一种推挽升压电路变压器自适应调整电路的制作方法

1.本技术涉及电池管理系统技术领域，特别涉及一种推挽升压电路变压器自适应调整电路。


背景技术：

2.目前在便携式户外储能方案中推挽升压电路是重要的应用电路，mos管、变压器、电感是推挽升压电路中极其重要的器件。本文介绍的自适应推挽升压实用新型电路应用于便携式逆变器上，有较大的实际意义和应用空间。
3.推挽升压电路变压器绕组确定了原副边匝数比，使得升压比也随之确定。现大多数电池组采用三元锂电芯(3.0v～4.2v)，电压范围较宽，若原边电池端输入电压过高，会导致副边母线电压同时升高。同样的，若原边电池端输入电压过低，则导致副边母线电压降低，低于预期值。在逆变器中，推挽升压得到的母线电压用于后级逆变部分，直接影响逆变输出电压和逆变效率，所以母线电压是否处在一个合适的电压范围至关重要。在目前常规的应用电路中，在输入电压范围较宽时，解决方法是采用闭环控制策略，通过控制推挽mos管的占空比和在整流桥后增加电感l的方式来稳定母线电压。
4.但此方法带来的问题是：由于占空比是闭环不断调节的，因此必须使用大的滤波电感进行滤波，否则会导致母线电容因为纹波大而损坏。


技术实现要素：

5.本技术为了解决现有技术中的推挽升压电路由于占空比是闭环不断调节的，因此必须使用大的滤波电感进行滤波，否则会导致母线电容因为纹波大而损坏的问题，提供了一种推挽升压电路变压器自适应调整电路。
6.一种推挽升压电路变压器自适应调整电路，包括变压器、电源电路、开关电路、整流电路、以及调节电路；
7.所述变压器的原边绕组分别与电源电路、开关电路连接，所述电源电路与开关电路连接；所述变压器的副边绕组与整流电路、调节电路连接，所述整流电路与调节电连接；
8.所述电源电路输入的第一电源，通过所述变压器升压、整流电路整流后输出第二电源。
9.可选地，所述变压器的原边绕组设置有第一输入端、第二输入端、第三输入端；所述电源电路的正极端与所述第一输入端连接，所述电源电路的负极端与开关电路连接；所述开关电路与所述第一输入端连接，所述第三输入端接原边电源地。
10.可选地，所述电源电路包括至少一个储能电池。
11.可选地，所述开关电路包括开关芯片、第一mos管、第二mos管，所述开关芯片设置有第一驱动信号端、第二驱动信号端；
12.所述第一mos管的栅极与第一驱动信号端连接，漏级与所述第一输入端连接，源级与所述电源电路的负极端、第二mos管的源级连接；
13.所述第二mos管的栅极与第二驱动信号端连接，漏级接原边电源地。
14.可选地，所述变压器的副边绕组设置第一输出端、第二输出端、第三输出端；
15.所述整流电路与所述第一输出端连接，且整流电路通过所述调节电路与所述第二输出端或第三输出端连接。
16.可选地，所述整流电路包括第一电容、整流桥，
17.所述整流桥的第一连接端接副边电源地，第二连接端通过第一电容与第一输出端连接，第三连接端输出第二电源，第四连接端与所述调节电路连接。
18.可选地，所述调节电路包括主控芯片、第一继电器，所述第一继电器与所述整流电路、第二输出端、第三输出端连接；
19.所述主控芯片设置有检测端、控制端，所述检测端与所述整流桥的第四连接端连接，所述控制端与所述第一继电器连接，且驱动所述第一继电器将整流电路与第二输出端或第三输出端连接。
20.可选地，所述第一继电器设置有第一端、第二端、第三端、第四端、第五端，所述第一端接副边电源地，所述第二端与所述整流电路连接，所述第三端与所述第三输出端连接，所述第四端与所述第四输出端连接，所述第五端与所述控制端连接。
21.可选地，所述整流桥的第二连接端还连接有电压转换电路，将所述第二电源的直流电转为交流电。
22.可选地，所述电压转换电路包括mos驱动芯片、第三mos管、第四mos管、第五mos管、第六mos管；
23.所述第三mos管的栅极、第四mos管的栅极、第五mos管的栅极、第六mos管的栅极分别与mos驱动芯片的第三驱动信号端、第四驱动信号端、第五驱动信号端、第六驱动信号端连接。
24.所述第三mos管的漏级与第二电源连接，源级与第四mos管的漏级连接；所述第四mos管的源级接副边电源地；
25.所述第五mos管的漏级与第二电源连接，源级与第六mos管的漏级连接；所述第六mos管的源级接副边电源地。
26.本技术的一种推挽升压电路变压器自适应调整电路，其有益效果在于：
27.(1)本技术在保证其他功能完整性的前提下，经过将现有技术中的推挽升压电路进行改动，可以实现适用输入电压宽范围，达到动态调整匝数从而控制副边输出电压处于正常范围内的功能，使逆变器的安全性大大提升。
28.(2)本技术的软件控制算法变得简单，推挽升压的闭环控制改为开环控制，且不用增加太多的判断条件，只需要通过主控芯片的检查端采集第二电源bus+电压值，即可输出信号控制继电器是否需要切换触点。
29.(3)本技术增加的电磁继电器成本远低于大电感的成本，此外，本技术通过设置继电器还具有低功耗、硬件模拟电路的高可靠性、软件控制简单、响应速度快的特点。
附图说明
30.图1为本技术实施例的电路框图。
31.图2为本技术实施例的电路原理图。
32.图3为本技术实施例的电压转换电路原理图。
具体实施方式
33.下面结合附图对本技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本技术的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本技术的保护范围作出更为清楚的界定。
34.本技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
35.此外，若有“第一”、“第二”等术语仅用于描述目的，主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
36.实施例1，
37.在如图1-3所示的实施例中，本技术提供了一种推挽升压电路变压器自适应调整电路，包括变压器t1、电源电路1、开关电路2、整流电路3、以及调节电路4；变压器t1的原边绕组分别与电源电路1、开关电路2连接，电源电路1与开关电路2连接；变压器t1的副边绕组与整流电路3、调节电路4连接，整流电路3与调节电连接；电源电路1输入的第一电源bat+，通过变压器t1升压、整流电路3整流后输出第二电源bus+。在本实施例中，本技术通过在变压器t1的副边绕组设置调节电路4，调节连接在副边绕组的匝数；同时，通过控制开关电路2的通断；使本技术的推挽升压电路可以实现自适应调节。本技术在保证其他功能完整性的前提下，经过将现有技术中的推挽升压电路进行改动，可以实现适用输入电压宽范围，达到动态调整匝数从而控制副边输出电压处于正常范围内的功能，使逆变器的安全性大大提升。本技术的软件控制算法变得简单，推挽升压的闭环控制改为开环控制，且不用增加太多的判断条件，只需要通过主控芯片的检查端采集第二电源bus+电压值，即可输出信号控制继电器是否需要切换触点。本技术增加的电磁继电器成本远低于大电感的成本，此外，本技术通过设置继电器还具有低功耗、硬件模拟电路的高可靠性、软件控制简单、响应速度快的特点。
38.实施例2，
39.变压器t1的原边绕组设置有第一输入端t1_1、第二输入端t1_2、第三输入端t1_3；电源电路1的正极端与第一输入端连接，电源电路1的负极端与开关电路2连接；开关电路2与第一输入端连接，第三输入端接原边电源地。在本实施例中，第一输入端、第三输入端位于原边绕组的首端和尾端，所述第二输入端位于原边绕组的首端、尾端之间。电源电路1的正极端与第二输入端连接、开关电路2与第一输入端、第三输入端连接。
40.实施例3，
41.电源电路1包括至少一个储能电池。在本实施例中，本技术的电源电路1可以有四个储能电池组成；其中，电芯单体电压可以为3v～4.2v，电池端总压可以为12v～16.8v。电源电路1的正极端向变压器t1输出第一电源bat+。
42.实施例4，
43.开关电路2包括开关芯片、第一mos管q1、第二mos管q2，开关芯片设置有第一驱动信号端、第二驱动信号端；第一mos管q1的栅极与第一驱动信号端连接，漏级与第一输入端连接，源级与电源电路1的负极端、第二mos管q2的源级连接；第二mos管q2的栅极与第二驱动信号端连接，漏级接原边电源地。在本实施例中，电源电的正极端输出第一电源bat+，且第一电源bat+连接到推挽mos管：第一mos管q1、第二mos管q2中，通过变压器t1升压通过整流电路3整流，得到用于母线电压的第二电源bus+。此外，第二电源bus+的电压大于第一电源bat+的电压。在现有技术中，连接在第一mos管q1栅极的第一驱动信号端、连接在第二mos管q2栅极的第二驱动信号端的占空比是闭环不断调节；需要通过大电感去不断进行滤波；而在本实施例中，本技术的第一驱动信号端、第二驱动信号端可以设置固定值去控制，使第一mos管q1、第二mos管q2根据固定值进行通断控制。配合调节电路4，可以实现使电路减少电感，从而实现将推挽升压。其中，开关芯片可以是型号为信路达xl3525的芯片。
44.实施例5，
45.变压器t1的副边绕组设置第一输出端t1_4、第二输出端t1_5、第三输出端t1_6；整流电路3与第一输出端连接，且整流电路3通过调节电路4与第二输出端或第三输出端连接。在本实施例中，本技术的第一输出端、第三输出端位于副边绕组的首端和尾端，所述第二输出端位于原边绕组的首端、尾端之间。整理电路与第一输出端连接、调节电路4与第二输出端、第三输出端连接。
46.实施例6，
47.整流电路3包括第一电容c、整流桥bd1，整流桥bd1的第一连接端bd1_1接副边电源地，第二连接端bd1_2通过第一电容与第一输出端连接，第三连接端bd1_3出第二电源bus+，第四连接端bd1_4调节电路4连接。在本实施例中，变压器t1副边绕组输出的电压通过第一电容c滤波、整流桥bd1整流后输出稳定的第二电源bus+。
48.实施例7，
49.调节电路4包括主控芯片、第一继电器k1，第一继电器k1与整流电路3、第二输出端、第三输出端连接；主控芯片设置有检测端、控制端relay，检测端与整流桥bd1的第四连接端连接，控制端relay与第一继电器k1连接，且驱动第一继电器k1将整流电路3与第二输出端或第三输出端连接。第一继电器k1设置有第一端k1_1、第二端k1_2、第三端k1_3、第四端k1_4、第五端k1_5，第一端接副边电源地，第二端与整流电路3连接，第三端与第三输出端连接，第四端与第四输出端连接，第五端与控制端relay连接。在本实施例中，整流桥bd1的第三连接端与第二端连接，变压器t1的第二输出端、第三输出端分别与第三端、第四端连接；第一继电器k1通过接收主控芯片的信号，控制第二端与第三端或者第二端与第四端的连接。主控芯片还设置有检测端，其中，检测端与第二电源bus+连接，用于获取第二电源bus+的电压变化，从而控制向第一继电器k1进行导通。具体地，第一继电器k1触点初始位置为第二端、第四端连接，此时绕组匝数较小，上电后通过采集第二电源bus+电压判定是否需要切换触点。当电池端电压bat+处于电压较高时，第一继电器k1k1触点默认连接在第二端、第四端，副边绕组匝数相对少，相当于副边与原边绕组匝数的比值低，采bus+的电压进行判断，此时继电器触点不切换，bus+电压不会升得过高，处于合适的电压范围。当电池端电压bat+放电至电压较低时，采集第二电源bus+的电压进行判断，发现bus+电压低，通过mcu输出信号，通过控制端relay向第一继电器k1的第五端输出主控芯片，使默认的第二端、第四
端触点连接切换为第二端、第三端触点连接，此时变压器t1副边绕组匝数增大，相当于副边与原边绕组匝数的比值变大，此时将原本变低的第二电源bus+电压抬升，上升到合适的电压范围。其中，主控芯片可以是型号为兆易创新gd32f303rct6的芯片。第一继电器可以是型号为三友sje-sh-112dh的继电器。此外，继电器还可以用拨码开关、三段开关、开关芯片等电路元器件进行替换。
50.实施例8，
51.整流桥bd1的第二连接端还连接有电压转换电路5，将第二电源bus+的直流电转为交流电。电压转换电路5包括mos驱动芯片、第三mos管q3、第四mos管q4、第五mos管q5、第六mos管q6；第三mos管q3的栅极、第四mos管q4的栅极、第五mos管q5的栅极、第六mos管q6的栅极分别与mos驱动芯片的第三驱动信号端、第四驱动信号端、第五驱动信号端、第六驱动信号端连接。第三mos管q3的漏级与第二电源bus+连接，源级与第四mos管q4的漏级连接；第四mos管q4的源级接副边电源地；第五mos管q5的漏级与第二电源bus+连接，源级与第六mos管q6的漏级连接；第六mos管q6的源级接副边电源地。在本实施例中，本技术还设置有电压转换电路。从变压器t1副边绕组、整流电路3输出的第二电源bus+为直流电源。在本实施例中，本技术可以通过第三mos管q3、第四mos管q4、第五mos管q5、第六mos管q6组成一个直流转交流电路，其中，第三mos管q3的栅极、第四mos管q4的栅极、第五mos管q5的栅极、第六mos管q6的栅极可以通过mos驱动芯片进行控制；或者第三mos管q3的栅极、第四mos管q4的栅极、第五mos管q5的栅极、第六mos管q6的栅极也可以通过其他逻辑芯片进行控制。通过分别控制第三mos管q3、第四mos管q4、第五mos管q5、第六mos管q6的通断，将第二电源bus+的直流电转换为交流电。其中，通过本技术的开关电路2、变压器t1、整流电路3、调节电路4、电压转换电路，可以将电源电路1中的为12v～16.8v，通过变压器、整流电路转换为380v直流电；再通过电压转换电路转换为220v交流电进行输出。mos驱动芯片可以是型号为屹晶微eg2106芯片。
52.实施例9，
53.电源电的正极端输出第一电源bat+，且第一电源bat+连接到推挽mos管：第一mos管q1、第二mos管q2中，通过变压器t1升压通过整流电路3整流，得到用于母线电压的第二电源bus+。此外，第二电源bus+的电压大于第一电源bat+的电压。第二电源bus+与第一电源bat+的电压的比值为变压器t1副边绕组与原边绕组匝数的比值。本技术的第一驱动信号端、第二驱动信号端可以设置固定值去控制，使第一mos管q1、第二mos管q2根据固定值进行通断控制。且加入电磁继电器k1配合应用，变成推挽升压变压器t1自适应调整电路。
54.第一继电器k1触点初始位置为第二端、第四端连接，此时绕组匝数较小，上电后通过采集第二电源bus+电压判定是否需要切换触点。当电池端电压bat+处于电压较高时，第一继电器k1触点默认连接在第二端、第四端，副边绕组匝数相对少，相当于副边与原边绕组匝数的比值低，采bus+的电压进行判断，此时继电器触点不切换，bus+电压不会升得过高，处于合适的电压范围。当电池端电压bat+放电至电压较低时，采集第二电源bus+的电压进行判断，发现bus+电压低，通过mcu输出信号，通过控制端relay向第一继电器k1的第五端输出主控芯片，使默认的第二端、第四端触点连接切换为第二端、第三端触点连接，此时变压器t1副边绕组匝数增大，相当于副边与原边绕组匝数的比值变大，此时将原本变低的第二电源bus+电压抬升，上升到合适的电压范围。此外，本技术的原边电源地、副边电源地由于
变压器隔离，其电压可以不一致。
55.本技术在保证其他功能完整性的前提下，经过将现有技术中的推挽升压电路进行改动，可以实现适用输入电压宽范围，达到动态调整匝数从而控制副边输出电压处于正常范围内的功能，使逆变器的安全性大大提升。本技术的软件控制算法变得简单，推挽升压的闭环控制改为开环控制，且不用增加太多的判断条件，只需要通过主控芯片的检查端采集第二电源bus+电压值，即可输出信号控制继电器是否需要切换触点。本技术增加的电磁继电器成本远低于大电感的成本，此外，本技术通过设置继电器还具有低功耗、硬件模拟电路的高可靠性、软件控制简单、响应速度快的特点。
56.上面结合附图对本技术的实施方式作了详细说明，但是本技术并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本技术宗旨的前提下作出各种变化。