CN111342670B - 半桥变换器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种半桥变换器及其控制方法。半桥变换器为半桥电路以及它的备用电路拓扑结构形成。变压器的第一端分别与第一开关单元和第二开关单元连接，变压器的第二端与第三开关单元连接。此时，通过引入第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元以及彼此之间的电路连接关系，使得当第一开关单元和/或第二开关单元发生损坏时，控制单元通过调控第一开关单元、第二开关单元以及第三开关单元的闭合或断开，可以仍然能够保证电路的正常工作，进而使得负载可以正常工作。从而，可以使得即使电路中的开关单元被击穿损坏，仍然能够保证电路的正常工作，减少了对电路的维修，提高了半桥电源的可靠性，延长了产品的使用寿命，为消费者提供了更可靠的产品。

Description

半桥变换器及其控制方法
技术领域
本申请涉及电路技术领域，特别是涉及一种半桥变换器及其控制方法。
背景技术
半桥电路是一种DC/DC变换器拓扑，广泛应用较大的功率场合，像电动车的充电装置等工况。其中，电网电压波动会导致半桥电路的绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistor，IGBT)击穿，使得能量无法正常传输，甚至出现半桥电源端短路现象。当半桥电路的IGBT被击穿时，会引起电源输出电压数值不准确，从而导致其他用电设备(负载)无法正常工作。
然而，针对IGBT被击穿的问题，传统的半桥电路通过提高开关管的过流能力来解决。此时，通过提高开关管的过流能力，仍然会存在IGBT被击穿的隐患。从而，使得传统半桥电路的可靠性偏低，导致产品的使用寿命短。
发明内容
基于此，有必要针对传统半桥电路中IGBT被击穿导致的可靠性偏低的问题，提供一种半桥变换器及其控制方法。
本申请提供一种半桥变换器。所述半桥变换器包括变压器、第一开关单元、第一电容、第二电容、第二开关单元、第三开关单元、控制单元以及变压器输出侧电路。所述第一开关单元设置于所述变压器的输入侧。所述第一开关单元的第一端与所述变压器的第一端连接。所述第一电容的第一端与所述第一开关单元的第二端连接。所述第二电容的第一端与所述第一电容的第二端连接。且所述第二电容的第一端与所述变压器的第二端连接。所述第二电容的第二端接地。
所述第二开关单元设置于所述变压器的输入侧。所述第二开关单元的第一端与所述第二电容的第二端连接。所述第二开关单元的第二端与所述变压器的第一端连接。所述第三开关单元设置于所述变压器的输入侧。所述第三开关单元的第一端与所述第二电容的第二端连接。所述第三开关单元的第二端与所述变压器的第二端连接。
所述控制单元分别与所述第一开关单元的第三端、所述第二开关单元的第三端、所述第三开关单元的第三端连接，用于分别控制所述第一开关单元、所述第二开关单元以及所述第三开关单元的闭合或断开。所述变压器输出侧电路设置于所述变压器的输出侧，且所述控制单元与所述变压器输出侧电路连接，所述变压器输出侧电路与负载连接，所述控制单元通过对所述变压器输出侧电路进行调控，实现为所述负载提供电源。
在一个实施例中，所述变压器输出侧电路包括第四开关单元、第五开关单元以及第六开关单元。所述第四开关单元设置于所述变压器的输出侧。所述第四开关单元的第一端与所述变压器的第六端连接。所述第四开关单元的第二端与所述负载的第一端连接。所述第五开关单元设置于所述变压器的输出侧。所述第五开关单元的第一端与所述变压器的第三端连接。所述第五开关单元的第二端与所述第四开关单元的第二端连接。所述第六开关单元设置于所述变压器的输出侧。所述第六开关单元的第一端与所述第四开关单元的第二端连接。所述第六开关单元的第二端与所述负载的第二端连接。且所述第六开关单元的第二端与所述变压器的第四端连接。所述变压器的第四端与第五端连接。
所述控制单元分别与所述第四开关单元的第三端、所述第五开关单元的第三端以及所述第六开关单元的第三端连接，用于分别控制所述第四开关单元、所述第五开关单元以及所述第六开关单元的闭合或断开。
在一个实施例中，所述变压器输出侧电路还包括电感。所述电感的第一端与所述第四开关单元的第二端连接。所述电感的第二端与所述负载的第一端连接。
在一个实施例中，所述变压器输出侧电路还包括第三电容与第四电容。所述第三电容的第一端与所述负载的第一端连接。所述第三电容的第二端与所述负载的第二端连接。所述第四电容的第一端与所述负载的第一端连接。所述第四电容的第二端与所述负载的第二端连接。
在一个实施例中，所述控制单元包括开关控制单元与第一采样电路。所述开关控制单元分别与所述第一开关单元的第三端、所述第二开关单元的第三端、所述第三开关单元的第三端、所述第四开关单元的第三端、所述第五开关单元的第三端以及所述第六开关单元的第三端连接。所述第一采样电路用于获取所述负载信息。
在一个实施例中，所述控制单元还包括第二采样电路。所述第二采样电路与所述开关控制单元连接，用于将所述第二采样电路采集的信息传输至所述开关控制单元。所述半桥变换器还包括第一电阻、第二电阻以及第三电阻。所述第一电阻的第一端与所述第一开关单元的第一端连接。所述第二采样电路与所述第一电阻的第二端连接，用于获取所述第一电阻的电流。所述第二电阻的第一端与所述第二开关单元的第一端连接。所述第二采样电路与所述第二电阻的第二端连接，用于获取所述第二电阻的电流。所述第三电阻的第一端与所述第三开关单元的第一端连接。所述第二采样电路与所述第三电阻的第二端连接，用于获取所述第三电阻的电流。
在一个实施例中，本申请提供一种半桥变换器控制方法，采用如上述实施例中任一实施例中所述半桥变换器。所述半桥变换器控制方法包括：
所述开关控制单元控制所述第一开关单元闭合，所述第二开关单元与所述第三开关单元断开；以及
所述开关控制单元控制所述第四开关单元闭合，所述第五开关单元与所述第六开关单元断开。
在一个实施例中，所述半桥变换器控制方法还包括：
所述开关控制单元控制所述第二开关单元闭合，所述第一开关单元与所述第三开关单元断开；以及
所述开关控制单元控制所述第五开关单元闭合，所述第四开关单元与所述第六开关单元断开。
在一个实施例中，本申请提供一种半桥变换器控制方法，采用如上述实施例中任一实施例中所述半桥变换器。所述半桥变换器控制方法包括：
当所述第二采样电路检测所述第一电阻的电流超过阈值电流时，所述第一开关单元损坏；
所述开关控制单元控制所述第三开关单元闭合，所述第二开关单元断开；以及
所述开关控制单元控制所述第四开关单元闭合，所述第五开关单元与所述第六开关单元断开。
在一个实施例中，所述半桥变换器控制方法还包括：
当所述第二采样电路检测所述第一电阻的电流超过阈值电流时，所述第一开关单元损坏；
所述开关控制单元控制所述第二开关单元与所述第三开关单元断开；以及
所述开关控制单元控制所述第四开关单元与所述第五开关单元断开，所述第六开关单元闭合。
在一个实施例中，本申请提供一种半桥变换器控制方法，采用如上述实施例中任一实施例中所述半桥变换器。所述半桥变换器控制方法包括：
当所述第二采样电路检测所述第二电阻的电流超过阈值电流时，所述第二开关单元损坏；
所述开关控制单元控制所述第一开关单元与所述第三开关单元闭合；以及
所述开关控制单元控制所述第四开关单元闭合，所述第五开关单元与所述第六开关单元断开。
在一个实施例中，所述半桥变换器控制方法还包括：
当所述第二采样电路检测所述第二电阻的电流超过阈值电流时，所述第二开关单元损坏；
所述开关控制单元控制所述第一开关单元与所述第三开关单元断开；以及
所述开关控制单元控制所述第四开关单元与所述第五开关单元断开，所述第六开关单元闭合。
在一个实施例中，本申请提供一种半桥变换器控制方法，采用如上述实施例中任一实施例中所述半桥变换器。所述半桥变换器控制方法包括：
当所述第二采样电路检测所述第一电阻的电流超过阈值电流，且所述第二电阻的电流超过阈值电流时，所述第一开关单元与所述第二开关单元损坏；
将所述第二开关单元拆除，所述开关控制单元控制所述第三开关单元闭合；以及
所述开关控制单元控制所述第四开关单元闭合，所述第五开关单元与所述第六开关单元断开。
在一个实施例中，所述半桥变换器控制方法还包括：
当所述第二采样电路检测所述第一电阻的电流超过阈值电流，且所述第二电阻的电流超过阈值电流时，所述第一开关单元与所述第二开关单元损坏；
将所述第二开关单元拆除，所述开关控制单元控制所述第三开关单元断开；以及
所述开关控制单元控制所述第四开关单元与所述第五开关单元断开，所述第六开关单元闭合。
本申请提供上述半桥变换器及其控制方法。所述半桥变换器为半桥电路以及它的备用电路拓扑结构形成。所述变压器可以为升压变压器或降压变压器等，不做具体限定。所述第一开关单元、所述第二开关单元以及所述第三开关单元可以为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或NMOS晶体管或彼此之间的任一组合，可以起到开关的作用。
所述控制单元包括但不限于微控制单元(Micro controller Unit，MCU)、中央处理器(Center Processor Unit，CPU)、嵌入式微控制器(Micro Controller Unit，MCU)、嵌入式微处理器(Micro Processor Unit，MPU)、嵌入式片上系统(System on Chip，SoC)等。通过所述控制单元分别控制所述第一开关单元、所述第二开关单元以及所述第三开关单元的闭合或断开。所述变压器输出侧电路可以为IGBT、电感、电容、电阻等一个或多个组成的电路。通过所述变压器输出侧电路实现对所述变压器的输出侧进行控制，进而实现为所述负载提供合适的电源。
其中，所述变压器的第一端(2端子)分别与所述第一开关单元(U1)和所述第二开关单元(U2)连接，所述变压器的第二端(4端子)与所述第三开关单元(U3)连接。此时，通过引入所述第一开关单元(U1)、所述第二开关单元(U2)、所述第三开关单元(U3)以及彼此之间的电路连接关系，使得当所述第一开关单元(U1)和/或所述第二开关单元(U2)发生损坏时，所述控制单元通过调控所述第一开关单元(U1)、所述第二开关单元(U2)以及所述第三开关单元(U3)的闭合或断开，可以仍然能够保证电路的正常工作，进而使得所述负载可以正常工作。
因此，通过半桥电路以及它的备用电路拓扑结构形成的所述半桥变换器，可以使得即使电路中的开关单元(IGBT)被击穿损坏，仍然能够保证电路的正常工作，减少了对电路的维修。从而，通过所述半桥变换器提高了半桥电源的可靠性，延长了产品的使用寿命，为消费者提供了更可靠的产品，可以适应于医疗、电梯、军用等领域。
附图说明
图1为本申请提供的半桥变换器的结构示意图；
图2为本申请提供的一个实施例中电流示意图；
图3为本申请提供的一个实施例中电流示意图；
图4为本申请提供的一个实施例中电流示意图；
图5为本申请提供的一个实施例中电流示意图；
图6为本申请提供的一个实施例中电流示意图；
图7为本申请提供的一个实施例中电流示意图；
图8为本申请提供的一个实施例中电流示意图；
图9为本申请提供的一个实施例中电流示意图。
附图标记说明
半桥变换器100、变压器40、第一开关单元10、第一电容810、第二电容820、第二开关单元20、第三开关单元30、控制单元60、变压器输出侧电路50、负载70、第四开关单元510、第五开关单元520、第六开关单元530、电感540、第三电容550、第四电容560、开关控制单元610、第一采样电路620、第二采样电路630、第一电阻910、第二电阻920、第三电阻930、第一二极管940、第二二极管950。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
请参见图1，本申请提供一种半桥变换器100。所述半桥变换器100包括变压器40(L1)、第一开关单元10(U1)、第一电容810(C1)、第二电容820(C2)、第二开关单元20(U2)、第三开关单元30(U3)、控制单元60以及变压器输出侧电路50。所述第一开关单元10(U1)设置于所述变压器40(L1)的输入侧。所述第一开关单元10(U1)的第一端(S端)与所述变压器40(L1)的第一端(2端子)连接。所述第一电容810(C1)的第一端与所述第一开关单元10(U1)的第二端(D端)连接。所述第二电容820(C2)的第一端与所述第一电容810(C1)的第二端连接。且所述第二电容820(C2)的第一端与所述变压器40的第二端(4端子)连接。所述第二电容820(C2)的第二端接地。
所述第二开关单元20(U2)设置于所述变压器40(L1)的输入侧。所述第二开关单元20(U2)的第一端(S端)与所述第二电容820(C2)的第二端连接。所述第二开关单元20(U2)的第二端(D端)与所述变压器40(L1)的第一端(2端子)连接。所述第三开关单元30(U3)设置于所述变压器40(L1)的输入侧。所述第三开关单元30(U3)的第一端(S端)与所述第二电容820(C2)的第二端连接。所述第三开关单元30(U3)的第二端与所述变压器40(L1)的第二端(4端子)连接。
所述控制单元60分别与所述第一开关单元10(U1)的第三端(G端)、所述第二开关单元20(U2)的第三端(G端)、所述第三开关单元30(U3)的第三端(G端)连接，用于分别控制所述第一开关单元10(U1)、所述第二开关单元20(U2)以及所述第三开关单元30(U3)的闭合或断开。所述变压器输出侧电路50设置于所述变压器40(L1)的输出侧。且所述变压器输出侧电路50与负载70(R1)连接，用于对所述变压器40(L1)的输出侧电路进行调控。
本实施例中，所述半桥变换器100为半桥电路以及它的备用电路拓扑结构形成。所述变压器40用于将变换后进行升降压处理，不做具体限定。所述第一开关单元10、所述第二开关单元20以及所述第三开关单元30可以为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或NMOS晶体管或彼此之间的任一组合，可以起到开关的作用。
所述控制单元60包括但不限于微控制单元(Micro controller Unit，MCU)、中央处理器(Center Processor Unit，CPU)、嵌入式微控制器(Micro Controller Unit，MCU)、嵌入式微处理器(Micro Processor Unit，MPU)、嵌入式片上系统(System on Chip，SOC)等。通过所述控制单元60分别控制所述第一开关单元10、所述第二开关单元20以及所述第三开关单元30的闭合或断开。所述变压器输出侧电路50可以为IGBT、电感、电容、电阻等一个或多个组成的电路。通过所述变压器输出侧电路50实现对所述变压器40的输出侧进行控制，进而实现为所述负载70提供合适的电源。
其中，所述变压器40的第一端(2端子)分别与所述第一开关单元10(U1)和所述第二开关单元20(U2)连接，所述变压器40的第二端(4端子)与所述第三开关单元30(U3)连接。此时，通过引入所述第一开关单元10(U1)、所述第二开关单元20(U2)、所述第三开关单元30(U3)以及彼此之间的电路连接关系，使得当所述第一开关单元10(U1)和/或所述第二开关单元20(U2)发生损坏时，所述控制单元60通过调控所述第一开关单元10(U1)、所述第二开关单元20(U2)以及所述第三开关单元30(U3)的闭合或断开，可以仍然能够保证电路的正常工作，进而使得所述负载70可以正常工作。
因此，通过半桥电路以及它的备用电路拓扑结构形成的所述半桥变换器100，可以使得即使电路中的开关单元(IGBT)被击穿损坏，仍然能够保证电路的正常工作，减少了对电路的维修。从而，通过所述半桥变换器100提高了半桥电源的可靠性，延长了产品的使用寿命，为消费者提供了更可靠的产品，可以适应于医疗、电梯、军用等领域。
在一个实施例中，所述变压器输出侧电路50包括第四开关单元510(U4)、第五开关单元520(U5)以及第六开关单元530(U6)。所述第四开关单元510(U4)设置于所述变压器40(L1)的输出侧。所述第四开关单元510(U4)的第一端(S端)与所述变压器40(L1)的第六端(10端子)连接。所述第四开关单元510(U4)的第二端(D端)与所述负载70(R1)的第一端连接。所述第五开关单元520(U5)设置于所述变压器40(L1)的输出侧。所述第五开关单元520(U5)的第一端(S端)与所述变压器40(L1)的第三端(6端子)连接。所述第五开关单元520(U5)的第二端(D端)与所述第四开关单元510(U4)的第二端(D端)连接。所述第六开关单元530(U6)设置于所述变压器40(L1)的输出侧。所述第六开关单元530(U6)的第一端(S端)与所述第四开关单元510(U4)的第二端(D端)连接。所述第六开关单元530(U6)的第二端(D端)与所述负载70的第二端连接。且所述第六开关单元530(U6)的第二端(D端)与所述变压器40(L1)的第四端(7端子)连接。所述变压器40(L1)的第四端(7端子)与第五端(9端子)连接。
所述控制单元60分别与所述第四开关单元510(U4)的第三端(G端)、所述第五开关单元520(U5)的第三端(G端)以及所述第六开关单元530(U6)的第三端(G端)连接，用于分别控制所述第四开关单元510(U4)、所述第五开关单元520(U5)以及所述第六开关单元530(U6)的闭合或断开。
本实施例中，所述第四开关单元510(U4)、所述第五开关单元520(U5)以及所述第六开关单元530(U6)可以为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或NMOS晶体管或彼此之间的任一组合，可以起到开关的作用。
其中，所述变压器40(L1)的第六端(10端子)连接所述第四开关单元510(U4)的第一端(S端)，所述第四开关单元510(U4)的第二端(D端)连接所述第六开关单元530(U6)的第一端(S端)，并连接至所述负载70(R1)的第一端。所述第六开关单元530(U6)的第二端(D端)连接所述变压器40(L1)的第四端(7端子)与第五端(9端子)，并连接至所述负载70(R1)的第二端。所述第五开关单元520(U5)的第一端(S端)连接所述变压器40(L1)的第三端(6端子)，所述第五开关单元520(U5)的的第二端(D端)连接所述第六开关单元530(U6)的第一端(S端)，并连接至所述负载70(R1)的第一端。
此时，通过引入所述第四开关单元510(U4)、所述第五开关单元520(U5)、所述第六开关单元530(U6)以及彼此之间的电路连接关系，使得当所述第四开关单元510(U4)和/或所述第五开关单元520(U5)和/或所述第六开关单元530(U6)发生损坏时，所述控制单元60通过调控所述第四开关单元510(U4)、所述第五开关单元520(U5)、所述第六开关单元530(U6)的闭合或断开，可以仍然能够保证电路的正常工作，进而使得所述负载70可以正常工作。
因此，通过所述变压器40(L1)的输入侧(原边)电路结构和输出侧(复边)电路结构，可以使得即使电路中的开关单元(IGBT)被击穿损坏后，仍然能够保证电路的正常工作，减少了对电路的维修。从而，通过所述半桥变换器100提高了半桥电源的可靠性，延长了产品的使用寿命，为消费者提供了更可靠的产品，可以适应于医疗、电梯、军用等领域。
在一个实施例中，所述变压器输出侧电路50还包括电感540(L2)。所述电感540(L2)的第一端与所述第四开关单元510(U4)的第二端(D端)连接。所述电感540(L2)的第二端与所述负载70(R1)的第一端连接。此时，所述电感540(L2)与所述负载70(R1)串联连接。
本实施例中，所述电感540(L2)为滤波电感，用于将升降压之后的直流电进行滤波处理。并且，所述电感540(L2)也可以作为储能元件，以磁的形式储存电能，以形成续流回路。
在一个实施例中，所述变压器输出侧电路50还包括第三电容550(C3)与第四电容560(C4)。所述第三电容550(C3)的第一端与所述负载70(R1)的第一端连接。所述第三电容550(C3)的第二端与所述负载70(R1)的第二端连接。所述第四电容560(C4)的第一端与所述负载70(R1)的第一端连接。所述第四电容560(C4)的第二端与所述负载70(R1)的第二端连接。
本实施例中，所述第三电容550(C3)并联连接于所述负载70(R1)两端。所述第四电容560(C4)并联连接于所述负载70(R1)两端。所述第三电容550(C3)与所述第四电容560(C4)具有储能作用，且可以防止所述负载70(R1)两端的电压突变，造成损坏，起到保护作用。
在一个实施例中，所述控制单元60包括开关控制单元610与第一采样电路620。所述开关控制单元610分别与所述第一开关单元10(U1)的第三端(G端)、所述第二开关单元20(U2)的第三端(G端)、所述第三开关单元30(U3)的第三端(G端)、所述第四开关单元510(U4)的第三端(G端)、所述第五开关单元520(U5)的第三端(G端)以及所述第六开关单元530(U6)的第三端(G端)连接。所述第一采样电路620用于获取所述负载70信息。
本实施例中，所述开关控制单元610与所述第一采样电路620包括但不限于微控制单元(Micro controller Unit，MCU)、中央处理器(Center Processor Unit，CPU)、嵌入式微控制器(Micro Controller Unit，MCU)、嵌入式微处理器(Micro Processor Unit，MPU)、嵌入式片上系统(System on Chip，SOC)等。
通过所述开关控制单元610控制所述第一开关单元10、所述第二开关单元20、所述第三开关单元30、所述第四开关单元510、所述第五开关单元520以及所述第六开关单元530的闭合或断开，可以使得即使电路中的开关单元(IGBT)被击穿损坏后，仍然能够保证电路的正常工作。所述第一采样电路620可以通过检测所述负载70的电流或电压，判断所述负载70的状态。
在一个实施例中，所述控制单元60还包括第二采样电路630。所述第二采样电路630与所述开关控制单元610连接，用于将所述第二采样电路630采集的信息传输至所述开关控制单元610。所述半桥变换器100还包括第一电阻910(R2)、第二电阻920(R3)以及第三电阻930(R4)。所述第一电阻910(R2)的第一端与所述第一开关单元10(U1)的第一端(S端)连接。所述第二采样电路630与所述第一电阻910(R2)的第二端连接，用于获取所述第一电阻910(R2)的电流。所述第二电阻920(R3)的第一端与所述第二开关单元20(U2)的第一端(S端)连接。所述第二采样电路630与所述第二电阻920(R3)的第二端连接，用于获取所述第二电阻920(R3)的电流。所述第三电阻930(R4)的第一端与所述第三开关单元30(U3)的第一端连接。所述第二采样电路630与所述第三电阻930(R4)的第二端连接，用于获取所述第三电阻930(R4)的电流。
所述第二采样电路630包括但不限于微控制单元(Micro controller Unit，MCU)、中央处理器(Center Processor Unit，CPU)、嵌入式微控制器(Micro Controller Unit，MCU)、嵌入式微处理器(Micro Processor Unit，MPU)、嵌入式片上系统(System on Chip，SOC)等。
所述第二采样电路630与所述开关控制单元610连接。所述第二采样电路630用于检测所述第一电阻910(R2)的电流、所述第二电阻920(R3)的电流以及所述第三电阻930(R4)的电流，并传输至所述开关控制单元610。所述开关控制单元610根据所述第一电阻910(R2)的电流、所述第二电阻920(R3)的电流以及所述第三电阻930(R4)的电流，判断是否超过阈值电流。
所述第一电阻910(R2)的第一端与所述第一开关单元10(U1)的第一端(S端)连接。当所述第一电阻910(R2)的电流超过阈值电流时，所述第一开关单元10损坏。所述第二电阻920(R3)的第一端与所述第二开关单元20(U2)的第一端(S端)连接。当所述第二电阻920(R3)的电流超过阈值电流时，所述第二开关单元20损坏。从而，根据判断所述第一电阻910(R2)的电流是否超过阈值电流，或/和所述第二电阻920(R3)的电流是否超过阈值电流，所述开关控制单元610控制所述第一开关单元10、所述第二开关单元20、所述第三开关单元30、所述第四开关单元510、所述第五开关单元520以及所述第六开关单元530的闭合或断开，以使得即使电路中的开关单元(IGBT)被击穿损坏后，仍然能够保证电路的正常工作。
在一个实施例中，所述半桥变换器100还包括第一二极管940与第二二极管950。所述第一二极管940的正极端与所述第一电容810(C1)的第二端连接。所述第一二极管940的负极端与所述第一电容810(C1)的第一端连接。所述第二二极管950的正极端与所述第二开关单元20(U2)的第一端(S端)连接。所述第二二极管950的负极端与所述第二开关单元20(U2)的第二端(D端)连接。通过所述第一二极管940与所述第二二极管950对所述变压器40(L1)的输入侧(原边)电路起到保护作用。
请参见图2，在一个实施例中，本申请提供一种半桥变换器控制方法，采用如上述实施例中任一实施例中所述半桥变换器100。所述半桥变换器控制方法包括：
所述开关控制单元610控制所述第一开关单元10(U1)闭合，所述第二开关单元20(U2)与所述第三开关单元30(U3)断开；以及
所述开关控制单元610控制所述第四开关单元510(U4)闭合，所述第五开关单元520(U5)与所述第六开关单元530(U6)断开。
本实施例中，当半桥电路工作时，所述第一开关单元10(U1)闭合，所述第二开关单元20(U2)与所述第三开关单元30(U3)断开，所述变压器40(L1)的输入侧(原边)接入2端子(第一端)和4端子(第二端)，电流方向从2端子到4端子。其中，电流流动方向可参考图2中虚线示意图。此时，所述变压器40(L1)的输出侧(复边)的10端子(第六端)和9端子(第五端)开始工作。所述第四开关单元510(U4)闭合，所述第五开关单元520(U5)与所述第六开关单元530(U6)断开。所述负载70(R1)两端电压为输出电压U0。
请参见图3，在一个实施例中，所述半桥变换器控制方法还包括：
所述开关控制单元610控制所述第二开关单元20闭合，所述第一开关单元10与所述第三开关单元30断开；以及
所述开关控制单元610控制所述第五开关单元520闭合，所述第四开关单元510与所述第六开关单元530断开。
本实施例中，当半桥电路工作时，所述第二开关单元20闭合，所述第一开关单元10与所述第三开关单元30断开，所述变压器40(L1)的原边接入4端子和2端子，电流方向从4端子到2端子。其中，电流流动方向可参考图3中虚线示意图。所述变压器40(L1)的复边6端子(第三端)和7端子(第四端)开始工作。所述第五开关单元520闭合，所述第四开关单元510与所述第六开关单元530断开。所述负载70(R1)两端电压为输出电压U0。
请参见图4，在一个实施例中，本申请提供一种半桥变换器控制方法，采用如上述实施例中任一实施例中所述半桥变换器100。所述半桥变换器控制方法包括：
当所述第二采样电路630检测所述第一电阻910(R2)的电流超过阈值电流时，所述第一开关单元10(U1)损坏；
所述开关控制单元610控制所述第三开关单元30(U3)闭合，所述第二开关单元20(U2)断开；以及
所述开关控制单元610控制所述第四开关单元510(U4)闭合，所述第五开关单元520(U5)与所述第六开关单元530(U6)断开。
本实施例中，所述第二采样电路630检测所述第一电阻910(R2)的电流，并将信号传输至所述开关控制单元610。所述开关控制单元610判断所述第一电阻910(R2)的电流是否超过阈值电流。若超过，则所述第一开关单元10(U1)损坏，即所述第一开关单元10(IGBT)(U1)被击穿。此时，所述第一开关单元10(IGBT)(U1)相当于一条导线。
此时，所述第三开关单元30(U3)闭合，所述第二开关单元20(U2)断开，所述变压器40(L1)的原边接入2端子和4端子。其中，电流流动方向可参考图4中虚线示意图。所述变压器40(L1)的复边10端子和9端子接入。所述第四开关单元510(U4)闭合，所述第五开关单元520(U5)与所述第六开关单元530(U6)断开。所述负载70(R1)两端电压为输出电压U0。也可以理解为开关电源输出电压为U0。
因此，通过所述半桥变换器控制方法，可以使得即使所述第一开关单元10(U1)被击穿损坏，仍然能够保证电路的正常工作，减少了对电路的维修。从而，通过所述半桥变换器控制方法，提高了半桥电源的可靠性，延长了产品的使用寿命。
请参见图5，在一个实施例中，所述半桥变换器控制方法还包括：
当所述第二采样电路630检测所述第一电阻910(R2)的电流超过阈值电流时，所述第一开关单元10(U1)损坏；
所述开关控制单元610控制所述第二开关单元20(U2)与所述第三开关单元30(U3)断开；以及
所述开关控制单元610控制所述第四开关单元510(U4)与所述第五开关单元520(U5)断开，所述第六开关单元530(U6)闭合。
本实施例中，所述第二采样电路630检测所述第一电阻910(R2)的电流，并将信号传输至所述开关控制单元610。所述开关控制单元610判断所述第一电阻910(R2)的电流是否超过阈值电流。若超过，则所述第一开关单元10(U1)损坏，即所述第一开关单元10(IGBT)(U1)被击穿。此时，所述第一开关单元10(IGBT)(U1)相当于一条导线。
此时，所述变压器40(L1)的原边接入2端子和4端子(电流方向从2端子到4端子)。其中，电流流动方向可参考图5中虚线示意图。所述第二开关单元20(U2)与所述第三开关单元30(U3)都断开。所述变压器40(L1)的复边，所述第四开关单元510(U4)与所述第五开关单元520(U5)断开，所述第六开关单元530(U6)闭合。此时，通过电感540(L2)形成续流回路。
因此，通过所述半桥变换器控制方法，可以使得即使所述第一开关单元10(U1)被击穿损坏，仍然能够保证电路的正常工作，减少了对电路的维修。从而，通过所述半桥变换器控制方法，提高了半桥电源的可靠性，延长了产品的使用寿命。
请参见图6，在一个实施例中，本申请提供一种半桥变换器控制方法，采用如上述实施例中任一实施例中所述半桥变换器100。所述半桥变换器控制方法包括：
当所述第二采样电路630检测所述第二电阻920(R3)的电流超过阈值电流时，所述第二开关单元20(U2)损坏；
所述开关控制单元610控制所述第一开关单元10(U1)与所述第三开关单元30(U3)闭合；以及
所述开关控制单元610控制所述第四开关单元510(U4)闭合，所述第五开关单元520(U5)与所述第六开关单元530(U6)断开。
本实施例中，所述第二采样电路630检测所述第二电阻920(R3)的电流，并将信号传输至所述开关控制单元610。所述开关控制单元610判断所述第二电阻920(R3)的电流是否超过阈值电流。若超过，则所述第二开关单元20(U2)损坏，即所述第二开关单元20(IGBT)((U2)被击穿。此时，所述第二开关单元20(IGBT)(U2)相当于一条导线。
此时，所述第一开关单元10(U1)与所述第三开关单元30(U3)闭合，所述变压器40(L1)的原边接入2端子和4端子。其中，电流流动方向可参考图6中虚线示意图。所述变压器40(L1)的复边10端子和9端子接入，所述第四开关单元510(U4)闭合，所述第五开关单元520(U5)与所述第六开关单元530(U6)断开。所述负载70(R1)两端电压为输出电压U0，也可以理解为开关电源输出电压为U0。
因此，通过所述半桥变换器控制方法，可以使得即使所述第二开关单元20(U2)被击穿损坏，仍然能够保证电路的正常工作，减少了对电路的维修。从而，通过所述半桥变换器控制方法，提高了半桥电源的可靠性，延长了产品的使用寿命。
请参见图7，在一个实施例中，所述半桥变换器控制方法还包括：
当所述第二采样电路630检测所述第二电阻920(R3)的电流超过阈值电流时，所述第二开关单元20(U2)损坏；
所述开关控制单元610控制所述第一开关单元10(U1)与所述第三开关单元30(U3)断开；以及
所述开关控制单元610控制所述第四开关单元510(U4)与所述第五开关单元520(U5)断开，所述第六开关单元530(U6)闭合。
本实施例中，所述第二采样电路630检测所述第二电阻920(R3)的电流，并将信号传输至所述开关控制单元610。所述开关控制单元610判断所述第二电阻920(R3)的电流是否超过阈值电流。若超过，则所述第二开关单元20(U2)损坏，即所述第二开关单元20(IGBT)((U2)被击穿。此时，所述第二开关单元20(IGBT)(U2)相当于一条导线。
此时，所述变压器40(L1)的原边接入2端子和4端子(电流方向从2端子到4端子)。其中，电流流动方向可参考图7中虚线示意图。所述第一开关单元10(U1)与所述第三开关单元30(U3)断开。所述变压器40(L1)的复边，所述第四开关单元510(U4)与所述第五开关单元520(U5)断开，所述第六开关单元530(U6)闭合。此时，通过所述电感540(L2)形成续流回路。
因此，通过所述半桥变换器控制方法，可以使得即使所述第二开关单元20(U2)被击穿损坏，仍然能够保证电路的正常工作，减少了对电路的维修。从而，通过所述半桥变换器控制方法，提高了半桥电源的可靠性，延长了产品的使用寿命。
请参见图8，在一个实施例中，本申请提供一种半桥变换器控制方法，采用如上述实施例中任一实施例中所述半桥变换器100。所述半桥变换器控制方法包括：
当所述第二采样电路630检测所述第一电阻910(R2)的电流超过阈值电流，且所述第二电阻920(R3)的电流超过阈值电流时，所述第一开关单元10(U1)与所述第二开关单元20(U2)损坏；
将所述第二开关单元20(U2)拆除，所述开关控制单元610控制所述第三开关单元30(U3)闭合；以及
所述开关控制单元610控制所述第四开关单元510(U4)闭合，所述第五开关单元520(U5)与所述第六开关单元530(U6)断开。
本实施例中，所述第一电阻910(R2)的电流超过阈值电流时，所述第一开关单元10(U1)损坏。所述第二电阻920(R3)的电流超过阈值电流时，所述第二开关单元20(U2)损坏。此时，所述第一开关单元10(U1)和所述第二开关单元20(IGBT)(U2)被击穿，相当于一条导线。
此时，为了进行保护，维修所述第二开关单元20(IGBT)(U2)，用斜口钳剪断，将所述第二开关单元20拆除，相当于断开。同时，所述第三开关单元30(U3)闭合。所述变压器40(L1)的原边接入2端子和4端子。其中，电流流动方向可参考图8中虚线示意图。所述变压器40(L1)复边10端子和9端子接入。所述第四开关单元510(U4)闭合，所述第五开关单元520(U5)与所述第六开关单元530(U6)断开。
因此，通过所述半桥变换器控制方法，可以使得即使所述第一开关单元10(U1)和所述第二开关单元20(U2)被击穿损坏，仍然能够保证电路的正常工作，减少了对电路的维修。从而，通过所述半桥变换器控制方法，提高了半桥电源的可靠性，延长了产品的使用寿命。
请参见图9，在一个实施例中，所述半桥变换器控制方法还包括：
当所述第二采样电路630检测所述第一电阻910(R2)的电流超过阈值电流，且所述第二电阻920(R3)的电流超过阈值电流时，所述第一开关单元10(U1)与所述第二开关单元20(U2)损坏；
将所述第二开关单元20(U2)拆除，所述开关控制单元610控制所述第三开关单元30(U3)断开；以及
所述开关控制单元610控制所述第四开关单元510(U4)与所述第五开关单元520(U5)断开，所述第六开关单元530(U6)闭合。
本实施例中，所述第一电阻910(R2)的电流超过阈值电流时，所述第一开关单元10(U1)损坏。所述第二电阻920(R3)的电流超过阈值电流时，所述第二开关单元20(U2)损坏。此时，所述第一开关单元10(U1)和所述第二开关单元20(IGBT)(U2)被击穿，相当于一条导线。
此时，为了进行保护，维修所述第二开关单元20(IGBT)(U2)，用斜口钳剪断，将所述第二开关单元20拆除，相当于断开。同时，所述变压器40(L1)的原边2端子和4端子(电流方向从2端子到4端子)。所述第三开关单元30(U3)断开。所述变压器40(L1)复边，所述第四开关单元510(U4)与所述第五开关单元520(U5)断开，所述第六开关单元530(U6)闭合。此时，通过所述电感540(L2)形成续流回路。
因此，通过所述半桥变换器控制方法，可以使得即使所述第一开关单元10(U1)和所述第二开关单元20(U2)被击穿损坏，仍然能够保证电路的正常工作，减少了对电路的维修。从而，通过所述半桥变换器控制方法，提高了半桥电源的可靠性，延长了产品的使用寿命。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种半桥变换器，其特征在于，包括：
变压器(40)；
第一开关单元(10)，设置于所述变压器(40)的输入侧，所述第一开关单元(10)的第一端与所述变压器(40)的第一端连接；
第一电容(810)，所述第一电容(810)的第一端与所述第一开关单元(10)的第二端连接；
第二电容(820)，所述第二电容(820)的第一端与所述第一电容(810)的第二端连接，且所述第二电容(820)的第一端与所述变压器(40)的第二端连接，所述第二电容(820)的第二端接地；
第二开关单元(20)，设置于所述变压器(40)的输入侧，所述第二开关单元(20)的第一端与所述第二电容(820)的第二端连接，所述第二开关单元(20)的第二端与所述变压器(40)的第一端连接；
第三开关单元(30)，设置于所述变压器(40)的输入侧，所述第三开关单元(30)的第一端与所述第二电容(820)的第二端连接，所述第三开关单元(30)的第二端与所述变压器(40)的第二端连接；
控制单元(60)，分别与所述第一开关单元(10)的第三端、所述第二开关单元(20)的第三端、所述第三开关单元(30)的第三端连接，用于分别控制所述第一开关单元(10)、所述第二开关单元(20)以及所述第三开关单元(30)的闭合或断开；
变压器输出侧电路(50)，设置于所述变压器(40)的输出侧，且所述控制单元(60)与所述变压器输出侧电路(50)连接，所述变压器输出侧电路(50)与负载(70)连接，所述控制单元(60)通过对所述变压器输出侧电路(50)进行调控，实现为所述负载(70)提供电源。
2.如权利要求1所述的半桥变换器，其特征在于，所述变压器输出侧电路(50)包括：
第四开关单元(510)，设置于所述变压器(40)的输出侧，所述第四开关单元(510)的第一端与所述变压器(40)的第六端连接，所述第四开关单元(510)的第二端与所述负载(70)的第一端连接；
第五开关单元(520)，设置于所述变压器(40)的输出侧，所述第五开关单元(520)的第一端与所述变压器(40)的第三端连接，所述第五开关单元(520)的第二端与所述第四开关单元(510)的第二端连接；
第六开关单元(530)，设置于所述变压器(40)的输出侧，所述第六开关单元(530)的第一端与所述第四开关单元(510)的第二端连接，所述第六开关单元(530)的第二端与所述负载(70)的第二端连接，且所述第六开关单元(530)的第二端与所述变压器(40)的第四端连接，所述变压器(40)的第四端与第五端连接；
所述控制单元(60)分别与所述第四开关单元(510)的第三端、所述第五开关单元(520)的第三端以及所述第六开关单元(530)的第三端连接，用于分别控制所述第四开关单元(510)、所述第五开关单元(520)以及所述第六开关单元(530)的闭合或断开。
3.如权利要求2所述的半桥变换器，其特征在于，所述变压器输出侧电路(50)还包括：
电感(540)，所述电感(540)的第一端与所述第四开关单元(510)的第二端连接，所述电感(540)的第二端与所述负载(70)的第一端连接。
4.如权利要求3所述的半桥变换器，其特征在于，所述变压器输出侧电路(50)还包括：
第三电容(550)，所述第三电容(550)的第一端与所述负载(70)的第一端连接，所述第三电容(550)的第二端与所述负载(70)的第二端连接；
第四电容(560)，所述第四电容(560)的第一端与所述负载(70)的第一端连接，所述第四电容(560)的第二端与所述负载(70)的第二端连接。
5.如权利要求4所述的半桥变换器，其特征在于，所述控制单元(60)包括：
开关控制单元(610)，分别与所述第一开关单元(10)的第三端、所述第二开关单元(20)的第三端、所述第三开关单元(30)的第三端、所述第四开关单元(510)的第三端、所述第五开关单元(520)的第三端以及所述第六开关单元(530)的第三端连接；
第一采样电路(620)，用于获取所述负载(70)信息。
6.如权利要求5所述的半桥变换器，其特征在于，所述控制单元(60)还包括第二采样电路(630)，所述第二采样电路(630)与所述开关控制单元(610)连接，用于将所述第二采样电路(630)采集的信息传输至所述开关控制单元(610)；
所述半桥变换器还包括：
第一电阻(910)，所述第一电阻(910)的第一端与所述第一开关单元(10)的第一端连接，所述第二采样电路(630)与所述第一电阻(910)的第二端连接，用于获取所述第一电阻(910)的电流；
第二电阻(920)，所述第二电阻(920)的第一端与所述第二开关单元(20)的第一端连接，所述第二采样电路(630)与所述第二电阻(920)的第二端连接，用于获取所述第二电阻(920)的电流；
第三电阻(930)，所述第三电阻(930)的第一端与所述第三开关单元(30)的第一端连接，所述第二采样电路(630)与所述第三电阻(930)的第二端连接，用于获取所述第三电阻(930)的电流。
7.一种半桥变换器控制方法，其特征在于，采用如权利要求6所述的半桥变换器，所述半桥变换器控制方法包括：
所述开关控制单元(610)控制所述第一开关单元(10)闭合，所述第二开关单元(20)与所述第三开关单元(30)断开；以及
所述开关控制单元(610)控制所述第四开关单元(510)闭合，所述第五开关单元(520)与所述第六开关单元(530)断开。
8.如权利要求7所述的半桥变换器控制方法，其特征在于，所述半桥变换器控制方法还包括：
所述开关控制单元(610)控制所述第二开关单元(20)闭合，所述第一开关单元(10)与所述第三开关单元(30)断开；以及
所述开关控制单元(610)控制所述第五开关单元(520)闭合，所述第四开关单元(510)与所述第六开关单元(530)断开。
9.一种半桥变换器控制方法，其特征在于，采用如权利要求6所述的半桥变换器，所述半桥变换器控制方法包括：
当所述第二采样电路(630)检测所述第一电阻(910)的电流超过阈值电流时，所述第一开关单元(10)损坏；
所述开关控制单元(610)控制所述第三开关单元(30)闭合，所述第二开关单元(20)断开；以及
所述开关控制单元(610)控制所述第四开关单元(510)闭合，所述第五开关单元(520)与所述第六开关单元(530)断开。
10.如权利要求9所述的半桥变换器控制方法，其特征在于，所述半桥变换器控制方法还包括：
当所述第二采样电路(630)检测所述第一电阻(910)的电流超过阈值电流时，所述第一开关单元(10)损坏；
所述开关控制单元(610)控制所述第二开关单元(20)与所述第三开关单元(30)断开；以及
所述开关控制单元(610)控制所述第四开关单元(510)与所述第五开关单元(520)断开，所述第六开关单元(530)闭合。
11.一种半桥变换器控制方法，其特征在于，采用如权利要求6所述的半桥变换器，所述半桥变换器控制方法包括：
当所述第二采样电路(630)检测所述第二电阻(920)的电流超过阈值电流时，所述第二开关单元(20)损坏；
所述开关控制单元(610)控制所述第一开关单元(10)与所述第三开关单元(30)闭合；以及
所述开关控制单元(610)控制所述第四开关单元(510)闭合，所述第五开关单元(520)与所述第六开关单元(530)断开。
12.如权利要求11所述的半桥变换器控制方法，其特征在于，所述半桥变换器控制方法还包括：
当所述第二采样电路(630)检测所述第二电阻(920)的电流超过阈值电流时，所述第二开关单元(20)损坏；
所述开关控制单元(610)控制所述第一开关单元(10)与所述第三开关单元(30)断开；以及
所述开关控制单元(610)控制所述第四开关单元(510)与所述第五开关单元(520)断开，所述第六开关单元(530)闭合。
13.一种半桥变换器控制方法，其特征在于，采用如权利要求6所述的半桥变换器，所述半桥变换器控制方法包括：
当所述第二采样电路(630)检测所述第一电阻(910)的电流超过阈值电流，且所述第二电阻(920)的电流超过阈值电流时，所述第一开关单元(10)与所述第二开关单元(20)损坏；
将所述第二开关单元(20)拆除，所述开关控制单元(610)控制所述第三开关单元(30)闭合；以及
所述开关控制单元(610)控制所述第四开关单元(510)闭合，所述第五开关单元(520)与所述第六开关单元(530)断开。
14.如权利要求13所述的半桥变换器控制方法，其特征在于，所述半桥变换器控制方法还包括：
当所述第二采样电路(630)检测所述第一电阻(910)的电流超过阈值电流，且所述第二电阻(920)的电流超过阈值电流时，所述第一开关单元(10)与所述第二开关单元(20)损坏；
将所述第二开关单元(20)拆除，所述开关控制单元(610)控制所述第三开关单元(30)断开；以及
所述开关控制单元(610)控制所述第四开关单元(510)与所述第五开关单元(520)断开，所述第六开关单元(530)闭合。
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