一种双向升降压转换电路的制作方法

1.本技术涉及ups电源柜技术领域，尤其涉及一种双向升降压转换电路。


背景技术：

2.直流
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直流（dc
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dc）变换器通过对电力电子器件的通断控制，将直流电压断续地加到负载上，通过改变占空比d改变输出电压平均值。dc
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dc分为buck、buoost、buck
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boost三类dc
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dc。其中buck型dc
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dc只能降压，降压公式：vo=vi*d。boost型dc
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dc只能升压，升压公式：vo= vi/(1
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d)。buck
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boost型dc
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dc，即可升压也可降压，公式：vo=(
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vi)* d/(1
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d)d为充电占空比，既mosfet导通时间。
3.现有的，一些直流
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直流（dc
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dc）转换电路只能同时完成一种转换，即要么工作在升压状态，要么工作在降压状态，对于更宽输入输出的电压范围就起不到作用。
4.针对上述中的相关技术，存在有输入输出的电压范围较为局限的缺陷。


技术实现要素：

5.为了提高输入输出的电压范围，本技术提供一种双向升降压转换电路。
6.本技术的上述申请目的是通过以下技术方案得以实现的：一种双向升降压转换电路，包括电压输入模块、电压输出模块、输入端稳压元件、输出端稳压元件、第一储能模块、第二储能模块以及开关模块，所述输入端稳压元件并联在电压输入模块上，所述输出端稳压元件并联在电压输出模块上，所述第一储能模块与第二储能模块相串联、且同时串联在电压输入模块与电压输出模块之间，所述开关模块包括第一开关组与第二开关组，所述第一开关组串联在电压输入模块、第一储能模块、第二储能模块以及电压输出模块所形成的串联回路上，所述第二开关组包括对称设置的开关件，其中一所述开关件并联在、串联的输入端稳压元件与第一储能模块的两端，另一所述开关件并联在、串联的第二储能模块与输出端稳压元件的两端，所述开关模块工作于pwm驱动。
7.通过采用上述技术方案，当工作在降压模式下时，使第一开关组工作，此时，第一开关组导通，电压输入模块给第一储能模块以及电压输出模块充电；在第一开关组不工作第二开关组工作时，第二储能模块对电压输出模块放电，此时，电压输出模块的电压逐渐变小、并低于电压输入模块的电压，即电路处于降压模式。同理，由于电路自身的对称性，可将电压输出模块作为电压输入方，电压输入模块作为电压输出方，此时，再次使得第一开关组导通，以使电压输出模块的电压加载到电压输入模块上，通过此方式，便能使输入、输出的电压范围值变大，从而能提高适用性。
8.另外，当需要实现升压模式时，使得第二开关组工作，此时，电压输入模块对第一储能模块充电，当第二开关组不工作第一开关组工作时，电压输入模块、第一储能模块、第二储能模块对电压输出模块充电，此时，电压输出模块的电压高于电压输入模块的电压，即电路处于升压模式。同理，由于电路自身的对称性，可将电压输出模块作为电压输入方，电压输入模块作为电压输出方，达到升压模式的目的。
9.通过此方式，便能通过改变驱动方式实现buck/boost任意切换从而实现双向电压的升压降压功能，解决多个储能装置之间能量的相互转换、流动。
10.可选的，所述电压输入模块、电压输出模块均为直流电源，所述电压输入模块与电压输出模块的正极端相对设置。
11.通过采用上述技术方案，电压输入模块、电压输出模块均采用直流电源，便于实现直流电源之间的能量转换与流动，间接便于实现双向电压的降压模式与升压模式。
12.可选的，所述第一开关组包括并联有反向二极管的第一mosq1以及并联有反向二极管的第二mos管q2，所述第一mosq1串联在第一储能模块与第二储能模块之间、并处于电压输入模块与电压输出模块的正极之间，所述第二mos管q2串联在电压输入模块与电压输出模块之间、并处于电压输入模块与电压输出模块的负极之间，所述反向二极管用于在电压反向时，电流可以在反向二极管流过。
13.通过采用上述技术方案，第一mosq1与第二mos管q2的存在，受控于pwm驱动，即控制方式比较方便。另外，mos管具备低功耗、性能稳定的特点，能够有效延长电路的使用寿命。
14.可选的，所述第一开关组包括含有体二极管的第一igbtq1与含有体二极管的第二igbtq2，所述第一igbtq1串联在第一储能模块与第二储能模块之间、并处于电压输入模块与电压输出模块的正极之间，所述第二igbtq2串联在电压输入模块与电压输出模块之间、并处于电压输入模块与电压输出模块的负极之间，所述体二极管用于在电压反向时，电流可以在体二极管流过。
15.通过采用上述技术方案，第一igbtq1与第二igbtq2的设置，具有噪声小、功耗低、动态范围大、安全工作区域宽等优点，能够有效提高电路的稳定程度。
16.可选的，所述开关件包括并联有反向二极管的mos管或含有体二极管的igbt，所述反向二极管与体二极管用于在电压反向时，电流可以在反向二极管或体二极管流过。
17.通过采用上述技术方案，开关件的存在，也便于pwm进行驱动，其次，能够根据需要进行选择所需要的开关件。
18.可选的，所述开关件包括第三mos管q3与第四mos管q4，所述第三mos管q3并联在、串联的输入端稳压元件与第一储能模块的两端，所述第四mos管q4并联在、串联的第二储能模块与输出端稳压元件的两端。
19.通过采用上述技术方案，设置的第三mos管q3与第四mos管q4配合其余元件，能够使电路形成对称构造，针对此，便于通过改变驱动方式实现buck/boost任意切换，从而实现双向电压的升压降压功能。
20.可选的，所述输入端稳压元件、输出端稳压元件分别为第一电容器c1与第二电容器c2，所述第一电容器c1并联在电压输入模块上，所述第二电容器c2并联在电压输出模块上。
21.通过采用上述技术方案，当第一储能模块对第一电容器c1充电，或者第二储能模块给第二电容器c2充电，第一电容器c1或第二电容器c2两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了，针对此，便于达到升压模式。另外，升压过程中，电容要足够大，这样在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流，从而能在输出两端就得到高于输入电压的电压。
22.可选的，所述第一储能模块、第二储能模块分别为第一电感l1与第二电感l2，所述第一电感l1串联在电压输入模块与第一mosq1之间，所述第二电感l2串联在第一mosq1与电压输出模块之间。
23.通过采用上述技术方案，第一电感l1与第二电感l2能够存储电能。充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。升压过程就是一个电感的能量传递过程。
24.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1. 本技术专利通过对称结构设计，通过改变驱动方式实现buck/boost任意切换，从而实现双向电压的升压降压功能，解决多个储能装置之间能量的相互转换、流动；2.通过4种工作模式，可以实现电压输入模块、电压输出模块的电压任意升降，能量相互转换；3. 第一mosq1、第二mos管q2、第三mos管q3以及第四mos管q4的存在，受控于pwm驱动，即控制方式比较方便。另外，mos管具备低功耗、性能稳定的特点，能够有效延长电路的使用寿命。同时，能提高电路的稳定性。
附图说明
25.图1是其中一个实施例中双向升降压转换电路的电路原理图；图2是其中一个实施例中降压模式下第一开关组工作的电路原理图；图3是其中一个实施例中降压模式下第二储能模块放电的电路原理图；图4是其中一个实施例中升压模式下第一储能模块被充电的电路原理图；图5是其中一个实施例中升压模式下电压输出模块被充电的电路原理图。
26.附图标记：1、电压输入模块；2、电压输出模块；3、输入端稳压元件；4、输出端稳压元件；5、第一开关组；6、第二开关组；7、第一储能模块；8、第二储能模块。
具体实施方式
27.以下结合附图1
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5对本技术作进一步详细说明。
28.本技术实施例公开一种双向升降压转换电路，参照图1，其包括电压输入模块1、电压输出模块2、输入端稳压元件3、输出端稳压元件4、第一储能模块7、第二储能模块8以及开关模块。输入端稳压元件3并联在电压输入模块1上，输出端稳压元件4并联在电压输出模块2上。第一储能模块7与第二储能模块8相串联，且第一储能模块7串联在电压输入模块1与电压输出模块2的正极之间，第二储能模块8串联在电压输入模块1与电压输出模块2的负极之间。开关模块对称设置在电压输入模块1以及电压输出模块2之间，并与电压输入模块1以及电压输出模块2电连接，开关模块受控于pwm驱动，用于实现buck/boost任意切换，且能实现双向电压的升压降压功能，解决多个储能装置之间能量的相互转换、流动。
29.参照图1，电压输入模块1与电压输出模块2均为直流电源，电压输入模块1与电压输出模块2的正极端相对设置。设定电压输入模块1为dc1，电压输出模块2为dc2。通过对开关模块的通断控制，能将电压输入模块1的直流电压断续地加到电压输出模块2上。或者将电压输出模块2的直流电压断续地加载到电压输入模块1上。通过改变占空比能改变输出电压的平均值。
30.参照图1，输入端稳压元件3、输出端稳压元件4分别为第一电容器c1与第二电容器
c2，第一电容器c1并联在电压输入模块1上，第二电容器c2并联在电压输出模块2上。
31.参照图1，开关模块工作于pwm驱动，开关模块包括并联有反向二极管的第一开关组5与并联有反向二极管的第二开关组6，第一开关组5串联在电压输入模块1、第一储能模块7、第二储能模块8以及电压输出模块2所形成的串联回路上。具体的，参照图2，第一开关组5包括第一mosq1与第二mos管q2，第一mosq1串联在第一储能模块7与第二储能模块8之间，并处于电压输入模块1与电压输出模块2的正极之间，与第一mos管q1并联的反向二极管的阴极连接于电压输出模块2的正极，反向二极管的阳极连接于电压输出模块2的正极。第二mos管q2串联在电压输入模块1与电压输出模块2之间，并处于电压输入模块1与电压输出模块2的负极之间，与第二mosq2并联的反向二极管的阴极与电压输入模块1的负极相连接，反向二极管的阳极与电压输出模块2的负极相连接。
32.参照图1，第二开关组6包括对称设置的开关件，开关件包括并联有反向二极管的mos管或含有体二极管的igbt，反向二极管与体二极管用于在电压反向时，电流可以在反向二极管或体二极管流过。
33.在本实施例中，开关件包括并联有反向二极管的第三mos管q3与并联有反向二极管的第四mos管q4，第三mos管q3并联在串联的第一电容器c1与第一储能模块7的两端，与第三mos管q3并联的反向二极管的阴极连接于电压输入模块1的正极，反向二极管的阳极连接于电压输入模块1的负极。第四mos管q4并联在串联的第二储能模块8与第二电容器c2的两端，与第四mos管q4并联的反向二极管的阴极连接于电压输出模块2的正极，反向二极管的阳极连接于电压输出模块2的负极。另外，在本实施例中，对开关件的类型不做限制，但凡所设置的开关件类型能够达到通过pwm驱动工作的效果即可。同时，第一mosq1、第二mos管q2、第三mos管q3以及第四mos管q4均为n沟道mos管。
34.参照图1，第一储能模块7、第二储能模块8分别为第一电感l1与第二电感l2，第一电感l1串联在电压输入模块1与第一mosq1之间，第二电感l2串联在第一mosq1与电压输出模块2之间。
35.[a1] 参照图2，设定dc1为输入，dc2为输出，则当工作在降压模式时，使pwm驱动第一mosq1与相对应的反向二极管工作，此时，第二mos管q2、第三mos管q3与第四mos管q4驱动电压为零。电压输入模块1通过第一mosq1的体二极管以及第二mos管q2的体二极管与电压输出模块2形成回路，此时，电压输入模块1给第二储能模块8以及电压输出模块2充电。
[0036]
参照图3，当第一mosq1关断时，第二储能模块8对电压输出模块2放电，此时，电压输出模块2的电压逐渐变小、并低于电压输入模块1的电压，即电路处于降压模式。
[0037]
参照图3，由于电路自身的对称性，可将电压输出模块2作为电压输入方，电压输入模块1作为电压输出方，即，设定dc2为输入，dc1为输出。当dc2为输入、且电路处于降压模式下时，第二mos管q2与相对应的反向二极管工作于pwm驱动，此时，第一mosq1、第三mos管q3与第四mos管q4的驱动为零，电压输出模块2给第一储能模块7以及电压输入模块1充电。当第二mos管q2关断时，第一储能模块7对电压输入模块1放电。
[0038]
参照图4，设定dc1为输入，dc2为输出，当需要实现升压模式时，第三mos管q3与相对应的反向二极管工作于pwm驱动。并使第一mosq1导通，使第二mos管q2与第四mos管q4处于截止状态时，此时，电压输入模块1对第一储能模块7充电，第二储能模块8也在储能。
[0039]
参照图5，当第三mos管q3关断时，电压输入模块1、第一储能模块7、第二储能模块8
对电压输出模块2充电，此时，电压输出模块2的电压高于电压输入模块1的电压，即电路处于升压模式。
[0040]
同理，由于电路自身的对称性，可将电压输出模块2作为电压输入方，电压输入模块1作为电压输出方，达到升压模式的目的。
[0041]
通过此方式，便能通过改变驱动方式实现buck/boost任意切换，并实现双向电压的升压降压功能，解决多个储能装置之间能量的相互转换、流动。
[0042]
实施例2，与实施例1中的不同之处在于第一开关组5，在本实施例中，第一开关组5（图中未标记）包括含有体二极管的第一igbtq1与含有体二极管的第二igbtq2，第一igbtq1串联在第一储能模块7与第二储能模块8之间，并处于电压输入模块1与电压输出模块2的正极之间，第二igbtq2串联在电压输入模块1与电压输出模块2之间，并处于电压输入模块1与电压输出模块2的负极之间。当电压反向，电流可以通过第一igbtq1以及第二igbtq2的体二极管流过。
[0043]
本实施例2的实施原理为：可以按照实际情况选择控制第一igbtq1或第二igbtq2导通或截止，此驱动方式简单，便于操作。
[0044]
以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。