CN220857665U - 一种双向便携逆变器的二次电源电路架构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双向便携逆变器的二次电源电路架构，包括隔离式双向逆变电路、第一直流变换电路、第二直流变换电路、两个二极管、高压驱动芯片和控制器；所述隔离式双向逆变电路用于实现低压侧的电池电源和高压侧的母线电源之间的隔离转换；所述第一直流变换电路采用非隔离式直流变换器，电池电源通过所述第一直流变换电路产生低压侧驱动和控制器工作所需的第一工作电源；所述第二直流变换电路采用隔离式直流变换器，母线电源通过所述第二直流变换电路产生所述第一工作电源和高压侧驱动所需的第二工作电源；所述高压驱动芯片和所述控制器连接，提供所述高压侧驱动；母线通过两个二极管和市电充电口连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及储能电池领域，尤其涉及一种双向便携逆变器的二次电源电路架构。
背景技术
双向便携逆变器，其电池端都是低压安全系统，其输出端和市电充电口都是高压部分，两者需考虑安规加强绝缘，低压侧和高压侧隔离。此时需要在低压侧和高压侧都提供二次电源来产生高压隔离驱动。目前的技术方案，双向便携逆变器的两端的二次电源通常都采用反激式DC-DC变换器来产生高压隔离驱动，导致设备小型化困难，成本降低困难。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型给出了一种优化的双向便携逆变器的二次电源电路架构，在低压侧采用低成本的非隔离式直流变换器，以优化低压侧产生高压隔离驱动的方式，从而实现成本降低和空间节省。
技术方案如下：
一种双向便携逆变器新型的二次电源供电架构，包括隔离式双向逆变电路、第一直流变换电路、第二直流变换电路、第一二极管、第二二极管、高压驱动芯片和控制器；
所述隔离式双向逆变电路用于实现低压侧的电池电源和高压侧的母线电源之间的隔离转换，包括隔离线圈、低压侧开关管和高压侧开关管，所述低压侧开关管和高压侧开关管分别由低压侧的驱动信号和高压侧的高压驱动信号驱动；
所述第一直流变换电路采用非隔离式直流变换器，电池电源通过所述第一直流变换电路产生低压侧驱动和控制器工作所需的第一工作电源；
所述第二直流变换电路采用隔离式直流变换器，母线电源通过所述第二直流变换电路产生所述第一工作电源和高压侧驱动所需的第二工作电源；
所述高压驱动芯片和所述控制器连接，提供所述高压侧驱动；
所述第一二极管，其正极和市电充电口的火线接口连接，其负极和母线的正极连接；
所述第二二极管，其负极和市电充电口的零线接口连接，其正极和母线的负极连接。
进一步的，所述隔离式双向逆变电路包括第一变压器、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管；
所述第一变压器包括初级线圈和次级线圈；
所述初级线圈的两端分别通过第一开关管、第二开关管和电极负极连接；所述初级线圈的中心抽头直接和电池正极连接；
所述第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管构成全桥电路，
所述第三开关管的第二端、所述第四开关管的第一端和所述次级线圈的一端连接；
所述第六开关管的第二端、所述第五开关管的第一端所述次级线圈的另一端连接；
所述第三开关管的第一端、所述第六开关管的第一端和母线的正极连接；
所述第四开关管的第二端、所述第五开关管的第二端和母线的负极连接；
所述第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管的控制端连接到高压侧驱动芯片，所述高压侧驱动芯片受所述控制器控制；
所述开关管包括体二极管，所述体二极管的正极和所述开关管的第二端连接，所述体二极管的负极和所述开关管的第一端连接。
进一步的，所述开关管为MOS管，或IGBT开关管，或SiC开关管。
进一步的，所述第一直流变换电路采用buck式电源管理芯片。
进一步的，所述第一工作电源的电压为+5V或+3.3V。
进一步的，所述第二直流变换电路采用反激式隔离DC-DC变换器。
进一步的，所述第二工作电源的电压范围为+12V到+24V。
技术效果：
本双向便携逆变器的二次电源电路架构，灵活的应用了主回路隔离逆变电路架构的特点，优化了低压侧产生高压隔离驱动的方式，且将市电和母线联合成一路进行供电，使整个回路中只需要一组反激式DC-DC变换器，简化了双向便携逆变器的二次电源架构，实现成本优化和空间节省。
附图说明
图1是本实用新型的双向便携逆变器的原理框图；
图2是本实用新型的隔离式双向逆变电路示例；
图3是本实用新型的第一直流变换器示例；
图4是本实用新型的第二直流变换电路示例。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
如图1到图4所示，本实用新型给出了一种双向便携逆变器的二次电源电路架构。由隔离式双向逆变电路100、第一直流变换电路200、第二直流变换电路300、第一二极管D1、第二二极管D2、高压驱动芯片600和控制器700等组成。
所述隔离式双向逆变电路100用于实现低压侧的电池电源BAT+/BAT-和高压侧的母线电源BUS+/BUS-之间的隔离转换。隔离式双向逆变电路100包括隔离线圈T1、低压侧开关管Q1、Q2和高压侧开关管Q3、Q4、Q5、Q6，所述低压侧开关管Q1、Q2和高压侧开关管Q3、Q4、Q5、Q6分别由低压侧的驱动信号和高压侧的高压驱动信号驱动。
所述第一直流变换电路200采用非隔离式直流变换器，电池电源BAT+/BAT-通过所述第一直流变换电路200产生低压侧驱动和控制器工作所需的第一工作电源OUT；
所述第二直流变换电路300采用隔离式直流变换器，母线电源BUS+/BUS-通过所述第二直流变换电路300产生第一工作电源OUT和高压侧驱动所需的第二工作电源+15V。
所述高压驱动芯片600和控制器700连接，提供所述高压侧驱动。高压驱动芯片600的所需要的电源包括第二工作电源+15V和母线电源BUS+/BUS-。
所述第一二极管D1，其正极和市电充电口的火线接口L_grid连接，其负极和母线电源的正极BUS+连接；
所述第二二极管D2，其负极和市电充电口的零线接口N_grid连接，其正极和母线电源的负极BUS-连接。
在本实施例中，所述第一直流变换电路200中的电源管理芯片采用低压Buck式电源芯片，如(给出相应的多个芯片型号)等，第一工作电源OUT的电压通常为+5V或+3.3V。在低压侧采用普通的buck芯片进行直流变换，从成本上或节省空间上都比采用反激式DC-DC变换器优化不少。
所述第二直流变换电路300可以采用由分离器件组成或包含有电源管理芯片的反激式隔离DC-DC变换电路。在本示例中，给出了一种由分离器件组成的反激式隔离DC-DC变换电路，分别输出给低压侧驱动和控制器700供电的第一工作电源OUT，和输出给高压驱动芯片600供电的第二工作电源+15V。
在具体应用中，高压驱动芯片600采用的第二工作电源的电压范围通常为+12V到+24V。
在本示例中，Q1到Q6等开关管均采用MOS管。在具体应用中，Q1到Q6等开关管还可以采用IGBT、SiC等开关管。
如图1到图4所示，本实用新型的双向便携逆变器的二次电源电路架构。当需要逆变输出(电池放电)时，电池电源BAT+/BAT-经过第一直流变换电路200可产生出低压侧驱动的供电电源和CPU工作的第一电源OUT，此二者工作起来后可使低压侧MOS管Q1,Q2的主回路工作，得益于高压侧的H桥MOS管Q3,Q4,Q5,Q6自带的体二极管，高压侧MOS管无需供电也可以产生母线电压，母线电压存在后，第二直流变换电路300即开始工作，产生后端高压侧驱动所需的第二电源+15V和低压侧驱动和控制器700工作所需的第一电源OUT，至此整个双向逆变器的二次电源全部构建完成。当电池没电需要充电时，市电充电口和母线BUS均是高压，市电可直接经过两个二极管D1、D2直接半波整流至母线BUS上面，使第二直流变换电路300开始工作，即可提供高压侧驱动和隔离的低压供电，控制器700上电工作，高压驱动芯片600工作，驱动MOS管Q3,Q4,Q5,Q6，低压侧MOS管Q1,Q2的体二极管整流即可向电池充电，使电池端有电，激活低压侧电源，使整个双向逆变器的二次电源构建完成。
综上所述，本实施例的中双向便携逆变器的二次电源电路架构具有如下技术效果：
本双向便携逆变器的二次电源电路架构，灵活的应用了主回路隔离逆变电路架构的特点，优化了低压侧产生高压隔离驱动的方式，且将市电和母线联合成一路进行供电，使整个回路中只需要一组反激式DC-DC变换器，简化了双向便携逆变器的二次电源架构，实现成本优化和空间节省。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种双向便携逆变器的二次电源电路架构，其特征在于：包括隔离式双向逆变电路、第一直流变换电路、第二直流变换电路、第一二极管、第二二极管、高压驱动芯片和控制器；
所述隔离式双向逆变电路用于实现低压侧的电池电源和高压侧的母线电源之间的隔离转换，包括隔离线圈、低压侧开关管和高压侧开关管，所述低压侧开关管和高压侧开关管分别由低压侧的驱动信号和高压侧的高压驱动信号驱动；
所述第一直流变换电路采用非隔离式直流变换器，电池电源通过所述第一直流变换电路产生低压侧驱动和控制器工作所需的第一工作电源；
所述第二直流变换电路采用隔离式直流变换器，母线电源通过所述第二直流变换电路产生所述第一工作电源和高压侧驱动所需的第二工作电源；
所述高压驱动芯片和所述控制器连接，提供所述高压侧驱动；
所述第一二极管，其正极和市电充电口的火线接口连接，其负极和母线的正极连接；
所述第二二极管，其负极和市电充电口的零线接口连接，其正极和母线的负极连接。
2.如权利要求1所述的双向便携逆变器的二次电源电路架构，其特征在于：所述隔离式双向逆变电路包括第一变压器、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管；
所述第一变压器包括初级线圈和次级线圈；
所述初级线圈的两端分别通过第一开关管、第二开关管和电极负极连接；所述初级线圈的中心抽头直接和电池正极连接；
所述第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管构成全桥电路，
所述第三开关管的第二端、所述第四开关管的第一端和所述次级线圈的一端连接；
所述第六开关管的第二端、所述第五开关管的第一端所述次级线圈的另一端连接；
所述第三开关管的第一端、所述第六开关管的第一端和母线的正极连接；
所述第四开关管的第二端、所述第五开关管的第二端和母线的负极连接；
所述第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管的控制端连接到高压侧驱动芯片，所述高压侧驱动芯片受所述控制器控制；
所述开关管包括体二极管，所述体二极管的正极和所述开关管的第二端连接，所述体二极管的负极和所述开关管的第一端连接。
3.如权利要求1所述的双向便携逆变器的二次电源电路架构，其特征在于：所述开关管为MOS管，或IGBT开关管，或SiC开关管。
4.如权利要求1所述的双向便携逆变器的二次电源电路架构，其特征在于：所述第一直流变换电路采用buck式电源管理芯片。
5.如权利要求1所述的双向便携逆变器的二次电源电路架构，其特征在于：所述第一工作电源的电压为+5V或+3.3V。
6.如权利要求1所述的双向便携逆变器的二次电源电路架构，其特征在于：所述第二直流变换电路采用反激式隔离DC-DC变换器。
7.如权利要求1所述的双向便携逆变器的二次电源电路架构，其特征在于：所述第二工作电源的电压范围为+12V到+24V。
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