專利名稱：一種電量轉移電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電量轉移電路，特別是一種大功率級的電量轉移電路。
背景技術：
現有的電量轉移電路大多簡單地采用電感或電容、利用開關電路進行切換來實現 電量的轉移，這些電路普遍存在控制電路功率小、效率低等問題，所以在實際中很少應用。如，美國專利號討79083公開的電池均衡電路(如圖1所示)，該電路中，串聯電 池組由Bi、B2組成，通過充電電路12對其進行充電，均衡器包括跨接在串聯連接電池的一 對串聯連接晶體管Q1、Q2 ；電感L接于這對晶體管Q1、Q2與電池B1、B2之間，振蕩器14連 接到晶體管Ql、Q2的門驅動信號，使得它們在相同的時間段被同時導通或截止。該電感器 作為非消耗型分流器，其被交替切換來與每個電池并聯，使得在一個電池上過渡的電荷被 傳遞到另一個電池；但是該均衡電路采用單邊驅動方式，電路功率較小，而且工作于半波狀 態(tài)下，電路紋波大、紋波損耗大，時間傳輸效率低< 50%，無法應用于大電流場合，實用性不 強。
發(fā)明內容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種可實現大功率電量轉移且電路紋波損 耗小、時間傳輸效率高的電量轉移電路。為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術方案是一種電量轉移電路，包括由復數個電源串聯而成的電源單元，以及依次電連接的 控制單元、第一驅動單元、第一電子開關單元和儲能單元，上述第一驅動單元中的各個驅動 模塊和上述第一電子開關單元中的各開關管分別相對應電連接后并聯于上述各個電源的 兩極，上述第一電子開關單元的輸出端連接于上述儲能單元的一側輸入輸出端；還包括第 二驅動單元和第二電子開關單元，上述第二驅動單元的輸入端連接上述控制單元的輸出 端，上述第二驅動單元中的各個驅動模塊和上述第二電子開關單元中的各開關管分別相對 應電連接后并聯于上述各個電源的兩極，上述第二電子開關單元的輸出端連接于上述儲能 單元的另一側輸入輸出端；上述第一驅動單元與上述第二驅動單元的工作時序相互補，且 上述第一、二電子開關單元中的各開關管的上管與下管的工作時序相互補。上述儲能單元為感性儲能單元，且各感性儲能單元的磁路相連。上述儲能單元為容性儲能單元。以上述第一驅動單元、第一電子開關單元、儲能單元、第二電子開關單元和第二驅 動單元作為連接于上述控制單元與上述電源單元之間的第一通道，還包括電路結構與上述 第一通道相同的、連接于上述控制單元和上述電源單元之間的第二通道，且上述第一通道 與上述第二通道中控制單元輸出的脈沖信號的死區(qū)時間相錯開。上述第一通道與上述第二通道中控制單元輸出的脈沖信號的死區(qū)時間相隔0-1/2 脈沖信號的有效工作區(qū)。
采用上述方案后，本發(fā)明的電量轉移電路，增加了第二驅動單元和第二電子開關 單元，且第一驅動單元與第二驅動單元的工作時序相互補，第一、二電子開關單元中的各開 關管的上管與下管的工作時序相互補。與現有技術相比，本發(fā)明采用雙邊驅動的方式，可實 現大功率的電量轉移；而且儲能單元工作在全波的能量傳輸狀態(tài)，從而消除了紋波避免了 紋波電流對儲能單元的損耗，其時間效率及電路效率接近100%。
圖1為現有技術中的電池均衡電路圖；圖2為本發(fā)明實施例一的電路原理圖；圖3為本發(fā)明實施例二的電路原理
圖4為本發(fā)明實施例三的電路原理圖；圖5本發(fā)明實施例一理想狀態(tài)的電路時序圖；圖6為本發(fā)明實施例一實際的電路時序圖；圖7為本發(fā)明實施例一、二的電路時序圖；圖8為本發(fā)明實施例三的電路時序圖。圖中控制單元1第一驅動單元2驅動模塊21第一電子開關單元 3開關管31儲能單元4電感線圈41第二電子開關單元 5開關管51第二驅動單元6驅動模塊61電源單元7第一通道A第二通道B
具體實施例方式下面結合附圖和各實施例對本發(fā)明進一步說明。實施例一本發(fā)明的電量轉移電路，實施例一如圖2所示，包括控制單元1、第一驅動單元2、 第一電子開關單元3、儲能單元4、第二電子開關單元5、第二驅動單元6和由4個蓄電池 (BT1-BT4)串聯而成的蓄電池單元7。控制單元1輸出一對工作時序相互補的脈沖信號PWM1A、PWM1B。第一驅動單元2的輸入端連接于控制單元1的輸出端，第一驅動單元2中的各個
4驅動模塊21 (本實施例為4個驅動模塊)分別接收來自控制單元1的、相同的一對工作時 序相互補的脈沖信號PWM1A、PWM1B。第二驅動單元6的輸入端連接于控制單元1的輸出端，第二驅動單元6中的各個 驅動模塊61 (本實施例為4個驅動模塊)分別接收來自控制單元1的、相同的一對工作時 序相互補的脈沖信號PWM1B、PWM1A。本發(fā)明中，各個驅動模塊21和各個驅動模塊61采用同步的驅動模塊，均由分立 三極管構成，驅動模塊21 (61)的輸入端兩個三極管Q 10、Q 19，分別采用PWM1A+PWM1B及 PWM1B+PWM1A的分別互補，同時形成上、下管驅動互補，互補驅動為本電路特點，確保驅動模 塊輸出的驅動信號DMA與DMB為可靠互補邏輯，防止電子開關直通損壞。但本電路的驅動 模塊輸入端不限于采用互補方式。第一驅動單元2的輸出端連接第一電子開關單元3的輸入端，第一電子開關單元 3的各開關管31分別相對應連接于第一驅動單元2中的各個驅動模塊21的輸出端后與蓄 電池單元7的各對應蓄電池相并聯。第二驅動單元6的輸出端連接第二電子開關單元5的輸入端，第二電子開關單元 5的各開關管51分別相對應連接于第二驅動單元6中的各個驅動模塊61的輸出端后與蓄 電池單元7的各對應蓄電池相并聯。儲能單元4為感性儲能單元，儲能單元4的各組電感線圈41分別相并聯，且磁路 相連，可進行同步轉移。第一電子開關單元3的各開關管31的輸出端分別對應連接儲能單 元4的各組電感線圈41的一側輸入輸出端，第二電子開關單元5的各開關管51的輸出端 分別對應連接儲能單元4的各組電感線圈41的另一側輸入輸出端。本發(fā)明的電量轉移電路，采用雙邊驅動的方式，可實現大功率的電量轉移。工作 時，各個驅動模塊21的觸發(fā)信號為相同的一對工作時序相互補的脈沖信號PWM1A、PWM1B, 此一對工作時序相互補的脈沖信號PWM1A、PWMlB通過各個驅動模塊21分別輸送至各開關 管31的上管和下管(以圖2中的第一個蓄電池BTl為例，此一對工作時序相互補的脈沖信 號PWM1A、PWM1B分別輸送至開關管31的上管Ql和下管Q3)，各個驅動模塊61的觸發(fā)信號 為相同的一對工作時序相互補的脈沖信號PWM1B、PWM1A，此一對工作時序相互補的脈沖信 號PWM1B、PWM1A通過各個驅動模塊61分別輸送至各開關管51的上管和下管(以圖2中的 第一個蓄電池BTl為例，此一對工作時序相互補的脈沖信號PWM1B、PWMlA分別輸送至開關 管51的上管Q2和下管Q4)，這樣，對于每一路中的電感線圈41而言，開關管31 (51)的上、 下管的工作時序是相互補的，驅動模塊21與驅動模塊61的工作時序也是相互補的，這樣， 電感線圈41工作在全波的能量傳輸狀態(tài)，從而消除了紋波避免了紋波電流對儲能單元4的 損耗，其時間效率及電路效率接近100%。實施例二本發(fā)明的電量轉移電路，實施例二如圖3所示，其與實施例一的區(qū)別僅在于驅動 模塊21 (61)，本實施例中，驅動模塊21 (61)的輸入采用非互補光耦U2、U3，此處的非互補是 指對于光耦U 2、U 3的輸入端是一端信號，一端接地的方式，而PWMlA與PWMlB仍然為互 補。實施例三本發(fā)明的電量轉移電路，實施例三如圖4所示，其與實施例一的區(qū)別是多了一個通道。實施例一、二的電路的時間效率僅僅是接近100%，其理想狀態(tài)的電路時序圖如圖 6所示。而實際上，互補電路在工作時，必須給出一定的死區(qū)時間(P麗IA和P麗IB都是高電 平的時間)，以確保開關管的上、下管工作區(qū)的錯開，以免直通損壞。實施例一、二實際的電 路時序圖如圖7所示。因此，在需要進一步提高電量的轉移能力時，該電路將因為死區(qū)的時 間而無法存在穩(wěn)定性與功率性的矛盾。簡單的并聯雖然可以降低電路內阻，卻無法保證時 間效率，甚至會造成紋波的不穩(wěn)定乃至疊加，使電路性能惡化。為了解決這個問題，本實施例中，控制單元1在產生相互補的脈沖信號PWMlA及 P麗IB時，同時提供相互補的脈沖信號P麗2A及PWM2B，而且脈沖信號PWM1A、P麗IB的死區(qū) 時間與脈沖信號P麗2A、P麗2B的死區(qū)時間相錯開，脈沖信號P麗1A、P麗IB的死區(qū)時間與脈 沖信號PWM2A、PWM2B的死區(qū)時間相隔0-1/2脈沖信號的有效工作區(qū)。以實施例一中的第一驅動單元2、第一電子開關單元3、儲能單元4、第二電子開關 單元5和第二驅動單元6作為連接于控制單元1與蓄電池單元7之間的第一通道A。本 實施例的電量轉移電路，在實施例一的基礎上增加了與第一通道A的電路結構相同的、同 樣連接于控制單元1與蓄電池單元7之間的第二通道B，本實施例中，控制單元1輸出至第 一通道A為上述的脈沖信號PWM1A、PWM1B，輸出至第二通道B的為上述的脈沖信號PWM2A、 PWM2B。本實施例中，由于脈沖信號PWM1A、PWM1B與脈沖信號PWM2A、PWM2B在時序錯開，使 得第一通道A、第二通道B的死區(qū)有一定間隔(電路時序圖如圖8所示)，兩通道的組合，不 但降低了電路內阻，而且實現了> 100%時間效率，并且可以適當加大死區(qū)時間(最大可達 1/2脈沖信號的有效工作區(qū))，而確保電路的穩(wěn)定性。雙通道時序錯開解決了電量轉移電路 穩(wěn)定性與功率的矛盾，但本電路不限于雙通道時序錯開，亦可采用多通道時序錯開來實現。實施例四本發(fā)明的實施例四，如圖5所示，其與實施三的區(qū)別僅在于，儲能單元4采用容性 儲能單元。
權利要求
1.一種電量轉移電路，包括由復數個電源串聯而成的電源單元，以及依次電連接的控 制單元、第一驅動單元、第一電子開關單元和儲能單元，上述第一驅動單元中的各個驅動模 塊和上述第一電子開關單元中的各對開關管分別相對應電連接后并聯于上述各個電源的 兩極，上述第一電子開關單元的輸出端連接于上述儲能單元的一側輸入輸出端；其特征在 于還包括第二驅動單元和第二電子開關單元，上述第二驅動單元的輸入端連接上述控制 單元的輸出端，上述第二驅動單元中的各個驅動模塊和上述第二電子開關單元中的各對開 關管分別相對應電連接后并聯于上述各個電源的兩極，上述第二電子開關單元的輸出端連 接于上述儲能單元的另一側輸入輸出端；上述第一驅動單元與上述第二驅動單元的工作時 序相互補，且上述第一、二電子開關單元中的各對開關管的上管與下管的工作時序相互補。
2.根據權利要求1所述的一種電量轉移電路，其特征在于上述儲能單元為感性儲能 單元，且各感性儲能單元的磁路相連。
3.根據權利要求1所述的一種電量轉移電路，其特征在于上述儲能單元為容性儲能 單元。
4.根據權利要求1所述的一種電量轉移電路，其特征在于以上述第一驅動單元、第一 電子開關單元、儲能單元、第二電子開關單元和第二驅動單元作為連接于上述控制單元與 上述電源單元之間的第一通道，還包括電路結構與上述第一通道相同的、連接于上述控制 單元和上述電源單元之間的第二通道，且上述第一通道與上述第二通道的脈沖信號的死區(qū) 時間相錯開。
5.根據權利要求4所述的一種電量轉移電路，其特征在于上述第一通道與上述第二 通道的脈沖信號的死區(qū)時間相隔0-1/2脈沖信號的有效工作區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電量轉移電路，其在具有電源單元、控制單元、第一驅動單元、第一電子開關單元和儲能單元的現有電量轉移電路的基礎上增加了第二驅動單元和第二電子開關單元，且控制單元輸出至第一驅動單元的各個驅動模塊的第一觸發(fā)信號分別為工作時序相互補的一對脈沖信號，控制單元輸出至第二驅動單元的各個驅動模塊的第二觸發(fā)信號為工作時序相互補的另一對脈沖信號，且第一觸發(fā)信號與第二觸發(fā)信號的工作時序相互補。與現有技術相比，本發(fā)明采用雙邊驅動的方式，可實現大功率的電量轉移；而且儲能單元工作在全波的能量傳輸狀態(tài)，從而消除了紋波避免了紋波電流對儲能單元的損耗，其時間效率及電路效率接近100％。
文檔編號H02J15/00GK102136748SQ20111003996
公開日2011年7月27日 申請日期2011年2月17日 優(yōu)先權日2011年2月17日
發(fā)明者蔡維新 申請人:廈門市國維電子科技有限公司