隔离式dc-dc转换器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提出一种隔离式DC-DC转换器，包括PWM转换电路、功率脉冲变压器、高频脉冲整流电路、控制器、第一电气隔离装置和输出电压调节装置。其中，所述PWM转换电路将输入斩波形成功率PWM脉冲；功率脉冲变压器将PWM转换电路输出的电压从原端转换至次端；高频脉冲整流电路整流功率脉冲变压器次端输出的功率脉冲；所述高频脉冲整流电路与控制器之间通过第一电气隔离装置连接；输出电压调节装置包括电压取样的比例变换电路、电压比较器、D/A转换器、第二电气隔离装置以及第四电气隔离装置。所述转换器具有对输出电压进行远程调节的功能，可方便地应用于需要调度控制的供电系统中。
【专利说明】隔罔式DC-DC转换器【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种DC-DC转换器。更特别的是，本实用新型涉及一种可对输出电压进行远程调节的隔离式DC-DC转换器。
【背景技术】
[0002]在直流用电民用系统中，负载是各种各样的家用电器，有些情况下，负载间还需要有音频信号、或视频信号、或媒体数据信号等的互连，现阶段有线电连接形式也是互连的一种有效形式。这种互连会造成有些设备间的信号电性共地。为了防止由于这种共地产生的短路，及共地回流对信号的干扰，要求负载信号地及连接电源系统的电源地间是电隔离的。而在电源供电端，隔离DC-DC更是可以方便地实现双极性的供电。
[0003]直流供电系统电力的来源往往有很多种，可以是来自交流AC市电、太阳能发电、风能发电、天然气发电、多种电池储电等，这些不同种类的电力，经“变换”、“混合”、“合成”后，成为直流系统中的电力来源。同时，由于器件、设备及技术的限制，不可能制成功率无限大的单一设备，在需要功率扩展及大功率系统时，也是通过很多小功率模块的“合成”来实现的。
[0004]对直流系统的这些多种电力来源，需要适当的调度策略，以实现能源利用的高效化。例如:太阳照射充足的时候，可以优先太阳能的直接利用；没有日照时，就要使用已存的电力，已存电力用尽时，就要使用交流市电；而在用电波谷时，要优先使用交流波谷市电，同时，可以将波谷市电存储，而在以后使用。将各种来源的电能转换为直流电，然后按照图1所示电路就可以合成更大功率的电能输出。调节某个转换单元的输出，就可以控制该转换单元输出功率的大小，从而实现对多种电力来源电能输出的调度控制。其中对于如来自太阳能的直流电DC就可以使用DC-DC设备实现交流到直流的转换。
[0005]已知现有的DC-DC设备，输出电压的调节是基于设备上的一个电阻式电位器简单实现的，这种方式无法应用于 需要调度控制的供电系统。
[0006]公开于该发明【背景技术】部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般【背景技术】的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
实用新型内容
[0007]本实用新型致力于解决与现有技术有关的上述问题，提出一种可远程调节、设定DC-DC输出的方法，用以方便地实现能源供给的调度控制。
[0008]本实用新型提出一种隔离式DC-DC转换器，所述隔离式DC-DC转换器包括PWM转换电路、功率脉冲变压器、高频脉冲整流电路、控制器、第一电气隔离装置以及输出电压调节装置。其中，所述PWM转换电路与的输入端接交流电压，将输入斩波形成功率PWM脉冲；所述功率脉冲变压器具有设计需要的原端/次端匝数比，与所述PWM转换电路的输出端连接，将所述PWM转换电路输出的电压从所述功率脉冲变压器的原端转换至次端；所述高频脉冲整流电路与所述功率脉冲变压器的次端连接，对所述功率脉冲变压器的次端输出的功率脉冲进行整流；所述控制器与所述PWM转换电路连接，并且通过第一电气隔离装置与所述高频脉冲整流电路连接；所述第一电气隔离装置连接在所述高频脉冲整流电路与所述控制器之间；所述输出电压调节装置包括:电压取样的比例变换电路、电压比较器、D/A转换器、第二电气隔离装置、第四电气隔离装置，其中，所述电压取样的比例变换电路与所述高频脉冲整流电路的输出端连接，对所述同步整流电路的输出电压进行取样归一化处理；所述D/A转换器的输入端通过第四电气隔离装置与控制器连接，对所述控制器的输出进行D/A转换；所述电压比较器具有第一输入端口和第二输入端口的，其中所述第一输入端口与所述高频脉冲整流电路的输出端连接，所述第二输入端口与D/A转换器的输出端连接，所述电压比较器的输出端通过第二电气隔离装置与控制器连接；所述第二电气隔离装置连接在所述电压比较器与所述控制器之间；所述第四电气隔离装置连接在所述D/A转换器与所述控制器之间。
[0009]可选地，隔离式DC-DC转换器具有电流控制装置，所述电流控制装置包括电流取样电路、电流环电路，以及第三电气隔离装置，其中，所述电流取样电路与所述高频脉冲整流电路的输出端连接，对所述高频脉冲整流电路的输出直流进行电流取样；所述电流环电路的输入端与所述电流取样电路的输出端连接，输入端通过第三电气隔离装置与所述控制器连接；所述第三电气隔离装置连接在所述电流环电路与所述控制器之间。所述控制器根据所述电流环电路的输出值对所述脉冲整流电路的输出直流电流进行控制。
[0010]可选地，隔离式DC-DC转换器具有输入模拟电压量的模拟控制线，所述输出电压调节装置和所述控制器根据经由所述模拟控制线输入的模拟电压量对所述DC-DC转换器的输出电压进行调节。
[0011]可选地，隔离式DC-DC转换器具有具有远程设定电压目标值的通讯总线，所述通讯总线通过隔离收发装置与所述控制器连接，所述控制器根据存储在所述控制器内部的数据表产生与所述电压目标值相对应的值输出至所述输出电压调节装置，对所述DC-DC转换器的输出电压进行调节。
[0012]可选地，隔离式DC-DC转换器具有对输出过压、过流、短路及设备过温的保护装置，所述保护装置的执行部件为功率开关。
[0013]可选地，隔离式DC-DC转换器的所述模拟控制线将所述DC-DC转换器的工作状态及过压、过流、过温故障状态实时反馈给上位控制主机进行通信。
[0014]可选地，隔离式DC-DC转换器的所述通信总线将所述DC-DC转换器的工作状态及过压、过流、过温故障状态实时反馈给上位控制主机进行通信。
[0015]本实用新型提出的隔离式DC-DC转换器，具有对输出电压进行远程调节的功能，可方便地应用于需要调度控制的供电系统中。
[0016]本实用新型的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的【具体实施方式】中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的【具体实施方式】中进行详细陈述，这些附图和【具体实施方式】共同用于解释本实用新型的特定原理。
【专利附图】
【附图说明】[0017]通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本实用新型的某些原理的【具体实施方式】，本实用新型的装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以阐明。
[0018]图1为根据本实用新型的隔离式DC-DC转换器的结构示意图。
[0019]附图标记:
[0020]PWM转换电路I
[0021]功率脉冲变压器2
[0022]高频脉冲整流电路3
[0023]控制器4
[0024]电压取样的比例变换电路5
[0025]电压比较器6
[0026]D/A 转换器 7
[0027]电流取样电路8
[0028]电流环电路9
[0029]隔离收发装置10
[0030]通讯总线11
[0031]模拟控制线12
[0032]保护装置13
[0033]输出电压调节装置14
[0034]电流控制装置15
[0035]第一电气隔离装置21
[0036]第二电气隔离装置22
[0037]第三电气隔离装置23
[0038]第四电气隔离装置24。
【具体实施方式】
[0039]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
[0040]图1为根据本实用新型的具有对输出电压进行远程调节功能的隔离式DC-DC转换器的结构示意图。
[0041]如图1所示，隔离式DC-DC转换器包括PWM转换电路1、功率脉冲变压器2、高频脉冲整流电路3、控制器4、电压取样的比例变换电路5、电压比较器6、D/A转换器7、电流取样电路8、电流环电路9、隔离收发装置10、第一电气隔离装置21、第二电气隔离装置22、第三电气隔离装置23以及第四电气隔离装置24。
[0042]PWM转换电路1、功率脉冲变压器2、高频脉冲整流电路3依次串接。其中，PWM转换电路I控制输入直流电压Vin的信号占空比而改变输入至功率脉冲变压器2的原端的电流。功率脉冲变压器2的次端输出的交流电压经过高频脉冲整流电路3的整流，输出直流电压。控制器4与PWM转换电路I连接，对PWM转换电路I进行控制，并且通过第一电气隔离装置21与高频脉冲整流电路3连接，可实现电气隔离。
[0043]由上可见，PWM转换电路1、功率脉冲变压器2、高频脉冲整流电路3、控制器4以及第一电气隔离装置21可实现隔离式DC-DC最基本的功能，实现交直流转换。
[0044]电压取样的比例变换电路5、电压比较器6、D/A转换器7以及第二电气隔离装置22构成了 DC-DC转换器的输出电压调节装置14。其中，输入端与高频脉冲整流电路3的输出端相连接的电压取样的比例变换电路5和D/A转换器7分别连接至电压比较器6的第一输入端口和第二输入端口，并且D/A转换器7和电压比较器6分别通过第三电气隔离装置23和第四电气隔离装置24与控制器4连接，以实现电气隔离。其中，电压取样的比例变换电路5输出的归一化处理结果输入至电压比较器6的第一输入端口，控制器4输出的参考电压Vref经D/A转换器7转换为模拟电压后，输入电压比较器6的第二输入端口，电压比较器6将两个电压进行比较，控制器4根据电压比较器6输出的偏差电压来控制PWM转换电路输出脉冲的占空比，实现对参考电压Vref的跟踪，从而可以间接实现DC-DC转换器最终输出的电压的调节。
[0045]隔离式DC-DC转换器优选具有模拟控制线12，根据经由模拟控制线12输入的模拟电压量，通过电压调节装置14和控制器4实现对DC-DC转换器输出电压的调节。
[0046]隔离式DC-DC转换器优选具有通讯总线11，通过通讯总线11通过隔离收发装置10与控制器4连接，利用通信总线12可以远程设定电压目标值，控制器4根据存储在期内部的数据表产生与电压目标值相对应的值输出至电压调节装置14，该值同样经过D/A转换器7的D/A转换后输入至电压比较器6，与经过电压取样的比例变换电路5的转换后的归一化电压进行比较，实现对设定的电压值的跟踪，从而实现对DC-DC转换器输出电压的调节。
[0047]电流取样电路8、电流环电路9以及第二电气隔离装置22构成了电流控制装置15，三者依次串联连接在高频脉冲整流电路3与控制器4之间。控制器4根据电流环电路9的输出值对高频脉冲整流电路3的输出直流电流进行控制，能够实现均流输出，从而使多个DC-DC转换器能够并联。
[0048]隔离式DC-DC转换器优选具有对输出过压、过流、短路及设备过温的保护装置13，该保护装置的执行部件可以是功率开关。当输出过压时，控制器4关断功率开关；当出现过流时，控制器4关断功率开关；通过检测功率开关的工作温度及功率开关自身的过温保护，可以实现过温时自动关断功率开关。
[0049]优选地，隔离式DC-DC转换器通过模拟控制线12将其工作状态及过压、过流、过温故障状态实时反馈给上位控制主机进行通信。
[0050]替代地，隔离式DC-DC转换器通过通讯总线11将其工作状态及过压、过流、过温故障状态实时反馈给上位控制主机进行通信。
【权利要求】
1.一种隔离式DC-DC转换器，其特征在于，所述隔离式DC-DC转换器包括: PWM转换电路，所述PWM转换电路的输入端接交流电压，将输入斩波形成功率PWM脉冲； 功率脉冲变压器，具有设计需要的原端/次端匝数比，与所述PWM转换电路的输出端连接，将所述PWM转换电路输出的电压从所述功率脉冲变压器的原端转换至次端； 高频脉冲整流电路，与所述功率脉冲变压器的次端连接，对所述功率脉冲变压器的次端输出的功率脉冲进行整流； 控制器，所述控制器与所述PWM转换电路连接，并且通过第一电气隔离装置与所述高频脉冲整流电路连接； 第一电气隔离装置，连接在所述高频脉冲整流电路与所述控制器之间；以及 输出电压调节装置，所述输出电压调节装置包括: 电压取样的比例变换电路，所述电压取样的比例变换电路与所述高频脉冲整流电路的输出端连接，对所述同步整流电路的输出电压进行取样归一化处理； D/A转换器，所述D/A转换器的输入端通过第四电气隔离装置与控制器连接，对所述控制器的输出进行D/A转换； 电压比较器，所述电压比较器具有第一输入端口和第二输入端口，其中所述第一输入端口与所述高频脉冲整流电路的输出端连接，所述第二输入端口与D/A转换器的输出端连接，所述电压比较器的输出端通过第二电气隔离装置与控制器连接； 第二电气隔离装置，连接在所述电压比较器与所述控制器之间；以及 第四电气隔离装置，连接在所述D/A转换器与所述控制器之间。`
2.根据权利要求1所述的隔离式DC-DC转换器，其特征在于具有电流控制装置，所述电流控制装置包括: 电流取样电路，所述电流取样电路与所述高频脉冲整流电路的输出端连接，对所述高频脉冲整流电路的输出直流进行电流取样； 电流环电路，所述电流环电路的输入端与所述电流取样电路的输出端连接，输入端通过第三电气隔离装置与所述控制器连接； 第三电气隔离装置，连接在所述电流环电路与所述控制器之间； 其中，所述控制器根据所述电流环电路的输出值对所述脉冲整流电路的输出直流电流进行控制。
3.根据权利要求1或2所述的隔离式DC-DC转换器，其特征在于具有输入模拟电压量的模拟控制线，所述输出电压调节装置和所述控制器根据经由所述模拟控制线输入的模拟电压量对所述DC-DC转换器的输出电压进行调节。
4.根据权利要求1或2所述的隔离式DC-DC转换器，其特征在于具有远程设定电压目标值的通讯总线，所述通讯总线通过隔离收发装置与所述控制器连接，所述控制器根据存储在所述控制器内部的数据表产生与所述电压目标值相对应的值输出至所述输出电压调节装置，对所述DC-DC转换器的输出电压进行调节。
5.根据权利要求1或2所述的隔离式DC-DC转换器，其特征在于具有对输出过压、过流、短路及设备过温的保护装置，所述保护装置的执行部件为功率开关。
6.根据权利要求3所述的隔离式DC-DC转换器，其特征在于所述模拟控制线将所述DC-DC转换器的工作状态及过压、过流、过温故障状态实时反馈给上位控制主机进行通信。
7.根据权利要求4所述的隔离式DC-DC转换器，其特征在于所述通信总线将所述DC-DC转换器的工作状态及过压、过 流、过温故障状态实时反馈给上位控制主机进行通信。
【文档编号】H02M3/28GK203596747SQ201320701502
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2013年11月7日
【发明者】安小杰, 颜荣兴 申请人:北京光景照明设计有限公司