为电容C1、电容C2、电容C3。电容C1、电容C2、电容C3串联。电容C3两端通过总输入开关S3、限流电阻R7与一组DC电源输入端BT电性连接。电容C2和电容C3串联后的两端通过总输入开关S2、限流电阻R6与两组串联的DC电源输入端BT电性连接。电容C1、电容C2和电容C3串联后的两端通过总输入开关S1、限流电阻R5与三组串联的DC电源输入端BT电性连接。图8中P+和P-构成DC电源输出端。

实施例七，与实施例一的区别在于：参见图9所示，将所述DC电源输入端作为输出电极使用，所述DC电源输出端作为输入电极使用，每组电容模组或每个电容两端并联的均压电阻之间通过并联开关并联；DC-DC电路工作时，输出电极获得低压大电流直流电源。具体是：均压电阻R1、均压电阻R2、均压电阻R3的一端通过并联开关K连接，均压电阻R1、均压电阻R2、均压电阻R3的另一端通过并联开关K0连接。均压电阻R1、均压电阻R2、均压电阻R3并联后的两端形成输出电极Vout。输出电极Vout的电压低于电容C0两端电压，但输出电极Vout的电流高于电容C0两端电流。

由于电路可以通过很多具体的连接结构进行变换，但凡是根据上述原理实现DC-DC升压和降压的电路，均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型电容式DC-DC变压电路，包括电容模组、DC电源输入端和DC电源输出端，DC-DC电路工作时DC电源输入端的电压小于DC电源输出端电压，其特征在于：所述电容模组设有两组以上，每组电容模组包括至少一个电容，所述电容模组串联后的两端形成所述DC电源输出端；其中，每一组电容模组均独立电性连接有相应的DC电源输入端，或者，DC电源输入端逐一与每一组电容模组电性连接。

2.根据权利要求1所述新型电容式DC-DC变压电路，其特征在于：所述每组电容模组包括一个电容；或者，每组电容模组包括两个以上的电容，各个电容串联连接；

所述DC电源输入端与电容模组之间连接有总输入开关。

3.根据权利要求1所述新型电容式DC-DC变压电路，其特征在于：所述每组电容模组之间通过串联开关连接。

4.根据权利要求1所述新型电容式DC-DC变压电路，其特征在于：所述每组电容模组或每个电容两端并联有均压电阻。

5.根据权利要求4所述新型电容式DC-DC变压电路，其特征在于：将所述DC电源输入端作为输出电极使用，所述DC电源输出端作为输入电极使用，每组电容模组或每个电容两端并联的均压电阻之间通过并联开关并联；DC-DC电路工作时，输出电极获得低压大电流直流电源。

6.根据权利要求1所述新型电容式DC-DC变压电路，其特征在于：所述DC电源输入端与电容模组之间连接有限流电阻。

7.根据权利要求1所述新型电容式DC-DC变压电路，其特征在于：还包括输出端电容和总输出开关，输出端电容通过总输出开关与串联后的电容模组两端连接，输出端电容两端形成所述DC电源输出端。

8.根据权利要求7所述新型电容式DC-DC变压电路，其特征在于：所述DC电源输出端与电容模组之间连接有隔离电容。

9.根据权利要求1所述新型电容式DC-DC变压电路，其特征在于：所述电容模组的电容为脉冲电容。

10.根据权利要求1所述新型电容式DC-DC变压电路，其特征在于：所述DC电源输入端连接有电池或电池组。