CN213637499U - 一种双向dc-dc变换器控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双向DC‑DC变换器控制电路，一种双向DC‑DC变换器控制电路包括：第一BUCK/BOOST子电路及第二BUCK/BOOST子电路；第一BUCK/BOOST子电路与第二BUCK/BOOST子电路对称设置；第一BUCK/BOOST子电路及第二BUCK/BOOST子电路共用第一电感、第二电感及第三电感；第一BUCK/BOOST子电路包括第一双向变换器及第一电压控制单元；第一双向变换器包括第一BUCK变换器及第一BOOST变换器；第一电源输入端与第一BUCK变换器及第一BOOST变换器电连接，第一BUCK变换器及第一BOOST变换器与第一电压控制单元电连接，第一电压控制单元与第二电源输入端电连接。本实用新型可以实现高压母线电压的均分；同时通过不同脉冲宽度的控制，上半部分和下半部分带不均衡负载的功能，结构简单且成本低廉。

Description

一种双向DC-DC变换器控制电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路设计技术领域，尤其涉及一种双向DC-DC变换器控制电路。

背景技术

Buck/Boost变换器，也称升降压式变换器，是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器，但其输出电压的极性与输入电压相反。 Buck/Boost变换器可看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成，合并了开关管。Buck/Boost变换器在太阳能发电系统、电动车能量管理系统、通信用备用电源系统等领域都得到了广泛的应用。然而，现有技术的Buck/Boost变换器功能都比较单一，无法实现带不均衡负载的功能，无法很好地满足不同领域的使用需求。因此，发明一种新型的双向DC-DC变换器控制电路成为该领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种双向DC-DC变换器控制电路。

本实用新型公开了一种双向DC-DC变换器控制电路，包括第一BUCK/BOOST 子电路及第二BUCK/BOOST子电路；所述第一BUCK/BOOST子电路与所述第二 BUCK/BOOST子电路对称设置；所述第一BUCK/BOOST子电路及所述第二 BUCK/BOOST子电路共用第一电感、第二电感及第三电感；所述第一BUCK/BOOST 子电路包括第一双向变换器及第一电压控制单元；所述第一双向变换器包括第一BUCK变换器及第一BOOST变换器；所述第一电感串接在所述第一BUCK变换器，所述第二电感串接在所述第一BOOST变换器，所述第三电感串接在所述第一电压控制单元；所述第一双向变换器包括第一电源输入端及第二电源输入端；所述第一电源输入端分别与所述第一BUCK变换器及所述第一BOOST变换器电连接，所述第一BUCK变换器及所述第一BOOST变换器分别与所述第一电压控制单元电连接，所述第一电压控制单元与所述第二电源输入端电连接。

优选地，所述第二BUCK/BOOST子电路包括第二双向变换器及第二电压控制单元；所述第二双向变换器包括第二BUCK变换器及第二BOOST变换器；所述第一电感串接在所述第二BUCK变换器，所述第二电感串接在所述第二BOOST变换器，所述第三电感串接在所述第二电压控制单元；所述第一电源输入端分别与所述第二BUCK变换器及所述第二BOOST变换器电连接，所述第二BUCK变换器及所述第二BOOST变换器分别与所述第二电压控制单元电连接，所述第二电压控制单元与所述第二电源输入端电连接。

优选地，所述第一BUCK变换器包括第一功率管及第一电感；所述第一功率管的发射极分别与所述第一电感的第一端及所述第二BUCK/BOOST子电路电连接，所述第一电感的第二端用于与所述第一电源输入端电连接，所述第一功率管的集电极分别与所述第一BOOST变换器及所述第一电压控制单元电连接，所述第一功率管的门极用于与控制器电连接。

优选地，所述第一BOOST变换器包括第二功率管及第二电感；所述第二功率管的发射极分别与所述第二电感的第一端及所述第二BUCK/BOOST子电路电连接，所述第二电感的第二端用于与所述第一电源输入端电连接，所述第二功率管的集电极分别与所述第一BUCK变换器及所述第一电压控制端单元电连接，所述第二功率管的门极用于与控制器电连接。

优选地，所述第一电压控制单元包括第三功率管、第三电感、第一电阻及第一电容；所述第三功率管的发射极分别与所述第三电感的第一端及所述第二 BUCK/BOOST子电路电连接，所述第三功率管的集电极分别与所述第一BUCK变换器、所述第一BOOST变换器、所述第一电阻的第一端、所述第一电容的第一端及所述第二电源输入端电连接，所述第三电感的第二端分别与所述第一电容的第一端及所述第一电阻的第一端电连接。

优选地，所述第二BUCK变换器包括第四功率管及第一电感；所述第四功率管的发射极分别与所述第一电感的第一端及所述第一BUCK/BOOST子电路电连接，所述第一电感的第二端用于与所述第一电源输入端电连接，所述第四功率管的集电极分别与所述第二BOOST变换器及所述第二电压控制单元电连接，所述第四功率管的门极用于与控制器电连接。

优选地，所述第二BOOST变换器包括第五功率管及第二电感；所述第五功率管的发射极分别与所述第二电感的第一端及所述第一BUCK/BOOST子电路电连接，所述第二电感的第二端的第二端用于与所述第一电源输入端电连接，所述第五功率管的集电极分别与所述第二BUCK变换器及所述第二电压控制单元电连接，所述第五功率管的门极用于与控制器电连接。

优选地，所述第二电压控制单元包括第六功率管、第三电感、第二电阻及第二电容；所述第六功率管的发射极分别与所述第三电感的第一端及所述第一 BUCK/BOOST子电路电连接，所述第六功率管的集电极分别与所述第二BUCK变换器、所述第二BOOST变换器、所述第二电阻的第一端、所述第二电容的第一端及所述第二电源输入端电连接，所述第三电感的第二端分别与所述第二电容的第一端及所述第二电阻的第一端电连接。

本实用新型的一种双向DC-DC变换器控制电路具有如下有益效果，本实用新型公开的一种双向DC-DC变换器控制电路包括：第一BUCK/BOOST子电路及第二BUCK/BOOST子电路；所述第一BUCK/BOOST子电路与所述第二BUCK/BOOST 子电路对称设置；所述第一BUCK/BOOST子电路及所述第二BUCK/BOOST子电路共用第一电感、第二电感及第三电感；所述第一BUCK/BOOST子电路包括第一双向变换器及第一电压控制单元；所述第一双向变换器包括第一BUCK变换器及第一BOOST变换器；所述第一电感串接在所述第一BUCK变换器，所述第二电感串接在所述第一BOOST变换器，所述第三电感串接在所述第一电压控制单元；所述第一双向变换器包括第一电源输入端及第二电源输入端；所述第一电源输入端分别与所述第一BUCK变换器及所述第一BOOST变换器电连接，所述第一BUCK 变换器及所述第一BOOST变换器分别与所述第一电压控制单元电连接，所述第一电压控制单元与所述第二电源输入端电连接。本实用新型增加了一路 BUCK/BOOST子电路，并将中心点接地或者独立控制，以实现高压母线电压的均分；同时通过不同脉冲宽度的控制，可以实现上半部分和下半部分的不同功率控制，从而实现在上半部分和下半部分带不均衡负载的功能。因此，本实用新型结构简单、成本低廉且能够满足不同的电压变换使用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：

图1是本实用新型较佳实施例的一种双向DC-DC变换器控制电路的结构示意图；

图2是本实用新型较佳实施例的一种双向DC-DC变换器控制电路的开关控制模块的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

实施例一

本实用新型较佳实施例的如图1所示，包括第一BUCK/BOOST子电路1及第二BUCK/BOOST子电路2；所述第一BUCK/BOOST子电路1与所述第二BUCK/BOOST 子电路2对称设置；所述第一BUCK/BOOST子电路1及所述第二BUCK/BOOST子电路2共用第一电感L1、第二电感L2及第三电感L3；所述第一BUCK/BOOST子电路1包括第一双向变换器及第一电压控制单元13；所述第一双向变换器包括第一BUCK变换器11及第一BOOST变换器12；所述第一电感L1串接在所述第一 BUCK变换器11，所述第二电感L2串接在所述第一BOOST变换器12，所述第三电感L3串接在所述第一电压控制单元13；所述第一双向变换器包括第一电源输入端A1及第二电源输入端B1；所述第一电源输入端A1分别与所述第一BUCK变换器11及所述第一BOOST变换器12电连接，所述第一BUCK变换器11及所述第一BOOST变换器12分别与所述第一电压控制单元13电连接，所述第一电压控制单元13与所述第二电源输入端B1电连接。因此，本实用新型增加了一路 BUCK/BOOST子电路，并将中心点接地或者独立控制，以实现高压母线电压的均分；同时通过不同脉冲宽度的控制，可以实现上半部分和下半部分的不同功率控制，从而实现在上半部分和下半部分带不均衡负载的功能。在本实施例中，所述第一BUCK/BOOST子电路1及所述第二BUCK/BOOST子电路2共用第一电感 L1、第二电感L2及第三电感L3，因此本实用新型结构简单、成本低廉。

优选地，所述第二BUCK/BOOST子电路2包括第二双向变换器及第二电压控制单元23；所述第一电感L1串接在所述第二BUCK变换器21，所述第二电感L2 串接在所述第二BOOST变换器22，所述第三电感L3串接在所述第二电压控制单元23；所述第二双向变换器包括第二BUCK变换器21及第二BOOST变换器22；所述第一电源输入端A1分别与所述第二BUCK变换器21及所述第二BOOST变换器22电连接，所述第二BUCK变换器21及所述第二BOOST变换器22分别与所述第二电压控制单元23电连接，所述第二电压控制单元23与所述第二电源输入端B1电连接。

优选地，请参阅图2，所述第一BUCK变换器11包括第一功率管Q1及第一电感L1；所述第一功率管Q1的发射极分别与所述第一电感L1的第一端及所述第二BUCK/BOOST子电路2电连接，所述第一电感L1的第二端用于与所述第一电源输入端A1电连接，所述第一功率管Q1的集电极分别与所述第一BOOST变换器12及所述第一电压控制单元13电连接，所述第一功率管Q1的门极用于与控制器电连接。

优选地，所述第一BOOST变换器12包括第二功率管Q2及第二电感L2；所述第二功率管Q2的发射极分别与所述第二电感L2的第一端及所述第二 BUCK/BOOST子电路2电连接，所述第二电感L2的第二端用于与所述第一电源输入端A1电连接，所述第二功率管Q2的集电极分别与所述第一BUCK变换器11 及所述第一电压控制端单元电连接，所述第二功率管Q2的门极用于与控制器电连接。在本实施例中，所述第一功率管Q1与所述第二功率管Q2分别实现 BUCK/BOOST功能，以实现高压母线与低压电池端的能量双向流动，同时维持高压端电压的稳定。

优选地，所述第一电压控制单元13包括第三功率管Q3、第三电感L3、第一电阻R1及第一电容C1；所述第三功率管Q3的发射极分别与所述第三电感L3 的第一端及所述第二BUCK/BOOST子电路2电连接，所述第三功率管Q3的集电极分别与所述第一BUCK变换器11、所述第一BOOST变换器12、所述第一电阻 R1的第一端、所述第一电容C1的第一端及所述第二电源输入端B1电连接，所述第三电感L3的第二端分别与所述第一电容C1的第一端及所述第一电阻R1的第一端电连接。在本实施例中，所述第三功率管Q3用于完成Vac＝Vbc的电压控制，同时限定功率和最大电流限制。

优选地，所述第二BUCK变换器21包括第四功率管Q4及第一电感L1；所述第四功率管Q4的发射极分别与所述第一电感L1的第一端及所述第一BUCK/BOOST子电路1电连接，所述第一电感L1的第二端用于与所述第一电源输入端A1电连接，所述第四功率管Q4的集电极分别与所述第二BOOST变换器22 及所述第二电压控制单元23电连接，所述第四功率管Q4的门极用于与控制器电连接。

优选地，所述第二BOOST变换器22包括第五功率管Q5及第二电感L2；所述第五功率管Q5的发射极分别与所述第二电感L2的第一端及所述第一 BUCK/BOOST子电路1电连接，所述第二电感L2的第二端的第二端用于与所述第一电源输入端A1电连接，所述第五功率管Q5的集电极分别与所述第二BUCK变换器21及所述第二电压控制单元23电连接，所述第五功率管Q5的门极用于与控制器电连接。在本实施例中，所述第四功率管Q4与所述第五功率管Q5分别实现BUCK/BOOST功能，以实现高压母线与低压电池端的能量双向流动，同时维持高压端电压的稳定。

优选地，所述第二电压控制单元23包括第六功率管Q6、第三电感L3、第二电阻R2及第二电容C2；所述第六功率管Q6的发射极分别与所述第三电感L3 的第一端及所述第一BUCK/BOOST子电路1电连接，所述第六功率管Q6的集电极分别与所述第二BUCK变换器21、所述第二BOOST变换器22、所述第二电阻 R2的第一端、所述第二电容C2的第一端及所述第二电源输入端B1电连接，所述第三电感L3的第二端分别与所述第二电容C2的第一端及所述第二电阻R2的第一端电连接。在本实施例中，所述第一电容C1与所述第二电容C2的容值相等，所述第一电阻R1与所述第二电阻R2的阻值相等。

优选地，本实施例的所述第一功率管Q1、所述第二功率管Q2、所述第三功率管Q3、所述第四功率管Q4、所述第五功率管Q5及所述第六功率管Q6为IGBT、 BJT或MOSFET的一种或多种，在此不作限定。此外，本实施例的控制方法为PWM 控制方式或PFM控制方式。

综上所述，本实用新型所提供的一种双向DC-DC变换器控制电路包括第一 BUCK/BOOST子电路1及第二BUCK/BOOST子电路2；所述第一BUCK/BOOST子电路1与所述第二BUCK/BOOST子电路2对称设置；所述第一BUCK/BOOST子电路1 及所述第二BUCK/BOOST子电路2共用第一电感L1、第二电感L2及第三电感L3；所述第一BUCK/BOOST子电路1包括第一双向变换器及第一电压控制单元13；所述第一双向变换器包括第一BUCK变换器11及第一BOOST变换器12；所述第一电感L1串接在所述第一BUCK变换器11，所述第二电感L2串接在所述第一BOOST 变换器12，所述第三电感L3串接在所述第一电压控制单元13；所述第一双向变换器包括第一电源输入端A1及第二电源输入端B1；所述第一电源输入端A1 分别与所述第一BUCK变换器11及所述第一BOOST变换器12电连接，所述第一 BUCK变换器11及所述第一BOOST变换器12分别与所述第一电压控制单元13电连接，所述第一电压控制单元13与所述第二电源输入端B1电连接。因此，本实用新型增加了一路BUCK/BOOST子电路，并将中心点接地或者独立控制，以实现高压母线电压的均分；同时通过不同脉冲宽度的控制，可以实现上半部分和下半部分的不同功率控制，从而实现在上半部分和下半部分带不均衡负载的功能，结构简单且成本低廉，能够满足不同用户的使用需求。

以上对本实用新型所提供的一种双向DC-DC变换器控制电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种双向DC-DC变换器控制电路，其特征在于，包括：第一BUCK/BOOST子电路及第二BUCK/BOOST子电路；所述第一BUCK/BOOST子电路与所述第二BUCK/BOOST子电路对称设置；所述第一BUCK/BOOST子电路及所述第二BUCK/BOOST子电路共用第一电感、第二电感及第三电感；所述第一BUCK/BOOST子电路包括第一双向变换器及第一电压控制单元；所述第一双向变换器包括第一BUCK变换器及第一BOOST变换器；所述第一电感串接在所述第一BUCK变换器，所述第二电感串接在所述第一BOOST变换器，所述第三电感串接在所述第一电压控制单元；所述第一双向变换器包括第一电源输入端及第二电源输入端；所述第一电源输入端分别与所述第一BUCK变换器及所述第一BOOST变换器电连接，所述第一BUCK变换器及所述第一BOOST变换器分别与所述第一电压控制单元电连接，所述第一电压控制单元与所述第二电源输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的一种双向DC-DC变换器控制电路，其特征在于，所述第二BUCK/BOOST子电路包括第二双向变换器及第二电压控制单元；所述第二双向变换器包括第二BUCK变换器及第二BOOST变换器；所述第一电感串接在所述第二BUCK变换器，所述第二电感串接在所述第二BOOST变换器，所述第三电感串接在所述第二电压控制单元；所述第一电源输入端分别与所述第二BUCK变换器及所述第二BOOST变换器电连接，所述第二BUCK变换器及所述第二BOOST变换器分别与所述第二电压控制单元电连接，所述第二电压控制单元与所述第二电源输入端电连接。

3.根据权利要求1所述的一种双向DC-DC变换器控制电路，其特征在于，所述第一BUCK变换器包括第一功率管及第一电感；所述第一功率管的发射极分别与所述第一电感的第一端及所述第二BUCK/BOOST子电路电连接，所述第一电感的第二端用于与所述第一电源输入端电连接，所述第一功率管的集电极分别与所述第一BOOST变换器及所述第一电压控制单元电连接，所述第一功率管的门极用于与控制器电连接。

4.根据权利要求1所述的一种双向DC-DC变换器控制电路，其特征在于，所述第一BOOST变换器包括第二功率管及第二电感；所述第二功率管的发射极分别与所述第二电感的第一端及所述第二BUCK/BOOST子电路电连接，所述第二电感的第二端用于与所述第一电源输入端电连接，所述第二功率管的集电极分别与所述第一BUCK变换器及所述第一电压控制端单元电连接，所述第二功率管的门极用于与控制器电连接。

5.根据权利要求1所述的一种双向DC-DC变换器控制电路，其特征在于，所述第一电压控制单元包括第三功率管、第三电感、第一电阻及第一电容；所述第三功率管的发射极分别与所述第三电感的第一端及所述第二BUCK/BOOST子电路电连接，所述第三功率管的集电极分别与所述第一BUCK变换器、所述第一BOOST变换器、所述第一电阻的第一端、所述第一电容的第一端及所述第二电源输入端电连接，所述第三电感的第二端分别与所述第一电容的第一端及所述第一电阻的第一端电连接。

6.根据权利要求2所述的一种双向DC-DC变换器控制电路，其特征在于，所述第二BUCK变换器包括第四功率管及第一电感；所述第四功率管的发射极分别与所述第一电感的第一端及所述第一BUCK/BOOST子电路电连接，所述第一电感的第二端用于与所述第一电源输入端电连接，所述第四功率管的集电极分别与所述第二BOOST变换器及所述第二电压控制单元电连接，所述第四功率管的门极用于与控制器电连接。

7.根据权利要求2所述的一种双向DC-DC变换器控制电路，其特征在于，所述第二BOOST变换器包括第五功率管及第二电感；所述第五功率管的发射极分别与所述第二电感的第一端及所述第一BUCK/BOOST子电路电连接，所述第二电感的第二端的第二端用于与所述第一电源输入端电连接，所述第五功率管的集电极分别与所述第二BUCK变换器及所述第二电压控制单元电连接，所述第五功率管的门极用于与控制器电连接。

8.根据权利要求2所述的一种双向DC-DC变换器控制电路，其特征在于，所述第二电压控制单元包括第六功率管、第三电感、第二电阻及第二电容；所述第六功率管的发射极分别与所述第三电感的第一端及所述第一BUCK/BOOST子电路电连接，所述第六功率管的集电极分别与所述第二BUCK变换器、所述第二BOOST变换器、所述第二电阻的第一端、所述第二电容的第一端及所述第二电源输入端电连接，所述第三电感的第二端分别与所述第二电容的第一端及所述第二电阻的第一端电连接。

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