双向DC-DC变换器的制作方法

双向dc-dc变换器
技术领域
1.本发明涉及dc-dc变换器领域，尤其涉及一种双向dc-dc变换器。


背景技术：

2.在现代社会的生活中，电源的充放电越来越频繁重要，传统蓄电池的充放电的效率显得低下，单向变换器的消耗也显得略大，所以双向dc-dc变换器被越来越多采用于电池储能设备上。
3.对双向dc-dc变换器在储能装置上的应用做深入的研究可以降低不必要的浪费损耗，具有重大的理论和现实意义。
4.发明型内容本发明提供一种双向dc-dc变换器，降低不必要的消费损耗，具体技术方案为：包括：单片机、驱动芯片、半桥电路、直流稳压电源电路；驱动芯片连接直流稳压电源电路，且通过开关控制直流稳压电源电路的通断，用于保护驱动芯片的输出；驱动芯片的信号输入端与单片机连接、输出端连接半桥电路，驱动芯片接收单片机输出的相反的两路pwm驱动信号并用于驱动半桥电路，用于切换电路的充、放电模式。
5.进一步的，所述单片机选用stm32系列芯片,输出关断信号和两路pwm逻辑信号至所述驱动芯片。
6.进一步的，所述驱动芯片选用ir2110s芯片，其hin管脚和lin管脚输入两路相反的pwm驱动信号，vdd管脚接3.3v逻辑电源电压，ho、lo管脚接半桥电路，用于输出驱动信号控制半桥电路的通断；vcc管脚输入12v固定电源电压，且vcc管脚和vb管脚之间连接自举二极管d2；vs管脚和vb管脚之间连接自举电容c21，且vs管脚还连接半桥电路和电感l1。
7.进一步的，半桥电路包括mos管t1、mos管t2，mos管t1的栅极经过电阻r19接ir2110s芯片的ho管脚信号、源极接mos管t2的漏极、漏极接开关s1和开关s2，mos管t2的栅极经过电阻r20接入ir2110s芯片的lo管脚信号、源极接地； mos管t1的源极接mos管t2的漏极共接点接ir2110s芯片的vs管脚。
8.进一步的，mos管t2的源极和漏极之间连接寄生二极管d6，mos管t1的源极和漏极之间连接寄生二极管d5。
9.进一步的，电感l1的另一端连接并联的电容组组c33、c34、c35、c36和电阻r26，并联的电容组组另一端接地；电阻r26的另一端为接口j5，用于连接电流表a1；接口j5还与接口j6连接，接口j6用于连接电压表v1。
10.进一步的，开关s1设置于mos管t1的漏极和mos管t2的源极之间的分支电路上，该分支电路上设置有接口j7，用于连接电压表v2。
11.进一步的，开关s2一端连接mos管t1的漏极、另一端连接接口j9的一管脚，接口j9的两管脚分别连接开关s3的两端，接口j9的另一管脚接二极管d13阴极，二极管d13阳极接接口j4，接口j4的另一管脚接地。
12.进一步的，所述直流稳压电源电路包括降压转换器u5、稳压器u7，12v直流电经过
降压转换器u5和稳压器u7降压输出3.3v,用于提供驱动芯片vdd管脚的逻辑电源电压。
13.进一步的，降压转换器u5采用mp2359芯片，稳压器u7选用ams1117芯片，mp2359芯片的in管脚输入经电容滤波后的12v电压，sw管脚输出电压滤波后输出至ams1117芯片的in管脚，ams1117芯片的out管脚输出3.3v电压。
14.与现有技术相比本发明具有以下有益效果：本发明提供的双向dc-dc变换器，结合了开关电路、单片机的pwm控制信号，对半桥电路中mos管的通断控制，完成buck降压电路、boost升压电路的切换，即实现充电和放电过程的控制，结构简单、且降低了损耗。
附图说明
15.图1是本发明的电路原理图；图2是本发明关于电池储能装置的结构框图；图3是本发明关于单片机的管脚图；图4是本发明关于直流稳压电源电路的电路图。
具体实施方式
16.现结合附图对本发明作进一步说明。
17.本专利包括：单片机、驱动芯片、半桥电路、直流稳压电源电路和开关电路，其中驱动芯片、半桥电路和开关电路为本发明的主要部分，实现了电路的充电和放电，如图1所示，且驱动芯片的信号输入端与单片机连接、输出端连接半桥电路，驱动芯片接收单片机输出的相反的两路pwm驱动信号，根据输入信号来驱动半桥电路，用于切换电路的充、放电模式；且驱动芯片还连接直流稳压电源电路，并通过开关控制直流稳压电源电路的通断，用于保护驱动芯片的输出。
18.图1、图3所示，驱动芯片选用ir2110s芯片，单片机选用stm32f103zet6芯片, ir2110s芯片的hin管脚和lin管脚分别与stm32f103zet6芯片的pa8管脚和pb13管脚连接，输入两路相反的pwm驱动信号，ir2110s芯片的sd管脚输入stm32f103zet6芯片的pf0管脚信号，当ir2110s芯片的sd管脚接低电平时，ir2110s的输出信号跟随hin管脚和lin管脚而变化；ir2110s芯片的vdd管脚接3.3v逻辑电源电压，ho管脚、lo管脚分别为高端输出管脚和低端输出管脚，ho管脚和lo管脚接半桥电路，用于输出驱动信号控制半桥电路的通断；vcc管脚输入经电容c22、c23滤波后的12v固定电源电压，且vcc管脚和vb管脚之间连接自举二极管d2；vs管脚和vb管脚之间连接自举电容c21，自举电容c21还与二极管d1并联，vs管脚还连接半桥电路和电感l1。
19.半桥电路包括mos管t1、mos管t2，mos管t1的栅极经过电阻r19接ir2110s芯片的ho管脚信号、源极接mos管t2的漏极、漏极接开关s1和开关s2，mos管t1的源极和漏极之间连接寄生二极管d5；mos管t2的栅极经过电阻r20接入ir2110s芯片的lo管脚信号、源极接地，mos管t2的源极和漏极之间连接寄生二极管d6； mos管t1的源极接mos管t2的漏极共接点接ir2110s芯片的vs管脚和电感l1的一端，电感l1的另一端连接并联的电容组组c33、c34、c35、c36和电阻r26一端，并联的电容组组另一端接地，电阻r26的另一端为接口j5，接口j5用于连接电流表a1，接口j5还与接口j6连接，接口j6用于连接电压表v1，且电流表a1与电池组串联，用于测量输入电流i1；电压表v1并联于电池组两端，用于测量输入电压u1。
20.开关电路包括开关s1、开关s2、开关s3，开关s1设置于mos管t1的漏极和mos管t2的源极之间的分支电路上，该分支电路上设置有接口j7，用于连接电压表v2。
21.开关s2一端连接mos管t1的漏极、另一端连接接口j9的一管脚，接口j9的两管脚分别连接开关s3的两端，接口j9的另一管脚接二极管d13阴极，二极管d13阳极接接口j4，接口j4的另一管脚接地，接口j9用于连接测试电阻rs，接口j4用于连接电压表vs，电压表vs用于测量直流稳压电源恒定输出电压us。
22.结合图2所示的电池储能装置结构框图，上述电路实现充电和放电的功能：1）充电（buck降压电路）：开关s1、开关s3闭合，开关s2断开时，直流稳压电源的电源电压经过二极管d2输入，单片机产生并输出大小相同极性相反的pwm信号驱动mos管t1和t2,此时mos管t1作为双向dc-dc电路的开关管，mos管t2作为电路的续流管，整个电路的工作模式是buck降压电路,这个时候能够对电池进行充电，电池组采用18650电池，通过电压表v1、电流表a1能测量电池组的输入电压v1、输入电流i1；2）放电（boost升压电路）：开关s1、开关s3断开，开关s2闭合时，直流稳压电源被断开，这个时候将负载电阻r
l
插入在s2所在支路的座子上，此时在已经充过电的18650电池开始放电，这个时候单片机产生并输出大小相同极性相反的pwm信号驱动mos管t1和t2，t2管作为双向dc-dc电路的开关管，首先电感l1在mos管t2饱和导通会进行充电，当mos管t2截止，t1饱和导通，负载将会由电池对其进行供电，通过电压表测量负载两端电压u2，可以很明白的了解到电路的工作模式是boost升压电路，这个时候能够对电池进行放电。
23.图4所示，直流稳压电源电路包括降压转换器u5、稳压器u7，12v直流电经过降压转换器u5和稳压器u7降压输出3.3v,用于提供驱动芯片vdd管脚的逻辑电源电压。
24.降压转换器u5采用mp2359芯片，稳压器u7选用ams1117芯片，mp2359芯片的in管脚输入经电容滤波后的12v电压，sw管脚输出电压滤波后输出至ams1117芯片的in管脚，ams1117芯片的out管脚输出3.3v电压。
25.以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明权利要求的保护范围之内。