CN212343657U - 一种低成本高效率的开环双向隔离电源*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低成本高效率的开环双向隔离电源***，包括开环隔离电压电流输出电路和采样保护电路，还包括双向dcdc隔离转换电路，连接在双向闭环非隔离电源通路两侧之间，且连接所述开环隔离电压电流输出电路；采样保护电路连接所述双向dcdc隔离转换电路，本实用新型采用定频实现LLC软开关，可以通过调节频率将电路优化到尽可能最大的效率状态，提高了转换效率；非隔离电源转换成隔离电源不用重新布板调试，直接将该开环DC/DC模块嵌入其中便形成双向隔离电源，缩短研发时间，提高市场竞争力；且能时刻监测输出电压大于输入电压的反灌风险，保护***长期正常工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源技术领域，具体是一种低成本高效率的开环双向隔离电源***。
背景技术
双向电源在储能、汽车电源领域逐步推广使用，在一些家用场合，为了人身安全，往往要求电源是隔离的，目前双向DC/DC隔离电源由于需要兼顾两个电压电流方向的流动，在设计上参数往往采取折中方案，导致效率低下；在AC/DC双向电源中，逆变和整流通常是不隔离的，但在一些家用场合，为了安全起见，强制要求电源隔离，为了满足这一要求，通常采用的是桥式DC/DC隔离；为了保持稳定性，通常将DC/DC隔离电路放在整个环路的闭环回路中，这种设计导致很多非隔离产品需要重新PCB LAYOUT 和调试，花费大量的研发时间和资金成本的同事，产品上市的速度大大延迟，减弱产品在市场上的竞争力。
目前DC/DC高频双向隔离大多采用以下几种方案：双向闭环LLC电路及其变种，该方案的优点是可同时实现双向的软开关，由于主回路两边都需要串联谐振电感和谐振电容，相对来说成本较高，且相对于单项LLC电路，其原边串联的电容和电感会消耗更多能量，导致效率更低；双向闭环移相全桥，该方案特点跟双向LLC类似，目的都是实现软开关，但都存在成本高企效率相对低下的特点；BUCK/BOOST+硬全桥电路两级结构，该方案中硬桥电路可采用定频工作的形式，结合寄生的电感电容参数来优化工作频率，使其工作在软开关状态；加上BUCK/BOOST电路转换效率很高，导致其整体效率也很高；缺点就是两级硬件成本高，磁隔离部分虽然开环工作，但整体却在闭环回路中，导致调试难度加大。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种低成本高效率的开环双向隔离电源***，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种低成本高效率的开环双向隔离电源***，包括开环隔离电压电流输出电路和采样保护电路，还包括双向dcdc隔离转换电路，连接在双向闭环非隔离电源通路两侧之间，且连接所述开环隔离电压电流输出电路；采样保护电路连接所述双向dcdc隔离转换电路。
作为本实用新型的进一步技术方案：所述双向dcdc隔离转换电路包括依次连接的左侧隔离电路、变压器和右侧隔离电路。
作为本实用新型的进一步技术方案：所述开环隔离电压电流输出电路包括泄回比较单元、数字隔离器单元和DSP接口单元，泄回比较单元、数字隔离器单元和DSP接口单元依次连接。
作为本实用新型的进一步技术方案：所述采样保护电路包括第一采样保护电路和第二采样保护电路，分别采集双向闭环非隔离电源通路两侧的信号。
作为本实用新型的进一步技术方案：所述左侧隔离电路包括电阻R1、MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q5和MOS管Q6，MOS管Q1、MOS管Q5和电阻R1串联接入双向闭环隔离电路其中一侧，MOS管Q2和MOS管Q6串联后再与MOS管Q1和MOS管Q5并联；所述右侧隔离电路包括电阻R2和四个MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q7和MOS管Q8，MOS管Q4、MOS管Q8和电阻R2串联接入双向闭环隔离电路其中一侧，MOS管Q3和MOS管Q7串联后再与MOS管Q7和MOS管Q8并联；变压器T1的第一脚接至MOS管Q1和MOS管Q5之间，且其第二脚接至MOS管Q2和MOS管Q6之间，其第三脚接至MOS管Q3和MOS管Q7之间，其第四脚接至MOS管Q4和MOS管Q8之间，所述变压器T1的四个引脚分别连接至MOS管Q1与MOS管Q5之间、MOS管Q2与MOS管Q6之间、MOS管Q3与MOS管Q7之间以及MOS管Q4与MOS管Q8之间，第一采样保护电路包括一运放单元，电阻R3一脚接至运放单元，电阻R4的一脚和电容C1的一脚接至运放单元，电容C1的另一脚和电阻R5的一脚接至运放单元，电阻R4和R5的另一脚分别连接有开关；运放单元还接有一RC并联电路和电阻R6，RC并联电路与R6并联，第二采样保护电路包括一运放单元，电阻R7一脚接至运放单元，电阻R8的一脚和电容C2的一脚接至运放单元，电容C2的另一脚和电阻R9的一脚接至运放单元，电阻R8和R9的另一脚分别连接有开关；运放单元还接有一RC并联电路和电阻R10，RC并联电路与R10并联。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用定频实现LLC软开关，可以通过调节频率将电路优化到尽可能最大的效率状态，提高了转换效率；非隔离电源转换成隔离电源不用重新布板调试，直接将该开环DC/DC模块嵌入其中便形成双向隔离电源，缩短研发时间，提高市场竞争力；且能时刻监测输出电压大于输入电压的反灌风险，保护***长期正常工作。
附图说明
图1是本实用新型的整体功能框图。
图2是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，实施例1：一种低成本高效率的开环双向隔离电源***，包括开环隔离电压电流输出电路和采样保护电路，还包括双向dcdc隔离转换电路，连接在双向闭环非隔离电源通路两侧之间，且连接所述开环隔离电压电流输出电路；采样保护电路连接所述双向dcdc隔离转换电路。双向dcdc隔离转换电路包括依次连接的左侧隔离电路、变压器和右侧隔离电路。硬件电路如图1所示，它是个传统的全桥拓扑结构，它两边完全是对称的结构，其不一样的特点是采用定频开环独立控制，且根据器件和实际PCB的寄生参数调节频率，可以实现双向ZVS，故转换效率极高；同时因为它起着纯双向隔离电源的作用，且独立工作，所以可以灵活地嵌入任何DC电路中实现快速隔离； 该双向开环隔离***实现独立工作，所以跟传统电源一样，需要独立的保护***来保护该模块长期正常工作，除了传统的过压保护、过流保护、过温保护外；因为其两端电压的压差不可控，还需要时刻监测输出电压大于输入电压的反灌风险，当压差达到一定程度时，及时关断输出MOS管，以实现自身的保护。
开环隔离电压电流输出电路包括滞回比较器单元，滞回比较器单元连接有数字隔离器单元，数字隔离器单元连接有DSP接口单元。滞回比较器单元包括第一、第二、第三和第四滞回比较器电路，第一和第二滞回比较器电路连接数字隔离器单元，第三和第四滞回比较器电路连接DSP接口单元。滞回比价器电路，设置保护点并判定是否发生保护，进而控制输出。
采样保护电路包括双侧采样保护电路，分别为第一、第二采样保护电路。该双向开环隔离***实现独立工作，所以跟传统电源一样，需要独立的保护***来保护该模块长期正常工作，除了传统的过压保护、过流保护、过温保护外；因为其两端电压的压差不可控，还需要时刻监测输出电压大于输入电压的反灌风险，当压差达到一定程度时，及时关断输出MOS管，以实现自身的保护。
实施例2，在实施例1的基础上，如图2所示，左侧隔离电路包括电阻R1、MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q5和MOS管Q6，MOS管Q1、MOS管Q5和电阻R1串联接入双向闭环隔离电路其中一侧，MOS管Q2和MOS管Q6串联后再与MOS管Q1和MOS管Q5并联；所述右侧隔离电路包括电阻R2和四个MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q7和MOS管Q8，MOS管Q4、MOS管Q8和电阻R2串联接入双向闭环隔离电路其中一侧，MOS管Q3和MOS管Q7串联后再与MOS管Q7和MOS管Q8并联；变压器T1的第一脚接至MOS管Q1和MOS管Q5之间，且其第二脚接至MOS管Q2和MOS管Q6之间，其第三脚接至MOS管Q3和MOS管Q7之间，其第四脚接至MOS管Q4和MOS管Q8之间，所述变压器T1的四个引脚分别连接至MOS管Q1与MOS管Q5之间、MOS管Q2与MOS管Q6之间、MOS管Q3与MOS管Q7之间以及MOS管Q4与MOS管Q8之间，第一采样保护电路包括一运放单元，电阻R3一脚接至运放单元，电阻R4的一脚和电容C1的一脚接至运放单元，电容C1的另一脚和电阻R5的一脚接至运放单元，电阻R4和R5的另一脚分别连接有开关；运放单元还接有一RC并联电路和电阻R6，RC并联电路与R6并联，第二采样保护电路包括一运放单元，电阻R7一脚接至运放单元，电阻R8的一脚和电容C2的一脚接至运放单元，电容C2的另一脚和电阻R9的一脚接至运放单元，电阻R8和R9的另一脚分别连接有开关；运放单元还接有一RC并联电路和电阻R10，RC并联电路与R10并联。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种低成本高效率的开环双向隔离电源***，包括开环隔离电压电流输出电路和采样保护电路，其特征在于，还包括双向dcdc隔离转换电路，连接在双向闭环非隔离电源通路两侧之间，且连接所述开环隔离电压电流输出电路；采样保护电路连接所述双向dcdc隔离转换电路。
2.根据权利要求1所述的一种低成本高效率的开环双向隔离电源***，其特征在于，所述双向dcdc隔离转换电路包括依次连接的左侧隔离电路、变压器和右侧隔离电路。
3.根据权利要求1所述的一种低成本高效率的开环双向隔离电源***，其特征在于，所述开环隔离电压电流输出电路包括泄回比较单元、数字隔离器单元和DSP接口单元，泄回比较单元、数字隔离器单元和DSP接口单元依次连接。
4.根据权利要求2所述的一种低成本高效率的开环双向隔离电源***，其特征在于，所述采样保护电路包括第一采样保护电路和第二采样保护电路，分别采集双向闭环非隔离电源通路两侧的信号。
5.根据权利要求4所述的一种低成本高效率的开环双向隔离电源***，其特征在于，所述左侧隔离电路包括电阻R1、MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q5和MOS管Q6，MOS管Q1、MOS管Q5和电阻R1串联接入双向闭环隔离电路其中一侧，MOS管Q2和MOS管Q6串联后再与MOS管Q1和MOS管Q5并联；所述右侧隔离电路包括电阻R2和四个MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q7和MOS管Q8，MOS管Q4、MOS管Q8和电阻R2串联接入双向闭环隔离电路其中一侧，MOS管Q3和MOS管Q7串联后再与MOS管Q7和MOS管Q8并联；变压器T1的第一脚接至MOS管Q1和MOS管Q5之间，且其第二脚接至MOS管Q2和MOS管Q6之间，其第三脚接至MOS管Q3和MOS管Q7之间，其第四脚接至MOS管Q4和MOS管Q8之间，所述变压器T1的四个引脚分别连接至MOS管Q1与MOS管Q5之间、MOS管Q2与MOS管Q6之间、MOS管Q3与MOS管Q7之间以及MOS管Q4与MOS管Q8之间，第一采样保护电路包括一运放单元，电阻R3一脚接至运放单元，电阻R4的一脚和电容C1的一脚接至运放单元，电容C1的另一脚和电阻R5的一脚接至运放单元，电阻R4和R5的另一脚分别连接有开关；运放单元还接有一RC并联电路和电阻R6，RC并联电路与R6并联，第二采样保护电路包括一运放单元，电阻R7一脚接至运放单元，电阻R8的一脚和电容C2的一脚接至运放单元，电容C2的另一脚和电阻R9的一脚接至运放单元，电阻R8和R9的另一脚分别连接有开关；运放单元还接有一RC并联电路和电阻R10，RC并联电路与R10并联。
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