CN219304474U - 输入防反装置和dc-dc三电平电路 - Google Patents
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Abstract
一种输入防反装置和DC‑DC三电平电路，包括防反支路和开关支路，所述防反支路和所述开关支路并联后连接到DC‑DC三电平电路的输入正极和输入电感之间；所述防反支路包括防反二极管，所述防反二极管的阴极连接所述输入电感的第一端、阳极连接所述输入正极；所述开关支路在所述DC‑DC三电平电路的电容充电结束后导通。本实用新型在DC‑DC三电平电路的基础上，采用开关支路并联防反电阻和防反二极管，以非常简单的结构、极少的器件，一方面防反二极管可以起到输入防反接的作用；另一方面当DC‑DC三电平电路通电后，开关支路闭合，供电回路由损耗较高的电阻和二极管支路切换到开关支路输出，降低了电路损耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及输入防反装置领域，更具体地说，涉及一种适用于DC-DC三电平电路的输入防反装置以及包括该输入防反装置的DC-DC三电平电路。
背景技术
目前在一些充电场站中，配有储能电池包，储能电池包通过功率转换装置向汽车上的电池充电。功率转换装置包含两级DC-DC电路。图1示出了现有技术的功率转换装置的第一级DC-DC三电平电路。如图1所示，该DC-DC三电平电路包括电源U1、电感L1、开关管Q1和Q2、二极管D1和D2以及两个输出电容C。在图1所示的DC-DC三电平电路中，如果电源U1反接，电路短路，会使得开关管Q1和Q2过流损坏。
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，提供一种既能够防反接，又能降低电路损耗并且结构简单、器件极少的适用于三电平电路的输入防反装置以及包括该输入防反装置的DC-DC三电平电路。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种输入防反装置，包括防反支路和开关支路，所述防反支路和所述开关支路并联后连接到DC-DC三电平电路的输入正极和输入电感之间；所述防反支路包括防反二极管，所述防反二极管的阴极连接所述输入电感的第一端、阳极连接所述输入正极；所述开关支路在所述DC-DC三电平电路的电容充电结束后导通。
在本实用新型所述的输入防反装置中，所述防反支路进一步包括防反电阻，所述防反二极管的阴极连接所述输入电感的第一端、阳极经所述防反电阻连接所述输入正极。
在本实用新型所述的输入防反装置中，所述防反支路进一步包括防反电阻，所述防反二极管的阴极经所述防反电阻连接所述输入电感的第一端、阳极连接所述输入正极。
在本实用新型所述的输入防反装置中，所述开关支路包括常开继电器。
本实用新型解决其技术问题采用的另一技术方案是，构造一种DC-DC三电平电路，包括输入电感、第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容和输入防反装置；
所述输入电感的第一端经所述输入防反装置连接输入正极、第二端连接所述第一开关管的第一端和所述第一二极管的阳极，所述第一开关管和所述第二开关管的控制端连接控制信号，所述第一开关管的第二端连接所述第二开关管的第一端，所述第二开关管的第二端连接所述第二二极管的阴极，所述第一二极管的阴极连接所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端连接所述第二电容的第一端、所述第一开关管的第二端和所述第二开关管的第一端，所述第二电容的第二端连接所述第二二极管的阳极；
所述输入防反装置包括防反支路和开关支路，所述防反支路和所述开关支路并联后连接到DC-DC三电平电路的输入正极和输入电感之间；所述防反支路包括防反二极管，所述防反二极管的阴极连接所述输入电感的第一端、阳极连接所述输入正极；所述开关支路在所述DC-DC三电平电路的电容充电结束后导通。
在本实用新型所述的DC-DC三电平电路中，所述防反支路进一步包括防反电阻，所述防反二极管的阴极连接所述输入电感的第一端、阳极经所述防反电阻连接所述输入正极。
在本实用新型所述的DC-DC三电平电路中，所述防反支路进一步包括防反电阻，所述防反二极管的阴极经所述防反电阻连接所述输入电感的第一端、阳极连接所述输入正极。
在本实用新型所述的DC-DC三电平电路中，所述第一开关管和所述第二开关管包括硅MOS管、IGBT管、氮化镓MOS管和碳化硅MOS管；所述开关支路包括常开继电器。
在本实用新型所述的DC-DC三电平电路中，所述输入电感为耦合电感，所述耦合电感的第一同名端经所述输入防反装置连接所述输入正极、第一异名端连接所述第一开关管的第一端和所述第一二极管的阳极、第二同名端连接所述第二开关管的第二端和所述第二二极管的阴极、第二异名端连接输入负极和地。
在本实用新型所述的DC-DC三电平电路中，所述第二开关管的第二端和所述第二二极管的阴极连接输入负极，所述输入负极接地。
实施本实用新型的适用于三电平电路的输入防反装置以及包括该输入防反装置的DC-DC三电平电路，在DC-DC三电平电路的基础上，采用开关支路并联防反电阻和防反二极管，以非常简单的结构、极少的器件，一方面防反二极管可以起到输入防反接的作用；另一方面当DC-DC三电平电路通电后，开关支路闭合，供电回路由损耗较高的电阻和二极管支路切换到开关支路输出，降低了电路损耗。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1示出了现有技术的功率转换装置的第一级DC-DC三电平电路；
图2是本实用新型的输入防反装置的原理框图；
图3是本实用新型的第一优选实施例的DC-DC三电平电路的电路图；
图4是本实用新型的第二优选实施例的DC-DC三电平电路的电路图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型涉及一种输入防反装置，包括防反支路和开关支路，所述防反支路和所述开关支路并联后连接到DC-DC三电平电路的输入正极和输入电感之间；所述防反支路包括防反二极管，所述防反二极管的阴极连接所述输入电感的第一端、阳极连接所述输入正极；所述开关支路在所述DC-DC三电平电路的电容充电结束后导通。本实用新型在DC-DC三电平电路的基础上，采用开关支路并联防反电阻和防反二极管，一方面防反二极管可以起到输入防反接的作用；另一方面当DC-DC三电平电路通电后，开关支路闭合，供电回路由损耗较高的电阻和二极管支路切换到开关支路输出，降低了电路损耗。
图2是本实用新型的输入防反装置的原理框图。如图2所示，所述输入防反装置，包括防反支路100和开关支路200，所述防反支路100和所述开关支路200并联，然后连接到DC-DC三电平电路的输入正极和输入电感L1之间。所述防反支路100包括防反二极管，所述防反二极管的阴极连接所述输入电感L1的第一端、阳极连接所述输入正极；所述开关支路在所述DC-DC三电平电路的电容充电结束后导通。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述防反支路100进一步包括防反电阻，所述防反二极管的阴极连接所述输入电感的第一端、阳极经所述防反电阻连接所述输入正极，即防反电阻连接在防反二极管的阳极和输入正极之间。或者在本实用新型的另一个优选实施例中，所述防反二极管的阴极经所述防反电阻连接所述输入电感的第一端、阳极连接所述输入正极，即防反电阻连接在防反二极管的阴极和输入电感之间。当然在本实用新型的其他优选实施例中，所述防反支路100还可以包括其他器件，例如熔断器等等。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述开关支路包括常开继电器。当然在本实用新型的其他优选实施例中，所述开关支路也可以包括其他开关设备，比如开关管，例如硅MOS管、IGBT管、氮化镓MOS管和碳化硅MOS管。
本实用新型的输入防反装置的进一步的优选实施例以及其实施原理，可以参照后续对DC-DC三电平电路的描述。
在本实用新型中，在DC-DC三电平电路的基础上，采用开关支路并联防反电阻和防反二极管，一方面防反二极管可以起到输入防反接的作用；另一方面当DC-DC三电平电路通电后，开关支路闭合，供电回路由损耗较高的电阻和二极管支路切换到开关支路输出，降低了电路损耗。
图3是本实用新型的第一优选实施例的DC-DC三电平电路的电路图。如图3所示，所述DC-DC三电平电路，包括输入电感L1、开关管Q1、开关管Q2、二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2和输入防反装置。所述输入电感L1的第一端经所述输入防反装置连接输入正极、第二端连接所述开关管Q1的漏极和所述二极管D1的阳极，所述开关管Q1和所述开关管Q2的栅极连接控制信号，所述开关管Q1的源极连接所述开关管Q2的漏极，所述开关管Q2的源极连接所述二极管D2的阴极，所述二极管D1的阴极连接所述电容C1的第一端，所述电容C1的第二端连接所述电容C2的第一端、所述开关管Q1的源极和所述开关管Q2的漏极，所述电容C2的第二端连接所述二极管D2的阳极。
在本优选实施例中，所述输入电感L1为普通电感，所述输入防反装置包括防反支路100和开关支路200，所述防反支路100和所述开关支路200并联到所述输入正极和输入电感L1之间。所述防反支路100包括防反二极管D3和防反电阻R1，所述开关支路200包括继电器K1。在本优选实施例中，所述开关管Q1和所述开关管Q2可以包括硅MOS管、IGBT管、氮化镓MOS管和碳化硅MOS管。
所述防反二极管D3的阴极连接所述输入电感L1的第一端、阳极经所述防反电阻R1连接所述输入正极。当然，在本实用新型的其他优选实施例中，所述防反二极管D3和防反电阻R1的位置可以互换。即所述防反二极管D3的阳极连接所述输入正极、阴极经所述防反电阻R1连接所述输入电感L1的第一端。所述开关管Q2的栅极和所述二极管D2的阴极连接输入负极，所述输入负极接地。
本实用新型的DC-DC三电平电路中的输入防反装置的进一步的优选实施例，也可以参照前述对输入防反装置的描述。
在本优选实施例中，当电源U1(电池或者直流源)正常接通时，电源U1通过防反电阻R1和防反二极管向第一电容C1和第二电容C2供电，即电源U1、防反电阻R1、输入电感L1、第一电容C1和第二电容C2形成LRC充电回路向第一电容C1和第二电容C2充电。当充电结束时，控制继电器K1闭合，此时电源U1由损耗较高的防反电阻R1和防反二极管D3这一防反支路切换到只有继电器K1的开关支路，降低了电路损耗。当电源U1(电池或者直流源)U1反接时，由于防反二极管D3的单向导通作用，防反二极管D3截止，因此不会向第一电容C1和第二电容C2供电，因此继电器K1也无法开启，因此整个电路无法工作，起到了防反接的作用，避免电路发生损坏。
因此，在DC-DC功率转换电路(例如DC-DC三电平电路)中，当功率转换电路自身不具备防反接功能时，可以通过加入此防反接装置，起到直流输入防反接的作用。同时通过控制继电器开关，使得主电路工作时，防反接二极管被旁路，可以起到降低电路损耗，提高效率的作用。此外，本申请中的DC-DC三电平电路在加入输入防反接装置后，不仅可以起到DC输入防反接的作用，还可以在主电路工作后降低电路损耗，提高效率。
因此，实施本实用新型的适用于三电平电路的输入防反装置以及包括该输入防反装置的DC-DC三电平电路，在DC-DC三电平电路的基础上，采用开关支路并联防反电阻和防反二极管，以非常简单的结构、极少的器件，一方面防反二极管可以起到输入防反接的作用；另一方面当DC-DC三电平电路通电后，开关支路闭合，供电回路由损耗较高的电阻和二极管支路切换到开关支路输出，降低了电路损耗。
图4是本实用新型的第二优选实施例的DC-DC三电平电路的电路图。在图4所示的优选实施例中，所述输入电感L1为耦合电感，所述耦合电感的第一同名端经所述输入防反装置连接所述输入正极、第一异名端连接所述开关管Q1的栅极和所述二极管D1的阳极、第二同名端连接所述开关管Q2的源极和所述二极管D2的阴极、第二异名端连接输入负极和地。
在本优选实施例中，所述输入防反装置同样包括防反支路100和开关支路200，所述防反支路100和所述开关支路200并联到所述输入正极和输入电感L1之间。所述防反支路100包括防反二极管D3和防反电阻R1，所述开关支路200包括继电器K1。所述防反二极管D3的阴极连接所述耦合电感的第一同名端、阳极经所述防反电阻R1连接所述输入正极。所述继电器K1同样连接在所述耦合电感的第一同名端和所述输入正极之间。
当然，在本实用新型的其他优选实施例中，如前所述，所述防反二极管D3和防反电阻R1的位置可以互换。当然，也可以省略防反电阻R1，或者设置多个串联或者并联的防反电阻。图4所示的DC-DC三电平电路的原理与图3所示DC-DC三电平电路类似，在此就不在累述了。
因此，实施本实用新型的适用于三电平电路的输入防反装置以及包括该输入防反装置的DC-DC三电平电路，在DC-DC三电平电路的基础上，采用开关支路并联防反电阻和防反二极管，以非常简单的结构、极少的器件，一方面防反二极管可以起到输入防反接的作用；另一方面当DC-DC三电平电路通电后，开关支路闭合，供电回路由损耗较高的电阻和二极管支路切换到开关支路输出，降低了电路损耗。
虽然本实用新型是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对本实用新型进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本实用新型做各种修改，而不脱离本实用新型的范围。因此，本实用新型不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本实用新型权利要求范围内的全部实施方式。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种输入防反装置，其特征在于，包括防反支路和开关支路，所述防反支路和所述开关支路并联后连接到DC-DC三电平电路的输入正极和输入电感之间；所述防反支路包括防反二极管，所述防反二极管的阴极连接所述输入电感的第一端、阳极连接所述输入正极；所述开关支路在所述DC-DC三电平电路的电容充电结束后导通。
2.根据权利要求1所述的输入防反装置，其特征在于，所述防反支路进一步包括防反电阻，所述防反二极管的阴极连接所述输入电感的第一端、阳极经所述防反电阻连接所述输入正极。
3.根据权利要求1所述的输入防反装置，其特征在于，所述防反支路进一步包括防反电阻，所述防反二极管的阴极经所述防反电阻连接所述输入电感的第一端、阳极连接所述输入正极。
4.根据权利要求1所述的输入防反装置，其特征在于，所述开关支路包括常开继电器。
5.一种DC-DC三电平电路，其特征在于，包括输入电感、第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容和输入防反装置；
所述输入电感的第一端经所述输入防反装置连接输入正极、第二端连接所述第一开关管的第一端和所述第一二极管的阳极，所述第一开关管和所述第二开关管的控制端连接控制信号，所述第一开关管的第二端连接所述第二开关管的第一端，所述第二开关管的第二端连接所述第二二极管的阴极，所述第一二极管的阴极连接所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端连接所述第二电容的第一端、所述第一开关管的第二端和所述第二开关管的第一端，所述第二电容的第二端连接所述第二二极管的阳极；
所述输入防反装置包括防反支路和开关支路，所述防反支路和所述开关支路并联后连接到所述输入正极和所述输入电感之间；所述防反支路包括防反二极管，所述防反二极管的阴极连接所述输入电感的第一端、阳极连接所述输入正极；所述开关支路在所述DC-DC三电平电路的电容充电结束后导通。
6.根据权利要求5所述的DC-DC三电平电路，其特征在于，所述防反支路进一步包括防反电阻，所述防反二极管的阴极连接所述输入电感的第一端、阳极经所述防反电阻连接所述输入正极。
7.根据权利要求5所述的DC-DC三电平电路，其特征在于，所述防反支路进一步包括防反电阻，所述防反二极管的阴极经所述防反电阻连接所述输入电感的第一端、阳极连接所述输入正极。
8.根据权利要求5-7中任意一项所述的DC-DC三电平电路，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管包括硅MOS管、IGBT管、氮化镓MOS管和碳化硅MOS管；所述开关支路包括常开继电器。
9.根据权利要求5-7中任意一项所述的DC-DC三电平电路，其特征在于，所述输入电感为耦合电感，所述耦合电感的第一同名端经所述输入防反装置连接所述输入正极、第一异名端连接所述第一开关管的第一端和所述第一二极管的阳极、第二同名端连接所述第二开关管的第二端和所述第二二极管的阴极、第二异名端连接输入负极和地。
10.根据权利要求5-7中任意一项所述的DC-DC三电平电路，其特征在于，所述第二开关管的第二端和所述第二二极管的阴极连接输入负极，所述输入负极接地。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2025065765A1 (zh) * | 2023-09-26 | 2025-04-03 | 阳光氢能科技有限公司 | 一种三电平dc/dc电路及电源系统 |
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2023
- 2023-02-15 CN CN202320264550.9U patent/CN219304474U/zh active Active
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