專利名稱：開關(guān)型dc/dc變換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源電路技術(shù)，特別涉及一種開關(guān)型DC/DC變換電路。
背景技術(shù)：
將一個(gè)不受控制的輸入直流電壓變換成為另一個(gè)受控的輸出直流電壓稱之為DC/ DC變換。在電動汽車驅(qū)動及再生制動系統(tǒng)中，DC/DC變換器和電機(jī)驅(qū)動器是系統(tǒng)能量流動的重要環(huán)節(jié)，DC/DC變換器是將電池、直流電機(jī)等直流電壓源固定的直流電壓變換成受控制的直流電壓輸出。開關(guān)型DC/DC變換電路是通過周期性的控制開關(guān)器件(功率半導(dǎo)體器件)的通斷時(shí)間或通斷頻率來調(diào)整輸出電壓或維持輸出電壓恒定，將固定的直流電壓變換成受控制的直流電壓輸出。常見的開關(guān)型DC/DC(直流到直流)變換電路如圖1所示，包括電壓變換電路、逆變電路、整流輸出電路；電壓變換電路輸入端接直流電壓源Ud，用于通過控制其中的開關(guān)器件導(dǎo)通與關(guān)斷來控制輸出到逆變電路的直流電壓Ui的大小，從而控制開關(guān)型直流變換(DC/DC)電路的輸出直流電壓Uo的大??；逆變電路的輸入端接電壓變換電路的輸出直流電壓Ui，用于將電壓變換電路的輸出直流電壓Ui變?yōu)楦哳l交流電壓輸出到整流輸出電路；整流輸出電路用于將逆變電路輸出的高頻交流電壓整流，輸出直流電壓；電壓變換電路通常有升壓變換電路(Boost)、降壓變換電路(Buck)、升降壓變換電路(Buck-Boost)、 庫克變換電路(Cuk)等；常用的逆變電路有全橋式、半橋式、推挽式。半橋式逆變電路如圖2所示，輸入直流電壓Ui，第一電容Cl、第二電容C2容量相等且容量足夠大，使得兩個(gè)電容連接處的電位為輸入直流電壓Ui的一半，并且在電路工作時(shí)各該電容兩端的電壓保持為Ui/2，第三開關(guān)器件VT3的驅(qū)動控制信號ug3控制第三開關(guān)器件VT3的通斷，第四開關(guān)器件VT4的驅(qū)動控制信號ug4控制第四開關(guān)器件VT4的通斷，第三開關(guān)器件VT3、第四開關(guān)器件VT4(圖中兩開關(guān)器件為場效應(yīng)管，也可采用其它功率半導(dǎo)體開關(guān)器件)的通斷規(guī)律為每個(gè)開關(guān)周期為Ts，第一開關(guān)周期僅為第三開關(guān)器件VT3工作，第四開關(guān)器件VT4保持截止?fàn)顟B(tài)，第一開關(guān)周期中第三開關(guān)器件VT3的導(dǎo)通持續(xù)時(shí)間為 Ton，關(guān)斷時(shí)間為Toff，Ton+Toff = Ts ；第二開關(guān)周期僅為第四開關(guān)器件VT4工作，第三開關(guān)器件VT3保持截止?fàn)顟B(tài)，第二開關(guān)周期中第四開關(guān)器件VT4的導(dǎo)通持續(xù)時(shí)間為Ton，關(guān)斷時(shí)間為Tof f，第三開關(guān)器件VT3、第四開關(guān)器件VT4兩個(gè)開關(guān)器件交替工作，第三開關(guān)器件 VT3導(dǎo)通時(shí)變壓器初級繞組的電壓為-Ui/2，第四開關(guān)器件VT4導(dǎo)通時(shí)變壓器初級繞組的電壓為Ui/2。全橋式逆變電路如圖3所示，是將半橋式逆變電路中的第一電容Cl、第二電容C2 替換為第一開關(guān)器件VT1、第二開關(guān)器件VT2，并配以驅(qū)動控制信號，第一開關(guān)器件VTl的驅(qū)動控制信號Ugl、第二開關(guān)器件VT2的驅(qū)動控制信號ug2、第三開關(guān)器件VT3的驅(qū)動控制信號ug3、第四開關(guān)器件VT4的驅(qū)動控制信號ug4分別控制相應(yīng)開關(guān)器件的通斷，該四開關(guān)器件 (圖中該四開關(guān)器件為場效應(yīng)管，也可采用其它功率半導(dǎo)體開關(guān)器件)的通斷規(guī)律為每個(gè)開關(guān)周期為Ts，第一開關(guān)周期僅為第三開關(guān)器件VT3、第二開關(guān)器件VT2工作，第四開關(guān)器件VT4、第一開關(guān)器件VTl保持截止?fàn)顟B(tài)，第一開關(guān)周期中第三開關(guān)器件VT3、第二開關(guān)器件 VT2的導(dǎo)通持續(xù)時(shí)間為Ton，關(guān)斷時(shí)間為Toff，Ton+Toff = Ts ；第二開關(guān)周期僅為第四開關(guān)器件VT4、第一開關(guān)器件VTl工作，第三開關(guān)器件VT3、第二開關(guān)器件VT2保持截止?fàn)顟B(tài)， 第二開關(guān)周期中第四開關(guān)器件VT4、第一開關(guān)器件VTl的導(dǎo)通持續(xù)時(shí)間為Ton，關(guān)斷時(shí)間為 Toff,第三開關(guān)器件VT3和第二開關(guān)器件VT2、第四開關(guān)器件VT4和第一開關(guān)器件VTl兩組開關(guān)器件交替工作，第三開關(guān)器件VT3和第二開關(guān)器件VT2導(dǎo)通時(shí)變壓器初級繞組的電壓為-Ui，第四開關(guān)器件VT4和第一開關(guān)器件VTl導(dǎo)通時(shí)變壓器初級繞組的電壓為Ui。推挽式逆變電路如圖4所示，與半橋式逆變電路相似也是只有第三開關(guān)器件VT3、 第四開關(guān)器件VT4兩個(gè)開關(guān)器件，第三開關(guān)器件VT3的驅(qū)動控制信號ug3控制第三開關(guān)器件 VT3的通斷，第四開關(guān)器件VT4的驅(qū)動控制信號ug4控制第四開關(guān)器件VT4的通斷，第三開關(guān)器件VT3、第四開關(guān)器件VT4(圖中兩開關(guān)器件為場效應(yīng)管，也可采用其它功率半導(dǎo)體開關(guān)器件)的通斷規(guī)律為每個(gè)開關(guān)周期為Ts，第一開關(guān)周期僅為第三開關(guān)器件VT3工作，第四開關(guān)器件VT4保持截止?fàn)顟B(tài)，第一開關(guān)周期中第三開關(guān)器件VT3的導(dǎo)通持續(xù)時(shí)間為Ton， 關(guān)斷時(shí)間為Toff，Ton+Toff = Ts ；第二開關(guān)周期僅為第四開關(guān)器件VT4工作，第三開關(guān)器件VT3保持截止?fàn)顟B(tài)，第二開關(guān)周期中第四開關(guān)器件VT4的導(dǎo)通持續(xù)時(shí)間為Ton，關(guān)斷時(shí)間為Toff，第三開關(guān)器件VT3、第四開關(guān)器件VT4兩個(gè)開關(guān)器件交替工作，第三開關(guān)器件VT3 導(dǎo)通時(shí)，電流從直流電源正流入變壓器初級繞組的上端，從變壓器初級繞組中心抽頭流出； 第三開關(guān)器件VT3導(dǎo)通時(shí)，電流從直流電源正流入變壓器初級繞組的下端，從變壓器初級繞組中心抽頭流出。圖5所示為一種常見的開關(guān)型直流變換(DC/DC)電路，其電壓變換電路為升壓變換電路(Boost)，其逆變電路為全橋式。常見的開關(guān)型直流變換(DC/DC)電路，逆變電路中的各開關(guān)器件的驅(qū)動控制信號通常是固定的，驅(qū)動控制信號控制各開關(guān)器件在一個(gè)開關(guān)周期Ts中的導(dǎo)通時(shí)間Ton是固定的，不能控制改變直流電壓輸出Uo的大小，其是通過設(shè)置的電壓變換電路控制改變直流電壓輸出的大小，而電壓變換電路大多采用大電感、大電容等分立元器件搭建，成本高，也占用了大量的板上空間，而且抗電壓波動的動態(tài)響應(yīng)能力較差。目前，在汽車中，汽車電子控制單元(ECU)已廣泛采用高速(100MHz以上)微處理器(MCU)，汽車的電池、直流電機(jī)等直流電壓源的波動一般為ms級(即IKHz以下)，微處理器的速度達(dá)電壓變換速度的10萬倍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供開關(guān)型DC/DC變換電路，占用板上空間小。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的開關(guān)型DC/DC變換電路，包括逆變電路、整流輸出電路，還包括一微處理器；所述逆變電路，輸入端接直流電壓源，用于將直流電壓源的直流電壓變?yōu)楦哳l交流電壓輸出到整流輸出電路；所述整流輸出電路，用于將逆變電路輸出的高頻交流電壓整流，輸出直流電壓；所述微處理器，用于輸出所述逆變電路中的各開關(guān)器件的驅(qū)動控制信號，控制所述逆變電路中的各開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷；所述微處理器當(dāng)將一設(shè)定電壓值增減時(shí)，輸出的所述逆變電路中的各開關(guān)器件的驅(qū)動控制信號控制各開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間相應(yīng)增減。開關(guān)型DC/DC變換電路還包括一電壓采樣電路；所述電壓采樣電路，用于對所述整流輸出電路的輸出直流電壓進(jìn)行電壓采樣，輸出電壓采樣信號到所述微處理器；所述微處理器，還根據(jù)所述電壓采樣信號控制所述逆變電路中的各開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間，當(dāng)所述電壓采樣信號低于所述設(shè)定電壓值，控制所述逆變電路中的各開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間增大，當(dāng)所述電壓采樣信號高于所述設(shè)定電壓值，控制所述逆變電路中的各開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間減小。所述逆變電路可以是全橋式、半橋式、推挽式。所述微處理器可以采用汽車電子控制單元的微處理器。本發(fā)明的開關(guān)型DC/DC變換電路，采用微處理器控制逆變電路中的各開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間從而控制開關(guān)型DC/DC變換電路的輸出直流電壓的大小，省去了傳統(tǒng)開關(guān)型DC/ DC變換電路中的電壓變換電路，從而省去了大量的電子功率器件，降低了成本，減小了板上空間的占用，而且利用PWM(脈沖寬度調(diào)制)開關(guān)閉環(huán)控制技術(shù)，提高了開關(guān)型DC/DC變換電路的抗電壓波動的動態(tài)響應(yīng)能力。


下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是常見的開關(guān)型DC/DC變換電路示意圖；圖2是半橋式逆變電路示意圖；圖3是全橋式逆變電路示意圖；圖4是推挽式逆變電路示意圖；圖5是一種常見的開關(guān)型DC/DC變換電路；圖6是本發(fā)明的開關(guān)型DC/DC變換電路一實(shí)施方式示意圖；圖7是本發(fā)明的開關(guān)型DC/DC變換電路一較佳實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的開關(guān)型DC/DC變換電路一實(shí)施方式如圖6所示，包括逆變電路、整流輸出電路、電壓采樣電路、微處理器(MCU)；所述逆變電路，輸入端接直流電壓源Ud，用于將直流電壓源Ud的直流電壓變?yōu)楦哳l交流電壓輸出到整流輸出電路；所述整流輸出電路，用于將逆變電路輸出的高頻交流電壓整流，輸出直流電壓 Uo ；所述電壓采樣電路，用于對所述整流輸出電路的輸出直流電壓Uo進(jìn)行電壓采樣， 輸出電壓采樣信號到所述微處理器；所述微處理器，用于輸出所述逆變電路中的各開關(guān)器件的驅(qū)動控制信號，控制所述逆變電路中的各開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，所述微處理器當(dāng)將一設(shè)定電壓值增減時(shí)，輸出的所述逆變電路中的各開關(guān)器件的驅(qū)動控制信號控制各開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間相應(yīng)增減，所述微處理器還根據(jù)所述電壓采樣信號控制所述逆變電路中的各開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間，當(dāng)所述電壓采樣信號低于所述設(shè)定電壓值，控制所述逆變電路中的各開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間增大，當(dāng)所述電壓采樣信號高于所述設(shè)定電壓值，控制所述逆變電路中的各開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間減小。所述逆變電路可以是全橋式、半橋式或推挽式。一較佳實(shí)施例如圖7所示，開關(guān)型DC/DC變換電路包括全橋式逆變電路、整流輸出電路、電壓采樣電路、微處理器(MCU)；全橋式逆變電路輸入端接直流電壓源Ud，將直流電壓源Ud的直流電壓變?yōu)楦哳l交流電壓輸出到整流輸出電路，電壓采樣電路通過電阻分壓對整流輸出電路的輸出直流電壓Uo進(jìn)行電壓采樣，輸出電壓采樣信號到微處理器，微處理器輸出全橋式逆變電路中的第一開關(guān)器件VTl的驅(qū)動控制信號Ugl、第二開關(guān)器件VT2的驅(qū)動控制信號ug2、第三開關(guān)器件VT3的驅(qū)動控制信號ug3、第四開關(guān)器件VT4的驅(qū)動控制信號 ug4，分別控制第一開關(guān)器件VT1、第二開關(guān)器件VT2、第三開關(guān)器件VT3、第四開關(guān)器件VT4的通斷，當(dāng)所述電壓采樣信號低于設(shè)定電壓值，控制所述全橋式逆變電路中的四開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間增大，當(dāng)所述電壓采樣信號高于設(shè)定電壓值，控制所述全橋式逆變電路中的四開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間減小，并且當(dāng)增減所述設(shè)定電壓值時(shí)，輸出的所述全橋式逆變電路中的四開關(guān)器件的驅(qū)動控制信號控制四開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間相應(yīng)增減。本發(fā)明的開關(guān)型DC/DC變換電路，采用微處理器控制逆變電路中的各開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間從而控制開關(guān)型DC/DC變換電路的輸出直流電壓的大小，省去了傳統(tǒng)開關(guān)型DC/ DC變換電路高電壓輸入端的電壓變換電路，從而省去了大量的電子功率器件，降低了成本， 減小了板上空間的占用，而且利用PWM(脈沖寬度調(diào)制)開關(guān)閉環(huán)控制技術(shù)，提高了開關(guān)型 DC/DC變換電路的抗電壓波動的動態(tài)響應(yīng)能力。特別的，作為汽車車載開關(guān)型DC/DC變換電路，可以以汽車電子控制單元(ECU)的微處理器(MCU)，作為汽車車載開關(guān)型DC/DC變換電路的微處理器。汽車車載開關(guān)型DC/DC 變換電路高壓輸入端電壓的波動一般為ms級(即IKHz以下)，汽車電子控制單元(ECU)的微處理器(MCU)的速度達(dá)電壓變換速度的10萬倍，完全能滿足DC/DC閉環(huán)控制要求。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)型DC/DC變換電路，包括逆變電路、整流輸出電路，其特征在于，還包括一微處理器；所述逆變電路，輸入端接直流電壓源，用于將直流電壓源的直流電壓變?yōu)楦哳l交流電壓輸出到整流輸出電路；所述整流輸出電路，用于將逆變電路輸出的高頻交流電壓整流，輸出直流電壓；所述微處理器，用于輸出所述逆變電路中的各開關(guān)器件的驅(qū)動控制信號，控制所述逆變電路中的各開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷；所述微處理器當(dāng)將一設(shè)定電壓值增減時(shí)，輸出的所述逆變電路中的各開關(guān)器件的驅(qū)動控制信號控制各開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間相應(yīng)增減。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)型DC/DC變換電路，其特征在于，開關(guān)型DC/DC變換電路還包括一電壓采樣電路；所述電壓采樣電路，用于對所述整流輸出電路的輸出直流電壓進(jìn)行電壓采樣，輸出電壓采樣信號到所述微處理器；所述微處理器，還根據(jù)所述電壓采樣信號控制所述逆變電路中的各開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間，當(dāng)所述電壓采樣信號低于所述設(shè)定電壓值，控制所述逆變電路中的各開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間增大，當(dāng)所述電壓采樣信號高于所述設(shè)定電壓值，控制所述逆變電路中的各開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間減小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)型DC/DC變換電路，其特征在于，所述逆變電路是全橋式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)型DC/DC變換電路，其特征在于，所述逆變電路是半橋式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)型DC/DC變換電路，其特征在于，所述逆變電路是推挽式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)型DC/DC變換電路，其特征在于，所述微處理器采用汽車電子控制單元的微處理器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種開關(guān)型DC/DC變換電路，包括逆變電路、整流輸出電路、微處理器；所述逆變電路輸入端接直流電壓源，將直流電壓源的直流電壓變?yōu)楦哳l交流電壓輸出到整流輸出電路；整流輸出電路將逆變電路輸出的高頻交流電壓整流，輸出直流電壓；微處理器輸出所述逆變電路中的各開關(guān)器件的驅(qū)動控制信號，控制所述逆變電路中的各開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，所述微處理器當(dāng)將一設(shè)定電壓值增減時(shí)，輸出的所述逆變電路中的各開關(guān)器件的驅(qū)動控制信號控制各開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間相應(yīng)增減。本發(fā)明的開關(guān)型DC/DC變換電路，占用板上空間小。
文檔編號H02M3/335GK102163923SQ201110134808
公開日2011年8月24日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者付登萌, 張東海, 王偉毅, 鄭海濤, 韓衛(wèi)軍 申請人:聯(lián)合汽車電子有限公司