CN221151197U - 一种两电平dc/dc电路及电源*** - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种两电平DC/DC电路及电源***，包括：防逆流器件；DC/DC电路的负载非正极接地；输入电容的第一端和第二端分别连接第一节点和输入负极；输入正极连接第一节点；第一开关管的第一端和第二端分别连接第一节点和第二节点，电感的第一端和第二端分别连接第二节点和第三节点；输出电容的第一端和第二端分别连接第三节点和DC/DC电路的输出负极；第二开关管的第一端和第二端分别连接第二节点和输入负极；防逆流器件连接在输出正极与输入正极之间的电流通路上，防逆流器件在电流方向从输出正极向输入正极时截止导通。该方案能够在DC/DC电路的输入正极接地，避免从DC/DC电路的输出正极到输入正极出现短路风险。

Description

一种两电平DC/DC电路及电源***

技术领域

本申请涉及新能源技术领域，具体涉及一种两电平DC/DC电路及电源***。

背景技术

目前，随着新能源的不断发展，DC/DC电路作为电源***的最后一级提供直流电压的应用越来越方法，例如在电解槽的应用场景，电解槽应用直流电源供电，DC/DC电路为电解槽提供直流工作电压。

电解槽作为负载一般采用负极接地或者中点接地，对于这种非负载正极接地的DC/DC电路，如果DC/DC电路在运行过程中，出现破皮接地、铜排异物搭接接地等情况，会造成DC/DC电路的输入正极接地。

由于DC/DC电路的负载负极接地或负载中点接地，出现异常时DC/DC电路的输入正极接地，从DC/DC电路的输出正极到输入正极将存在短路风险，可能损坏DC/DC电路中的器件。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供一种两电平DC/DC电路及电源***，能够在DC/DC电路的输入正极接地，避免从DC/DC电路的输出正极到输入正极出现短路风险。

本申请提供一种两电平DC/DC电路，包括：防逆流器件、输入电容、第一开关管、第二开关管、电感和输出电容；DC/DC电路的负载非正极接地；

输入电容的第一端和第二端分别连接第一节点和DC/DC电路的输入负极；DC/DC电路的输入正极连接第一节点；第一开关管的第一端和第二端分别连接第一节点和第二节点，电感的第一端和第二端分别连接第二节点和第三节点；输出电容的第一端和第二端分别连接第三节点和DC/DC电路的输出负极；第二开关管的第一端和第二端分别连接第二节点和输入负极；

防逆流器件连接在DC/DC电路的输出正极与输入正极之间的电流通路上，防逆流器件在电流方向从输出正极向输入正极时截止导通。

优选地，防逆流器件为以下至少一种：

二极管、半控型半导体器件或全控型半导体器件；

当防逆流器件为半控型半导体器件或全控型半导体器件时，DC/DC电路还包括：控制器；

控制器连接半控型半导体器件或全控型半导体器件，控制半控型半导体器件或全控型半导体器件的开关状态。

优选地，当防逆流器件为半控型半导体器件或全控型半导体器件时，DC/DC电路还包括：检测器件；

检测器件电连接输入正极和控制器，检测器件用于检测输入正极发生接地故障，控制器用于上报故障；电流单向流通的半控型半导体器件或全控型半导体器件自动截止；控制器用于控制电流双向流通的全控型半导体器件断开；

控制器，还用于输入正极未发生接地故障时，控制半控型半导体器件或全控型半导体器件导通。

优选地，防逆流器件连接在输入正极与第一节点之间。

优选地，防逆流器件连接在第一节点和第二节点之间。

优选地，防逆流器件连接在第二节点和第三节点之间。

优选地，防逆流器件连接在第三节点与输出正极之间。

优选地，输入电容包括第一输入电容和第二输入电容；

第二输入电容的第一端和第二端分别连接第四节点和输入负极；输入正极连接第四节点，防逆流器件连接在第一节点和第四节点之间。

优选地，输出电容包括第一输出电容和第二输出电容；

第二输出电容的第一端和第二端分别连接第五节点和输出负极，输出正极连接第五节点；防逆流器件连接在第三节点和第五节点之间。

本申请还提供一种电源***，包括两电平DC/DC电路，还包括：电解槽；两电平DC/DC电路的输出正极连接电解槽的正极，两电平DC/DC电路的输出负极连接电解槽的负极，电解槽的负极或中点接地。

由此可见，本申请具有如下有益效果：

本申请实施例提供的两电平DC/DC电路添加了防逆流器件，防逆流器件连接在输出正极与输入正极之间的电流通路上，当输入正极接地时，防逆流器件在电流方向从输出正极向输入正极时截止导通。当两电平DC/DC电路正常工作时，防逆流器件正常导通，从而可以避免从DC/DC电路的输出正极到输入正极出现短路风险，保护两电平DC/DC电路中的器件。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种两电平DC/DC电路的应用场景图；

图2为本申请实施例提供的一种两电平DC/DC电路的示意图；

图3为本申请实施例提供的输入正极接地时的短路电流示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种两电平DC/DC电路的示意图；

图5为本申请实施例提供的防逆流器件为二极管的示意图；

图6为本申请实施例提供的防逆流器件在P1位置的示意图；

图7为本申请实施例提供的防逆流器件在P2位置的示意图；

图8为本申请实施例提供的防逆流器件在P3位置的示意图；

图9为本申请实施例提供的防逆流器件在P4位置的示意图；

图10为本申请实施例提供的两电平DC/DC电路中输入电容为两个的示意图；

图11为本申请实施例提供的两电平DC/DC电路中输出电容为两个的示意图；

图12为本申请实施例提供的一种电源***的示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能够更好地理解和实施本申请实施例提供的技术方案，下面先介绍应用场景。

参见图1，该图为本申请实施例提供的一种两电平DC/DC电路的应用场景图。

本申请实施例提供的两电平DC/DC电路100不具体限定具体的负载，可以为直接供电的非正极接地的任何负载，例如可以为碱性电解槽，碱性电解槽的负极接地或者中点接地。

为了方便理解，以负载为电解槽200为例进行介绍，以电解槽200的负极接地为例。

两电平DC/DC电路100包括输入正极IN+和输入负极IN-，还包括输出正极OUT+和输出负极OUT-，输出正极OUT+和输出负极OUT-分别连接电解槽200的正极和负极。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。

参见图2，该图为本申请实施例提供的一种两电平DC/DC电路的示意图。

本申请实施例提供的两电平DC/DC电路，该两电平DC/DC电路为降压电路，即输出电压小于输入电压，例如两电平Buck电路，包括：输入电容Ci、第一开关管Sa1、第二开关管Sa2、电感L和输出电容Co；DC/DC电路的负载Load非正极接地；以负载Load负极接地为例进行介绍。由于DC/DC电路为降压电路，因此，输出电容Co的电压Uco大于输入电容Ci的电压Uci。

输入电容Ci的第一端和第二端分别连接第一节点A和DC/DC电路的输入负极IN-；DC/DC电路的输入正极IN+连接第一节点A；第一开关管Sa1的第一端和第二端分别连接第一节点A和第二节点B，电感L的第一端和第二端分别连接第二节点B和第三节点C；输出电容Co的第一端和第二端分别连接第三节点C和DC/DC电路的输出负极OUT-；第二开关管Sa2的第一端和第二端分别连接第二节点B和输入负极IN-。

如图3所示，当输入DC/DC电路的输入正极IN+接地时，将存在从输出正极OUT+到输入正极IN+的电流通路，如图带箭头的虚线所示。负载以及输出电容Co通过电感L、第一开关管Sa1的反并联二极管、输入正极IN+接地、输出负极OUT-接地被短接的风险，第二开关管Sa2将承受较高电压，有可能损坏第二开关管Sa2。

为了解决以上技术问题，下面结合附图介绍本申请实施例提供的解决方案。参见图4，该图为本申请实施例提供的另一种两电平DC/DC电路的示意图。

本申请实施例提供的两电平DC/DC电路，包括：防逆流器件、输入电容Ci、第一开关管Sa1、第二开关管Sa2、电感L和输出电容Co；DC/DC电路的负载Load非正极接地；

输入电容Ci的第一端和第二端分别连接DC/DC电路的输入正极IN+和输入负极IN-；输出电容Co的第一端和第二端分别连接DC/DC电路的输出正极OUT+和输出负极OUT-；第一开关管Sa1的第一端和第二端分别连接输入电容Ci的第一端和第二开关管Sa2的第一端；第二开关管Sa2的第二端连接输入负极IN-；电感L的第一端和第二端分别连接第一开关管Sa1的第二端和输出电容Co的第一端。

防逆流器件连接在输出正极与输入正极之间的电流通路上，防逆流器件在电流方向从输出正极向输入正极时截止导通。

例如，防逆流器件可以连接在图4中P1、P2、P3和P4中的至少一个位置。

两电平DC/DC电路正常工作时，防逆流器件正向导通，两电平DC/DC电路输入正极发生接地故障时，防逆流器件反向截止。

本申请实施例提供的两电平DC/DC电路不具体限定防逆流器件的具体类型，可以根据实际需要来设置，只要可以起到从输出正极向输入正极截止电流通路的作用即可，例如，防逆流器件可以采用以下至少一种：

二极管、半控型半导体器件或全控型半导体器件；

当防逆流器件为半控型半导体器件或全控型半导体器件时，DC/DC电路还包括：控制器(图中未示出)；例如控制器可以采用单片机或MCU来实现，也可以采用其他控制芯片来实现。

全控型半导体器件例如可以采用以下任意一种：绝缘栅双极晶体管(Insulate-Gate Bipolar Transistor，IGBT)、集成门极换流晶闸管(Integrated Gate-CommutatedThyristor，IGCT)、金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor,MOSFET)或碳化硅SiC等器件。半控型半导体器件可以采用可控硅(SiliconControlled Rectifier，SCR)，即晶闸管。

控制器电连接半控型半导体器件或全控型半导体器件，控制半控型半导体器件或全控型半导体器件的开关状态，即，两电平DC/DC电路正常工作时，控制器控制半控型半导体器件或全控型半导体器件正向导通，当输入正极接地时，控制器控制半控型半导体器件或全控型半导体器件断开。

例如，图5所示，防逆流器件采用二极管，二极管可以连接在图4中P1-P4中的任意至少一处，例如当P1处连接二极管时，二极管的阳极连接输入正极，二极管的阴极连接输入电容的第一端。当输入正极接地时，即使从输出正极有电流向输入正极流动，由于二极管反向截止的特性，可以阻断电流通路，进而保护两电平DC/DC电路中的器件。

防逆流器件采用二极管的好处是不必进行任何控制，二极管可以自动实现反向截止的作用，当输入正极发生接地故障时，可以快速响应，进行保护。

一种可能的实现方式，本申请实施例提供的两电平DC/DC电路，当防逆流器件为半控型半导体器件或全控型半导体器件时，DC/DC电路还包括：检测器件(图中未示出)；检测器件电连接输入正极和控制器，检测器件用于检测输入正极发生接地故障，控制器用于上报故障；电流单向流通的半控型半导体器件或全控型半导体器件自动截止；控制器用于控制电流双向流通的所述全控型半导体器件断开；例如，电流单向流通的全控型半导体器件可以为IGBT。电流双向流通的全控型半导体器件可以为MOS。

控制器，还用于输入正极未发生接地故障时，即正常工作时，控制半控型半导体器件或全控型半导体器件导通。。例如检测器件可以检测输入正极的电压，当输入正极接地时，电压会发生明显地跌落，甚至等于0V。

下面具体举例说明防逆流器件连接在不同位置的几种具体的实现方式。

参见图6，本申请实施例提供的两电平DC/DC电路，防逆流器件连接在输入正极IN+与第一节点A之间，即P1的位置。

参见图7，本申请实施例提供的两电平DC/DC电路，防逆流器件连接在第一节点A与第二节点B之间。图7仅是一种示意，防逆流器件连接在第一节点A与第一开关管Sa1的第一端之间，即P2的位置。应该理解，只要P2与Sa1串联在第一节点A与第二节点B之间即可。图7仅是一种示意，另外，P2也可以位于Sa1的第二端与第二节点B之间。

参见图8，本申请实施例提供的两电平DC/DC电路，防逆流器件连接在第二节点B与第三节点C之间，图8仅是一种示意，防逆流器件连接在电感L的第二端与第三节点C之间，即P3的位置。另外，P3也可以连接在L的第一端与第二节点B之间，只要P3与L串联连接在第二节点B和第三节点C之间即可。

参见图9，本申请实施例提供的两电平DC/DC电路，防逆流器件连接在第三节点C和输出正极OUT+之间，即P4的位置。

另外，本申请实施例提供的两电平DC/DC电路不具体限定第一开关管和第二开关管的类型，可以为全控型开关器件，可以控制开通和关断，而且包括反并联二极管。

另外，本申请实施例提供的两电平DC/DC电路不具体限定输入电容和输出电容的数量，例如输入电容可以为一个或多个，输出电容可以为一个或多个。

下面以输入电容为两个为例进行介绍，参见图10，该图为本申请实施例提供的两电平DC/DC电路中输入电容为两个的示意图。

本申请实施例提供的两电平DC/DC电路，输入电容包括第一输入电容Ci1和第二输入电容Ci2；

第二输入电容Ci2的第一端和第二端分别连接第四节点D和输入负极IN-；防逆流器件(以二极管D1为例)连接在第一节点A和第四节点D之间。从图10中可以看出，当输入正极IN+接地时，从输出正极OUT+向输入正极IN+的电路被二极管D1截止。

下面以输出电容为两个为例进行介绍，参见图11，该图为本申请实施例提供的两电平DC/DC电路中输出电容为两个的示意图。

本申请实施例提供的两电平DC/DC电路，输出电容包括第一输出电容Co1和第二输出电容Co2；

第二输出电容Co2的第一端和第二端分别连接第五节点E和输出负极OUT-，输出正极OUT+连接第五节点E；防逆流器件连接(以二极管D1为例)在第三节点C和第五节点E之间。

基于以上实施例提供的一种两电平DC/DC电路，本申请实施例还提供一种电源***，下面结合附图进行详细介绍。

参见图12，该图为本申请实施例提供的一种电源***的示意图。

本申请实施例提供的电源***，包括以上实施例介绍的两电平DC/DC电路，还包括：电解槽200；

两电平DC/DC电路的输出正极连接电解槽200的正极，两电平DC/DC电路的输出负极连接电解槽200的负极，电解槽200的负极或中点接地。

电解槽200可以为碱性电解槽，电解槽200的负极接地为例进行介绍，也可以电解槽200的中点接地。

由于两电平DC/DC电路在P1-P4至少一个位置设置了防逆流器件，因此，当输入正极IN+接地时，从电解槽的正极向两电平DC/DC电路的输入正极IN+的电流通路被截止，从而可以保护两电平DC/DC电路中的器件。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种两电平DC/DC电路，其特征在于，包括：防逆流器件、输入电容、第一开关管、第二开关管、电感和输出电容；所述DC/DC电路的负载非正极接地；

所述输入电容的第一端和第二端分别连接第一节点和所述DC/DC电路的输入负极；所述DC/DC电路的输入正极连接所述第一节点；所述第一开关管的第一端和第二端分别连接所述第一节点和第二节点，所述电感的第一端和第二端分别连接所述第二节点和第三节点；所述输出电容的第一端和第二端分别连接所述第三节点和所述DC/DC电路的输出负极；所述第二开关管的第一端和第二端分别连接所述第二节点和所述输入负极；

所述防逆流器件连接在所述DC/DC电路的输出正极与输入正极之间的电流通路上，所述防逆流器件在电流方向从所述输出正极向所述输入正极时截止导通。

2.根据权利要求1所述的两电平DC/DC电路，其特征在于，所述防逆流器件为以下至少一种：

二极管、半控型半导体器件或全控型半导体器件；

当所述防逆流器件为半控型半导体器件或全控型半导体器件时，所述DC/DC电路还包括：控制器；

所述控制器连接所述半控型半导体器件或全控型半导体器件，控制所述半控型半导体器件或全控型半导体器件的开关状态。

3.根据权利要求2所述的两电平DC/DC电路，其特征在于，当所述防逆流器件为半控型半导体器件或全控型半导体器件时，所述DC/DC电路还包括：检测器件；

所述检测器件电连接所述输入正极和所述控制器，所述检测器件用于检测所述输入正极发生接地故障，所述控制器用于上报故障；电流单向流通的所述半控型半导体器件或所述全控型半导体器件自动截止；所述控制器用于控制电流双向流通的所述全控型半导体器件断开；

所述控制器，还用于所述输入正极未发生接地故障时，控制所述半控型半导体器件或所述全控型半导体器件导通。

4.根据权利要求1-3任一项所述的两电平DC/DC电路，其特征在于，所述防逆流器件连接在所述输入正极与所述第一节点之间。

5.根据权利要求1-3任一项所述的两电平DC/DC电路，其特征在于，所述防逆流器件连接在所述第一节点和所述第二节点之间。

6.根据权利要求1-3任一项所述的两电平DC/DC电路，其特征在于，所述防逆流器件连接在所述第二节点和所述第三节点之间。

7.根据权利要求1-3任一项所述的两电平DC/DC电路，其特征在于，所述防逆流器件连接在所述第三节点与所述输出正极之间。

8.根据权利要求1-3任一项所述的两电平DC/DC电路，其特征在于，所述输入电容包括第一输入电容和第二输入电容；

第二输入电容的第一端和第二端分别连接第四节点和所述输入负极；所述输入正极连接所述第四节点，所述防逆流器件连接在所述第一节点和所述第四节点之间。

9.根据权利要求1-3任一项所述的两电平DC/DC电路，其特征在于，所述输出电容包括第一输出电容和第二输出电容；

所述第二输出电容的第一端和第二端分别连接第五节点和所述输出负极，所述输出正极连接所述第五节点；所述防逆流器件连接在所述第三节点和所述第五节点之间。

10.一种电源***，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的两电平DC/DC电路，还包括：电解槽；

所述两电平DC/DC电路的输出正极连接所述电解槽的正极，所述两电平DC/DC电路的输出负极连接所述电解槽的负极，所述电解槽的负极或中点接地。