一种DC-DC双向变换器的制作方法

dc双向变换器的第一外接端，所述第一电感和第一电容分别连接至两个桥臂的中点，两所述二极管串联后与第十电容并联，并与四个开关管串联构成的桥臂中间的两开关管并联，且两个电容构成的桥臂中点与串联连接的两二极管之间的连接点连接。
11.其进一步技术方案为：所述整流电路包括四个开关管，每两个开关管串联构成一个桥臂，两个桥臂并联后其两端作为dc-dc双向变换器的第二外接端，所述变压器次级绕组的同名端和异名端分别连接至两个桥臂的中点。
12.为解决上述技术问题，本发明还提供一种dc-dc双向变换器，包括逆变电路、谐振电路、变压器以及整流电路，其中，所述谐振电路包括第一电容、第二电容、第一电感、第二电感以及第三电感，所述第一电容和第一电感串联后的一端连接第三电感，其另一端和第三电感的另一端连接逆变电路，所述第二电容和第二电感串联后的一端连接第三电感的该另一端，该第二电容和第二电感串联后的另一端和第三电感与第一电容/第一电感连接的一端连接变压器的初级绕组，所述变压器的次级绕组连接整流电路的输入侧，所述整流电路的输出侧以及逆变电路的输入侧分别作为该dc-dc双向变换器的第二外接端和第一外接端。
13.为解决上述技术问题，本发明还提供一种dc-dc双向变换器，包括逆变电路、谐振电路、变压器以及整流电路，其中，所述谐振电路包括第一电容、第二电容、第一电感、第二电感以及第三电感，所述第三电感的一端与第一电感和第一电容的一端连接，该第三电感的另一端与第二电感和第二电容的一端连接，所述第二电感和第一电容的另一端连接逆变电路，所述第一电感和第二电容的另一端连接变压器的初级绕组，所述变压器的次级绕组连接整流电路的输入侧，所述整流电路的输出侧以及逆变电路的输入侧分别作为该dc-dc双向变换器的第二外接端和第一外接端。
14.为解决上述技术问题，本发明还提供一种dc-dc双向变换器，包括逆变电路、谐振电路、变压器以及整流电路，其中，所述谐振电路包括第一电容、第二电容、第一电感、第二电感以及第三电感，所述第一电容和第一电感以及所述第二电容和第二电感串联后的一端均连接至第三电感的一端，所述第一电容和第一电感串联后的另一端和第三电感的另一端连接逆变电路，所述第二电容和第二电感串联后的另一端和第三电感的该另一端连接变压器的初级绕组，所述变压器的次级绕组连接整流电路的输入侧，所述整流电路的输出侧以及逆变电路的输入侧分别作为该dc-dc双向变换器的第二外接端和第一外接端。
15.与现有技术相比，本发明dc-dc双向变换器中的谐振电路为对称的电路拓扑形式，其在能量正反向流动时的等效电路相同，解决了传统llc谐振电路不能反向同等性能工作的问题，即本发明dc-dc双向变换器在能量反向流动时可升压，可有效提升变换器的输入输出电压范围，实现宽电压范围输出，同时在能量反向流动时保留了良好的软开关的性能。
附图说明
16.图1是本发明dc-dc双向变换器第一实施例的电路示意图。
17.图2是本发明dc-dc双向变换器第二实施例的电路示意图。
18.图3是本发明dc-dc双向变换器第三实施例的电路示意图。
19.图4是本发明dc-dc双向变换器第四实施例的电路示意图。
20.图5是本发明dc-dc双向变换器第五实施例的电路示意图。
具体实施方式
21.为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
22.参照图1，图1为本发明dc-dc双向变换器10第一实施例的电路示意图。在附图所示的实施例中，所述dc-dc双向变换器10包括逆变电路11、谐振电路12、变压器t1以及整流电路14，其中，所述谐振电路12包括第一电容c1、第二电容c2、第一电感l1、第二电感l2以及第三电感l3，所述第三电感l3的一端与第一电感l1和第二电感l2的一端连接，该第三电感l3的另一端与第一电容c1和第二电容c2的一端连接，所述第一电感l1和第一电容c1的另一端作为谐振电路12的第一连接端，连接逆变电路11，所述第二电感l2和第二电容c2的另一端作为该谐振电路12的第二连接端，连接变压器t1的初级绕组，所述变压器t1的次级绕组连接整流电路14的输入侧，所述整流电路14的输出侧以及逆变电路11的输入侧分别作为该dc-dc双向变换器10的第一外接端和第二外接端，以连接负载和电源。优选地，所述第一电感l1和第二电感l2的电感量相同。
23.本实施例中，当能量正向流动时，dc-dc双向变换器10的第一外接端作为直流输入端，可外接电源，其第二外接端作为直流输出端，可外接负载；而当能量反向流动时，则dc-dc双向变换器10的第二外接端作为直流输入端，其第一外接端作为直流输出端。本发明dc-dc双向变换器10中的谐振电路12为对称的电路拓扑形式，其在能量正反向流动时的等效电路相同，解决了传统llc谐振电路不能反向同等性能工作的问题，即在能量反向流动时可升压，可有效提升变换器的输入输出电压范围，实现宽电压范围输出，同时在能量反向流动时保留了良好的软开关的性能。
24.在某些实施例中，所述逆变电路11包括第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3及第四开关管q4共四个开关管，每两个开关管串联构成一个桥臂，两个桥臂并联后其两端作为dc-dc双向变换器10的第一外接端，其中，所述第一开关管q1和第二开关管q2串联构成的桥臂的中点与第一电感l1连接，所述第三开关管q3和第四开关管q4串联构成的桥臂的中点与第一电容c1连接。可理解地，在某些其他实施例中，所述第一开关管q1和第二开关管q2串联构成的桥臂的中点可与第一电容c1连接，而第三开关管q3和第四开关管q4串联构成的桥臂的中点与第一电感l1连接。本实施例中，采用pfm方式控制开关管的工作，即采用恒定占空比，以恒定开关管的导通和关断时间，然后以调制方波频率方式来实现调节，从而可实现低频工作状态下dc-dc双向变换器10的零电流开通。
25.在附图所示的实施例中，所述整流电路14包括第五开关管q5、第六开关管q6、第七开关管q7及第八开关管q8共四个开关管，每两个开关管串联构成一个桥臂，两个桥臂并联后其两端作为dc-dc双向变换器10的第二外接端，其中，所述第五开关管q5和第六开关管q6串联构成的桥臂的中点以及第七开关管q7和第八开关管q8串联构成的桥臂的中点分别与所述变压器t1次级绕组的同名端和异名端连接。基于该设计，在能量正向流动时，所述整流电路14可将所述变压器t1周期性输出的电压波形进行整流，产生负载所需的工作电压。优选地，所述开关管选用mos、igbt或其他可控功率开关管，以实现更好的电路性能，本实施例中，在开关管上还并联有二极管，若开关管选用mos管，则在其漏极和源极之间并联一二极管，而若开关管选用igbt管，则在其发射极和集电极之间并联一二极管。
26.进一步地，所述dc-dc双向变换器10还包括第一滤波电容c3和第二滤波电容c4，所
述第一滤波电容c3两端连接至逆变电路11的输入侧，所述第二滤波电容c4两端连接至整流电路14的输出侧。
27.本实施例中，在能量正向传输时，通过控制第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3和第四开关管q4的开关频率来实现dc-dc双向变换器10的宽范围电压输出，且每个桥臂上的两个开关管互补导通，可实现电路软开关；能量反向传输时，谐振电路12是对称的电路拓扑结构，则能量正反向流动时的等效电路相同，因此，通过控制第五开关管q5、第六开关管q6、第七开关管q7和第八开关管q8的开关频率可实现与正向传输时同样的宽范围电压输出，且每个桥臂上的两个开关管互补导通，可实现电路软开关。
28.参照图2，图2为本发明dc-dc双向变换器10第二实施例的电路示意图，本实施例与第一实施例的不同在于谐振电路12和逆变电路11的具体电路结构不同，其余电路结构相同或相似。本实施例中，所述谐振电路12包括第一电容c1、第二电容c2、第一电感l1、第二电感l2以及第三电感l3，所述第一电容c1和第一电感l1串联后的一端连接第三电感l3，其另一端和第三电感l3的另一端连接逆变电路11，所述第二电容c2和第二电感l2串联后的一端连接第三电感l3的该另一端，该第二电容c2和第二电感l2串联后的另一端和第三电感l3与第一电容c1/第一电感l1连接的一端连接变压器t1的初级绕组，由图可知，具体地，本实施例中，所述逆变电路11还可由第三电容c5、第四电容c6、第一开关管q1和第二开关管q2组成，第三电容c5和第四电容c6以及第一开关管q1和第二开关管q2分别串联构成一个桥臂，两个桥臂并联后其两端作为dc-dc双向变换器10的第一外接端，且所述第一开关管q1和第二开关管q2串联构成的桥臂的中点与第一电容c1连接，所述第三电容c5和第四电容c6串联构成的桥臂的中点与第三电感l3和第二电容c2连接。本实施例同样可以有效提升变换器10的输入输出电压范围，实现宽电压范围输出，同时在能量反向流动时保留了良好的软开关的性能。
29.可理解地，在某些其他实施例中，所述第一开关管q1和第二开关管q2串联构成的桥臂的中点可与第一电感l1连接，第三电容c5和第四电容c6串联构成的桥臂的中点与第三电感l3和第二电感l2/第二电容c2连接；或者是，第一开关管q1和第二开关管q2串联构成的桥臂的中点可与第三电感l3和第二电容c2连接，而第三电容c5和第四电容c6串联构成的桥臂的中点与第一电容c1/第一电感l1连接；或者是，第一开关管q1和第二开关管q2串联构成的桥臂的中点可与第三电感l3和第二电感l2连接，第三电容c5和第四电容c6串联构成的桥臂的中点与第一电容c1或第一电感l1连接。其电路工作过程和工作原理实质与本实施例相同。
30.参照图3，图3为本发明dc-dc双向变换器10第三实施例的电路示意图，本实施例与第一实施例的不同在于谐振电路12和逆变电路11的具体电路结构不同，其余电路结构相同或相似。本实施例中，所述谐振电路12包括第一电容c1、第二电容c2、第一电感l1、第二电感l2以及第三电感l3，所述第三电感l3的一端与第一电感l1和第一电容c1的一端连接，该第三电感l3的另一端与第二电感l2和第二电容c2的一端连接，所述第二电感l2和第一电容c1的另一端连接逆变电路11，所述第一电感l1和第二电容c2的另一端连接变压器t1的初级绕组。由图可知，具体地，本实施例中，所述逆变电路11包括第一开关管q1和第二开关管q2共两个开关管，第一开关管q1和第二开关管q2串联构成桥臂，所述第一电容c1和第二电感l2分别连接至桥臂的中点和桥臂的最下端。本实施例同样可以有效提升变换器10的输入输出
电压范围，实现宽电压范围输出。可理解地，在某些其他实施例中，所述第一电容c1可连接至桥臂的最上端，第二电感l2连接至桥臂的中点。
31.参照图4，图4为本发明dc-dc双向变换器10第四实施例的电路示意图，本实施例与第一实施例的不同在于谐振电路12和逆变电路11的具体电路结构不同，其余电路结构相同或相似。本实施例中，所述谐振电路12包括第一电容c1、第二电容c2、第一电感l1、第二电感l2以及第三电感l3，所述第一电容c1和第一电感l1以及所述第二电容c2和第二电感l2串联后的一端均连接至第三电感l3的一端，所述第一电容c1和第一电感l1串联后的另一端和第三电感l3的另一端连接逆变电路11，所述第二电容c2和第二电感l2串联后的另一端和第三电感l3的该另一端连接变压器t1的初级绕组。具体地，本实施例中，所述逆变电路11包括两个电容以及四个开关管，两个电容和四个开关管分别串联构成一个桥臂。具体地，该逆变电路11包括第五电容c5和第六电容c6、第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3和第四开关管q4，所述第五电容c5和第六电容c6串联构成第一桥臂，所述第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3和第四开关管q4串联构成第二桥臂，两个桥臂并联后其两端作为dc-dc双向变换器10的第一外接端，所述第一桥臂的中点连接第二桥臂的中点，第一电感l1连接第二桥臂的上桥臂，即连接第一开关管q1和第三开关管q3之间的连接点，第三电感l3连接第二桥臂的下桥臂，即连接第四开关管q4和第二开关管q2之间的连接点。本实施例同样可以有效提升变换器10的输入输出电压范围，实现宽电压范围输出，同时在能量反向流动时保留了良好的软开关的性能。
32.参照图5，图5为本发明dc-dc双向变换器10第五实施例的电路示意图，本实施例与第一实施例的不同在于逆变电路11的具体电路结构不同，其余电路结构相同或相似。本实施例中，所述逆变电路11包括两个电容、四个开关管、两个二极管和一第十电容，两个电容和四个开关管分别串联构成一个桥臂，两个桥臂并联后其两端作为dc-dc双向变换器10的第一外接端。具体地，该逆变电路11包括第五电容c5和第六电容c6、第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3、第四开关管q4、第一二极管d1和第二二极管d2和第十电容c10，所述第五电容c5和第六电容c6串联构成的桥臂的中点与第一电感l1连接，而所述第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3和第四开关管q4串联构成的桥臂的中点与第一电容c1连接，所述第一二极管d1和第二二极管d2串联后与第十电容并联c10后，与第三开关管q3和第四开关管q4并联，且第五电容c5和第六电容c6串联构成的桥臂的中点与第一二极管d1和第二二极管d2之间的连接点连接，即第五电容c5和第六电容c6串联构成的桥臂的中点与第一二极管d1的阳极和第二二极管d2的阴极连接。本实施例同样可以在能量正反向流动时有效提升变换器10的输入输出电压范围，实现宽电压范围输出，同时保留了良好的软开关的性能。
33.综上所述，本发明dc-dc双向变换器中的谐振电路为对称的电路拓扑形式，其在能量正反向流动时的等效电路相同，解决了传统llc谐振电路不能反向同等性能工作的问题，即本发明dc-dc双向变换器在能量反向流动时可升压，可有效提升变换器的输入输出电压范围，实现宽电压范围输出，同时在能量反向流动时保留了良好的软开关的性能。
34.以上所述仅为本发明的优选实施例，而非对本发明做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。