LLC谐振电路、双向DC变换器、列车电路系统及列车的制作方法

本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种LLC谐振电路、双向DC变换器、列车电路系统及列车。

背景技术：

常规的双向LLC并联电路通常采用对称全桥拓扑结构。

相关技术中，通常通过双向LLC并联电路中金属-氧化物-半导体晶体管(Metal Oxide Semiconductor，简称MOS管)的体二极管整流来防止环流。但对于采用高压MOS管(例如碳化硅MOS管)的双向LLC并联电路，由于高压MOS管的体二极管压降较大，其能耗也大，因此，如果通过MOS管体二极管整流来防止环流，将会导致整个系统效率低下。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种LLC谐振电路，二极管单元中二极管与 LLC谐振单元中MOS管一一对应，且二极管单元中多个二极管分别与LLC谐振单元中其所对应的MOS管同向并联，通过与MOS管并联的二极管整流来防止环流，无需通过MOS 管的体二极管进行整流，可降低MOS管能耗，提高系统效率。

本实用新型的第二个目的在于提出一种双向DC变换器。

本实用新型的第三个目的在于提出一种列车电路系统。

本实用新型的第四个目的在于提出一种列车。

为达上述目的，本实用新型的第一方面实施例提出了一种LLC谐振电路，包括：

LLC谐振单元，所述LLC谐振单元包括：并联的第一LLC谐振支路和第二LLC谐振支路，所述第一LLC谐振支路和所述第二LLC谐振支路分别包括对称的全桥拓扑结构，所述全桥拓扑结构包括并联的两个电桥，所述电桥包括串联的两个MOS管；

二极管单元，所述二极管单元包括多个二极管，所述二极管与所述MOS管一一对应，且所述二极管与对应的所述MOS管同向并联。

根据本实用新型提出的LLC谐振电路，LLC谐振单元包括并联的第一LLC谐振支路和第二LLC谐振支路，第一LLC谐振支路和第二LLC谐振支路分别包括对称的全桥拓扑结构，全桥拓扑结构包括并联的两个电桥，电桥包括串联的两个MOS管，二极管单元包括多个二极管，二极管单元中二极管与LLC谐振单元中MOS管一一对应，且二极管单元中多个二极管分别与LLC谐振单元中其所对应的MOS管同向并联，通过与MOS管并联的二极管整流来防止环流，无需通过MOS管的体二极管进行整流，可降低MOS管能耗，提高系统效率。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一LLC谐振支路包括：第一初级LLC谐振电路、第一次级LLC谐振电路和第一变压器；所述第一初级LLC谐振电路通过所述第一变压器与所述第一次级LLC谐振电路连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一初级LLC谐振电路包括：第一电容；第一 MOS管，所述第一MOS管的漏极分别与所述第一电容的第一端和所述多个二极管中的第一二极管的阴极连接，所述第一MOS管的源极与所述第一二极管的阳极连接；第二MOS 管，所述第二MOS管的漏极分别与所述第一MOS管的源极和所述多个二极管中的第二二极管的阴极连接，所述第二MOS管的源极分别与所述第二二极管的阳极和所述第一电容的第二端连接；第三MOS管，所述第三MOS管的漏极分别与所述第一电容的第一端和所述多个二极管中的第三二极管的阴极连接，所述第三MOS管的源极与所述第三二极管的阳极连接；第四MOS管，所述第四MOS管的漏极分别与所述第三MOS管的源极和所述多个二极管中的第四二极管的阴极连接，所述第四MOS管的源极分别与所述第四二极管的阳极和所述第一电容的第二端连接；第一电感，所述第一电感的第一端与所述第一MOS管的源极连接，所述第一电感的第二端与所述第一变压器的初级线圈的第一端连接；第二电容，所述第二电容的第一端与所述第三MOS管的源极连接，所述第二电容的第二端与所述第一变压器的初级线圈的第二端连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一次级LLC谐振电路包括：第三电容；第五 MOS管，所述第五MOS管的漏极分别与所述第三电容的第一端和所述多个二极管中的第五二极管的阴极连接，所述第五MOS管的源极与所述第五二极管的阳极连接；第六MOS 管，所述第六MOS管的漏极分别与所述第五MOS管的源极和所述多个二极管中的第六二极管的阴极连接，所述第六MOS管的源极分别与所述第六二极管的阳极和所述第三电容的第二端连接；第七MOS管，所述第七MOS管的漏极分别与所述第三电容的第一端和所述多个二极管中的第七二极管的阴极连接，所述第七MOS管的源极与所述第七二极管的阳极连接；第八MOS管，所述第八MOS管的漏极分别与所述第七MOS管的源极和所述多个二极管中的第八二极管的阴极连接，所述第八MOS管的源极分别与所述第八二极管的阳极和所述第三电容的第二端连接；第二电感，所述第二电感的第一端与所述第七MOS管的源极连接，所述第二电感的第二端与所述第一变压器的次级线圈的第一端连接；第四电容，所述第四电容的第一端与所述第五MOS管的源极连接，所述第四电容的第二端与所述第一变压器的次级线圈的第二端连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述第二LLC谐振支路包括：第二初级LLC谐振电路、第二次级LLC谐振电路和第二变压器；所述第二初级LLC谐振电路通过所述第二变压器与所述第二次级LLC谐振电路连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述第二初级LLC谐振电路包括：第五电容；第九 MOS管，所述第九MOS管的漏极分别与所述第五电容的第一端和所述多个二极管中的第九二极管的阴极连接，所述第九MOS管的源极与所述第九二极管的阳极连接；第十MOS 管，所述第十MOS管的漏极分别与所述第九MOS管的源极和所述多个二极管中的第十二极管的阴极连接，所述第十MOS管的源极分别与所述第十二极管的阳极和所述第五电容的第二端连接；第十一MOS管，所述第十一MOS管的漏极分别与所述第五电容的第一端和所述多个二极管中的第十一二极管的阴极连接，所述第十一MOS管的源极与所述第十一二极管的阳极连接；第十二MOS管，所述第十二MOS管的漏极分别与所述第十一MOS管的源极和所述多个二极管中的第十二二极管的阴极连接，所述第十二MOS管的源极分别与所述第十二二极管的阳极和所述第五电容的第二端连接；第三电感，所述第三电感的第一端与所述第九MOS管的源极连接，所述第三电感的第二端与所述第二变压器的初级线圈的第一端连接；第六电容，所述第六电容的第一端与所述第十一MOS管的源极连接，所述第六电容的第二端与所述第二变压器的初级线圈的第二端连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述第二次级LLC谐振电路包括：第七电容；第十三 MOS管，所述第十三MOS管的漏极分别与所述第七电容的第一端和所述多个二极管中的第十三二极管的阴极连接，所述第十三MOS管的源极与所述第十三二极管的阳极连接；第十四MOS管，所述第十四MOS管的漏极分别与所述第十三MOS管的源极和所述多个二极管中的第十四二极管的阴极连接，所述第十四MOS管的源极分别与所述第十四二极管的阳极和所述第七电容的第二端连接；第十五MOS管，所述第十五MOS管的漏极分别与所述第七电容的第一端和所述多个二极管中的第十五二极管的阴极连接，所述第十五MOS 管的源极与所述第十五二极管的阳极连接第十六MOS管，所述第十六MOS管的漏极分别与所述第十五MOS管的源极和所述多个二极管中的第十六二极管的阴极连接，所述第十六 MOS管的源极分别与所述第十六二极管的阳极和所述第七电容的第二端连接；第四电感，所述第四电感的第一端与所述第十五MOS管的源极连接，所述第四电感的第二端与所述第二变压器的次级线圈的第一端连接；第八电容，所述第八电容的第一端与所述第十三MOS 管的源极连接，所述第八电容的第二端与所述第二变压器的次级线圈的第二端连接。

为达上述目的，本实用新型的第二方面实施例提出了一种双向DC变换器，包括：如本实用新型的第一方面实施例所述的LLC谐振电路。

为达上述目的，本实用新型的第三方面实施例提出了一种列车电路系统，包括：如本实用新型的第二方面实施例所述的双向DC变换器。

为达上述目的，本实用新型的第四方面实施例提出了一种列车，包括如本实用新型的第三方面实施例所述的列车电路系统。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的LLC谐振电路的结构图；

图2是根据本实用新型一个实施例的LLC谐振电路的电路图；

图3是根据本实用新型一个实施例的双向DC变换器的结构图；

图4是根据本实用新型一个实施例的列车电路系统的结构图；

图5是根据本实用新型一个实施例的列车的结构图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合附图来描述本实用新型实施例的LLC谐振电路、双向DC变换器、列车电路系统及列车。

图1是根据本实用新型一个实施例的LLC谐振电路的结构图，如图1所示，该LLC 谐振电路包括：

LLC谐振单元11，LLC谐振单元11包括：并联的第一LLC谐振支路和第二LLC谐振支路，第一LLC谐振支路和第二LLC谐振支路分别包括对称的全桥拓扑结构，全桥拓扑结构包括并联的两个电桥，电桥包括串联的两个MOS管；

二极管单元12，二极管单元12包括多个二极管，二极管与MOS管一一对应，且二极管与对应的MOS管同向并联。

本实用新型实施例中，LLC谐振单元11包括并联的第一LLC谐振支路和第二LLC谐振支路，第一LLC谐振支路和第二LLC谐振支路分别包括对称的全桥拓扑结构，全桥拓扑结构包括并联的两个电桥，电桥包括串联的两个MOS管，MOS管包括内置的体二极管，二极管单元12包括多个二极管，二极管单元12中二极管与LLC谐振单元11中MOS管一一对应，且二极管单元12中多个二极管分别与LLC谐振单元11中其所对应的MOS管同向并联，其中，同向并联具体可为MOS管的源极与二极管的阳极相连，MOS管的漏极与二极管的阴极相连。通过与MOS管并联的二极管整流来防止环流，无需通过MOS管的体二极管进行整流，可降低MOS管能耗，提高系统效率。

根据本实用新型提出的LLC谐振电路，LLC谐振单元包括并联的第一LLC谐振支路和第二LLC谐振支路，第一LLC谐振支路和第二LLC谐振支路分别包括对称的全桥拓扑结构，全桥拓扑结构包括并联的两个电桥，电桥包括串联的两个MOS管，二极管单元包括多个二极管，二极管单元中二极管与LLC谐振单元中MOS管一一对应，且二极管单元中多个二极管分别与LLC谐振单元中其所对应的MOS管同向并联，通过与MOS管并联的二极管整流来防止环流，无需通过MOS管的体二极管进行整流，可降低MOS管能耗，提高系统效率。

相关技术中的LLC谐振电路通过MOS管中内置的体二极管整流来防止环流。但当LLC 谐振电路中MOS管采用高压MOS管(例如碳化硅MOS管)时，由于高压MOS管的体二极管压降较大，其能耗也大，因此，通过MOS管的体二极管整流将导致整个系统效率低下。

图2是根据本实用新型一个实施例的LLC谐振电路的电路图，如图2所示，在图1所示实施例基础上，第一LLC谐振支路可包括：第一初级LLC谐振电路、第一次级LLC谐振电路和第一变压器T11；第一初级LLC谐振电路通过第一变压器T11与第一次级LLC 谐振电路连接。

本实用新型实施例中，第一初级LLC谐振电路、第一次级LLC谐振电路对应图1所示实施例中的全桥拓扑结构，且互相对称。

进一步的，如图2所示，第一初级LLC谐振电路可包括：第一电容C11，第一电容C11 与第二LLC谐振支路并联；第一MOS管Q11，第一MOS管Q11的漏极分别与第一电容 C11的第一端和多个二极管中的第一二极管D11的阴极连接，第一MOS管Q11的源极与第一二极管D11的阳极连接；第二MOS管Q12，第二MOS管Q12的漏极分别与第一MOS 管Q11的源极和多个二极管中的第二二极管D12的阴极连接，第二MOS管Q12的源极分别与第二二极管D12的阳极和第一电容C11的第二端连接；第三MOS管Q13，第三MOS 管Q13的漏极分别与第一电容C11的第一端和多个二极管中的第三二极管D13的阴极连接，第三MOS管Q13的源极与第三二极管D13的阳极连接；第四MOS管Q14，第四MOS 管Q14的漏极分别与第三MOS管Q13的源极和多个二极管中的第四二极管D14的阴极连接，第四MOS管Q14的源极分别与第四二极管D14的阳极和第一电容C11的第二端连接；第一电感Lr11，第一电感Lr11的第一端与第一MOS管Q11的源极连接，第一电感Lr11 的第二端与第一变压器T11的初级线圈的第一端连接；第二电容Cr11，第二电容Cr11的第一端与第三MOS管Q13的源极连接，第二电容Cr11的第二端与第一变压器T11的初级线圈的第二端连接。

进一步的，如图2所示，第一次级LLC谐振电路包括：第三电容C12，第三电容C12 与第二LLC谐振支路并联；第五MOS管Q17，第五MOS管Q17的漏极分别与第三电容 C12的第一端和多个二极管中的第五二极管D17的阴极连接，第五MOS管Q17的源极与第五二极管D17的阳极连接；第六MOS管Q18，第六MOS管Q18的漏极分别与第五MOS 管Q17的源极和多个二极管中的第六二极管D18的阴极连接，第六MOS管Q18的源极分别与第六二极管D18的阳极和第三电容C12的第二端连接；第七MOS管Q15，第七MOS 管Q15的漏极分别与第三电容C12的第一端和多个二极管中的第七二极管D15的阴极连接，第七MOS管Q15的源极与第七二极管D15的阳极连接；第八MOS管Q16，第八MOS 管Q16的漏极分别与第七MOS管Q15的源极和多个二极管中的第八二极管D16的阴极连接，第八MOS管Q16的源极分别与第八二极管D16的阳极和第三电容C12的第二端连接；第二电感Lr12，第二电感Lr12的第一端与第七MOS管Q15的源极连接，第二电感Lr12 的第二端与第一变压器T11的次级线圈的第一端连接；第四电容Cr12，第四电容Cr12的第一端与第五MOS管Q17的源极连接，第四电容Cr12的第二端与第一变压器T11的次级线圈的第二端连接。

进一步的，如图2所示，第二LLC谐振支路包括：第二初级LLC谐振电路、第二次级LLC谐振电路和第二变压器T12；第二初级LLC谐振电路通过第二变压器T12与第二次级LLC谐振电路连接。

本实用新型实施例中，第二初级LLC谐振电路、第二次级LLC谐振电路对应图1所示实施例中的全桥拓扑结构，且互相对称。

进一步的，如图2所示，第二初级LLC谐振电路包括：第五电容C21，第五电容C21 与第一LLC谐振支路并联；第九MOS管Q21，第九MOS管Q21的漏极分别与第五电容 C21的第一端和多个二极管中的第九二极管D21的阴极连接，第九MOS管Q21的源极与第九二极管D21的阳极连接；第十MOS管Q22，第十MOS管Q22的漏极分别与第九MOS 管Q21的源极和多个二极管中的第十二极管D22的阴极连接，第十MOS管Q22的源极分别与第十二极管D22的阳极和第五电容C21的第二端连接；第十一MOS管Q23，第十一 MOS管Q23的漏极分别与第五电容C21的第一端和多个二极管中的第十一二极管D23的阴极连接，第十一MOS管Q23的源极与第十一二极管D23的阳极连接；第十二MOS管 Q24，第十二MOS管Q24的漏极分别与第十一MOS管Q23的源极和多个二极管中的第十二二极管D24的阴极连接，第十二MOS管Q24的源极分别与第十二二极管D24的阳极和第五电容C21的第二端连接；第三电感Lr21，第三电感Lr21的第一端与第九MOS管Q21 的源极连接，第三电感Lr21的第二端与第二变压器T12的初级线圈的第一端连接；第六电容Cr21，第六电容Cr21的第一端与第十一MOS管Q23的源极连接，第六电容Cr21的第二端与第二变压器T12的初级线圈的第二端连接。

进一步的，如图2所示，第二次级LLC谐振电路包括：第七电容C22，第七电容C22 与第一LLC谐振支路并联；第十三MOS管Q27，第十三MOS管Q27的漏极分别与第七电容C22的第一端和多个二极管中的第十三二极管D27的阴极连接，第十三MOS管Q27 的源极与第十三二极管D27的阳极连接；第十四MOS管Q28，第十四MOS管Q28的漏极分别与第十三MOS管Q27的源极和多个二极管中的第十四二极管D28的阴极连接，第十四MOS管Q28的源极分别与第十四二极管D28的阳极和第七电容C22的第二端连接；第十五MOS管Q25，第十五MOS管Q25的漏极分别与第七电容C22的第一端和多个二极管中的第十五二极管D25的阴极连接，第十五MOS管Q25的源极与第十五二极管D25的阳极连接；第十六MOS管Q26，第十六MOS管Q26的漏极分别与第十五MOS管Q25的源极和多个二极管中的第十六二极管D26的阴极连接，第十六MOS管Q26的源极分别与第十六二极管D26的阳极和第七电容C22的第二端连接；第四电感Lr22，第四电感Lr22 的第一端与第十五MOS管Q25的源极连接，第四电感Lr22的第二端与第二变压器T12的次级线圈的第一端连接；第八电容Cr22，第八电容Cr22的第一端与第十三MOS管Q27 的源极连接，第八电容Cr22的第二端与第二变压器T12的次级线圈的第二端连接。

本实用新型实施例中，当LLC谐振电路正向工作时，控制第一初次LLC谐振电路中 Q11、Q12、Q13及Q14导通，第二初次LLC谐振电路中Q21、Q22、Q23及Q24导通；控制第一次级LLC谐振电路中Q15、Q16、Q17及Q18截止，第二次级LLC谐振电路中 Q25、Q26、Q27及Q28截止；通过第一次级LLC谐振电路中分别与Q15、Q16、Q17及 Q18并联的D15、D16、D17及D18、第二次级LLC谐振电路中分别与Q25、Q26、Q27 及Q28并联的D25、D26、D27及D28整流来防止环流。当LLC谐振电路反向工作时，控制第一初次LLC谐振电路中Q11、Q12、Q13及Q14截止，第二初次LLC谐振电路中Q21、 Q22、Q23及Q24截止；控制第一次级LLC谐振电路中Q15、Q16、Q17及Q18导通，第二次级LLC谐振电路中Q25、Q26、Q27及Q28导通；通过第一初级LLC谐振电路中分别与Q11、Q12、Q13及Q14并联的D11、D12、D13及D14、第二初级LLC谐振电路中分别与Q21、Q22、Q23及Q24并联的D21、D22、D23及D24整流来防止环流。通过与LLC 谐振单元11中多个MOS管并联的多个二极管整流来防止环流，无需通过MOS管的体二极管进行整流，可降低MOS管能耗，提高系统效率。

根据本实用新型提出的LLC谐振电路，LLC谐振单元包括并联的第一LLC谐振支路和第二LLC谐振支路，第一LLC谐振支路和第二LLC谐振支路分别包括对称的全桥拓扑结构，全桥拓扑结构包括并联的两个电桥，电桥包括串联的两个MOS管，二极管单元包括多个二极管，二极管单元中二极管与LLC谐振单元中MOS管一一对应，且二极管单元中多个二极管分别与LLC谐振单元中其所对应的MOS管同向并联，通过与MOS管并联的二极管整流来防止环流，无需通过MOS管的体二极管进行整流，可降低MOS管能耗，提高系统效率。

为了实现上述实施例，本实用新型实施例还提出一种双向DC变换器20，如图3所示，包括如上述实施例所述的LLC谐振电路21。

为了实现上述实施例，本实用新型实施例还提出一种列车电路系统22，如图4所示，包括如上述实施例所述的双向DC变换器20。

为了实现上述实施例，本实用新型实施例还提出一种列车23，如图5所示，包括如上述实施例所述的列车电路系统22。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。