一种双向dc-dc变换器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种双向DC?DC变换器，包括微处理器、充放电电路、电池组、电流采样电路、电压检测电路和直流稳压电输入/输出端，充放电电路设置在电池组与直流稳压电输入/输出端之间，电流采样电路和电压检测电路均设置在充放电电路与电池组的回路上，充放电电路的控制端与微处理器的PWM端连接，电流采样电路的信号端与微处理器的ADC1端连接，电压检测电路的信号端与微处理器的ADC2端连接，充放电电路包括Buck电路和Boost电路。本实用新型通过微控制器控制Buck电路和Boost电路的切换，实现充电和放电，并且通过电流采样电路和电压检测电路对充放电过程进行检测，使其切换顺滑，并且能够达到较高的电流和电压控制精度，提升电能的转换率，减少电能的损耗。
【专利说明】
一种双向DC-DC变换器
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种变换器，尤其涉及一种双向DC-DC变换器。
【背景技术】
[0002]传统的双向DC-DC变换器的控制精度较低，且其在工作的过程中，不能在放电模式和充电模式中自由切换，且在充放电电路上的电量损耗较多，使其电量的转换效率较低。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种双向DC-DC变换器。
[0004]本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的:
[0005]—种双向DC-DC变换器，包括微处理器、充放电电路、电池组、电流采样电路、电压检测电路和直流稳压电输入/输出端，所述充放电电路设置在所述电池组与所述直流稳压电输入/输出端之间，所述电流采样电路和所述电压检测电路均设置在所述充放电电路与所述电池组的回路上，所述充放电电路的控制端与所述微处理器的PWM端连接，所述电流采样电路的信号端与所述微处理器的ADCl端连接，所述电压检测电路的信号端与所述微处理器的ADC2端连接，所述充放电电路包括Buck电路和Boost电路。
[0006]进一步，所述变换器还包括显示模块和控制模块，所述显示模块和所述控制模块均与所述微处理器连接。
[0007]具体地，所述Buck电路包括充电第一电阻、充电第二电阻、充电第三电阻、充电三极管、充电MOS管、充电二极管、充电电感、充电电容和充电负载，所述充电第一电阻的第一端与所述微处理器连接，所述充电第一电阻的第二端与所述充电三极管的基极连接，所述充电三极管的发射极接地，所述充电三极管的集电极与所述充电第三电阻的第一端连接，所述充电第三电阻的第二端分别与所述充电第二电阻的第一端和所述充电MOS管的栅极连接，所述充电第二电阻的第二端和所述充电MOS管的源极均与所述电池组连接，所述充电MOS管的漏极分别与所述充电二极管的负极和所述充电电感的第一端连接，所述充电电感的第二端分别与所述充电电容的第一端和所述充电负载的第一端连接，所述充电电容的第二端、所述充电电感的第二端和所述充电二极管的正极连接后接地。
[0008]具体地，所述Boos t电路包括放电第一电阻、放电第二电阻、放电第三电阻、放电第一电容、放电第二电容、放电第三电容、放电第四电容、放电第五电容、放电负载、第一稳压管、第二稳压管、放电MOS管、放电电感和型号为IR2110的驱动器，所述驱动器的信号端与所述微处理器的PWM端连接，所述驱动器的电源端外接15V正电压且与所述放电第三电容的第一端连接，所述放电第三电容的第二端接地，所述驱动器的驱动端与所述放电第二电阻的第一端和所述放电第二电容的第一端连接，所述放电第二电容的第二端和所述放电第二电容的第二端与所述放电第一电阻的第一端和所述放电第四电容的第一端连接，所述放电第一电阻的第二端和所述放电第四电容的第二端与所述第一稳压管的负极和放电MOS管的栅极连接，所述第一稳压管的正极接地，所述放电MOS管的源极分别与所述放电电感的第一端和所述第二稳压管的正极连接，所述放电电感的第二端与所述电池组连接，所述第二稳压管的正极分别与所述放电第五电容的第一端和所述放电负载的第一端连接，所述放电负载的第二端与所述放电第三电阻的第一端连接，所述放电第三电阻的第二端、所述放电第五电容的第二端和所述放电MOS管的漏极连接后接地。
[0009]具体地，所述电流采样电路包括电流第一电阻、电流第二电阻、电流第三电阻、电流第四电阻、电流第一电容、电流第二电容、电流二极管和运算放大器，所述电流采样电路的采样电阻串联在所述电池组的回路中，所述电流第一电阻的第一端与所述采样电阻连接，所述电流第一电阻的第二端分别与所述电流第一电容的第一端和运算放大器的正极输入端连接，所述电流第一电容的第二端接地，所述运算放大器的负极输入端分别与所述电流第二电阻的第一端和电流第三电阻的第一端连接，所述电流第二电阻的第二端接地，所述电流第三电阻的第二端与所述运算放大器的输出端和所述电流第四电阻的第一端连接，所述电流第四电阻的第二端分别与所述电流第二电容的第一端、所述电流二极管的负极和所述微处理器连接，所述电流第二电容的第二端和所述电流二极管的正极连接并接地。
[0010]具体地，所述电压检测电路包括电压变阻器、电压电阻、电压电容和第三稳压管，所述电压电阻的第一端与所述电压变阻器的第一端连接，所述电压变阻器的滑动端与所述电压电容的第一端、第三稳压管的负极和微处理器连接，所述电压变阻器的第二端和所述电压电阻的第二端并联在所述电池组回路中。
[0011 ]本实用新型的有益效果在于:
[0012]本实用新型一种双向DC-DC变换器通过微控制器控制Buck电路和Boost电路的切换，实现充电和放电，并且通过电流采样电路和电压检测电路对充放电过程进行检测，使其切换顺滑，并且能够达到较高的电流和电压控制精度，提升电能的转换率，减少电能的损耗。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型所述一种双向DC-DC变换器的结构框图；
[0014]图2是本实用新型所述Buck电路的电路图；
[0015]图3是本实用新型所述Boost电路的电路图；
[0016]图4是本实用新型所述电流米样电路的电路图；
[0017]图5是本实用新型所述电压检测电路的电路图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0019]如图1所示，本实用新型一种双向DC-DC变换器，包括微处理器、充放电电路、电池组、电流采样电路、电压检测电路、直流稳压电输入/输出端、显示模块和控制模块，，充放电电路设置在电池组与直流稳压电输入/输出端之间，电流采样电路和电压检测电路均设置在充放电电路与电池组的回路上，充放电电路的控制端与微处理器的PWM端连接，电流采样电路的信号端与微处理器的ADCl端连接，电压检测电路的信号端与微处理器的ADC2端连接，充放电电路包括Buck电路和Boost电路，显示模块和控制模块均与微处理器连接。
[0020]如图2所示，Buck电路包括充电第一电阻Rll、充电第二电阻R12、充电第三电阻R13、充电三极管Qll、充电MOS管Q12、充电二极管Dll、充电电感Lll、充电电容Cll和充电负载RLl，充电第一电阻RlI的第一端与微处理器连接，充电第一电阻RlI的第二端与充电三极管Ql I的基极连接，充电三极管Ql I的发射极接地，充电三极管Ql I的集电极与充电第三电阻R13的第一端连接，充电第三电阻R13的第二端分别与充电第二电阻R12的第一端和充电MOS管Q12的栅极连接，充电第二电阻R12的第二端和充电MOS管Q12的源极均与电池组连接，充电MOS管Q12的漏极分别与充电二极管Dl I的负极和充电电感LI I的第一端连接，充电电感Lll的第二端分别与充电电容Cll的第一端和充电负载RLl的第一端连接，充电电容Cll的第二端、充电电感LI I的第二端和充电二极管Dl I的正极连接后接地。
[0021]触发信号为高时，充电三极管Qll导通，基极电压为10V，充电MOS管Q12导通，电源向充电电感LU充电；触发信号为低时门极电压为0V，充电MOS管Q12关断，充电负载RLl回路通过充电二极管Dll续流。一个周期结束，再驱动充电MOS管Q12导通，重复上述过程。
[0022]如图3所示，Boost电路包括放电第一电阻R21、放电第二电阻R22、放电第三电阻R23、放电第一电容C21、放电第二电容C22、放电第三电容C23、放电第四电容C24、放电第五电容C25、放电负载RL2、第一稳压管D21、第二稳压管D22、放电MOS管Q21、放电电感L21和型号为IR2110的驱动器U21，驱动器U21的信号端与微处理器的PffM端连接，驱动器U21的电源端外接15V正电压且与放电第三电容C23的第一端连接，放电第三电容C23的第二端接地，驱动器U21的驱动端与放电第二电阻R22的第一端和放电第二电容C22的第一端连接，放电第二电容C22的第二端和放电第二电容C22的第二端与放电第一电阻R21的第一端和放电第四电容C24的第一端连接，放电第一电阻R21的第二端和放电第四电容C24的第二端与第一稳压管D21的负极和放电MOS管Q21的栅极连接，第一稳压管D21的正极接地，放电MOS管Q21的源极分别与放电电感L21的第一端和第二稳压管D22的正极连接，放电电感L21的第二端与电池组连接，第二稳压管D22的正极分别与放电第五电容C25的第一端和放电负载RL2的第一端连接，放电负载RL2的第二端与放电第三电阻R23的第一端连接，放电第三电阻R23的第二端、放电第五电容C25的第二端和放电MOS管Q21的漏极连接后接地。
[0023]当放电MOS管Q21导通时，电池组向各个电感充电，同时放电第五电容C25上的电压向放电负载RL2供电。当放电MOS管Q21关断时，电感上积蓄的能量和同时为放电负载RL2提供能量。
[0024]如图4所示，电流采样电路包括电流第一电阻R31、电流第二电阻R32、电流第三电阻R33、电流第四电阻R34、电流第一电容C31、电流第二电容C32、电流二极管D31和运算放大器N31，电流采样电路的采样电阻串联在电池组的回路中，电流第一电阻R31的第一端与采样电阻连接，电流第一电阻R31的第二端分别与电流第一电容C31的第一端和运算放大器N31的正极输入端连接，电流第一电容C31的第二端接地，运算放大器N31的负极输入端分别与电流第二电阻R32的第一端和电流第三电阻R33的第一端连接，电流第二电阻R32的第二端接地，电流第三电阻R33的第二端与运算放大器N31的输出端和电流第四电阻R34的第一端连接，电流第四电阻R34的第二端分别与电流第二电容C32的第一端、电流二极管D31的负极和微处理器连接，电流第二电容C32的第二端和电流二极管D31的正极连接并接地。
[0025]电池回路中串入一个0.1Ω的采样电阻，最大允许的电流为2A，最小为0A。则在采样电阻上的压降最大为0.2V。后接一个放大倍数为10倍的同相比例放大器，输送到微处理器的AD电压范围为O?2V，检测电路输出端反并接一个3.3V稳压管防止电压过高。
[0026]如图5所示，电压检测电路包括电压变阻器R41、电压电阻R42、电压电容C41和第三稳压管D41，电压电阻R42的第一端与电压变阻器R41的第一端连接，电压变阻器R41的滑动端与电压电容C41的第一端、第三稳压管D41的负极和微处理器连接，电压变阻器R41的第二端和电压电阻R42的第二端并联在电池组回路中。
[0027]测量的电压有U2和电池电压，最大值为40V左右，通过电压电阻R42和电压变阻器R41的串联分压，使得电压变阻器R41上压降最大为测量电压的十分之一，符合微处理器的米样电压范围。分压输出与地反串接一个3.3V的第三稳压管D41，防止输送到微处理器的电压超过3.3V损坏微处理器。
[0028]本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种双向DC-DC变换器，其特征在于:包括微处理器、充放电电路、电池组、电流采样电路、电压检测电路和直流稳压电输入/输出端，所述充放电电路设置在所述电池组与所述直流稳压电输入/输出端之间，所述电流采样电路和所述电压检测电路均设置在所述充放电电路与所述电池组的回路上，所述充放电电路的控制端与所述微处理器的PWM端连接，所述电流采样电路的信号端与所述微处理器的ADCl端连接，所述电压检测电路的信号端与所述微处理器的ADC2端连接，所述充放电电路包括Buck电路和Boost电路。2.根据权利要求1所述的一种双向DC-DC变换器，其特征在于:还包括显示模块和控制模块，所述显示模块和所述控制模块均与所述微处理器连接。3.根据权利要求1所述的一种双向DC-DC变换器，其特征在于:所述Buck电路包括充电第一电阻、充电第二电阻、充电第三电阻、充电三极管、充电MOS管、充电二极管、充电电感、充电电容和充电负载，所述充电第一电阻的第一端与所述微处理器连接，所述充电第一电阻的第二端与所述充电三极管的基极连接，所述充电三极管的发射极接地，所述充电三极管的集电极与所述充电第三电阻的第一端连接，所述充电第三电阻的第二端分别与所述充电第二电阻的第一端和所述充电MOS管的栅极连接，所述充电第二电阻的第二端和所述充电MOS管的源极均与所述电池组连接，所述充电MOS管的漏极分别与所述充电二极管的负极和所述充电电感的第一端连接，所述充电电感的第二端分别与所述充电电容的第一端和所述充电负载的第一端连接，所述充电电容的第二端、所述充电电感的第二端和所述充电二极管的正极连接后接地。4.根据权利要求1所述的一种双向DC-DC变换器，其特征在于:所述Boost电路包括放电第一电阻、放电第二电阻、放电第三电阻、放电第一电容、放电第二电容、放电第三电容、放电第四电容、放电第五电容、放电负载、第一稳压管、第二稳压管、放电MOS管、放电电感和型号为IR2110的驱动器，所述驱动器的信号端与所述微处理器的PWM端连接，所述驱动器的电源端外接15V正电压且与所述放电第三电容的第一端连接，所述放电第三电容的第二端接地，所述驱动器的驱动端与所述放电第二电阻的第一端和所述放电第二电容的第一端连接，所述放电第二电容的第二端和所述放电第二电容的第二端与所述放电第一电阻的第一端和所述放电第四电容的第一端连接，所述放电第一电阻的第二端和所述放电第四电容的第二端与所述第一稳压管的负极和放电MOS管的栅极连接，所述第一稳压管的正极接地，所述放电MOS管的源极分别与所述放电电感的第一端和所述第二稳压管的正极连接，所述放电电感的第二端与所述电池组连接，所述第二稳压管的正极分别与所述放电第五电容的第一端和所述放电负载的第一端连接，所述放电负载的第二端与所述放电第三电阻的第一端连接，所述放电第三电阻的第二端、所述放电第五电容的第二端和所述放电MOS管的漏极连接后接地。5.根据权利要求1所述的一种双向DC-DC变换器，其特征在于:所述电流采样电路包括电流第一电阻、电流第二电阻、电流第三电阻、电流第四电阻、电流第一电容、电流第二电容、电流二极管和运算放大器，所述电流采样电路的采样电阻串联在所述电池组的回路中，所述电流第一电阻的第一端与所述采样电阻连接，所述电流第一电阻的第二端分别与所述电流第一电容的第一端和运算放大器的正极输入端连接，所述电流第一电容的第二端接地，所述运算放大器的负极输入端分别与所述电流第二电阻的第一端和电流第三电阻的第一端连接，所述电流第二电阻的第二端接地，所述电流第三电阻的第二端与所述运算放大器的输出端和所述电流第四电阻的第一端连接，所述电流第四电阻的第二端分别与所述电流第二电容的第一端、所述电流二极管的负极和所述微处理器连接，所述电流第二电容的第二端和所述电流二极管的正极连接并接地。6.根据权利要求1所述的一种双向DC-DC变换器，其特征在于:所述电压检测电路包括电压变阻器、电压电阻、电压电容和第三稳压管，所述电压电阻的第一端与所述电压变阻器的第一端连接，所述电压变阻器的滑动端与所述电压电容的第一端、第三稳压管的负极和微处理器连接，所述电压变阻器的第二端和所述电压电阻的第二端并联在所述电池组回路中。
【文档编号】H02J7/00GK205566098SQ201620410442
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月8日
【发明人】王之轩, 李林涛, 汤瑞洁
【申请人】王之轩