CN217883224U - 一种dc-dc电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种DC‑DC电源电路。该DC‑DC电源电路包括：升压型DC‑DC变换器、第一控制模块、第一采样模块和负载；升压型DC‑DC变换器包括电感、第一单向导通开关元件和第一电容；第一采样模块的第一端与第一电容的第一极电连接，第一采样模块的第二端与第一电容的第二极电连接，第一采样模块用于采集第一电容的第一极的电压；第一控制模块的第一端与第一单向导通开关元件的第一端电连接，第一控制模块的第二端与第一采样模块的第三端电连接，第一控制模块用于根据第一电容的第一极的电压，控制第一单向导通开关、第一控制模块和第一电容是否构成导通回路。本实用新型实施例提供的技术方案可以输出满足实际需求的电压范围。

Description

一种DC-DC电源电路

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，特别涉及一种DC-DC电源电路。

背景技术

随着电动汽车的普及，对充电设施的要求越来越高，需要解决储能系统对不同电动车的电压和功率不同需求。

直流充电桩用智能直流电能表采用单独直流电源供电,供电电压范围宽要在5V-36V自适应,且要求隔离多路输出。现在所用的升压型及降压型的DC-DC输入直流电压范围一般不符合要求。

实用新型内容

本实用新型提供了一种DC-DC电源电路，以输出满足实际需求的电压范围。

根据本实用新型的一方面，提供了一种DC-DC电源电路，包括：升压型DC-DC变换器、第一控制模块、第一采样模块和负载；

所述升压型DC-DC变换器包括电感、第一单向导通开关元件和第一电容，所述电感的第一端与第一电源信号电连接，所述电感的第二端与所述第一单向导通开关元件的第一端电连接，所述第一单向导通开关元件的第二端与所述第一电容的第一极电连接，所述电容的第二极与第二电源信号电连接，所述负载的第一端与所述第一电容的第一极电连接，所述负载的第二端与所述第一电容的第二极电连接；

所述第一采样模块的第一端与所述第一电容的第一极电连接，所述第一采样模块的第二端与所述第一电容的第二极电连接，所述第一采样模块用于采集所述第一电容的第一极的电压；

所述第一控制模块的第一端与所述第一单向导通开关元件的第一端电连接，所述第一控制模块的第二端与所述第一采样模块的第三端电连接，所述第一控制模块用于根据所述第一电容的第一极的电压，控制所述第一单向导通开关、所述第一控制模块和所述第一电容是否构成导通回路。

可选地，所述第一采样模块包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端与所述第一电容的第一极电连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端电连接，所述第二电阻的第二端与所述第一电容的第二极电连接，所述第一电阻的第二端与所述第一控制模块的第一端电连接。

可选地，所述第一控制模块包括第一晶体管和第一控制器，所述第一晶体管的第一端与所述第一单向导通开关元件的第一端电连接，所述第一晶体管的第二端接地，所述第一晶体管的控制端与所述第一控制器的控制信号输出端电连接，所述第一控制器的反馈端与所述第一采样模块的第三端电连接。

可选地，还包括稳压模块，所述稳压模块的第一端与所述第一电源信号电连接，所述稳压模块的第二端与所述第二电源信号电连接，所述稳压模块的第三端与所述第一控制器的第三端电连接，所述稳压模块用于为第一控制器提供电源信号。

可选地，还包括第二单向导通开关元件和隔离输出模块；隔离输出模块包括初级线圈和至少一个第一次级线圈；

所述第二单向导通开关元件的第一端与所述第一电容的第一极电连接，所述初级线圈的第一端与所述第二单向导通开关元件的第二端电连接，所述初级线圈的第二端与所述第一电容的第二极电连接，所述第一次级线圈的第一端与所述负载的第一端电连接，所述第一次级线圈的第二端与所述负载的第二端电连接。

可选地，还包括第二控制模块，所述第二控制模块包括第二晶体管和第二控制器，所述第二晶体管的第一端与所述初级线圈的第二端电连接，所述第二晶体管的第二端与所述第一电容的第二极电连接，所述第二晶体管的控制端与所述第二控制器的控制信号输出端电连接，所述第二控制器的第一端与所述第二单向导通开关元件的第二端电连接，所述第二控制器的第二端与所述第一电容的第二极电连接。

可选地，还包括第二采样模块和光耦隔离模块；

所述第二采样模块的第一端与所述第一次级线圈的第二端电连接，所述第二采样模块的第二端与所述光耦隔离模块的第一端电连接，所述光耦隔离模块的第二端与所述第二控制器的反馈端电连接。

可选地，还包括保护模块，所述保护模块包括第三单向导通开关元件、第三电阻和第二电容，所述第三单向导通开关元件的第一端与所述第二晶体管的第一端电连接，所述第三单向导通开关元件的第二端与所述第三电阻的第一端以及所述第二电容的第一极电连接，所述第三电阻的第二端以及所述第二电容的第二极与所述初级线圈的第一端电连接。

可选地，还包括第三电容和第四电阻，所述第三电容的第一极与所述第二单向导通开关元件的第二端电连接，所述第三电容的第二极与所述第一电容的第二极电连接，所述第四电阻的第一端与所述第二单向导通开关元件的第二端电连接，所述第四电阻的第二端与所述第二控制器的第一端电连接。

可选地，还包括第二次级线圈，所述第二次级线圈与一所述第一次级线圈构成电压互感器；

所述第二次级线圈的第一端与所述第二控制器的第一端电连接，所述第二次级线圈的第二端与所述第二控制器的第二端电连接。

本实用新型实施例提供的技术方案，第一控制模块通过第一采样模块采集第一电容的第一极的电压。第一控制模块根据第一电容的第一极的电压值和预设电压的大小关系，输出PWM波占空比信号控制第一单向导通开关、第一控制模块和第一电容是否构成导通回路，从而控制电感的电能释放及储能，电感的电能释放的电流通过第一单向导通开关例如是肖特基二极管不断对第一电容例如是电解电容充电，使其输出的+V0电压不断升高。此外，第一控制模块还可以通过第一采样模块采集第一电容的第一极的电压，来控制第一电容第一极的预设电压。综上，第一控制模块通过第一采样模块采集第一电容的第一极的电压，可以控制第一电容第一极的输出电压，并且还可以控制第一电容第一极的预设电压，从而可以根据负载的实际功耗以及DC-DC电源电路的实际输出电压为负载R0提供所需的电源信号。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种DC-DC电源电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种DC-DC电源电路的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的又一种DC-DC电源电路的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的又一种DC-DC电源电路的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，本实用新型实施例提供的DC-DC电源电路可以为直流充电桩用智能直流电能表提供满足实际需求的电压范围。

实施例一

图1是本实用新型实施例提供的一种DC-DC电源电路的结构示意图。参见图1,该DC-DC电源电路包括：升压型DC-DC变换器100、第一控制模块200、第一采样模块300和负载R0；升压型DC-DC变换器100包括电感L、第一单向导通开关元件101和第一电容C1，电感L的第一端与第一电源信号E1电连接，电感L的第二端与第一单向导通开关元件101的第一端电连接，第一单向导通开关元件101的第二端与第一电容C1的第一极电连接，第一电容C1的第二极与第二电源信号E2电连接，负载R0的第一端与第一电容C1的第一极电连接，负载R0的第二端与第一电容C1的第二极电连接；第一采样模块300的第一端与第一电容C1的第一极电连接，第一采样模块300的第二端与第一电容C1的第二极电连接，第一采样模块300用于采集第一电容C1的第一极的电压；第一控制模块200的第一端与第一单向导通开关元件101的第一端电连接，第一控制模块200的第二端与第一采样模块300的第三端电连接，第一控制模块200用于根据第一电容C1的第一极的电压，控制第一单向导通开关元件101、第一控制模块200和第一电容C1是否构成导通回路。

具体的，宽输出直流电压模块110的正极输出第一电源信号E1，宽输出直流电压模块110的负极输出第二电源信号E2。宽输出直流电压模块110可输出5-36V的电压范围。其中第二电源信号E2可接地。第一单向导通开关元件101例如是肖特基二极管，肖特基二极管的阳极与电感102电连接，肖特基二极管的阴极与第一电容C1的第一极电连接。

其中，电感L主要起到储存能量和释放能量的作用，一方面宽输出直流电压模块110可使其储能。另一方面其可向负载R0和第一电容C1释放能量。第一单向导通开关元件101，可以使得电流单向流动的作用，使得电感L对第一电容C1的充电不会发生逆流。第一控制模块200可以控制电感L的储存能量和释放能量，当电感L电能释放的电流通过第一单向导通开关元件101不断对第一电容C1进行充电。第一电容C1，可采用电解电容，电感L不断对其充电时，可使得宽输出直流电压模块110对负载R0的输出电压不断升高。负载R0例如是直流充电桩用智能直流电能表。

本实用新型实施例提供的技术方案，第一控制模块200通过第一采样模块300采集第一电容C1的第一极的电压。第一控制模块200根据第一电容C1的第一极的电压值和预设电压的大小关系，输出PWM波占空比信号控制第一单向导通开关元件101、第一控制模块200和第一电容C1是否构成导通回路，从而控制电感L的电能释放及储能，电感L的电能释放的电流通过第一单向导通开关元件101例如是肖特基二极管不断对第一电容C1例如是电解电容充电，使其输出的+V0电压不断升高。此外，第一控制模块200还可以通过第一采样模块300采集第一电容C1的第一极的电压，来控制第一电容C1第一极的预设电压。综上，第一控制模块200通过第一采样模块300采集第一电容C1的第一极的电压，可以控制第一电容C1第一极的输出电压，并且还可以控制第一电容C1第一极的预设电压，从而可以根据负载R0的实际功耗以及DC-DC电源电路的实际输出电压为负载R0提供所需的电源信号。

实施例二

图2是本实用新型实施例提供的另一种DC-DC电源电路的结构示意图。参见图2,本实用新型实施例提供的另一种DC-DC电源电路包括第一采样模块300，包括：第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的第一端与第一电容C1的第一极电连接，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端电连接，第二电阻R2的第二端与第一电容C1的第二极电连接，第一电阻R1的第二端与第一控制模块200的第一端电连接。

具体的，第一控制模块200通过第一电阻R1和第二电阻R2构成的第一采样模块300可以实时采集第一电容C1的第一极的电压，可以控制第一电容C1第一极的输出电压，并且还可以控制第一电容C1第一极的预设电压，从而可以根据负载R0的实际功耗以及DC-DC电源电路的实际输出电压为负载R0提供所需的电源信号。

图3是本实用新型实施例提供的又一种DC-DC电源电路的结构示意图。参见图3,本实用新型实施例提供的又一种DC-DC电源电路包括第一控制模块200，包括第一晶体管201和第一控制器202，第一晶体管201的第一端与第一单向导通开关元件101的第一端电连接，第一晶体管201的第二端接地，第一晶体管201的控制端与第一控制器202的控制信号输出端电连接，第一控制器202的反馈端与第一采样模块300的第三端电连接。

示例性的，第一晶体管201例如是N沟道功率MOS管。

具体的，第一控制器202通过第一采样模块300采集第一电容C1的第一极的电压。第一控制器202根据第一电容C1的第一极的电压值和预设电压的大小关系，控制第一晶体管201例如是N沟道功率MOS管的通断，通过控制N沟道功率MOS管通断从而控制第一单向导通开关元件101、第一控制模块200和第一电容C1是否构成导通回路，进而控制电感L的电能释放及储能，电感L的电能释放的电流通过第一单向导通开关元件101例如是肖特基二极管不断对第一电容C1充电，使其输出的+V0电压不断升高。此外，第一控制模块200还可以通过第一采样模块300采集第一电容C1的第一极的电压，来控制第一电容C1第一极的预设电压。综上，第一控制模块200通过第一采样模块300采集第一电容C1的第一极的电压，可以控制第一电容C1第一极的输出电压，并且还可以控制第一电容C1第一极的预设电压，从而可以根据负载R0的实际功耗以及DC-DC电源电路的实际输出电压为负载R0提供所需的电源信号。

可选地，参见图3,该DC-DC电源电路包括稳压模块400，稳压模块400的第一端与第一电源信号E1电连接，稳压模块400的第二端与第二电源信号E2电连接，稳压模块400的第三端与第一控制器202的第三端电连接，稳压模块400用于为第一控制器202提供电源信号。

具体的，稳压模块400，为线性稳压器，可将第一电源信号E1和第二电源信号E2输出的电信号经过处理后稳定输出3.3V直流电压到第一控制器202的电源输入端，为第一控制器202进行供电。

实施例三

图4是本实用新型实施例提供的又一种DC-DC电源电路的结构示意图。参见图4,该DC-DC电源电路还包括第二单向导通开关元件D2和隔离输出模块500。隔离输出模块500包括初级线圈501和至少一个第一次级线圈502；第二单向导通开关元件D2的第一端与第一电容C1的第一极电连接，初级线圈501的第一端与第二单向导通开关元件D2的第二端电连接，初级线圈501的第二端与第一电容C1的第二极电连接，第一次级线圈502的第一端与负载R0的第一端电连接，第一次级线圈502的第二端与负载R0的第二端电连接。

具体地,第一电容C1第一极的直流电压经第二单向导通开关元件D2输入,第二单向导通开关元件D2可采用肖特基二极管，其主要为了为高压二极管起隔离作用防止后极高压对前极电路冲击。

其中，隔离输出模块500，是指功率变换的高频变压器T等隔离多路输出电路系统，隔离输出模块500包括初级线圈501和至少一个第一次级线圈502，每一个第一次级线圈502的输出端均可以作为一个信号输出端为一个负载供电，随着第一次级线圈502数量的增加，实现了DC-DC电源电路可以为多个负载实现电源信号的隔离输出。

可选地，参见图4，DC-DC电源电路，还包括第二控制模块600，第二控制模块600包括第二晶体管602和第二控制器601，第二晶体管602的第一端与初级线圈501的第二端电连接，第二晶体管602的第二端与第一电容C1的第二极电连接，第二晶体管602的控制端与第二控制器601的控制信号输出端电连接，第二控制器601的第一端A1与第二单向导通开关元件D2的第二端电连接，第二控制器601的第二端A2与第一电容C1的第二极电连接。第二晶体管602例如可以是N沟道功率MOS管。

第二控制器601发出PWM波,驱动第二晶体管602例如是N沟道功率MOS管Q2及隔离输出模块500正常工作。其中，所述电流取样电阻R5通过流过本身电流产生取样第二晶体管602的电压送到所述第二控制器601控制输出功率。其中，第一电容C1用于为第二控制器601提供启动状态的电源信号。

进一步的DC-DC电源电路，还包括第二采样模块700和光耦隔离模块800；第二采样模块700的第一端与第一次级线圈502的第二端电连接，第二采样模块700的第二端与光耦隔离模块800的第一端电连接，光耦隔离模块800的第二端与第二控制器601的反馈端电连接。

其中，第二采样模块700，负责收集所测第一次级线圈502对应线圈的输出电压值。光耦隔离模块800，起到信号的隔离作用。由于光耦是单向传输的,所以可以实现信号的单向传输,使输入端与输出端完全实现了电气隔离。

其中，输出电压取样从第一次级线圈502其中的一个线圈的输出直流电压取得，流经第二采样模块700和光耦隔离模块800并将结果输出第二控制模块600。第二控制模块600将输出送到所述第二控制器控制601控制输出电压,使输出电压符合要求。

进一步的，DC-DC电源电路，还包括保护模块900，保护模块900包括第三单向导通开关元件D3、第三电阻R3和第三电容C3，第三单向导通开关元件D3的第一端与第二晶体管602的第一端电连接，第三单向导通开关元件D3的第二端与第三电阻R3的第一端以及第三电容C3的第一极电连接，第三电阻R3的第二端以及第三电容C3的第二极与初级线圈501的第一端电连接。

其中保护模块900，是指吸收减缓电压尖峰RCD吸收回路，可以吸收减缓电压的尖峰。

其中，第三电阻R3和第三电容C3及第三单向导通开关元件D3用来抑制第二晶体管602关断时引起的电压尖峰避免第二晶体管602损坏。

进一步的，DC-DC电源电路，还包括第二电容C2和第四电阻R4，第二电容C2的第一极与第二单向导通开关元件D2的第二端电连接，第二电容C2的第二极与第一电容C1的第二极电连接，第四电阻R4的第一端与第二单向导通开关元件D2的第二端电连接，第四电阻R4的第二端与第二控制器601的第一端A1电连接。

其中，第二电容C2例如是电解电容，对经第二单向导通开关元件D2输入的直流电压经进一步滤波后通过第四电阻R4启动激活所述电流模式。第二控制器601发出PWM波,驱动第二晶体管602例如是N沟道功率MOS管Q2及隔离输出模块500正常工作。

进一步的，DC-DC电源电路还包括第二次级线圈503，第二次级线圈503与第一次级线圈502构成电压互感器；第二次级线圈503的第一端与第二控制器601的第一端A1电连接，第二次级线圈503的第二端与第二控制器601的第二端A2电连接。第二次级线圈503的输出电压用于为第二控制器601提供正常运行的电源信号。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种DC-DC电源电路，其特征在于，包括：升压型DC-DC变换器、第一控制模块、第一采样模块和负载；

所述升压型DC-DC变换器包括电感、第一单向导通开关元件和第一电容，所述电感的第一端与第一电源信号电连接，所述电感的第二端与所述第一单向导通开关元件的第一端电连接，所述第一单向导通开关元件的第二端与所述第一电容的第一极电连接，所述电容的第二极与第二电源信号电连接，所述负载的第一端与所述第一电容的第一极电连接，所述负载的第二端与所述第一电容的第二极电连接；

所述第一采样模块的第一端与所述第一电容的第一极电连接，所述第一采样模块的第二端与所述第一电容的第二极电连接，所述第一采样模块用于采集所述第一电容的第一极的电压；

所述第一控制模块的第一端与所述第一单向导通开关元件的第一端电连接，所述第一控制模块的第二端与所述第一采样模块的第三端电连接，所述第一控制模块用于根据所述第一电容的第一极的电压，控制所述第一单向导通开关、所述第一控制模块和所述第一电容是否构成导通回路。

2.根据权利要求1所述的DC-DC电源电路，其特征在于，所述第一采样模块包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端与所述第一电容的第一极电连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端电连接，所述第二电阻的第二端与所述第一电容的第二极电连接，所述第一电阻的第二端与所述第一控制模块的第一端电连接。

3.根据权利要求1所述的DC-DC电源电路，其特征在于，所述第一控制模块包括第一晶体管和第一控制器，所述第一晶体管的第一端与所述第一单向导通开关元件的第一端电连接，所述第一晶体管的第二端接地，所述第一晶体管的控制端与所述第一控制器的控制信号输出端电连接，所述第一控制器的反馈端与所述第一采样模块的第三端电连接。

4.根据权利要求3所述的DC-DC电源电路，其特征在于，还包括稳压模块，所述稳压模块的第一端与所述第一电源信号电连接，所述稳压模块的第二端与所述第二电源信号电连接，所述稳压模块的第三端与所述第一控制器的第三端电连接，所述稳压模块用于为第一控制器提供电源信号。

5.根据权利要求1所述的DC-DC电源电路，其特征在于，还包括第二单向导通开关元件和隔离输出模块；隔离输出模块包括初级线圈和至少一个第一次级线圈；

所述第二单向导通开关元件的第一端与所述第一电容的第一极电连接，所述初级线圈的第一端与所述第二单向导通开关元件的第二端电连接，所述初级线圈的第二端与所述第一电容的第二极电连接，所述第一次级线圈的第一端与所述负载的第一端电连接，所述第一次级线圈的第二端与所述负载的第二端电连接。

6.根据权利要求5所述的DC-DC电源电路，其特征在于，还包括第二控制模块，所述第二控制模块包括第二晶体管和第二控制器，所述第二晶体管的第一端与所述初级线圈的第二端电连接，所述第二晶体管的第二端与所述第一电容的第二极电连接，所述第二晶体管的控制端与所述第二控制器的控制信号输出端电连接，所述第二控制器的第一端与所述第二单向导通开关元件的第二端电连接，所述第二控制器的第二端与所述第一电容的第二极电连接。

7.根据权利要求6所述的DC-DC电源电路，其特征在于，还包括第二采样模块和光耦隔离模块；

所述第二采样模块的第一端与所述第一次级线圈的第二端电连接，所述第二采样模块的第二端与所述光耦隔离模块的第一端电连接，所述光耦隔离模块的第二端与所述第二控制器的反馈端电连接。

8.根据权利要求6所述的DC-DC电源电路，其特征在于，还包括保护模块，所述保护模块包括第三单向导通开关元件、第三电阻和第二电容，所述第三单向导通开关元件的第一端与所述第二晶体管的第一端电连接，所述第三单向导通开关元件的第二端与所述第三电阻的第一端以及所述第二电容的第一极电连接，所述第三电阻的第二端以及所述第二电容的第二极与所述初级线圈的第一端电连接。

9.根据权利要求6所述的DC-DC电源电路，其特征在于，还包括第三电容和第四电阻，所述第三电容的第一极与所述第二单向导通开关元件的第二端电连接，所述第三电容的第二极与所述第一电容的第二极电连接，所述第四电阻的第一端与所述第二单向导通开关元件的第二端电连接，所述第四电阻的第二端与所述第二控制器的第一端电连接。

10.根据权利要求6所述的DC-DC电源电路，其特征在于，还包括第二次级线圈，所述第二次级线圈与一所述第一次级线圈构成电压互感器；

所述第二次级线圈的第一端与所述第二控制器的第一端电连接，所述第二次级线圈的第二端与所述第二控制器的第二端电连接。

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