[实用新型]一种小功率对称式双向DC‑DC变换器

说明书

技术领域

本实用新型属于小功率光储照明储能领域，具体为一种小功率对称式双向DC-DC变换器。

背景技术

面对能源短缺和环境污染的双重挑战，发展新能源已是大势所趋；太阳能以其储量大、分布广、易获取等特点使其在灯光照明领域得到广泛应用；但太阳能输出能量的不稳定性使得在照明系统开发利用的过程中需要增加储能系统，其中储能系统中变换器又是整个系统中重要的组成部分。

目前公知的技术为，储能系统内置有蓄电池，蓄电池在光照充足时充电，在光照缺乏时为照明系统供电；在现有技术中，小功率光储照明的储能系统变换器控制电路多采用两个独立的单向DC-DC变换器，这会增加变换器体积，同时充放电切换采用的是以定时的方式来进行切换，这会浪费部分太阳能浪费从而导致供电不足。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对以上问题，提供一种小功率对称式双向DC-DC变换器，缩小变换器体积，能够根据光照情况自动切换充放电模式以能够充分利用太阳能，同时能够确保照明系统功率稳定。

为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案是：它包括主电路、驱动电路、控制电路、辅助电源电路、信号采集电路、信号调整电路，所述主电路、信号采集电路、信号调整电路、控制电路、驱动电路依次连接构成回路，辅助电源电路为其余电路提供能源；所述主电路包括高压侧、低压侧，所述高压侧包括电感L1、电阻R1、电阻R5、电阻R10，所述电感L1两端分别与滤波电容C2和MOS管Q2相连，低压侧包括电感L2、电阻R2、电阻R6、电阻R11，所述电感L2两端分别与滤波电容C3和MOS管Q3相连，高压侧与低压测之间连接有电容C1；所述驱动电路包括高频变压器，为以高频变压器为核心并带前级推完电路的正激式驱动电路，所述高频变压器上低压侧的三极管Q1、Q4和二极管D1、D3连接；所述高频变压器上高压侧中电容C4、电阻R7连接，电容C4、电阻R7的取值根据电容与电阻的数值的乘积大概为输出PMW信号频率的四分之一，并且适当加大电容减小电阻可减小于电阻上的热损耗；所述高频变压器高压侧连接有由三极管Q5与电阻R8构成的电压快速下拉电路，电压快速下拉电路能够保证PWM输出低电平时，通过三极管Q5拉低NMOS管栅极电压以防止NMOS管误开通；所述辅助电源电路包括有蓄电单元，优选蓄电池，所述辅助电源电路的供电端从蓄电池端引出，使用前需对蓄电池预充电，控制电路的控制芯片为STM32F103C8T6，用于处理所采集的电压、电流信号，并输出PWM波到驱动电路，变换器设计峰值功率为80W（额定功率50W）。

进一步的，所述信号调整电路包括有两块放大器芯片AR1和AR2，所述放大器芯片AR1和放大器芯片AR2连接有电源，放大器芯片AR2连接有电阻R13和电阻R12，电阻R13的另一端接数字地，电阻R12的另一端接放大器芯片AR2的六号引脚和电阻R14，放大器芯片AR2的3号引脚接电容C9、C8和电阻R17、R16；电阻R16的另一端连接有霍尔传感器；放大器芯片AR1的三号引脚与电阻R14的另一端相连，放大器芯片AR1的二号引脚与六号引脚相连；放大器芯片AR1的六号引脚与电容C7、二极管D6的正极和二极管D7的负极相连，二极管D6的负极连接有电源。

进一步的，所述辅助电源电路包括三端稳压集成电路、电源转换器，所述三端稳压集成电路的一号引脚为输入端与电源的输入端和电解电容C6的正极连接，二号引脚为输出端与电阻R18和电解电容C6的负极连接，三号引脚为输出端与电阻R15和电解电容C5连接。

进一步的，电源转换器的二号引脚与四号引脚之间连接有电解电容C11，二号引脚连接C4的正极；八号引脚为输入端连接有电源，并连接电解电容C10的正极，五号引脚连接有电解电容C12，电源转换器用于为控制器提供稳定的电压。

进一步的，所述信号采集电路分别采用低成本的电阻分压和检测电流检测电阻的检测方式。

本实用新型的有益效果：将变换器转变为左右相似的电路，可以实现能量在同一电路中双向流动，降低了主电路的体积和造价；缩小变换器体积，能够根据光照情况自动切换充放电模式以能够充分利用太阳能，同时能够确保照明系统功率稳定。

1、采用高频变压器作为驱动核心与采用芯片驱动作为驱动核心相比能够有效降低成本。

2、根据光伏电池端电流的变化来判断蓄电池何时进行充放电模式之间的切换，并实时估算蓄电池SOC，根据SOC值来保护蓄电池，防止出现过充或过放。

3、通过采用多取值并设置阈值的控制方式，避免了双向DC-DC变换器在多云天气时频繁切换充分电模式。