CN211557153U - 一种新型的双向全桥切换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了隔离式双向DC‑DC电路结构，尤其涉及一种新型的双向全桥切换电路，将原边电路由硬开关全桥改为软开关的移相全桥，增加吸收二极管D1、D2，增加谐振电感L1，增加继电器开关SW1，充电时拓扑为移相全桥，放电时为全桥同步整流。利用开关SW1的切换，可以快速的在充、放电两种模式下进行切换，且能保证两种工作模式都有比较高的效率，尤其对充电时的效率提升明显，更低的损耗，更高的效率，也使得对整机散热的要求不高，可以采用更小的风扇，更小的散热器，进而达到降低成本的目的。

Description

一种新型的双向全桥切换电路

技术领域

本实用新型涉及隔离式双向DC-DC电路结构，尤其涉及一种新型的双向全桥切换电路。

背景技术

随着新能源汽车产业快速发展，电动汽车的数量呈爆发式增长态势，而在电动汽车中，大容量动力电池是最重要的组成部分。在目前的电动汽车应用中，电池组电压越来越高，容量越来越大，而电池生产商对出厂的每一块电池都要进行多个充放电循环的工况模拟测试，测试周期长，对测试设备要求功率大，电压高，充放电切换速度快，转换效率高。

针对高压动力电池组的充放电测试，需要用到双向DC-DC变换技术，配合双向AC-DC变换技术，可以将电池能量进行并网回馈或向负载转化，极大的节省了能量消耗；而隔离式双向DC-DC变换电路的优势在于，在原边或副边故障时不会影响到另一端，可以保证这种高压电池应用的安全性。

隔离式双向DC-DC变换电路，一般有正激式双向电路、反激式双向电路、半桥双向电路、全桥双向电路等，也可采用两个功率回路并联的方式实现，即一路用于充电，一路用于放电。其中，对于要求快速切换充放电模式的工况中，常采用全桥双向电路或两个功率回路并联的方式。

隔离式全桥双向DC-DC变换电路，在工作时，各开关管由于工作在硬开关状态，开关损耗非常大，导致效率较低，且损耗的能量对功率器件的散热也提出了较高要求，导致散热成本增加，所以其优点为只有一个主功率回路，元器件数量少，缺点为效率低，成本高，控制复杂。而采用两个功率回路并联的方式，优点为切换速度快，整体效率高，但元器件数量增加一倍，成本较高且体积较大，无法提高功率密度。

为了克服现有技术的不足，需要将电路适当优化，以达到提高效率，降低成本的目的。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，本实用新型提供一种新型的双向全桥切换电路。

本实用新型技术方案如下所述：

一种新型的双向全桥切换电路，其特征在于，包括原边全桥电路、第一隔直电容C1、第一吸收二极管D1、第二吸收二极管D2、切换开关SW1、谐振电感L1、隔离变压器T1、第二隔直电容C2、副边全桥电路、LC滤波电路及电池组，所述原边全桥电路的第三端口连接第一隔直电容C1的一端，所述第一隔直电容C1的另一端连接所述隔离变压器T1的原边的同名端，所述隔离变压器T1的原边的异名端连接所述谐振电感L1与所述切换开关SW1的一端，所述谐振电感L1另一端连接原边全桥电路的第四端口，

所述切换开关SW1的常开端连接所述谐振电感L1的另一端，所述切换开关SW1的常闭端连接所述第一吸收二极管D1的阳极以及所述第二吸收二极管D2的阴极，所述第一吸收二极管D1的阴极连接所述原边全桥电路第一端口，以及输入端正极，所述第二吸收二极管D2的阳极连接所述原边全桥电路的第二端口，以及输入端的负极，

所述隔离变压器T1的副边的异名端连接所述第二隔直电容C2的一端，所述第二隔直电容C2的另一端连接所述副边全桥电路的第五端口，所述副边全桥电路的第六端口连接所述隔离变压器T1的副边的同名端，所述副边全桥电路的第七端口和第八端口分别与电池组相连。

根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述原边全桥电路包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4，输入端正极与所述第一开关S1的一端和所述第三开关S3的一端均相连，所述第一开关S1的另一端与所述第二开关S2的一端和所述谐振电感L1的另一端相连，所述第三开关S3的另一端与所述第四开关S4的一端和所述第一隔直电容C1的一端均相连，所述第四开关S4的另一端和所述第二开关S2另一端与输入端负极均相连。

根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述副边全桥电路包括第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7和第八开关S8，所述第二隔直电容C2的另一端与所述第五开关S5的一端和所述第六开关S6的一端均相连，所述第五开关S5的另一端与所述第七开关S7的一端和所述LC滤波电路均相连，所述第七开关S7的另一端与所述第八开关S8的一端和所述隔离变压器T1的副边的同名端均相连，所述第六开关S6的另一端和所述第八开关S8的另一端与所述电池组的负极以及LC滤波电路均相连。

根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述电池组还经过LC滤波电路连接所述副边全桥电路。

根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述LC滤波电路包括续流电感L2、输出滤波电容C3，所述续流电感L2的一端与所述第五开关S5的另一端和所述第七开关S7的一端均相连，所述续流电感L2的另一端连接所述输出滤波电容C3的正极，以及所述电池组的正极，所述电池组的负极连接所述输出滤波电容C3的负极、所述第六开关S6的另一端以及所述第八开关S8的另一端。

根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述原边全桥电路和所述副边全桥电路中的各个开关均为场效应管。

根据上述方案的本实用新型，其有益效果在于，一种新型的双向全桥切换电路，相比于传统的隔离式全桥双向DC-DC电路，其原边改为软开关的移相全桥电路，副边为同步整流，利用开关SW1的切换，可以快速的在充、放电两种模式下进行切换，且能保证两种工作模式都有比较高的效率，尤其对充电时的效率提升明显，更低的损耗，更高的效率，也使得对整机散热的要求不高，可以采用更小的风扇，更小的散热器，进而达到降低成本的目的。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及实施方式对本实用新型进行进一步的描述：

如图1所示，一种新型的双向全桥切换电路，包括原边全桥电路、第一隔直电容C1、第一吸收二极管D1、第二吸收二极管D2、切换开关SW1、谐振电感L1、隔离变压器T1、第二隔离电容C2、副边全桥电路、LC滤波电路及电池组，原边全桥电路的第三端口连接第一隔直电容C1的一端，第一隔直电容C1的另一端连接隔离变压器T1的原边的同名端，隔离变压器T1的原边的异名端连接谐振电感L1与切换开关SW1的一端，谐振电感L1另一端连接原边全桥电路的第四端口，

切换开关SW1的常开端连接谐振电感L1的另一端，切换开关SW1的常闭端连接第一吸收二极管D1的阳极以及第二吸收二极管D2的阴极，第一吸收二极管D1的阴极连接原边全桥电路第一端口，以及输入端正极，第二吸收二极管D2的阳极连接原边全桥电路的第二端口，以及输入端的负极，

隔离变压器T1的副边的异名端连接第二隔直电容C2的一端，第二隔直电容C2的另一端连接副边全桥电路的第五端口，副边全桥电路的第六端口连接隔离变压器T1的副边的同名端，副边全桥电路的第七端口和第八端口分别与电池组相连。

优选地，原边全桥电路包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4，输入端正极与第一开关S1的一端和第三开关S3的一端均相连，第一开关S1的另一端与第二开关S2的一端和谐振电感L1的另一端相连，第三开关S3的另一端与第四开关S4的一端和第一隔直电容C1的一端均相连，第四开关S4的另一端和第二开关S2另一端与输入端负极均相连。

优选地，副边全桥电路包括第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7和第八开关S8，第二隔直电容C2的另一端与第五开关S5的一端和第六开关S6的一端均相连，第五开关S5的另一端与第七开关S7的一端和LC滤波电路均相连，第七开关S7的另一端与第八开关S8的一端和隔离变压器T1的副边的同名端均相连，第六开关S6的另一端和第八开关S8的另一端与电池组的负极以及LC滤波电路均相连。

优选地，电池组还经过LC滤波电路连接副边全桥电路。

优选地，LC滤波电路包括续流电感L2、输出滤波电容C3，续流电感L2的一端与第五开关S5的另一端和第七开关S7的一端均相连，续流电感L2的另一端连接输出滤波电容C3的正极，以及电池组的正极，电池组的负极连接输出滤波电容C3的负极、第六开关S6的另一端以及第八开关S8的另一端。

优选地，原边全桥电路和副边全桥电路中的各个开关均为场效应管。

一种新型的双向全桥切换电路，原边为软开关的移相全桥电路，在充电模式时，利用开关SW1与常闭端的连接，将谐振电感L1的一端和变压器T1的异名端与第一吸收二极管D1、第二吸收二极管D2连接，电路工作于移相全桥模式，副边开关管同步整流，原边开关管工作于软开关，降低了原边开关管的开关损耗，通过原边的第一吸收二极管D1和第二吸收二极管D2，降低了副边整流电路的尖峰电压，同时也降低副边整流开关管的开关损耗，提高了整个电路的充电效率；在切换为放电模式时，将开关SW1连接至常开端，断开与第一吸收二极管D1和第二吸收二极管D2连接，短路谐振电感L1，这样可以降低原边作为整流电路的阻抗，减小电路内部的LC震荡，提高整流效率，同时阻止整流的大电流流过第一吸收二极管D1、第二吸收二极管D2，让第一吸收二极管D1、第二吸收二极管D2可以选用较低规格的二极管器件，降低成本，另外，由于各开关管损耗的降低，散热成本也可以相应降低。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

上面结合附图对本实用新型专利进行了示例性的描述，显然本实用新型专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种新型的双向全桥切换电路，其特征在于，包括原边全桥电路、第一隔直电容C1、第一吸收二极管D1、第二吸收二极管D2、切换开关SW1、谐振电感L1、隔离变压器T1、第二隔直电容C2、副边全桥电路、LC滤波电路及电池组，所述原边全桥电路的第三端口连接所述第一隔直电容C1的一端，所述第一隔直电容C1的另一端连接所述隔离变压器T1的原边的同名端，所述隔离变压器T1的原边的异名端连接所述谐振电感L1与所述切换开关SW1的一端，所述谐振电感L1另一端连接原边全桥电路的第四端口，

所述切换开关SW1的常开端连接所述谐振电感L1的另一端，所述切换开关SW1的常闭端连接所述第一吸收二极管D1的阳极以及所述第二吸收二极管D2的阴极，所述第一吸收二极管D1的阴极连接所述原边全桥电路第一端口，以及输入端正极，所述第二吸收二极管D2的阳极连接所述原边全桥电路的第二端口，以及输入端的负极，

所述隔离变压器T1的副边的异名端连接所述第二隔直电容C2的一端，所述第二隔直电容C2的另一端连接所述副边全桥电路的第五端口，所述副边全桥电路的第六端口连接所述隔离变压器T1的副边的同名端，所述副边全桥电路的第七端口和第八端口分别与所述电池组相连。

2.如权利要求1所述的新型的双向全桥切换电路，其特征在于，所述原边全桥电路包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4，所述输入端正极与所述第一开关S1的一端和所述第三开关S3的一端均相连，所述第一开关S1的另一端与所述第二开关S2的一端和所述谐振电感L1的另一端相连，所述第三开关S3的另一端与所述第四开关S4的一端和所述第一隔直电容C1的一端均相连，所述第四开关S4的另一端和所述第二开关S2另一端与输入端负极均相连。

3.如权利要求1所述的新型的双向全桥切换电路，其特征在于，所述副边全桥电路包括第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7和第八开关S8，所述第二隔直电容C2的另一端与所述第五开关S5的一端和所述第六开关S6的一端均相连，所述第五开关S5的另一端与所述第七开关S7的一端和所述LC滤波电路均相连，所述第七开关S7的另一端与所述第八开关S8的一端和所述隔离变压器T1的副边的同名端均相连，所述第六开关S6的另一端和所述第八开关S8的另一端与所述电池组的负极以及所述LC滤波电路均相连。

4.如权利要求3所述的新型的双向全桥切换电路，其特征在于，所述电池组还经过LC滤波电路连接所述副边全桥电路。

5.如权利要求4所述的新型的双向全桥切换电路，其特征在于，所述LC滤波电路包括续流电感L2、输出滤波电容C3，所述续流电感L2的一端与所述第五开关S5的另一端和所述第七开关S7的一端均相连，所述续流电感L2的另一端连接所述输出滤波电容C3的正极，以及所述电池组的正极，所述电池组的负极连接所述输出滤波电容C3的负极、所述第六开关S6的另一端以及所述第八开关S8的另一端。

6.如权利要求1所述的新型的双向全桥切换电路，其特征在于，所述原边全桥电路和所述副边全桥电路中的各个开关均为场效应管。

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