一種支持雙向電流與超級電容充電的數字電源制造技術

本發明專利技術提供一種支持雙向電流與超級電容充電的數字電源，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有降壓電路；在電感線圈L1與電源輸出端口之間設有升壓電路，上述結構的數字電源，能夠改善電流反向時數字電源無法保持正常工作模式的情況。無法保持正常工作模式的情況。無法保持正常工作模式的情況。

【技術實現步驟摘要】
一種支持雙向電流與超級電容充電的數字電源


[0001]本專利技術涉及數字電源
，具體涉及一種支持雙向電流與超級電容充電的數字電源。

技術介紹

[0002]數字電源實現了數字和模擬技術的融合，具備監視、處理與適應系統的能力，具有很強的適應性與靈活性，能滿足大部分的電源要求。超級電容是一種新興的綠色節能儲存電能器件，在性能上比傳統物理電容器更加優秀。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格的要求。因此，使用數字電源給超級電容供電成在許多情況下是一種優秀的解決方案。
[0003]目前市面上的大部分數字電源僅支持正向的電流，有些數字電源無法直接連接超級電容等有源器件，因為有源器件在數字電源端電壓過低時進行放電操作，從而產生負向電流，從而破壞數字電源，而有些為了使得數字電源與有源器件之間防止負向電流的情況，通過增加阻隔電路，將數字電源與有源器件進行隔開，這樣僅僅是防止負向電流反流，但是無法利用負向電流的特性對數字電源進行補充電，浪費資源。

技術實現思路

[0004]本專利技術的目的在于提供一種支持雙向電流與超級電容充電的數字電源，改善電流反向時數字電源無法保持正常工作模式的情況。
[0005]為達到上述目的，一種支持雙向電流與超級電容充電的數字電源，包括主控模塊和控制電路，所述控制電路包括調整模塊、檢測模塊、電壓輸入端口和電壓輸出端口；所述調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；所述在電感線圈L1與電源輸入端口之間設有降壓電路；在電感線圈L1與電源輸出端口之間設有升壓電路；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驅動電路；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驅動電路；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驅動電路；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驅動電路；調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；
主控模塊根據檢測到的電流值產生PWM信號并將該信號發送至升壓MOS驅動電路和降壓MOS驅動電路，升壓MOS驅動電路和降壓MOS驅動電路即可根據PWM信號控制升壓電路以及降壓電路的開關頻率。
[0006]上述的一種支持雙向電流與超級電容充電的數字電源，當數字電源給負載充電時，電流為正向，同時，電感線圈L1能夠儲存電流能量，數字電源可同時給負載和電感線圈L1進行供電，當僅只有電感線圈L1釋放能量對負載充電時，電流為負向，主控模塊根據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生PWM信號并將該信號發送至升壓MOS驅動電路和降壓MOS驅動電路，由此升壓MOS驅動電路和降壓MOS驅動電路即可根據該PWM信號控制升壓電路以及降壓電路的開關頻率，通過主控芯片對電壓信號轉化為PWM信號發送至升壓MOS驅動電路和降壓MOS驅動電路并控制，由此，當電壓輸出端口的電壓小于電壓輸入端口，此時，第三MOS管Q2導通，第四MOS管Q4斷開，由此調節提升電路的電壓，使得電壓輸出端口的電壓趨近于預設電壓值，當電壓輸出端口的電壓大于電壓輸入端口時，第一MOS管Q1連通，第二MOS管Q3斷開，由此調節降低電路的電壓，使得電壓輸出端口的電壓趨近于預設電壓值，進而通過降壓MOS驅動電路和升壓MOS驅動電路調節電路中的電壓，使得電流為負值的情況下，數字電源仍然能夠處于正常的工作狀態。
[0007]進一步的，所述降壓MOS驅動電路包括降壓驅動芯片U10、降壓驅動檢波二極管D25、降壓驅動第一電容C43、降壓驅動第二電容C44、降壓驅動第一二極管D28和降壓驅動第二二極管D30，所述降壓驅動芯片U10的第7引腳連接第一MOS管Q1的G極，降壓驅動芯片U10的第5引腳連接第二MOS管Q3的G極，降壓驅動芯片U10的第8引腳和第6引腳通過降壓驅動檢波二極管D25連接供電電源，在降壓驅動芯片U10的第6引腳與降壓驅動加撥二極管D25之間還設有降壓驅動第二電容C44，所述降壓驅動芯片U10的第1引腳通過降壓驅動第一電容C43接地，降壓驅動芯片U10的第2引腳通過降壓驅動第一二極管D28接地，降壓驅動芯片U10的第3引腳通過降壓驅動第二二極管D30接地，降壓驅動芯片U10的第4引腳接地；所述降壓驅動芯片U10的第2引腳還通過降壓電阻R62連接主控模塊。
[0008]以上設置，主控模塊將PWM信號輸入到降壓驅動芯片U10中，其中降壓驅動檢波二極管D25用于對降壓驅動芯片U10的第1腳和第8腳確保之間的壓降，降壓驅動芯片U10根據輸入的PWM信號控制降壓驅動芯片U10的第5腳和第7腳的輸出電壓進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管的開關頻率，從而實現降壓電路的開關控制。
[0009]進一步的，所述升壓MOS驅動電路包括升壓驅動芯片U11、升壓驅動檢波二極管D26、升壓驅動第一電容C45、升壓驅動第二電容C46、升壓驅動第一二極管D18和升壓驅動第二二極管D31，所述升壓驅動芯片U11的第7引腳連接第三MOS管Q2的G極，升壓驅動芯片U11的第5引腳連接第四MOS管Q4的G極，升壓驅動芯片U11的第8引腳和第6引腳通過升壓驅動檢波二極管D26連接供電電源，在升壓驅動芯片U11的第6引腳與升壓驅動加撥二極管D26之間還設有升壓驅動第二電容C46，所述升壓驅動芯片U11的第1引腳通過升壓驅動第一電容C45接地，升壓驅動芯片U11的第2引腳通過升壓驅動第一二極管D18接地，升壓驅動芯片U11的第3引腳通過升壓驅動第二二極管D31接地，升壓驅動芯片U11的第4引腳接地；所述升壓驅動芯片U11的第2引腳還通過升壓電阻R63連接主控模塊。
[0010]以上設置，主控芯片將PWM信號輸入到升壓驅動芯片U11中，其中升壓驅動檢波二
極管D26用于對升壓驅動芯片U11的第1腳和第8腳確保之間的壓降，升壓驅動芯片U11根據輸入的PWM信號控制升壓驅動芯片U11的第5腳和第7腳的輸出電壓進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管的開關頻率，從而實現升壓電路的開關控制。
[0011]進一步的，檢測模塊還包括第一高側電平采樣電路，在電感線圈L1與電壓輸入端口之間還設有檢測位T，在檢測位T兩端連接有第一高側電平采樣電路，所述第一高側電平采樣電路包括第一高側芯片U4、第一高側穩壓二極管D6、第一高本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種支持雙向電流與超級電容充電的數字電源，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整模塊、檢測模塊、電壓輸入端口和電壓輸出端口；所述調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；所述在電感線圈L1與電源輸入端口之間設有降壓電路；在電感線圈L1與電源輸出端口之間設有升壓電路；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驅動電路；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驅動電路；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驅動電路；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驅動電路；調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；主控模塊根據檢測到的電流值產生PWM信號并將該信號發送至升壓MOS驅動電路和降壓MOS驅動電路，升壓MOS驅動電路和降壓MOS驅動電路即可根據PWM信號控制升壓電路以及降壓電路的開關頻率。2.根據權利要求1所述的一種支持雙向電流與超級電容充電的數字電源，其特征在于：所述降壓MOS驅動電路包括降壓驅動芯片U10、降壓驅動檢波二極管D25、降壓驅動第一電容C43、降壓驅動第二電容C44、降壓驅動第一二極管D28和降壓驅動第二二極管D30，所述降壓驅動芯片U10的第7引腳連接第一MOS管Q1的G極，降壓驅動芯片U10的第5引腳連接第二MOS管Q3的G極，降壓驅動芯片U10的第8引腳和第6引腳通過降壓驅動檢波二極管D25連接供電電源，在降壓驅動芯片U10的第6引腳與降壓驅動加撥二極管D25之間還設有降壓驅動第二電容C44，所述降壓驅動芯片U10的第1引腳通過降壓驅動第一電容C43接地，降壓驅動芯片U10的第2引腳通過降壓驅動第一二極管D28接地，降壓驅動芯片U10的第3引腳通過降壓驅動第二二極管D30接地，降壓驅動芯片U10的第4引腳接地；所述降壓驅動芯片U10的第2引腳還通過降壓電阻R62連接主控模塊。3.根據權利要求1所述的一種支持雙向電流與超級電容充電的數字電源，其特征在于：所述升壓MOS驅動電路包括升壓驅動芯片U11、升壓驅動檢波二極管D26、升壓驅動第一電容C45、升壓驅動第二電容C46、升壓驅動第一二極管D18和升壓驅動第二二極管D31，所述升壓驅動芯片U11的第7引腳連接第三MOS管Q2的G極，升壓驅動芯片U11的第5引腳連接第四MOS管Q4的G極，升壓驅動芯片U11的第8引腳和第6引腳通過升壓驅動檢波二極管D26連接供電電源，在升壓驅動芯片U11的第6引腳與升壓驅動加撥二極管D26之間還設有升壓驅動第二電容C46，所述升壓驅動芯片U11的第1引腳通過升壓驅動第一電容C45接地，升壓驅動芯片U11的第2引腳通過升壓驅動第一二極管D18接地，升壓驅動芯片U11的第3引腳通過升壓驅動第二二極管D31接地，升壓驅動芯片U11的第4引腳接地；所述升壓驅動芯片U11的第2引腳
還通過升壓電阻R63連接主控模塊。4.根據權利要求1所述的一種支持雙向電流與超級電容充電的數字電源，其特征在于：檢測模塊還包括第一高側電平采樣電路，在電感線圈L1與電壓輸入端口之間還設有檢測位T，在檢測位T兩端連接有第一高側電平采樣電路，所述第一高側電平采樣電路包括第一高側芯片U4、第一高側穩壓二極管D6、第一高側穩壓二極管D8、第一高側電阻R16、第一高側電阻R14、第一高側電容C7、第一高側電容C10和第一高側電容C13，所述第一高側芯片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，第一高側芯片U4的第5引腳接地，第一高側芯片U4的第6引腳連接第一高側電阻R16，第一高側芯片U4的第7引腳連接第一高側電阻R14，第一高側芯片U4的第8引腳連接供電電源，所述第一高側芯片U4的第8引腳還通過第一高側電容C13接地；所述第一高側電阻R16連接第一高側穩壓二極管D8的一端，所述第一高側穩壓二極管D8的另一端接地，所述第一高側電阻R16還通過第一高側電容C10接地，所述第一高側電阻R16還與主控芯片的第21腳相連；所述第一高側電阻R14連接第一高側穩壓二極管D6的一端，所述第一高側穩壓二極管D6的另一端接地，所述第一高側電阻R14還通過第一高側電容C7接地，所述第一高側電阻R14還與主控芯片的第20腳相連。5.根據權利要求1所述的一種支持雙向電流與超級電容充電的數字電源，其特征在于：檢測模塊還包括第二高側電平采樣電路，在電感線圈L1與電壓輸出端口之間還設有檢測位TT，在檢測位TT兩端連接有第二高側電平采樣電路，所述第二高側電平采樣電路包括第二高側芯片U5、第二高側穩壓二極管D5、第二高側穩壓二極管D9、第二高側電阻R18、第二高側電阻R19、第二高側電容C6、第二高側電容C14和第二高側電容C15，所述第二高側芯片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，第二高側芯片U5的第5引腳接地，第二高側芯片U5的第6引腳連接第二高側電阻R19，第二高側芯片U5的第7引腳連接第二高側電阻R18，第二高側芯片U5的第8引腳連接供電電源，所述第二高側芯片U5的第8引腳還通過第二高側電容C15接地；所述第二高側電阻R19連接第二高...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉昱歌，陳慶倫，張玉秋，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：