一种双向隔离型开关电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种双向隔离型开关电源，包括：正激-推挽电路及所述正激-推挽电路的控制电路；所述正激-推挽电路包括正激变换器及推挽变换器；所述控制电路输出脉宽调制信号控制所述正激-推挽电路中正激变换器及推挽变换器的自动调节以及自动切换。采用本实用新型，利用控制电路实现对正激-推挽电路的控制，可降低电压纹波，提高电压转换利用率，提高转换效率，实现直流电能的双向传输；同时，采用纯模拟电路实现正激变换器及推挽变换器的控制电路，电路结构简单，响应速度快，抗干扰能力强。
【专利说明】—种双向隔离型开关电源
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力电子领域，尤其涉及一种双向隔离型开关电源。
【背景技术】
[0002]双向开关电源，gp双向DC-DC 变换器(B1-direct1nal DC-DC Converter，BDC)可实现直流到直流的双向变换。双向开关电源可应用于能量回馈型的设备上，将放电电能回馈至电网，如锂离子电池化成设备、电池储能设备、以蓄电池作为后备电源的供电系统的直流操作电源、电能回馈型的电子负载等新型节能产品。
[0003]但是，现有的双向开关电源，结构及制方法比较复杂。如，主回路输入侧及输出侧都采用全桥电路的组合拓扑结构，其变压器两侧分别有四个功率管(即合共八个功率管)，而驱动信号需要由变压器隔离，并采用双重移相方法进行控制，比较复杂，实现成本比较高，而且正、反向电能输送时的一、二次侧的电压比值是不同的，这样就限制了其应用领域；同时，有推挽正激单元和交错并联单元的组合拓扑结构，其控制方法也比较复杂，而且不能实现自动切换，一般需要外部指令信号。
【发明内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种结构简单、可靠的双向隔离型开关电源，采用正激-推挽电路拓扑，可降低电压纹波，提高电压利用率，提高转换效率。
[0005]本实用新型所要解决的技术问题还在于，提供一种双向隔离型开关电源，采用纯模拟电路实现控制电路的自动脉宽调节及正激变换器与推挽变换器的自动转换，响应速度快，实现直流电能的自动双向传输。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种双向隔离型开关电源，包括正激-推挽电路及所述正激-推挽电路的控制电路；所述正激-推挽电路包括正激变换器及推挽变换器；所述控制电路输出脉宽调制信号控制所述正激-推挽电路中正激变换器及推挽变换器，实现直流电能的双向传输以及电能传输方向的切换。
[0007]作为上述方案的改进，所述正激变换器的输入端与推挽变换器的输出端并联，所述正激变换器的输出端与推挽变换器的输入端并联。
[0008]作为上述方案的改进，所述控制电路包括第一调节器、第一放大电路、第二放大电路、第一脉宽调制器及第二脉宽调制器；所述第一调节器的输出端与第一放大电路的输入端及第二放大电路的输入端电连接，所述第一放大电路的输出端与第一脉宽调制器的输入端电连接，所述第二放大电路的输出端与第二脉宽调制器的输入端电连接；所述第一脉宽调制器输出脉宽调制信号控制正激变换器的工作状态，所述第二脉宽调制器输出脉宽调制信号控制推挽变换器的工作状态。
[0009]作为上述方案的改进，所述第一调节器为PI调节器。
[0010]作为上述方案的改进，所述第一脉宽调制器为电流型脉宽调制器。
[0011 ] 作为上述方案的改进，所述第二脉宽调制器为电压型脉宽调制器。
[0012]作为上述方案的改进，所述控制电路还包括第二调节器，所述第二调节器的输出端与第二脉宽调制器的输入端电连接。
[0013]作为上述方案的改进，所述第二调节器为PI调节器。
[0014]实施本实用新型，具有如下有益效果:
[0015]双向隔离型开关电源采用正激-推挽电路，结构简单，可降低电压纹波，提高电压转换利用率，提高转换效率。
[0016]另外，控制电路由调节器配合放大电路及脉宽调制器组成，电路结构简单。采用纯模拟电路实现控制电路的自动脉宽调节，并通过脉宽调制器所输出的脉宽调制信号控制正激变换器与推挽变换器的工作状态，实现正激变换器与推挽变换器的自动转换，响应速度快。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型一种双向隔离型开关电源的结构示意图；
[0018]图2是本实用新型一种双向隔离型开关电源中正激变换器的拓扑结构图；
[0019]图3是本实用新型一种双向隔离型开关电源中推挽变换器的拓扑结构图；
[0020]图4是本实用新型一种双向隔离型开关电源中正激-推挽电路的拓扑结构图；
[0021]图5是本实用新型一种双向隔离型开关电源中控制电路的结构示意图；
[0022]图6是本实用新型一种双向隔离型开关电源中控制电路的另一结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
[0024]如图1、图2及图3所示，所述双向隔离型开关电源包括正激-推挽电路I及控制电路2。
[0025]其中，所述正激-推挽电路I包括正激变换器(参见图2)及推挽变换器(参见图3)。
[0026]需要说明的是，所述控制电路2根据正激-推挽电路I电压Ul的反馈值和预设的给定值U*L，输出脉宽调制信号控制所述正激-推挽电路I中正激变换器及推挽变换器，实现功率的双向传输以及功率传输方向的切换。降压时，控制电路2输出特定范围的脉宽调制信号，使正激变换器处于工作状态，而推挽变换器处于驱动封锁状态；升压时，控制电路2输出另一特定范围的脉宽调制信号，使推挽变换器处于工作状态，而正激变换器处于驱动封锁状态。相应地，两个特定范围内的脉宽调制信号没有重合交叉的部分，实现了正激变换器及推挽变换器之间的切换。
[0027]如图2所示，所述正激变换器包括功率管Q1。
[0028]如图3所示，所述推挽变换器包括功率管Q2及功率管Q3。
[0029]需要说明的是，控制电路2分别输出特定范围的脉宽调制信号至功率管Q1、功率管Q2及功率管Q3。当功率管Ql被驱动时，功率管Q2及功率管Q3被封锁，正激变换器处于工作状态，而推挽变换器处于驱动封锁状态，可实现降压；当功率管Ql被封锁时，功率管Q2及功率管Q3被驱动，推挽变换器处于工作状态，而正激变换器处于驱动封锁状态，可实现升压。
[0030]如图4所示，所述正激变换器的输入端与推挽变换器的输出端并联，所述正激变换器的输出端与推挽变换器的输入端并联，构成正激-推挽电路I。
[0031]如图5所示，所述控制电路2包括第一调节器、第一放大电路、第二放大电路、第一脉宽调制器及第二脉宽调制器；所述第一调节器的输出端与第一放大电路的输入端及第二放大电路的输入端电连接，所述第一放大电路的输出端与第一脉宽调制器的输入端电连接，所述第二放大电路的输出端与第二脉宽调制器的输入端电连接；所述第一脉宽调制器输出脉宽调制信号控制正激变换器的工作状态，所述第二脉宽调制器输出脉宽调制信号控制推挽变换器的工作状态。
[0032]需要说明的是，第一调节器根据正激-推挽电路I电压队的反馈值和给定值构成的偏差进行调节，第一调节器的输出分为两路，分别调节第一脉宽调制器及第二脉宽调制器，第一脉宽调制器输出脉宽调制信号到功率管Q1，第二脉宽调制器输出脉宽调制信号到功率管Q2及功率管Q3，实现了正激变换器及推挽变换器两个方向电路工作过程的脉宽调制和正激变换器及推挽变换器之间的切换。
[0033]下面结合具体的实施例对本实用新型作进一步地详细描述。
[0034]当正激-推挽电路I空载时，正激变换器工作，第一调节器输出电平为3.5V。
[0035]当在正激-推挽电路I的Ul端加上负载时，Ul电压值稍微下降，即第一调节器的反馈电压降低，由于第一调节器的调节是一种无静差调节，为了使反馈电压与给定电压U*L相等，第一调节器输出将降低，使得第一脉宽调制器输出占空比更大的PWM波形来驱动功率管Ql，使正激变换器往Ul端输送更多的能量。
[0036]当继续加大负载时，第一调节器输出也随着下降，第一脉宽调制器输出PWM信号占空比也随之增大。
[0037]当满载时，第一调节器输出电平为0.9V，第一脉宽调制器输出PWM信号将达到最大脉宽。
[0038]相反地，当减小正激-推挽电路I的队端的负载时，第一调节器电平上升，第一脉宽调制器输出脉宽变窄。
[0039]当Ul端有反馈电能回送时，Ul端电压值稍微有一点上升，即第一调节器的反馈电压升高，为了使反馈电压与给定电压U\相等，第一调节器输出电平随之升高，使得第一脉宽调制器输出PWM信号封锁，即完全封锁功率管Q1，正激变换器停止工作。
[0040]当第一调节器电平升高到4.5V时，第二脉宽调制器开始输出脉宽调制信号，推挽变换器开始工作，正激-推挽电路I开始回馈电能，即能量从Ul端往Uh端馈送，当Ul端回送的能量越多时，第一调节器输出电平随着升高，第二脉宽调制器输出脉宽调制信号占空比随着增大，使得越多的反馈能量回送到Uh端，使得电压Ul的反馈值与给定值U*L相等。
[0041]当第一调节器输出电平达到7.5V时，第二脉宽调制器输出最大脉宽，正激-推挽电路I达到反向额定功率。
[0042]更佳地，所述第一调节器为PI调节器，可有效实现无静差调节，使电压队的反馈值与给定值u\相等，稳定性高。
[0043]更佳地，所述第一脉宽调制器为电流型脉宽调制器，具有快速的瞬态响应及高度的稳定性。
[0044]更佳地，所述第二脉宽调制器为电压型脉宽调制器。
[0045]如图6所示，所述控制电路2还包括第二调节器，所述第二调节器的输出端与第二脉宽调制器的输入端电连接。
[0046]需要说明的是，为使正激-推挽电路I运行更加可靠，增加了放电流的限制，第二调节器根据电流I2的反馈值和给定值Γ2所构成的偏差进行调节，当电流达到限流值时，通过限制第二脉宽调制器的脉宽调制信号来限制电流的输出。
[0047]更佳地，所述第二调节器为PI调节器，可有效实现无静差调节，稳定性高。
[0048]由上可知，双向隔离型开关电源中通过利用控制电路2实现对正激-推挽电路I的控制，可降低电压纹波，提高电压利用率，提高效率。其中，控制电路2由PI调节器配合放大电路及脉宽调制器组成，采用纯模拟电路实现控制电路的自动脉宽调节及正激变换器与推挽变换器的自动转换，准确性、稳定性高，电路结构简单，响应速度快。
[0049]以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种双向隔离型开关电源，其特征在于，所述双向隔离型开关电源包括正激-推挽电路及所述正激-推挽电路的控制电路； 所述正激-推挽电路包括正激变换器及推挽变换器； 所述控制电路输出脉宽调制信号控制所述正激-推挽电路中正激变换器及推挽变换器，实现直流电能的双向传输以及电能传输方向的切换。
2.如权利要求1所述的双向隔离型开关电源，其特征在于，所述正激变换器的输入端与推挽变换器的输出端并联，所述正激变换器的输出端与推挽变换器的输入端并联。
3.如权利要求1所述的双向隔离型开关电源，其特征在于，所述控制电路包括第一调节器、第一放大电路、第二放大电路、第一脉宽调制器及第二脉宽调制器； 所述第一调节器的输出端与第一放大电路的输入端及第二放大电路的输入端电连接，所述第一放大电路的输出端与第一脉宽调制器的输入端电连接，所述第二放大电路的输出端与第二脉宽调制器的输入端电连接； 所述第一脉宽调制器输出脉宽调制信号控制正激变换器的工作状态，所述第二脉宽调制器输出脉宽调制信号控制推挽变换器的工作状态。
4.如权利要求3所述的双向隔离型开关电源，其特征在于，所述第一调节器为PI调节器。
5.如权利要求3所述的双向隔离型开关电源，其特征在于，所述第一脉宽调制器为电流型脉宽调制器。
6.如权利要求3所述的双向隔离型开关电源，其特征在于，所述第二脉宽调制器为电压型脉宽调制器。
7.如权利要求3所述的双向隔离型开关电源，其特征在于，所述控制电路还包括第二调节器，所述第二调节器的输出端与第二脉宽调制器的输入端电连接。
8.如权利要求7所述的双向隔离型开关电源，其特征在于，所述第二调节器为PI调节器。
【文档编号】H02M3/337GK203942451SQ201420329863
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】杨兆华, 刘枫哲 申请人:佛山市贝瑞尔电气科技有限公司