一种软开关型双向串联谐振变换器及其恒增益控制方法与流程

文档序号:18735975发布日期:2019-09-21 01:11阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种软开关型双向串联谐振变换器,其特征在于:包括主电路和控制电路,主电路包括开关网络、谐振网络、辅助器件和一个理想变压器;理想变压器的匝比为n:1,其原边、副边的两个开关网络均为全桥网络,分别连接电压V1和电压V2,当正向工作时V1为输入电压,V2为输出电压;当反向工作时V2为输入电压,V1为输出电压;原边、副边都由四个MOS管组成,原边是Q1、Q2、Q3、Q4,副边是Q5、Q6、Q7、Q8;原边、副边的两个谐振网络均为LC串联谐振网络,原边的谐振电感为Lr1,谐振电容为Cr1,副边的谐振电感为Lr2,谐振电容为Cr2;原副边均有一个电感作为辅助器件,原边的辅助电感为L1,副边的辅助电感为L2;

在所述软开关型双向串联谐振变换器的原边,电压V1的正极同时与MOS管Q1和MOS管Q3的漏极相连,电压V1的负极同时与MOS管Q2和MOS管Q4的源极相连,MOS管Q1的源极和MOS管Q2的漏极同时与谐振电容Cr1和辅助电感L1的一端相连,MOS管Q3的源极和MOS管Q4的漏极同时与辅助电感L1的另一端以及变压器原边的负极相连,谐振电容Cr1的另一端与谐振电感Lr1的一端相连,谐振电感Lr1的另一端与变压器正极相连;在变压器副边,变压器副边的正极与谐振电感Lr2的一端相连,谐振电感Lr2的另一端与谐振电容Cr2的一端相连,变压器副边负极同时和MOS管Q5的源极、MOS管Q6的漏极以及辅助电感L2的一端相连,辅助电感L2的另一端同时与MOS管Q7的源极、MOS管Q8的漏极以及谐振电容Cr2的另一端相连,MOS管Q5和MOS管Q7的漏极与电压V2的正极连在一起,MOS管Q6和MOS管Q8的源极与电压V2的负极相连。

2.如权利要求1所述的一种软开关型双向串联谐振变换器,其特征在于:所述控制电路主要由以DSP为核心的控制器和用以产生驱动信号的驱动电路构成;在CPU的控制下,产生互补的PWM驱动信号,驱动电路将接收到的来自控制器的PWM信号,经过隔离和电压增强后为主电路的MOS管(Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8)提供驱动电压。

3.如权利要求1或2所述的一种软开关型双向串联谐振变换器,其特征在于:所述MOS管(Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8)为存在反并联体二极管和漏源极寄生电容的功率开关管。

4.一种用于软开关型双向串联谐振变换器的恒增益控制方法,用于控制如权利要求1或2所述的一种软开关型双向串联谐振变换器,其特征在于:在正向运行模式的额定负载下,驱动信号加上死区时间为半个谐振周期,任何一个功率MOS管(Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8)关闭时,谐振电流都为零;当谐振电流为从负值变为正值的零点时同时关闭原边MOS管Q2和Q3及与之对应的副边MOS管Q5和Q8,经过第一个死区时间,同时开通原边MOS管Q1和Q4及与之对应的副边MOS管Q6和Q7;当谐振电流为从正值变为负值的零点时同时关闭MOS管Q1和Q4及Q6和Q7,经过第二个死区时间,再同时把MOS管Q2和Q3及Q5和Q8打开;

在反向运行模式的额定负载下,驱动信号加上死区时间为半个谐振周期,任何一个功率MOS管(Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8)关闭时,谐振电流都为零;当谐振电流为从负值变为正值的零点时同时关闭原边MOS管Q2和Q3及与之对应的副边MOS管Q5和Q8,经过第一个死区时间,同时开通原边MOS管Q1和Q4及与之对应的副边MOS管Q6和Q7;当谐振电流为从正值变为负值的零点时同时关闭MOS管Q1和Q4及Q6和Q7,经过第二个死区时间,再同时把MOS管Q2和Q3及Q5和Q8打开。

5.如权利要求1或2所述的一种用于软开关型双向串联谐振变换器,其特征在于:工作方法为,

正向工作时,当变换器工作在额定负载时,在t0时刻,谐振电流ir1为正值,原边MOS管Q1和Q4及对应的副边MOS管Q6和Q7同时开通,虽然ir1为正值,但辅助电感L1的电流iL1为负值,且其值比ir1大,流过Q1和Q4的电流为ir1与iL1之和,于是有充足的电流流过Q1和Q4的体二极管,把Q1和Q4钳位为0,Q1和Q4为零电压开通;副边t0时ir2为负值,iL2也为负值,流过Q6和Q7体二极管的电流为ir2与iL2之和,把Q6和Q7两端的电压钳位为0,使Q6和Q7实现零电压开通;谐振电流为正弦信号,谐振电流在t1时达到零,MOS管Q1和Q4及Q6和Q7同时关断,此时原副边所有MOS管的结电容都进行着对应的充放电过程,Q1、Q4、Q6、Q7的结电容在充电,Q2、Q3、Q5、Q8的结电容在放电,在t2时充放电完毕,谐振电流与辅助电流之和流向Q2、Q3、Q5、Q8的体二极管,把电压钳位为零,为其在t3时的零电压开通创造条件;后半周期波形与前半周期波形对称,原理也相同;

反向工作模式下,当变换器工作在额定负载时,在t0时刻,谐振电流ir2为正值,原边MOS管Q1和Q4及对应的副边MOS管Q6和Q7同时开通,虽然ir2为正值,但辅助电感L2的电流iL2为负值,且其值比ir2大,流过Q1和Q4的电流为ir2与iL2之和,于是有充足的电流流过Q1和Q4的体二极管,把Q1和Q4钳位为0,Q1和Q4为零电压开通;副边t0时ir1为负值,iL1也为负值,流过Q6和Q7体二极管的电流为ir1与iL1之和,把Q6和Q7两端的电压钳位为0,使Q6和Q7实现零电压开通;谐振电流为正弦信号,谐振电流在t1时达到零,MOS管Q1和Q4及Q6和Q7同时关断,此时原副边所有MOS管的结电容都进行着对应的充放电过程,Q1、Q4、Q6、Q7的结电容在充电,Q2、Q3、Q5、Q8的结电容在放电,在t2时充放电完毕,谐振电流与辅助电流之和流向Q2、Q3、Q5、Q8的体二极管,把电压钳位为零,为其在t3时的零电压开通创造条件;后半周期波形与前半周期波形对称,原理也相同。

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