CN111541376B - 一种功率转换电路及直流转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种功率转换电路及直流转换器，功率转换电路包括依次连接的原边开关网络、原边谐振模块、变压模块和副边整流模块，所述功率转换电路还包括控制模块，控制模块包括原边驱动单元、采样单元和逻辑门比较单元，采样单元与逻辑门比较单元相连，用于采样每个副边谐振回路的电流，并将每路电流信号输出至逻辑门比较单元，逻辑门比较单元与副边整流模块中的每个开关件的控制端相连，用于将每路副边电流信号与第一预设值比较后输出一对互为反相的门限矩形波信号，以对应驱动副边整流模块中与谐振回路相连的开关件的通断。在功率转换过程中无需对同步时间进行校准，减少了测试过程，降低了对数字信号处理器的应用功能要求。

Description

一种功率转换电路及直流转换器
技术领域
本发明涉及电源技术领域，特别是涉及一种功率转换电路及直流转换器。
背景技术
目前在高压大功率隔离的直流-直流变换器的应用上，一般应用为原边通过多个半桥组成的开关网络驱动多个谐振电路交错谐振的方式，让原边母线上的电源通过变压器转换至副边。副边通过开关件代替二极管，同样通过多个半桥组成的开关网络进行整流。这种拓扑结构的变换电路中，同步整流的控制方式依靠对谐振电路电流的采样，输入到数字信号处理芯片中采用比较器进行比较后再输出同步整流的控制波形。
一方面，由于谐振电流的采样为实时采样，拓扑在较高频率下，数字信号处理芯片的同步整流的发波速度需要较好的跟随实时采样的速度，这时候就需要一颗功能强大的数字信号处理芯片，好的数字信号处理芯片意味着成本的升高。另一个方面，谐振电流的采样进入数字信号处理芯片进行处理，需要一定的延时，在不校准延时时间的情况下，同步整流控制不能在合适的时间进行同步整流，而校准延时时间需要做大量的测试，在不同工况下需要不同的参数配套，增加设计难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种功率转换电路及直流转换器，可以实现更宽的输入输出电压、更小的输出电流纹波以及更小的结构体积。
首先，本发明提供了一种功率转换电路，具体地，功率转换电路包括依次连接的原边开关网络、原边谐振模块、变压模块和副边整流模块，所述原边开关网络包括多个原边半桥，每个原边半桥包括串联的两个开关件，所述谐振模块包括多个谐振单元，所述谐振单元包括串联连接的谐振电容和谐振电感，所述变压模块包括多个变压器，每个变压器的次级侧有至少一个副边谐振回路，所述副边整流模块包括多个副边半桥，每个副边半桥包括用于整流的串联的两个开关件，所有开关件均含有反并联二极管；所述功率转换电路还包括控制模块，所述控制模块包括原边驱动单元、采样单元和逻辑门比较单元，所述原边驱动单元连接所述原边开关网络中每个开关件的控制端，以输出原边驱动信号驱动所述原边开关网络中的多个开关件交错开关；所述采样单元与所述逻辑门比较单元相连，用于采样每个所述副边谐振回路的电流，并将每路电流信号输出至所述逻辑门比较单元，所述逻辑门比较单元与所述副边整流模块中的每个开关件的控制端相连，用于将每路副边电流信号与第一预设值比较后输出一对互为反相的门限矩形波信号，以对应驱动所述副边整流模块中与所述谐振回路相连的开关件的通断。
进一步地，所述原边开关网络包括三个原边半桥，所述原边谐振模块包括三个谐振单元，所述变压模块包括三个变压器，所述副边整流模块包括三个副边半桥，每个副边半桥包括串联的两个开关件；每个原边半桥并联在原边母线之间，每个谐振电路的一端连接在一个所述原边半桥的两个开关件之间，另一端串联连接一个变压器的初级绕组后互相连接，每个变压器的次级同相端连接一个所述副边半桥的两个开关件之间，每个变压器的次级反相端互相连接，每个副边半桥并联在副边母线之间。
进一步地，所述控制模块还包括与所述原边驱动单元连接的第二逻辑门，所述第二逻辑门还连接在所述逻辑门比较单元与所述副边整流模块中的每个开关件的控制端之间，用于接收相同谐振相位的所述原边驱动信号和所述门限矩形波信号，运算后输出第二逻辑信号以对应驱动相同谐振相位的所述副边整流模块中开关件的通断。
进一步地，所述控制模块还包括互相连接的副边驱动单元和第三逻辑门，所述副边驱动单元用于输出所述副边驱动信号，所述第三逻辑门还连接在所述第二逻辑门与所述副边整流模块中的每个开关件的控制端之间，用于接收所述副边驱动信号和所述第二逻辑信号，运算后输出第三逻辑信号以对应驱动所述副边整流模块中的开关件的通断。
进一步地，所述控制模块还包括：反向采样单元，用于在反向功率传输时采样每个谐振单元电流并输出每路谐振电流信号；反向逻辑门比较单元，与所述反向采样单元连接，用于反向功率传输时接收所述谐振电流信号，并将每路谐振电流信号与第二预设值比较后输出一对互为反相的反向门限矩形波信号；第四逻辑门，连接在所述原边驱动单元与所述原边开关网络模块中的每个开关件的控制端之间，并与所述反向逻辑门比较单元相连，用于反向功率传输时接收所述反向门限矩形波信号和所述原边驱动信号，运算后输出第四逻辑信号以对应驱动所述原边开关网络中开关件的通断。
进一步地，所述控制模块还包括与所述副边驱动单元连接的第五逻辑门，所述第五逻辑门还连接在所述第四逻辑门与反向逻辑门比较单元之间，用于接收相同谐振相位的所述副边驱动信号和所述反向门限矩形波信号，运算后输出第五逻辑信号至所述第四逻辑门。
进一步地，所述控制模块还包括依次连接的第六逻辑门、使能单元和第七逻辑门，所述第六逻辑门还连接在所述第五逻辑门与所述反向逻辑门比较单元之间，所述第七逻辑门还连接在所述第二逻辑门与所述逻辑门比较单元之间，其中：所述使能单元用于输出原边使能信号至所述第六逻辑门，输出副边使能信号至第七逻辑门；所述第六逻辑门用于接收所述原边使能信号和所述反向门限矩形波信号，运算后输出第六逻辑信号至所述第五逻辑门；所述第七逻辑门用于接收所述副边使能信号和所述门限矩形波信号，运算后输出第七逻辑信号至所述第二逻辑门。
进一步地，所述第二逻辑门、第五逻辑门、第六逻辑门和第七逻辑门为与门逻辑，所述第三逻辑门和第四逻辑门为或门逻辑。
进一步地，所述功率转换电路还包括多个副边谐振电容，所述副边谐振电容串联连接在每个副边谐振回路中。
其次，本发明还提供了一种直流转换器，具体地，包括如上所述的任一项功率转换电路。
本发明提供的功率转换电路及直流转换器，使用外部硬件逻辑门电路比较谐振电流的大小，比较的结果直接输出到同步整流驱动上，无需对同步时间进行校准，减少了测试过程，降低了对数字信号处理器的应用功能要求，节约了成本。
附图说明
图1为本发明一实施例功率转换电路模块图。
图2为本发明一实施例功率转换电路的电路图一。
图3为本发明一实施例控制模块的模块图一。
图4为本发明一实施例控制模块的模块图二。
图5为本发明一实施例控制模块的模块图三。
图6为本发明一实施例控制模块的模块图四。
图7为本发明一实施例控制模块的模块图五。
图8为本发明一实施例功率转换电路的电路图二。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
第一个方面，本发明提供了一种功率转换电路。
图1为本发明一实施例功率转换电路模块图。
如图1所示，功率转换电路包括依次连接的原边开关网络1、原边谐振模块2、变压模块3、副边整流模块4和控制模块5，其中控制模块5包括原边驱动单元501、采样单元502和逻辑门比较单元503。
在一实施例中，原边开关网络1包括多个原边半桥，每个原边半桥包括串联的两个开关件。谐振模块包括多个谐振单元，谐振单元包括串联连接的谐振电容和谐振电感。变压模块3包括多个变压器，每个变压器的次级侧有至少一个副边谐振回路。副边整流模块4包括多个副边半桥，每个副边半桥包括串联的两个开关件代替二极管进行整流。
需要说明的是，开关件可以是各种含有反并联二极管的开关器件或者开关电路。例如，开关件可以是N型MOS管，也可以是P型MOS管，或者其他类型的开关件比如继电器、晶闸管以及IGBT等开关器件。在开关件不同时，相应地驱动电平也相应调整即可。
图2为本发明一实施例功率转换电路的电路图一。
在一实施例中，如图2所示，原边开关网络1包括三个原边半桥，原边谐振模块2包括三个谐振单元，变压模块3包括三个变压器，副边整流模块4包括三个副边半桥，每个副边半桥包括串联的两个开关件；
每个原边半桥并联在原边母线之间，每个谐振电路的一端连接在一个原边半桥的两个开关件之间，另一端串联连接一个变压器的初级绕组后互相连接，每个变压器的次级同相端连接一个副边半桥的两个开关件之间，每个变压器的次级反相端互相连接，每个副边半桥并联在副边母线之间。在半桥中的每个开关件中，都寄生有反并联二极管。
如图二所示，功率转换电路的原边开关网络1包括第一开关件Q1、第二开关件Q2、第三开关件Q3、第四开关件Q4、第五开关件Q5和第六开关件Q6。功率转换电路的原边谐振模块2包括第一谐振电感L1、第一谐振电容C1、第二谐振电感L2、第二谐振电容C2、第三谐振电感L3和第三谐振电容C3。功率转换电路的变压模块3包括第一变压器T1、第二变压器T2和第三变压器T3。
第一开关件Q1的输入端连接第二开关件Q2的输出端形成第一原边半桥。第三开关件Q3的输入端连接第四开关件Q4的输出端形成第二原边半桥。第五开关件Q5的输入端连接第六开关件Q6的输出端形成第三原边半桥。第一开关件Q1的输出端以及其反并联二极管的阳极连接原边母线的负极V1-，第三开关件Q3的输出端以及其反并联二极管的阳极连接原边母线的负极V1-，第五开关件Q5的输出端以及其反并联二极管的阳极连接原边母线的负极V1-。第二开关件Q2的输入端以及其反并联二极管的阴极连接原边母线的正极V1+，第四开关件Q4的输入端以及其反并联二极管的阴极连接原边母线的正极V1+，第六开关件Q6的输入端以及其反并联二极管的阴极连接原边母线的正极V1+。
第一谐振电感L1的第一端连接第二开关件Q2的输出端，第二谐振电感L2的第一端连接第四开关件Q4的输出端，第三谐振电感L3的第一端连接第六开关件Q6的输出端。
第一谐振电感L1的第二端通过第一谐振电容C1与第一变压器T1的初级同相端相连，形成第一谐振单元。第二谐振电感L2的第二端通过第二谐振电容C2与第二变压器T2的初级同相端相连，形成第二谐振单元。第三谐振电感L3的第二端通过第三谐振电容C3与第三变压器T3的初级同相端相连，形成第三谐振单元。第一变压器T1、第二变压器T2和第三变压器T3的初级反相端互相连接以形成谐振回路，从而使三个变压器的初级侧呈星形连接。
在一实施例中，原边驱动单元501连接原边开关网络1中每个开关件的控制端，以输出原边驱动信号驱动原边开关网络1中的多个开关件交错开关；第一变压器T1、第二变压器T2和第三变压器T3的次级侧与副边整流模块4连接，以输出转换后的电压。
副边整流模块4包括第七开关件Q7、第八开关件Q8、第九开关件Q9、第十开关件Q10、第十一开关件Q11和第十二开关件Q12，其中，第七开关件Q7的输入端连接第八开关件Q8的输出端形成第一副边半桥，第九开关件Q9的输入端连接第十开关件Q10的输出端形成第二副边半桥，第十一开关件Q11的输入端连接第十二开关件Q12的输出端形成第三副边半桥。其中第七开关件Q7的输入端连接第一变压器T1次级的同相端，第九开关件Q9的输入端连接第二变压器T2次级的同相端，第十一开关件Q11的输入端连接第三变压器T3的次级同相端，第一变压器T1、第二变压器T2和第三变压器T3的次级反相端互相连接。其中，每个开关件都包括其寄生的反并联二极管。第七开关件Q7的输出端以及其反并联二极管的阴极、第九开关件Q9的输出端以及其反并联二极管的阴极和第十一开关件Q11的输出端以及其反并联二极管的阴极连接副边母线的正极V2+，第八开关件Q8的输入端以及其反并联二极管的阳极、第十开关件Q10的输入端以及其反并联二极管的阳极和第十二开关件Q12的输入端以及其反并联二极管的阳极连接副边母线的负极V2-。
本实施例采用三个原边半桥和三个副边半桥交错并联工作，其中功率半导体器件数量总数为12颗，可实现双向的能量交换，既可正向功率转换，亦可反向功率转换，可方便地应用于各种充放电领域。
在副边开关件导通之前，由于开关件中反并联二极管的存在，当谐振电压施加于开关管两端时，反并联二极管优先导通，就可以在副边产生谐振电流。
在一实施例中，采样单元502与逻辑门比较单元503相连，用于采样每个副边谐振回路的电流，并将每路电流信号输出至逻辑门比较单元503，逻辑门比较单元503与副边整流模块4中的每个开关件的控制端相连，用于将每路副边电流信号与第一预设值比较后输出一对互为反相的门限矩形波信号，以对应驱动副边整流模块4中与谐振回路相连的开关件的通断。
在一实施例中，先选定一个定值即第一预设值作为副边开关件的开启阈值。逻辑门比较单元503分别连接第七开关件Q7、第八开关件Q8、第九开关件Q9、第十开关件Q10、第十一开关件Q11和第十二开关件Q12的控制端。
采样单元502采样第一变压器T1次级同相端的电流，并将采样电流转换为电压与第一预设值通过逻辑门比较单元503进行比较。当采样电流信号大于开启阈值时，逻辑门比较单元503输出一对反相的门限矩形波信号，将第七开关件Q7导通，将第八开关件Q8断开。当采样电流信号不大于开启阈值时，逻辑门比较单元503输出一对反相的门限矩形波信号，将第八开关件Q8导通，将第七开关件Q7断开。
采样单元502采样第二变压器T2次级同相端的电流，并将采样电流转换为电压与第一预设值通过逻辑门比较单元503进行比较。当采样电流信号大于开启阈值时，逻辑门比较单元503输出一对反相的门限矩形波信号，将第九开关件Q9导通，将第十开关件Q10断开。当采样电流信号不大于开启阈值时，逻辑门比较单元503输出一对反相的门限矩形波信号，将第十开关件Q10导通，将第九开关件Q9断开。
采样单元502采样第三变压器T3次级同相端的电流，并将采样电流转换为电压与第一预设值通过逻辑门比较单元503进行比较。当采样电流信号大于开启阈值时，逻辑门比较单元503输出一对反相的门限矩形波信号，将第十一开关件Q11导通，将第十二开关件Q12断开。当采样电流信号不大于开启阈值时，逻辑门比较单元503输出一对反相的门限矩形波信号，将第十二开关件Q12导通，将第十一开关件Q11断开。
使用外部硬件逻辑门比较器比较谐振电流的大小，比较的结果直接输出到副边整流模块4作为驱动，无需对同步时间的校准，减少测试过程，降低了对数字信号处理器的应用功能要求。
图3为本发明一实施例控制模块5的模块图一。
在一实施例中，如图3所示，控制模块5还包括与原边驱动单元501连接的第二逻辑门504。
第二逻辑门504还连接在逻辑门比较单元503与副边整流模块4中的每个开关件的控制端之间，用于接收相同谐振相位的原边开关件的原边驱动信号和副边开关件的门限矩形波信号，运算后输出第二逻辑信号以对应驱动同谐振相位的副边整流模块4中开关件的通断。
在一实施例中，第二逻辑门504的运算逻辑为与运算，其运算真值表如下：
Figure BDA0002448941470000091
在一实施例中，第二逻辑门504将第七开关件Q7的门限矩形波信号与第二开关件Q2的原边驱动信号做与运算，然后再将输出的运算结果作为驱动第七开关件Q7的第二逻辑信号。第二逻辑门504将第八开关件Q8的门限矩形波信号与第一开关件Q1的原边驱动信号做与运算，然后再将输出的运算结果作为驱动第八开关件Q8的第二逻辑信号。第二逻辑门504将第九开关件Q9的门限矩形波信号与第四开关件Q4的原边驱动信号做与运算，然后再将输出的运算结果作为驱动第九开关件Q9的第二逻辑信号。第二逻辑门504将第十开关件Q10的门限矩形波信号与第三开关件Q3的原边驱动信号做与运算，然后再将输出的运算结果作为驱动第十开关件Q10的第二逻辑信号。第二逻辑门504将第十一开关件Q11的门限矩形波信号与第六开关件Q6的原边驱动信号做与运算，然后再将输出的运算结果作为驱动第十一开关件Q11的第二逻辑信号。第二逻辑门504将第十二开关件Q12的门限矩形波信号与第五开关件Q5的原边驱动信号做与运算，然后再将输出的运算结果作为驱动第十二开关件Q12的第二逻辑信号。
通过增加第二逻辑门504，对相同谐振相位的原边开关件的原边驱动信号和副边开关件的门限矩形波信号进行运算后再作为副边各个半桥中整流开关件的控制信号，可以保证开关件是在原边开关网络1中的同谐振相位的开关件导通时才导通，防止干扰电流造成的错误动作，以确保副边开关件工作在正确状态。
图4为本发明一实施例控制模块5的模块图二。
在一实施例中，如图4所示，控制模块5还包括互相连接的副边驱动单元506和第三逻辑门505。
副边驱动单元506用于输出副边驱动信号。
第三逻辑门505还连接在第二逻辑门504与副边整流模块4中的每个开关件的控制端之间，用于接收副边驱动信号和第二逻辑信号，运算后输出第三逻辑信号以对应驱动副边整流模块4中的开关件的通断。
在一实施例中，第三逻辑门505的运算逻辑为或运算，其运算真值表如下：
Figure BDA0002448941470000101
在一实施例中，当正向功率转换时，副边整流模块4作为被动控制，副边驱动信号输出低电平信号。当反向功率转换时，副边整流模块4作为主动控制。将副边驱动信号和每个副边开关件的第二逻辑信号分别进行或运算，当副边整流模块4被动控制时，第三逻辑信号作为副边整流模块4中各个开关件的最终驱动信号与第二逻辑信号相同；当副边整流模块4主动控制时，第三逻辑信号作为开关件的最终驱动信号与副边驱动信号相同。
通过增加副边驱动单元506和第三逻辑门505，将副边驱动信号和第二逻辑信号运算后再驱动副边整流模块4中的开关件，以保证副边整流模块4中的开关件，不管是正向功率转换还是反向功率转换都会工作在正确状态。
图5为本发明一实施例控制模块5的模块图三。
如图5所示，在一实施例中，控制模块5还包括反向采样单元507、反向逻辑门比较单元508和第四逻辑门509。
反向采样单元507用于在反向功率传输时采样每个谐振单元电流并输出每路谐振电流信号。
反向逻辑门比较单元508与反向采样单元507连接，用于反向功率传输时接收谐振电流信号，将每路谐振电流信号与第二预设值比较后输出一对互为反相的反向门限矩形波信号。
第四逻辑门509接在原边驱动单元501与原边开关网络1模块中的每个开关件的控制端之间，并与反向逻辑门比较单元508相连，用于反向功率传输时接收反向门限矩形波信号和原边驱动信号，运算后输出第四逻辑信号以对应驱动原边开关网络1中开关件的通断。
在一实施例中，第四逻辑门509为或运算逻辑。其运算真值表如下：
Figure BDA0002448941470000111
在一实施例中，先选定一个定值即第二预设值作为原边开关件的开启阈值。反向逻辑门比较单元508分别连接第一开关件Q1、第二开关件Q2、第三开关件Q3、第四开关件Q4、第五开关件Q5和第六开关件Q6的控制端。
反向采样单元507采样第一谐振单元的电流，并将采样电流转换为电压与第二预设值通过反向逻辑门比较单元508进行比较。当采样电流信号大于开启阈值时，反向逻辑门比较单元508输出一对反相的门限矩形波信号，将第二开关件Q2导通，将第一开关件Q1断开。当采样电流信号不大于开启阈值时，反向逻辑门比较单元508输出一对反相的门限矩形波信号，将第一开关件Q1导通，将第二开关件Q2断开。
反向采样单元507采样第二谐振单元的电流，并将采样电流转换为电压与第二预设值通过反向逻辑门比较单元508进行比较。当采样电流信号大于开启阈值时，反向逻辑门比较单元508输出一对反相的门限矩形波信号，将第四开关件Q4导通，将第三开关件Q3断开。当采样电流信号不大于开启阈值时，反向逻辑门比较单元508输出一对反相的门限矩形波信号，将第三开关件Q3导通，将第四开关件Q4断开。
反向采样单元507采样第三谐振单元的电流，并将采样电流转换为电压与第二预设值通过反向逻辑门比较单元508进行比较。当采样电流信号大于开启阈值时，反向逻辑门比较单元508输出一对反相的门限矩形波信号，将第六开关件Q6导通，将第五开关件Q5断开。当采样电流信号不大于开启阈值时，反向逻辑门比较单元508输出一对反相的门限矩形波信号，将第五开关件Q5导通，将第六开关件Q6断开。
在一实施例中，当正向功率转换时，原边开关网络1作为主动控制，此时作为原边开关网络1中各个开关件的最终驱动信号，第四逻辑信号与原边驱动信号相同。当反向功率转换时，原边开关网络1作为被动控制，原边驱动信号输出低电平信号，此时作为原边开关网络1中各个开关件的最终驱动信号，第四逻辑信号与反向门限矩形波信号相同，可以实现反向功率转换的同步整流。
图6为本发明一实施例控制模块5的模块图四。
在一实施例中，如图6所示，控制模块5还包括与副边驱动单元506连接的第五逻辑门510。
第五逻辑门510还连接在第四逻辑门509与反向逻辑门比较单元508之间，用于接收相同谐振相位的副边边开关件的副边驱动信号和原边开关件的反向门限矩形波信号，运算后输出第五逻辑信号至第四逻辑门509。
在一实施例中，第五逻辑门510的运算逻辑为与运算，其运算真值表如下：
Figure BDA0002448941470000121
Figure BDA0002448941470000131
当反向功率转换时，原边开关网络1作为被动控制，第五逻辑门510将第七开关件Q7的副边驱动信号与第二开关件Q2的反向门限矩形波信号做与运算，然后再将输出的运算结果作为驱动第二开关件Q2的第五逻辑信号。第二逻辑门504将第八开关件Q8的副边驱动信号与第一开关件Q1的反向门限矩形波信号做与运算，然后再将输出的运算结果作为驱动第一开关件Q1的第五逻辑信号。第二逻辑门504将第九开关件Q9的副边驱动信号与第四开关件Q4的反向门限矩形波信号做与运算，然后再将输出的运算结果作为驱动第四开关件Q4的第五逻辑信号。第二逻辑门504将第十开关件Q10的副边驱动信号与第三开关件Q3的反向门限矩形波信号做与运算，然后再将输出的运算结果作为驱动第三开关件Q3的第五逻辑信号。第二逻辑门504将第十一开关件Q11的门限矩形波信号与第六开关件Q6的原边驱动信号做与运算，然后再将输出的运算结果作为驱动第六开关件Q6的第五逻辑信号。第二逻辑门504将第十二开关件Q12的门限矩形波信号与第五开关件Q5的原边驱动信号做与运算，然后再将输出的运算结果作为驱动第五开关件Q5的第五逻辑信号。
通过增加第五逻辑门510，对相同谐振相位的副边边开关件的副边驱动信号和原边开关件的反向门限矩形波信号进行运算后再作为原边各个半桥中整流开关件的控制信号，可以保证开关件是在副边开关网络中的同谐振相位的开关件导通时才导通，防止干扰电流造成的错误动作，以确保原边开关件工作在正确状态。
图7为本发明一实施例控制模块5的模块图五。
控制模块5还包括依次连接的第六逻辑门511、使能单元512和第七逻辑门513，第六逻辑门511还连接在第五逻辑门510与反向逻辑门比较单元508之间，第七逻辑门513还连接在第二逻辑门504与逻辑门比较单元503之间，其中：
使能单元512用于输出原边使能信号至第六逻辑门511，输出副边使能信号至第七逻辑门513；
第六逻辑门511用于接收原边使能信号和反向门限矩形波信号，运算后输出第六逻辑信号至第五逻辑门510；
第七逻辑门513用于接收副边使能信号和门限矩形波信号，运算后输出第七逻辑信号至第二逻辑门504。
在一实施例中，第六逻辑门511为与运算，其运算真值表如下：
Figure BDA0002448941470000141
在一实施例中，第七逻辑门513为与运算，其运算真值表如下：
Figure BDA0002448941470000142
通过增加使能单元512，将其对门限矩形波信号或反向门限矩形波信号进行与运算后再作为各个整流半桥中整流开关件的控制信号，可以增强对电路的保护，以确保在使能信号有效的情况下，整流开关件才能导通。
在上述实施例的同步整流控制中，由于采用了预设值对采样电流进行门限比较，相当于对过零信号进行延时后发出控制信号，从而实现控制整流开关件延时导通的目的。在功率转换的主动控制中的开关管，实践中同样会实施相应的延时导通控制，通过与运算，进一步保障整流开关管的延时导通控制。
在一实施例中，功率转换电路还包括多个副边谐振电容，副边谐振电容串联连接在每个副边谐振回路中。
图8为本发明一实施例功率转换电路的电路图二。
在一实施例中，如图8所示，功率转换电路包括第一副边谐振电容C4、第二副边谐振电容C5和第三副边谐振电容C6。第一副边谐振电容C4的第一端与第一变压器T1次级同相端相连，第二端与第七开关件Q7的输入端相连。第二副边谐振电容C5的第一端与第二变压器T2次级同相端相连，第二端与第九开关件Q9的输入端相连。第三副边谐振电容C6的第一端与第三变压器T3次级同相端相连，第二端与第十一开关件Q11的输入端相连。在副边谐振回路中增加谐振电容，可以加强谐振效果，同时滤除异常的直流干扰。
需要说明的是，在控制模块5的原边和副边的各个逻辑门的链路关系中，在不影响逻辑运算结果的情况下，各逻辑门之间的连接先后次序可以变换，比如同为与门逻辑的第二逻辑门504和第七逻辑门513之间，以及同为与门逻辑的第五逻辑门510和第六逻辑门511之间。基于这种变换所做的方案也涵盖在本发明的保护范围之内。
其次，本发明还提供了一种直流转换器，具体地，包括如上所述的任一项功率转换电路。直流转换器的实现原理与上述实施例相同，在此不在赘述。
本发明提供的功率转换电路及直流转换器，使用外部硬件逻辑门电路比较谐振电流的大小，比较的结果直接输出到同步整流驱动上，无需对同步时间进行校准，减少了测试过程，降低了对数字信号处理器的应用功能要求，节约了成本。
需要说明的是，在其他实施例中，开关件可以是各种开关器件或者开关电路。例如，开关件可以是N型MOS管，也可以是P型MOS管，或者其他类型的开关件比如继电器、晶闸管以及IGBT等开关器件。在开关件不同时，相应地驱动电平也相应调整即可。
在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当元件例如层、区域或基板被称作“形成在”、“设置在”或“位于”另一元件上时，该元件可以直接设置在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一元件上时，不存在中间元件。
在本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。
在本文中，用于描述元件的序列形容词“第一”、“第二”等仅仅是为了区别属性类似的元件，并不意味着这样描述的元件必须依照给定的顺序，或者时间、空间、等级或其它的限制。
在本文中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。
本领域普通技术人员可以理解，实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤。前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
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。
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种功率转换电路，其特征在于，包括依次连接的原边开关网络、原边谐振模块、变压模块和副边整流模块，所述原边开关网络包括多个原边半桥，每个原边半桥包括串联的两个开关件，所述谐振模块包括多个谐振单元，所述谐振单元包括串联连接的谐振电容和谐振电感，所述变压模块包括多个变压器，每个变压器的次级侧有至少一个副边谐振回路，所述副边整流模块包括多个副边半桥，每个副边半桥包括用于整流的串联的两个开关件，所有开关件均含有反并联二极管；
所述功率转换电路还包括控制模块，所述控制模块包括原边驱动单元、采样单元和逻辑门比较单元，所述原边驱动单元连接所述原边开关网络中每个开关件的控制端，以输出原边驱动信号驱动所述原边开关网络中的多个开关件交错开关；所述采样单元与所述逻辑门比较单元相连，用于采样每个所述副边谐振回路的电流，并将每路电流信号输出至所述逻辑门比较单元，所述逻辑门比较单元与所述副边整流模块中的每个开关件的控制端相连，用于将每路副边电流信号与第一预设值比较后输出一对互为反相的门限矩形波信号，以对应驱动所述副边整流模块中与所述谐振回路相连的开关件的通断；
所述控制模块还包括与所述原边驱动单元连接的第二逻辑门，所述第二逻辑门还连接在所述逻辑门比较单元与所述副边整流模块中的每个开关件的控制端之间，用于接收相同谐振相位的所述原边驱动信号和所述门限矩形波信号，运算后输出第二逻辑信号以对应驱动相同谐振相位的所述副边整流模块中开关件的通断；
所述控制模块还包括互相连接的副边驱动单元和第三逻辑门，所述副边驱动单元用于输出副边驱动信号，所述第三逻辑门还连接在所述第二逻辑门与所述副边整流模块中的每个开关件的控制端之间，用于接收所述副边驱动信号和所述第二逻辑信号，运算后输出第三逻辑信号以对应驱动所述副边整流模块中的开关件的通断；
所述控制模块还包括：
反向采样单元，用于在反向功率传输时采样每个谐振单元电流并输出每路谐振电流信号；
反向逻辑门比较单元，与所述反向采样单元连接，用于反向功率传输时接收所述谐振电流信号，并将每路谐振电流信号与第二预设值比较后输出一对互为反相的反向门限矩形波信号；
第四逻辑门，连接在所述原边驱动单元与所述原边开关网络模块中的每个开关件的控制端之间，并与所述反向逻辑门比较单元相连，用于反向功率传输时接收所述反向门限矩形波信号和所述原边驱动信号，运算后输出第四逻辑信号以对应驱动所述原边开关网络中开关件的通断。
2.如权利要求1所述的功率转换电路，其特征在于，所述原边开关网络包括三个原边半桥，所述原边谐振模块包括三个谐振单元，所述变压模块包括三个变压器，所述副边整流模块包括三个副边半桥，每个副边半桥包括串联的两个开关件；
每个原边半桥并联在原边母线之间，每个谐振电路的一端连接在一个所述原边半桥的两个开关件之间，另一端串联连接一个变压器的初级绕组后互相连接，每个变压器的次级同相端连接一个所述副边半桥的两个开关件之间，每个变压器的次级反相端互相连接，每个副边半桥并联在副边母线之间。
3.如权利要求1所述的功率转换电路，其特征在于，所述控制模块还包括与所述副边驱动单元连接的第五逻辑门，所述第五逻辑门还连接在所述第四逻辑门与反向逻辑门比较单元之间，用于接收相同谐振相位的所述副边驱动信号和所述反向门限矩形波信号，运算后输出第五逻辑信号至所述第四逻辑门。
4.如权利要求3所述的功率转换电路，其特征在于，所述控制模块还包括依次连接的第六逻辑门、使能单元和第七逻辑门，所述第六逻辑门还连接在所述第五逻辑门与所述反向逻辑门比较单元之间，所述第七逻辑门还连接在所述第二逻辑门与所述逻辑门比较单元之间，其中：
所述使能单元用于输出原边使能信号至所述第六逻辑门，输出副边使能信号至第七逻辑门；
所述第六逻辑门用于接收所述原边使能信号和所述反向门限矩形波信号，运算后输出第六逻辑信号至所述第五逻辑门；
所述第七逻辑门用于接收所述副边使能信号和所述门限矩形波信号，运算后输出第七逻辑信号至所述第二逻辑门。
5.如权利要求4所述的功率转换电路，其特征在于，所述第二逻辑门、第五逻辑门、第六逻辑门和第七逻辑门为与门逻辑，所述第三逻辑门和第四逻辑门为或门逻辑。
6.如权利要求1所述的功率转换电路，其特征在于，还包括多个副边谐振电容，所述副边谐振电容串联连接在每个副边谐振回路中。
7.一种直流转换器，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的功率转换电路。
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