本发明涉及电力电子技术领域，更具体的说是涉及一种隔离型双向直流-直流变换器。
背景技术：
隔离型双向直流-直流变换器是实现直流电能双向流动的装置，主要应用于混合动力电车或直流不间断供电系统等领域。
目前市面上常见的隔离型双向直流-直流变换器，就是将两个隔离型单向直流-直流变换器反相并联起来，但是这种方案存在体积大、成本高、控制复杂等缺点。
因此，如何提供一种能够解决上述问题的隔离型双向直流-直流变换器是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种隔离型双向直流-直流变换器，能够有效均衡电路，工作稳定可靠、性能指标好、效率高、体积小。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种隔离型双向直流-直流变换器，包括：
主变压器，所述主变压器的初级侧连接有第一晶体管，次级侧连接有第二晶体管；
电压/电流采样模块，所述电压/电流采样模块设置于所述主变压器的次级侧；
第一驱动模块，所述第一驱动模块的输出端与所述第一晶体管的栅极连接；
第一控制模块，所述第一控制模块的输出端与所述第一驱动模块的输入端连接；
第一隔离模块，所述第一隔离模块的输入端与所述电压/电流采样模块连接，输出端与所述第一控制模块的输入端连接；
第二控制模块，所述第二控制模块的输入端与所述电压/电流采样模块连接；
第二驱动模块，所述第二驱动模块的输入端与所述第二控制模块的输出端连接，输出端与所述第二晶体管的栅极连接。
采用上述装置的有益效果为：次级侧主电路中的第二晶体管，既作为正向充电状态下的同步整流管，又作为反向放电状态下的主功率管。次级侧两个独立的控制电路，分别在正向充电和反向放电状态下对次级侧的晶体管进行控制。
优选的，还包括：
第三控制模块，所述第三控制模块的输入端与所述电压/电流采样模块连接；
第三驱动模块，所述第三驱动模块输入端与所述第三控制模块连接，输出端与所述第二晶体管的栅极连接。
优选的，还包括：互锁逻辑模块，所述互锁逻辑模块与所述第二驱动模块及所述第三驱动模块双向连接；互锁逻辑模块用以对第二驱动模块和第三驱动模块进行互锁，确保任何时段，只有其中一个驱动模块去驱动第二晶体管。
优选的，还包括：充放电控制模块，所述充放电控制模块与所述第一控制模块的输入端连接；充放电控制模块用于接收变换器外部传来的“充电”或“放电”信号，分别控制初级侧的第一控制模块、次级侧的第二控制模块和第三控制模块，让隔离型双向直流-直流变换器按照要求来工作。
优选的，还包括：第二隔离模块，所述第二隔离模块的输入端与所述充放电控制模块连接，输出端与所述第三控制模块及所述第二控制模块连接。
优选的，所述第一晶体管的源极和漏极之间并联有第一反向二极管；当第一反向二极管在反向放电状态下工作时，能够提升变换器工作效率。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种隔离型双向直流-直流变换器，能够有效均衡电路，工作稳定可靠、效率高、体积小等优势；本发明结构简单，充电和放电工作状态时分别采用单管功率变换电路，所采用功率管少，控制逻辑简单，常用的普通控制芯片，就可以实现控制功能。元件成本低，有较强的市场竞争力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明隔离型双向直流-直流变换器的结构原理框图；
图2附图为本发明实施例第二驱动模块电路原理图；
图3附图为本发明实施例互锁逻辑模块电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1所示，本发明实施例提供一种隔离型双向直流-直流变换器，包括：
主变压器t1，主变压器t1的初级侧连接有第一晶体管q1，次级侧连接有第二晶体管q2；
电压/电流采样模块，电压/电流采样模块设置于主变压器t1的次级侧；
第一驱动模块，第一驱动模块的输出端与第一晶体管q1的栅极连接；
第一控制模块，第一控制模块的输出端与第一驱动模块的输入端连接；
第一隔离模块，第一隔离模块的输入端与电压/电流采样模块连接，输出端与第一驱动模块的输入端连接；
第二控制模块，第二控制模块的输入端与电压/电流采样模块连接；
第二驱动模块，第二驱动模块的输入端与第二控制模块的输出端连接，输出端与第二晶体管q2的栅极连接。
具体的，第二驱动模块的电路原理可参见附图2所示，包含多个开关管、三极管等多个元器件，主变压器t1的初级侧连接有第一晶体管q1，第一晶体管q1的栅极与二极管d4的正极、电阻r7的一端以及电阻r9的一端连接，电阻r7的另一端与二极管d4的负极连接，第一晶体管q1的源极于电阻rj2的一端连接，电阻rj2的另一端与电阻r9的另一端连接，第一晶体管q1的漏极与二极管d3的正极以及二极管d5的负极连接，二极管d3的负极与电阻r2的一端以及电容c2的一端连接，电阻r2的另一端以及电容c2的另一端与电容c6的一端连接，二极管d5的正极与电阻的另一端以及电容c6的另一端连接的同时接地；
主变压器t1的次级侧连接有第二晶体管q2，第二晶体管q2的栅极与晶体管q3的漏极、晶体管q4的漏极以及电阻r6的一端连接，第二晶体管q2的源极与电阻r6的另一端、极性电容c7的负极以及u1的2引脚连接，第二晶体管q2的漏极与u1的5引脚连接，晶体管q4的栅极与电源vccs1连接，晶体管q4的源极与电阻r3的一端连接，晶体管q3的栅极与电源vccs2连接；
u1的1引脚与电阻r3的另一端连接，2引脚与电阻r6的另一端以及电容c1的一端连接，3引脚与电容c1的另一端连接，4引脚与电源vccs1连接。q1、q2分别为初级侧、次级侧主功率管，u1、q4、q5、q8以及周边的电阻、电容等元件，组成“第二驱动模块”。
具体的，主变压器t1的初级侧并联有电池组bt1，次级侧并联有电池组bt2，电池组bt1及电池组bt2可以是两串独立的电池组，也可以是同一串电池组中的不同组合，例如假定bt1是一组6节电池单元串联，而bt2是这6节电池单元中的任意一节，或任意2～5只相邻电池单元的串联组合，这样的应用下，本发明实施例中提供的隔离型双向直流-直流变换器，可以构成一个电池组电压均衡电路中的一部分，同时输出端可以连接充电电流选择开关。
在一个具体的实施例中，还包括：
第三控制模块，第三控制模块的输入端与电压/电流采样模块连接；
第三驱动模块，第三驱动模块输入端与第三控制模块连接，输出端与第二晶体管q2的栅极连接。
在一个具体的实施例中，还包括：互锁逻辑模块，互锁逻辑模块与第二驱动模块及第三驱动模块双向连接。
具体的，互锁逻辑模块的电路原理图可以参见附图3所示，包括感光三极管u4b、场效应管q10以及其它电阻电容等元件，场效应管q10的栅极连接电源vccs2，场效应管q10的源极与电容c27的一端、电阻r29的一端、场效应管q8的源极以及电容c22的一端连接同时接地，场效应管q10的漏极与电阻r70的一端、电容c27的另一端、电阻r29的另一端以及场效应管q8的栅极连接，电阻r70的另一端连接感光三极管u4b的发射极以及二极管d181的负极；场效应管q8的漏极连接电阻r25的一端，电阻r25的另一端连接电阻r22的一端以及三极管q5的基极，三极管q5的发射极连接电阻r22的另一端以及电源vccs，三极管q5的集电极连接电容c22的另一端以及电源vccs1；
二极管d181的负极与电阻r34的一端连接，且电阻r34的两端与电容c32的两端连接，场效应管q13的栅极与电容c32的一端连接，场效应管q13的源极与电容c32的另一端、电容c53的一端连接同时接地，场效应管q13的漏极与电容c53的另一端、三极管q12的基极、电阻r30的一端以及二极管d16的负极连接，三极管q12的发射极与二极管d16的正极、电容c30的一端以及电源vccs2连接，三极管q12的集电极与电阻r30的另一端以及电源vccs连接，电容c30的另一端接地的同时与电容c32的一端、电阻r34的一端、场效应管q13的源极以及电容c53的一端连接。
其具体工作原理如下：正向充电时，光耦输出端u4b导通，q8导通，q5导通，vccs1有电，u1工作、q4导通，二次侧主功率管q2工作于同步整流状态。同时q13导通，q12截止，vccs2无电，q3截止；反向放电时，光耦输出端u4b不导通，q13截止，q12导通，vccs2有电，q3导通，二次侧主功率管q2工作于pwm(脉冲宽度调节)状态。同时q10导通，q8、q5截止，vccs1无电，q4截止。
在一个具体的实施例中，还包括：充放电控制模块，充放电控制模块与第一控制模块的输入端连接。
在一个具体的实施例中，还包括：第二隔离模块，第二隔离模块的输入端与充放电控制模块连接，输出端与第三控制模块及第二控制模块连接。
在一个具体的实施例中，第一晶体管q1的源极和漏极之间并联有第一反向二极管d1。
具体的，电压/电流采样模块的两端可以并联有电容c2，主变压器t1的初级侧还可以并联有电容c1。
此外，第一控制模块、第二控制模块及第三控制模块可以使用的芯片为高性能电流模式控制器类芯片，第一隔离模块、第二隔离模块及第三隔离模块可以使用的芯片可采用具有隔离功能的耦合器，第一驱动模块、第二驱动模块及第三驱动模块可以采用降压转换芯片，互锁逻辑模块可以使用的芯片为可采用常规8位微控制器，其配合使用的电路均采用常规电路即可实现。
本发明提供的隔离型双向直流-直流变换器具体工作原理如下：
当变换器工作在正向充电状态时，变换器中的第一控制电路、第一驱动电路、第二控制模块、第二驱动模块、第一隔离电路及电压/电流采样模块、主变压器t1、第一晶体管q1以及第二晶体管q2，构成一个直流-直流变换器，实现将初级侧bt1的直流电压vin，经隔离的功率变换后，输出电压vo并向次级侧的bt2充电；其中电压/电流采样模块采集输出电压及输出电流信息，通过第一隔离模块向初级侧的第一控制模块传递信号，形成闭环控制，以实现对电池组bt2进行恒流充电、恒压充电等工作状态；第二控制模块、第二驱动模块控制第二晶体管q2的导通和关断，实现同步整流功能，以提升变换器的转换效率。
当变换器工作在反向放电状态时，变换器中的第三控制模块、第三驱动模块、第二控制模块、电压/电流采样模块、主变压器t1、第一晶体管q1以及第二晶体管q2，构成一个直流-直流变换器，实现将次级侧电池组bt2的能量，经隔离的功率变换后，向初级侧输出电压vin，给vin提供能量，或向电池组bt1充电；其中电压/电流采样模块采集电池组bt2的电压、电流信息，与第三控制模块组成非隔离反馈控制方式，稳定电池组bt2的放电电流、检测电池组bt2的电压；初级侧第一晶体管q1此时无驱动信号，其寄生的体二极管，会自动导通或关断，以实现变换器的工作需求。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
1.一种隔离型双向直流-直流变换器，其特征在于，包括：
主变压器，所述主变压器的初级侧连接有第一晶体管，次级侧连接有第二晶体管；
电压/电流采样模块，所述电压/电流采样模块设置于所述主变压器的次级侧；
第一驱动模块，所述第一驱动模块的输出端与所述第一晶体管的栅极连接；
第一控制模块，所述第一控制模块的输出端与所述第一驱动模块的输入端连接；
第一隔离模块，所述第一隔离模块的输入端与所述电压/电流采样模块连接，输出端与所述第一控制模块的输入端连接；
第二控制模块，所述第二控制模块的输入端与所述电压/电流采样模块连接；
第二驱动模块，所述第二驱动模块的输入端与所述第二控制模块的输出端连接，输出端与所述第二晶体管的栅极连接。
2.根据权利要求1所述的一种隔离型双向直流-直流变换器，其特征在于，还包括：
第三控制模块，所述第三控制模块的输入端与所述电压/电流采样模块连接；
第三驱动模块，所述第三驱动模块输入端与所述第三控制模块连接，输出端与所述第二晶体管的栅极连接。
3.根据权利要求2所述的一种隔离型双向直流-直流变换器，其特征在于，还包括：互锁逻辑模块，所述互锁逻辑模块与所述第二驱动模块及所述第三驱动模块双向连接。
4.根据权利要求2所述的一种隔离型双向直流-直流变换器，其特征在于，还包括：充放电控制模块，所述充放电控制模块与所述第一控制模块的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的一种隔离型双向直流-直流变换器，其特征在于，还包括：第二隔离模块，所述第二隔离模块的输入端与所述充放电控制模块连接，输出端与所述第三控制模块及所述第二控制模块连接。
6.根据权利要求1所述的一种隔离型双向直流-直流变换器，其特征在于，所述第一晶体管的源极和漏极之间并联有第一反向二极管。
技术总结