[实用新型]一种可用于电池的直流双向变换电路

说明书

本申请涉及一种可用于电池的直流双向变换电路，它包括两个直流源、输入和输出滤波电容、降压开关、两个续流开关、储能电感和控制单元；输入和输出滤波电容分别与两个直流源连接；降压开关与高压直流源、储能电感连接；第一续流开关与储能电感连接，第二续流开关与两个直流源连接；输出滤波电容与两个续流开关连接；控制单元与两个直流源、降压开关和两个续流开关连接。本实用新型通过控制单元判断工作模式并控制降压开关和两个续流开关在相应的模式下工作，可以有效提升实现更宽范围的升压、获得更大的升压增益和降压占空比以及较小的降压衰减，从而更好的满足诸如电池类较宽电压范围的产品的使用，获得更好的性价比。

技术领域

本申请涉及开关电源和电池用变换器技术领域，具体涉及一种可用于电池的直流双向变换电路。

背景技术

随着动力电池的应用越来越多，需要利用直流对电池或电池组进行充电或放电，而1.5V～5V的电池或多电芯电池组的电压范围较宽，实际使用中需要对类似电池或电池组的宽范围直流电源或等效负载进行供电或者放电，传统的电池变换电路则是采用最简单的BUCK/BOOST(降压/升压)电路，由于电压范围需要从1.5V升到14V或者从14V降为1.5V，传统的电路会在电路变换中出现占空比＞90％并趋近1的情况，或者是低于10％并趋近0的情况，从而导致占空比调节有限，电路元件不好选取，或者效率相对低下，纹波电流较大等不利影响。因此采用传统的降压/升压变换器会受到限制。为了改变这种特定应用场景的使用局限，有的人尝试用隔离型的变压器方案，即利用变压器匝比可以变压的原理，将低压升为高压，从而尽可能的避免前述的电路变换中占空比较为极限的情况；但是该方案在低电压情况下因为大电流会出现变换器较大的导通损耗，同时因为隔离变换器较为复杂，相比非隔离型变换器又引入新的损耗，同时成本也会有较大的增加，在实际方案中也不是性价比高的优选方案，因此有必要实用新型一种新的电路，既可以相对普通的非隔离型BUCK/BOOST电路成本和效率没有较大改变，但同时又可以解决低电压大电流及宽范围升降压的占空比问题。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种可用于电池的直流双向变换电路，可以有效提升实现更宽范围的升压、获得更大的升压增益和降压占空比以及较小的降压衰减，从而更好的满足诸如电池类较宽电压范围的产品的使用，获得更好的性价比。

本实用新型采取的一种技术方案是：一种可用于电池的直流双向变换电路，包括高压直流源、输入滤波电容、降压开关、第一续流开关、第二续流开关、储能电感、输出滤波电容、低压直流源和控制单元；所述输入滤波电容的两端与高压直流源的正负端连接；所述降压开关与高压直流源、储能电感和控制单元连接；所述第一续流开关与储能电感和控制单元连接，所述第二续流开关与高压直流源的负端、低压直流源的正端和控制单元连接；所述输出滤波电容两端分别与第一续流开关和第二续流开关连接，并且还与低压直流源的正负端连接；所述控制单元还与高压直流源和低压直流源连接。

进一步地，所述储能电感由两个高度紧密耦合的耦合绕组组成或由两个单独的电感组成；当所述储能电感为两个高度紧密耦合的耦合绕组时，两个耦合绕组的匝数和电感量均相同；当所述储能电感为单独的电感时，两个电感的电感量相同；第一续流开关与两个耦合绕组或两个电感的同名端连接；第二续流开关与两个耦合绕组或两个电感的异名端连接。

进一步地，所述降压开关与高压直流源的正端或负端连接；当降压开关与高压直流源的正端连接时，降压开关与第一耦合绕组或第一电感的同名端连接；当降压开关与高压直流源的负端连接时，降压开关与第二耦合绕组或第二电感的异名端连接。

进一步地，所述降压开关、第一续流开关和第二续流开关为具备反向并联二极管的可以高频开通和关断的开关管或二极管；所述反向并联二极管为集成二极管、寄生二极管或外加的单独二极管；所述输入滤波电容和输出滤波电容为小容量高频无极性电容或大容量的电解电容。

进一步地，所述控制单元包括信号采样单元、运算处理单元、驱动单元和辅助电源；信号采样单元的信号采样母线、辅助电源的电源母线及驱动单元的驱动信号分别与高压直流源、低压直流源、降压开关及续流开关连接。