一種支持雙向電流與超級電容充電的數(shù)字電源制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)提供一種支持雙向電流與超級電容充電的數(shù)字電源，包括主控芯片和控制電路，所述控制電路包括主控模塊、電壓輸入端口和電壓輸出端口；所述主控模塊包括電感線圈L1，所述電感線圈L1的輸入端連接電壓輸入端口，電感線圈L1的輸出端連接電壓輸出端口；所述在電感線圈L1與電源輸入端口之間設(shè)有降壓電路；在電感線圈L1與電源輸出端口之間設(shè)有升壓電路，上述結(jié)構(gòu)的數(shù)字電源，能夠改善電流反向時(shí)數(shù)字電源無法保持正常工作模式的情況。向時(shí)數(shù)字電源無法保持正常工作模式的情況。向時(shí)數(shù)字電源無法保持正常工作模式的情況。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種支持雙向電流與超級電容充電的數(shù)字電源


[0001]本技術(shù)涉及數(shù)字電源
，具體涉及一種支持雙向電流與超級電容充電的數(shù)字電源。

技術(shù)介紹

[0002]數(shù)字電源實(shí)現(xiàn)了數(shù)字和模擬技術(shù)的融合，具備監(jiān)視、處理與適應(yīng)系統(tǒng)的能力，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性與靈活性，能滿足大部分的電源要求。超級電容是一種新興的綠色節(jié)能儲存電能器件，在性能上比傳統(tǒng)物理電容器更加優(yōu)秀。但超級電容的充能與釋能對電壓和電流的控制精度有著較為嚴(yán)格的要求。因此，使用數(shù)字電源給超級電容供電成在許多情況下是一種優(yōu)秀的解決方案。
[0003]目前市面上的大部分?jǐn)?shù)字電源僅支持正向的電流，有些數(shù)字電源無法直接連接超級電容等有源器件，因?yàn)橛性雌骷跀?shù)字電源端電壓過低時(shí)進(jìn)行放電操作，從而產(chǎn)生負(fù)向電流，從而破壞數(shù)字電源，而有些為了使得數(shù)字電源與有源器件之間防止負(fù)向電流的情況，通過增加阻隔電路，將數(shù)字電源與有源器件進(jìn)行隔開，這樣僅僅是防止負(fù)向電流反流，但是無法利用負(fù)向電流的特性對數(shù)字電源進(jìn)行補(bǔ)充電，浪費(fèi)資源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0004]本技術(shù)的目的在于提供一種支持雙向電流與超級電容充電的數(shù)字電源，改善電流反向時(shí)數(shù)字電源無法保持正常工作模式的情況。
[0005]為達(dá)到上述目的，一種支持雙向電流與超級電容充電的數(shù)字電源，包括主控模塊和控制電路，所述控制電路包括調(diào)整模塊、檢測模塊、電壓輸入端口和電壓輸出端口；
[0006]所述調(diào)整模塊包括電感線圈L1、升壓電路和降壓電路，所述電感線圈L1的輸入端連接電壓輸入端口，電感線圈L1的輸出端連接電壓輸出端口；
[0007]所述在電感線圈L1與電源輸入端口之間設(shè)有降壓電路；在電感線圈L1與電源輸出端口之間設(shè)有升壓電路；
[0008]所述降壓電路包括第一MOS管Q1和第二MOS管Q3；所述升壓電路包括第三MOS管Q2和第四MOS管Q4；
[0009]所述第一MOS管Q1的D極連接電壓輸入端口，第一MOS管的S極連接電感線圈L1，所述第一MOS管Q1的G極通過第一檢波二極管D13連接降壓MOS驅(qū)動(dòng)電路；
[0010]所述第二MOS管Q3的D極連接電感線圈L1，第二MOS管Q3的S極接地，所述第二MOS管的Q3的G極通過第二檢波二極管D16連接降壓MOS驅(qū)動(dòng)電路；
[0011]所述第三MOS管Q2的D極連接電壓輸出端口，第三MOS管Q2的S極連接電感線圈L1，所述第三MOS管Q2的G極通過第三檢波二極管D14連接升壓MOS驅(qū)動(dòng)電路；
[0012]所述第四MOS管Q4的D極連接電感線圈L1，第四MOS管Q4的S極接地，所述第四MOS管Q4的G極通過第四檢波二極管D17連接升壓MOS驅(qū)動(dòng)電路；
[0013]調(diào)整模塊上連接有用于檢測電壓輸入端口和電壓輸出端口上電流值的檢測模塊；
[0014]主控模塊根據(jù)檢測到的電流值產(chǎn)生PWM信號并將該信號發(fā)送至升壓MOS驅(qū)動(dòng)電路和降壓MOS驅(qū)動(dòng)電路，升壓MOS驅(qū)動(dòng)電路和降壓MOS驅(qū)動(dòng)電路即可根據(jù)PWM信號控制升壓電路以及降壓電路的開關(guān)頻率。
[0015]上述的一種支持雙向電流與超級電容充電的數(shù)字電源，當(dāng)數(shù)字電源給負(fù)載充電時(shí)，電流為正向，同時(shí)，電感線圈L1能夠儲存電流能量，數(shù)字電源可同時(shí)給負(fù)載和電感線圈L1進(jìn)行供電，當(dāng)僅只有電感線圈L1釋放能量對負(fù)載充電時(shí)，電流為負(fù)向，主控模塊根據(jù)檢測模塊檢測到電壓輸入端口和電壓輸出端口上的電流值產(chǎn)生PWM信號并將該信號發(fā)送至升壓MOS驅(qū)動(dòng)電路和降壓MOS驅(qū)動(dòng)電路，由此升壓MOS驅(qū)動(dòng)電路和降壓MOS驅(qū)動(dòng)電路即可根據(jù)該P(yáng)WM信號控制升壓電路以及降壓電路的開關(guān)頻率，通過主控芯片對電壓信號轉(zhuǎn)化為PWM信號發(fā)送至升壓MOS驅(qū)動(dòng)電路和降壓MOS驅(qū)動(dòng)電路并控制，由此，當(dāng)電壓輸出端口的電壓小于電壓輸入端口，此時(shí)，第三MOS管Q2導(dǎo)通，第四MOS管Q4斷開，由此調(diào)節(jié)提升電路的電壓，使得電壓輸出端口的電壓趨近于預(yù)設(shè)電壓值，當(dāng)電壓輸出端口的電壓大于電壓輸入端口時(shí)，第一MOS管Q1連通，第二MOS管Q3斷開，由此調(diào)節(jié)降低電路的電壓，使得電壓輸出端口的電壓趨近于預(yù)設(shè)電壓值，進(jìn)而通過降壓MOS驅(qū)動(dòng)電路和升壓MOS驅(qū)動(dòng)電路調(diào)節(jié)電路中的電壓，使得電流為負(fù)值的情況下，數(shù)字電源仍然能夠處于正常的工作狀態(tài)。
[0016]進(jìn)一步的，所述降壓MOS驅(qū)動(dòng)電路包括降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10、降壓驅(qū)動(dòng)檢波二極管D25、降壓驅(qū)動(dòng)第一電容C43、降壓驅(qū)動(dòng)第二電容C44、降壓驅(qū)動(dòng)第一二極管D28和降壓驅(qū)動(dòng)第二二極管D30，所述降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10的第7引腳連接第一MOS管Q1的G極，降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10的第5引腳連接第二MOS管Q3的G極，降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10的第8引腳和第6引腳通過降壓驅(qū)動(dòng)檢波二極管D25連接供電電源，在降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10的第6引腳與降壓驅(qū)動(dòng)加撥二極管D25之間還設(shè)有降壓驅(qū)動(dòng)第二電容C44，所述降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10的第1引腳通過降壓驅(qū)動(dòng)第一電容C43接地，降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10的第2引腳通過降壓驅(qū)動(dòng)第一二極管D28接地，降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10的第3引腳通過降壓驅(qū)動(dòng)第二二極管D30接地，降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10的第4引腳接地；所述降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10的第2引腳還通過降壓電阻R62連接主控模塊。
[0017]以上設(shè)置，主控模塊將PWM信號輸入到降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10中，其中降壓驅(qū)動(dòng)檢波二極管D25用于對降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10的第1腳和第8腳確保之間的壓降，降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10根據(jù)輸入的PWM信號控制降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10的第5腳和第7腳的輸出電壓進(jìn)而控制降壓電路的第一MOS管和第二MOS管的柵極電壓，并輸出SW1切換第一MOS管和第二MOS管的開關(guān)頻率，從而實(shí)現(xiàn)降壓電路的開關(guān)控制。
[0018]進(jìn)一步的，所述升壓MOS驅(qū)動(dòng)電路包括升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11、升壓驅(qū)動(dòng)檢波二極管D26、升壓驅(qū)動(dòng)第一電容C45、升壓驅(qū)動(dòng)第二電容C46、升壓驅(qū)動(dòng)第一二極管D18和升壓驅(qū)動(dòng)第二二極管D31，所述升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11的第7引腳連接第三MOS管Q2的G極，升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11的第5引腳連接第四MOS管Q4的G極，升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11的第8引腳和第6引腳通過升壓驅(qū)動(dòng)檢波二極管D26連接供電電源，在升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11的第6引腳與升壓驅(qū)動(dòng)加撥二極管D26之間還設(shè)有升壓驅(qū)動(dòng)第二電容C46，所述升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11的第1引腳通過升壓驅(qū)動(dòng)第一電容C45接地，升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11的第2引腳通過升壓驅(qū)動(dòng)第一二極管D18接地，升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11的第3引腳通過升壓驅(qū)動(dòng)第二二極管D31接地，升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11的第4引腳接地；所述升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11的第2引腳還通過升壓電阻R63連接主控模塊。
[0019]以上設(shè)置，主控芯片將PWM信號輸入到升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11中，其中升壓驅(qū)動(dòng)檢波二
極管D26用于對升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11的第1腳和第8腳確保之間的壓降，升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11根據(jù)輸入的PWM信號控制升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11的第5腳和第7腳的輸出電壓進(jìn)而控制降壓電路的第三MOS管和第四MOS管的柵極電壓，并輸出SW1切換第三MOS管和第四MOS管的開關(guān)頻率，從而實(shí)現(xiàn)升壓電路的開關(guān)控制。
[0020]進(jìn)一步的，檢測模本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種支持雙向電流與超級電容充電的數(shù)字電源，其特征在于：包括主控模塊和控制電路，所述控制電路包括調(diào)整模塊、檢測模塊、電壓輸入端口和電壓輸出端口；所述調(diào)整模塊包括電感線圈L1、升壓電路和降壓電路，所述電感線圈L1的輸入端連接電壓輸入端口，電感線圈L1的輸出端連接電壓輸出端口；在所述電感線圈L1與電源輸入端口之間設(shè)有降壓電路；在電感線圈L1與電源輸出端口之間設(shè)有升壓電路；所述降壓電路包括第一MOS管Q1和第二MOS管Q3；所述升壓電路包括第三MOS管Q2和第四MOS管Q4；所述第一MOS管Q1的D極連接電壓輸入端口，第一MOS管的S極連接電感線圈L1，所述第一MOS管Q1的G極通過第一檢波二極管D13連接降壓MOS驅(qū)動(dòng)電路；所述第二MOS管Q3的D極連接電感線圈L1，第二MOS管Q3的S極接地，所述第二MOS管的Q3的G極通過第二檢波二極管D16連接降壓MOS驅(qū)動(dòng)電路；所述第三MOS管Q2的D極連接電壓輸出端口，第三MOS管Q2的S極連接電感線圈L1，所述第三MOS管Q2的G極通過第三檢波二極管D14連接升壓MOS驅(qū)動(dòng)電路；所述第四MOS管Q4的D極連接電感線圈L1，第四MOS管Q4的S極接地，所述第四MOS管Q4的G極通過第四檢波二極管D17連接升壓MOS驅(qū)動(dòng)電路；調(diào)整模塊上連接有用于檢測電壓輸入端口和電壓輸出端口上電流值的檢測模塊；主控模塊根據(jù)檢測到的電流值產(chǎn)生PWM信號并將該信號發(fā)送至升壓MOS驅(qū)動(dòng)電路和降壓MOS驅(qū)動(dòng)電路，升壓MOS驅(qū)動(dòng)電路和降壓MOS驅(qū)動(dòng)電路即可根據(jù)PWM信號控制升壓電路以及降壓電路的開關(guān)頻率。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種支持雙向電流與超級電容充電的數(shù)字電源，其特征在于：所述降壓MOS驅(qū)動(dòng)電路包括降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10、降壓驅(qū)動(dòng)檢波二極管D25、降壓驅(qū)動(dòng)第一電容C43、降壓驅(qū)動(dòng)第二電容C44、降壓驅(qū)動(dòng)第一二極管D28和降壓驅(qū)動(dòng)第二二極管D30，所述降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10的第7引腳連接第一MOS管Q1的G極，降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10的第5引腳連接第二MOS管Q3的G極，降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10的第8引腳和第6引腳通過降壓驅(qū)動(dòng)檢波二極管D25連接供電電源，在降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10的第6引腳與降壓驅(qū)動(dòng)加撥二極管D25之間還設(shè)有降壓驅(qū)動(dòng)第二電容C44，所述降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10的第1引腳通過降壓驅(qū)動(dòng)第一電容C43接地，降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10的第2引腳通過降壓驅(qū)動(dòng)第一二極管D28接地，降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10的第3引腳通過降壓驅(qū)動(dòng)第二二極管D30接地，降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10的第4引腳接地；所述降壓驅(qū)動(dòng)芯片U10的第2引腳還通過降壓電阻R62連接主控模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種支持雙向電流與超級電容充電的數(shù)字電源，其特征在于：所述升壓MOS驅(qū)動(dòng)電路包括升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11、升壓驅(qū)動(dòng)檢波二極管D26、升壓驅(qū)動(dòng)第一電容C45、升壓驅(qū)動(dòng)第二電容C46、升壓驅(qū)動(dòng)第一二極管D18和升壓驅(qū)動(dòng)第二二極管D31，所述升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11的第7引腳連接第三MOS管Q2的G極，升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11的第5引腳連接第四MOS管Q4的G極，升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11的第8引腳和第6引腳通過升壓驅(qū)動(dòng)檢波二極管D26連接供電電源，在升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11的第6引腳與升壓驅(qū)動(dòng)加撥二極管D26之間還設(shè)有升壓驅(qū)動(dòng)第二電容C46，所述升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11的第1引腳通過升壓驅(qū)動(dòng)第一電容C45接地，升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11的第2引腳通過升壓驅(qū)動(dòng)第一二極管D18接地，升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11的第3引腳通過升壓驅(qū)動(dòng)第二二極管D31接地，升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11的第4引腳接地；所述升壓驅(qū)動(dòng)芯片U11的第2引腳
還通過升壓電阻R63連接主控模塊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種支持雙向電流與超級電容充電的數(shù)字電源，其特征在于：檢測模塊還包括第一高側(cè)電平采樣電路，在電感線圈L1與電壓輸入端口之間還設(shè)有檢測位T，在檢測位T兩端連接有第一高側(cè)電平采樣電路，所述第一高側(cè)電平采樣電路包括第一高側(cè)芯片U4、第一高側(cè)穩(wěn)壓二極管D6、第一高側(cè)穩(wěn)壓二極管D8、第一高側(cè)電阻R16、第一高側(cè)電阻R14、第一高側(cè)電容C7、第一高側(cè)電容C10和第一高側(cè)電容C13，所述第一高側(cè)芯片U4的第1引腳和第2引腳連接檢測位T的一端，第一高側(cè)芯片U4的第3引腳和第4引腳連接檢測位T的另一端，第一高側(cè)芯片U4的第5引腳接地，第一高側(cè)芯片U4的第6引腳連接第一高側(cè)電阻R16，第一高側(cè)芯片U4的第7引腳連接第一高側(cè)電阻R14，第一高側(cè)芯片U4的第8引腳連接供電電源，所述第一高側(cè)芯片U4的第8引腳還通過第一高側(cè)電容C13接地；所述第一高側(cè)電阻R16連接第一高側(cè)穩(wěn)壓二極管D8的一端，所述第一高側(cè)穩(wěn)壓二極管D8的另一端接地，所述第一高側(cè)電阻R16還通過第一高側(cè)電容C10接地，所述第一高側(cè)電阻R16還與主控芯片的第21腳相連；所述第一高側(cè)電阻R14連接第一高側(cè)穩(wěn)壓二極管D6的一端，所述第一高側(cè)穩(wěn)壓二極管D6的另一端接地，所述第一高側(cè)電阻R14還通過第一高側(cè)電容C7接地，所述第一高側(cè)電阻R14還與主控芯片的第20腳相連。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種支持雙向電流與超級電容充電的數(shù)字電源，其特征在于：檢測模塊還包括第二高側(cè)電平采樣電路，在電感線圈L1與電壓輸出端口之間還設(shè)有檢測位TT，在檢測位TT兩端連接有第二高側(cè)電平采樣電路，所述第二高側(cè)電平采樣電路包括第二高側(cè)芯片U5、第二高側(cè)穩(wěn)壓二極管D5、第二高側(cè)穩(wěn)壓二極管D9、第二高側(cè)電阻R18、第二高側(cè)電阻R19、第二高側(cè)電容C6、第二高側(cè)電容C14和第二高側(cè)電容C15，所述第二高側(cè)芯片U5的第1引腳和第2引腳連接檢測位TT的一端，第二高側(cè)芯片U5的第3引腳和第4引腳連接檢測位TT的另一端，第二高側(cè)芯片U5的第5引腳接地，第二高側(cè)芯片U5的第6引腳連接第二高側(cè)電阻R19，第二高側(cè)芯片U5的第7引腳連接第二高側(cè)電阻R18，第二高側(cè)芯片U5的第8引腳連接供電電源，所述第二高側(cè)芯片U5的第8引腳還通過第二高側(cè)電容C15接地；所述第二高側(cè)電阻R19連接第...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉昱歌，陳慶倫，張玉秋，
申請(專利權(quán))人：華南理工大學(xué)，
類型：新型
國別省市：