CN116526862A - 双向变换器及其驱动方法、开关电源 - Google Patents

双向变换器及其驱动方法、开关电源 Download PDF

Info

Publication number
CN116526862A
CN116526862A CN202310777662.9A CN202310777662A CN116526862A CN 116526862 A CN116526862 A CN 116526862A CN 202310777662 A CN202310777662 A CN 202310777662A CN 116526862 A CN116526862 A CN 116526862A
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
bridge
bridge circuit
switching tube
coils
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310777662.9A
Other languages
English (en)
Inventor
黄柱
姚远
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Lorentz Technology Co ltd
Original Assignee
Shenzhen Lorentz Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Lorentz Technology Co ltd filed Critical Shenzhen Lorentz Technology Co ltd
Priority to CN202310777662.9A priority Critical patent/CN116526862A/zh
Publication of CN116526862A publication Critical patent/CN116526862A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/3353Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having at least two simultaneously operating switches on the input side, e.g. "double forward" or "double (switched) flyback" converter
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33573Full-bridge at primary side of an isolation transformer
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33592Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer having a synchronous rectifier circuit or a synchronous freewheeling circuit at the secondary side of an isolation transformer
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明提供了一种双向变换器及其驱动方法、开关电源,涉及变压器技术领域,本发明提供的双向变换器及其驱动方法、开关电源,在双向变换器中包括至少一个单级电路和控制电路,多个单级电路依次连接,单级电路包括多个变压器,以及,设置在变压器原边的原边电路和设置在变压器副边的副边电路;原边电路包括第一桥式电路,第一桥式电路与原边线圈连接,副边电路包括由多个桥接单元组成的第二桥式电路,桥接单元与副边线圈连接,以构成原边线圈并联和副边线圈通过桥接单元电路串联的设置方式,进而实现变压器原边自然均流、副边自然均压的效果,以满足不同的输入电压、输出电压需求,提高开关电源的效率和降低开关电源的成本。

Description

双向变换器及其驱动方法、开关电源
技术领域
本发明涉及变压器技术领域,尤其涉及一种双向变换器及其驱动方法、开关电源。
背景技术
当前新能源节能环保越来越重要,同时伴随着储能技术的飞速发展,实现能量存储与释放越来越重要。如电动汽车上电池的充电放电、便携式储能电源的充电放电、家用储能的充电放电等等都对实现电能的双向电源变换器提出了较高的要求。而在这些电源中双向谐振变换器是当前比较流行也是比较通用的技术。
而为了进一步提高蓄电池的充放电效率缩短充放电时间、减小充放电大电流带来的线路损耗,已将蓄电池组的电压提高,减小充电电流,同时保证充电功率。应对蓄电池组高压需求,当前的主流方式是提高变压器副边开关管额定工作电压,这样带来的问题是开关管价格高,开关频率低问题,产品的体积重量及成本都会增加。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种双向变换器及其驱动方法、开关电源,能够降低整体成本,提高开关频率,提高效率。
第一方面,本发明实施例提供了一种双向变换器,应用于电源系统,所述双向变换器包括:至少一个单级电路和控制电路,多个单级电路依次连接;所述单级电路包括多个变压器,以及,设置在多个变压器原边的原边电路和设置在多个所述变压器副边的副边电路;所述原边电路包括第一桥式电路,所述第一桥式电路与多个所述变压器的原边线圈连接,所述第一桥式电路用于接收第一控制信号,以使多个所述变压器的原边线圈并联;所述副边电路包括由多个桥接单元组成的第二桥式电路,所述桥接单元与多个所述变压器的副边线圈连接,所述副边线圈与所述原边线圈一一对应,所述第二桥式电路用于接收第二控制信号,以使多个变压器的副边线圈经过桥接单元后串联;所述控制电路,用于按照预设的控制逻辑向所述第一桥式电路发送所述第一控制信号,以及,向所述第二桥式电路发送所述第二控制信号,以实现多个所述变压器的原边线圈并联和副边线圈经过桥接单元后串联。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,上述第一桥式电路和所述第二桥式电路为全桥电路,且,所述第二桥式电路与所述第一桥式电路同步整流。
结合第一方面的第一种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式,其中,上述第一桥式电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管;其中,所述第一开关管和所述第二开关管串联组成第一支路,所述第三开关管和第四开关管串联组成第二支路;所述第一支路和所述第二支路并联,且并联连接至所述第一桥式电路的输入端;其中,所述第一开关管的一端与所述第三开关管的一端连接,所述第二开关管的一端与所述第四开关管的一端连接;每个所述变压器的原边线圈对应一个谐振支路,多个所述原边线圈对应的所述谐振支路的一端连接在所述第一开关管和所述第二开关管的连接通路上,另一端连接在所述第三开关管和所述第四开关管的连接通路上,以实现多个所述变压器的原边线圈并联。
结合第一方面的第二种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式,其中,上述桥接单元与所述副边线圈一一对应;所述桥接单元包括由开关管串联构成的桥接电路,且,所述桥接电路设置有与所述副边线圈连接的桥接点,所述桥接点设置在串联连接的两个所述开关管之间,以使所述副边线圈连接至所述桥接电路时构成所述全桥电路,且多个依次连接的所述桥接单元对应的所述副边线圈串联。
结合第一方面的第三种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式,其中,上述控制电路,用于按照预设的控制逻辑向所述第一桥式电路发送所述第一控制信号,以及,向所述第二桥式电路发送所述第二控制信号,以使所述第一桥式电路和所述第二桥式电路的开关管实现同步发波逻辑;所述同步发波逻辑用于实现多个所述变压器的原边线圈并联和副边线圈经过桥接单元后串联。
结合第一方面的第二种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式,其中,上述谐振支路包括谐振电感和谐振电容;所述谐振电感、所述谐振电容和所述原边线圈依次串联,构成所述谐振支路。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式,其中,上述当所述单级电路有多个时,多个所述单级电路的原边电路所包括的所述第一桥式电路之间串联,且,多个所述单级电路的副边电路所包括的所述第二桥式电路并联,且,所述单级电路的第一桥式电路的第一控制信号与所述第二桥式电路的第二控制信号同步发波;多个单级电路之间的第一控制信号交错或同步发波,多个单级电路之间第二控制信号交错或同步发波。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式,其中,上述双向变换器原边还设置有与所述第一桥式电路并联的第一滤波电容;所述双向变换器副边还设置有与所述第二桥式电路并联的第二滤波电容。
第二方面,本发明实施例还提供一种双向变换器的驱动方法,应用于第一方面所述的双向变换器,所述方法包括:获取预设的控制逻辑;按照预设的所述控制逻辑向所述双向变换器的第一桥式电路发送第一控制信号,以及,向所述双向变换器的第二桥式电路发送第二控制信号,以实现所述双向变换器中多个原边线圈并联和多个所述副边线圈经过桥接单元后串联。
第三方面,本发明实施例还提供一种开关电源,所述开关电源设置有第一方面所述的双向变换器。
本发明实施例带来了以下有益效果:
本发明提供的双向变换器及其驱动方法、开关电源,在双向变换器中包括至少一个单级电路和控制电路,多个单级电路依次连接,其中,单级电路包括多个变压器,以及,设置在多个变压器原边的原边电路和设置在多个变压器副边的副边电路;原边电路包括第一桥式电路,第一桥式电路与多个变压器的原边线圈连接,第一桥式电路用于接收第一控制信号,以使多个变压器的原边线圈并联;副边电路包括由多个桥接单元组成的第二桥式电路,桥接单元与多个变压器的副边线圈连接,副边线圈与原边线圈一一对应,第二桥式电路用于接收第二控制信号,以使多个变压器的副边线圈经过桥接单元后串联,而原边线圈并联和副边线圈经过桥接单元后串联的设置方式,可以实现变压器的原边自然均流、副边自然均压的效果,进而使开关电源满足不同的输入电压、输出电压需求,提高开关电源的效率高;此外,基于电路结构的串并联方式进行调整,在不需要做多余控制方法改进的前提下就能够实现自然均压、均流,也有助于降低开关电源的设计和使用成本。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种单级电路的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的一种单级电路的电路示意图;
图3为本发明实施例提供的另一种单级电路的电路示意图;
图4为本发明实施例提供的一种多个单级电路的连接示意图;
图5为本发明实施例提供的另一种多个单级电路的连接示意图;
图6为本发明实施例提供的一种双向变换器的驱动方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在开关电源领域,通常为了进一步提高蓄电池的充放电效率、缩短充放电时间、减小充放电大电流带来的线路损耗,会采取提高开关电源中蓄电池组的电压,减小充电电流的方式,以同时保证充电功率。而这样带来的问题是开关电源的开关管价格高,开关频率低,同时,开关电源的体积重量及成本都会增加。
基于此,本发明实施例提供的一种双向变换器及其驱动方法、开关电源,能够降低整体成本,提高开关频率,进而提高开关电源的效率。
为便于对本实施例进行理解,首先对本发明实施例所公开的一种双向变换器进行详细介绍。
在一种可能的实施方式中,本发明实施例提供了一种双向变换器,应用于开关电源,该双向变换器包括至少一个单级电路和控制电路,多个单级电路依次连接。
具体地,图1示出了一种单级电路的结构示意图,如图1所示,本发明实施例中的单级电路包括多个变压器100;以及,设置在多个变压器100原边的原边电路101和设置在多个变压器100副边的副边电路102。其中,图1中为了便于说明,以两个变压器为例进行的说明,每个变压器包括一个原边线圈104和一个副边线圈106,在其他所述方式中,变压器的数量可以根据实际使用情况进行设置,本发明实施例对此不进行限制。
进一步,原边电路101包括第一桥式电路103,第一桥式电路103与多个变压器100的原边线圈104连接,第一桥式电路103用于接收第一控制信号,以使多个变压器的原边线圈104并联。
副边电路102包括由多个桥接单元107组成的第二桥式电路105,桥接单元107与多个变压器100的副边线圈106连接,副边线圈106与原边线圈104一一对应,即,一个原边线圈对应一个副边线圈,第二桥式电路105用于接收第二控制信号,以使多个变压器的副边线圈106经过桥接单元107后串联。
上述控制电路(图1中未示出),则用于按照预设的控制逻辑向第一桥式电路发送第一控制信号,以及,向第二桥式电路发送第二控制信号,以实现多个变压器的原边线圈并联和副边线圈经过桥接单元后串联。
具体实现时,上述多个变压器的原边线圈并联的方式,可以在变压器的原边实现自然均流,而副边线圈经过桥接单元后串联的方式,可以在变压器的副边实现自然均压。
因此,本发明实施例提供的双向变换器,可以实现变压器的原边自然均流、副边自然均压的效果,进而使设置有该双向变换器的开关电源满足不同的输入电压、输出电压需求,提高开关电源的效率高;此外,基于电路结构的串并联方式进行调整,在不需要做多余控制方法改进的前提下就能够实现自然均压、均流,也有助于降低开关电源的设计和使用成本。
在实际使用时,上述控制电路一般都配置有控制器,上述控制逻辑一般都预先配置在控制器中,以便于控制电路能够按照预设的控制逻辑去控制第一桥式电路和第二桥式电路。
进一步,本发明实施例提供的上述第一桥式电路和第二桥式电路为全桥电路,且,第二桥式电路与第一桥式电路同步整流。因此,本发明实施例提供的单级电路,实际是原边全桥+副边全桥的同步整流方式。
为了便于理解,在图1的基础上,图2示出了一种单级电路的电路示意图,其中,本发明实施例中,上述构成第一桥式电路和第二桥式电路的全桥电路均是由开关管构成的全桥整流电路,具体地,如图2所示,在第一桥式电路中,包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4。
其中,第一开关管Q1和第二开关管Q2串联组成第一支路,第三开关管Q3和第四开关管Q4串联组成第二支路;第一支路和第二支路并联,且并联连接至第一桥式电路的输入端,即,图2中的VIN;其中,第一开关管Q1的一端与第三开关管Q3的一端连接,第二开关管Q2的一端与第四开关管Q4的一端连接。
进一步,图2中,以两个变压器为例进行说明,即,图2中的变压器T1和T2,每个变压器的原边线圈对应一个谐振支路,多个变压器的原边线圈对应的谐振支路的一端连接在第一开关管Q1和第二开关管Q2的连接通路上,另一端连接在第三开关管Q3和第四开关管Q4的连接通路上,以实现多个原边线圈并联的连接方式。
进一步,如图2所示,谐振支路包括谐振电感Lr1和谐振电容Cr1,谐振电感Lr1、谐振电容Cr1和原边线圈依次串联,构成所述谐振支路,即图2中,谐振电感Lr1、谐振电容Cr1与原边线圈串联构成一个谐振支路,谐振电感Lr1、谐振电容Cr1与原边线圈串联构成另一个谐振支路,其中,图2还示出了分别与原边线圈并联的电感Lm1和Lm2,用于对原边线圈进行滤波,且图2示出的是多个变压器的原边线圈公用一组谐振电感和谐振电容的方式,在其他实施例中,还可以每个原边线圈均对应串联设置各自的谐振电感和谐振电容,具体的谐振支路的设置方式可以根据实际使用情况进行设置,本发明实施例对此不进行限制。
进一步,在图2所示的单级电路中,对应于两个变压器的实施方式,在变压器的副边也对应有两个副边线圈,并且,变压器副边的第二桥式电路包括多个依次连接的桥接单元,桥接单元与副边线圈一一对应,即,一个副边线圈对应一个桥接单元。
具体地,如图2所示,桥接单元包括由开关管串联构成的桥接电路,图2中,变压器T1的副边线圈对应的桥接电路由开关管Q5、Q6、Q7和Q8构成,其中,开关管Q5、Q6串联,开关管Q7、Q8串联,且,两个串联连接的开关管与另外两个串联连接的开关管并联,进而构成上述桥接电路,且,桥接电路设置有与副边线圈连接的桥接点,其中,桥接点设置在串联连接的两个开关管之间,即,开关管Q5、Q6之间和开关管Q7、Q8之间,以使副边线圈连接至桥接电路时构成全桥电路,同理,变压器T2的副边线圈对应的桥接电路由开关管Q9、Q10、Q11和Q12构成,其连接方式与上述变压器T1的副边线圈对应的桥接电路相似,基于上述连接方式,可以使多个副边线圈串联。
基于上述图2所示的单级电路,本发明实施例提供的双向变换器,一般包括LLC双向变换器,CLLC变换器和DAB变换器中的一种,其中,LLC为串联谐振变换器,DAB为双有源全桥双向DC-DC变换器,并且,该双向变换器通常设置在开关电源中,一般包括正向工作模式和反向工作模式,由于双向变换器的多个变压器的原边线圈并联、副边线圈经过桥接单元后串联,使得变压器原边可以实现自然均流、副边可以实现自然均压,这样,在提高输出电压的同时,在副边依然能够选择较低的电压等级,且能够实现双向工作,满足充电、放电需求。
进一步,基于图2所示的单级电路,在应对不同的输出电压等级时,可以按照实际使用需求去增加多个变压器,并且,依然采取多个变压器的原边线圈并联、副边线圈经过桥接单元后串联的方式,提高输出电压,同时能够保证变压器之间原边自然均流、副边自然均压,副边同步整流开关管依然能够选择较低的电压等级,且能够实现双向工作,满足充电、放电需求。
为了便于理解,在图2的基础上,图3示出了另一种单级电路的电路示意图,其中,相比于图2所示的单级电路,图3中,按照原边线圈并联、副边线圈经过桥接单元后串联的方式增加了变压器的数量,即T3,或者变压器的数量n可以根据实际情况进行设置,此时,相当于增加了原边线圈和副边线圈的数量,以应对不用的输出电压等级,而在实际使用时,变压器的数量可以根据实际使用情况进行设置,本发明实施例对此不进行限制。
除图3所示的应对不用的输出电压等级的实施方式,在实际使用时,还有需要提高输入电压的使用情况,而如果输入电压需要提高,则整体的功率就需要增加,此时,可以增加多个单级电路,即,不仅仅是增加变压器,对应的原边电路包括的第一桥式电路都需要对应增加,此时,当单级电路有多个时,多个单级电路的原边电路所包括的第一桥式电路之间串联,且,多个单级电路的副边电路所包括的第二桥式电路并联,并且,单级电路的第一桥式电路的第一控制信号与第二桥式电路的第二控制信号同步发波;多个单级电路之间的第一控制信号交错或同步发波,多个单级电路之间第二控制信号交错或同步发波。
为了便于理解,图4示出了多个单级电路的连接示意图,其中,图4中示出了两个单级电路的实施方式,且,每个单级单路以图2所示的形式为例,如图4所示,可以对多个单级电路的第一桥式电路进行原边串联、第二桥式电路进行副边并联,这种方式,依然能够保证原边多个单级电路之间均压,副边多个单级电路之间均流的效果。
而对于图3所示的应对不用的输出电压等级的实施方式,以及图4所示的需要提高输入电压的使用情况,根据图3和图4所示的串并联方式,可以衍生出多个原边串联、副边并联方式,同时单级电路中的副边可以做多个变压器的串联,即图5所示的另一种多个单级电路的连接示意图,即,既可以包括多个单级电路,又可以在每个单级电路中增加变压器的数量。而且,通过图5所示的电路连接方式,使得本发明实施例提供的双向变换器可以满足不同输出电压等级、不同输入电压、不同功率等级的需求,并且,图5所示的电路连接方式尤其适用于输入高压、输出高压的双向LLC变换器。
进一步,对于上述多单级电路,或者多变压器的电路连接方式,均可以在控制电路中配置控制逻辑,即控制电路可以用于按照预设的控制逻辑向第一桥式电路发送第一控制信号,以及,向第二桥式电路发送第二控制信号,以使第一桥式电路和第二桥式电路的开关管实现同步发波逻辑;具体地,本发明实施例中的同步发波逻辑用于实现多个变压器的原边线圈并联和副边线圈经过其对应的桥接单元后串联。
而由于第一桥式电路和第二桥式电路一般由开关管构成,在实际使用时,一般要求第一桥式电路和第二桥式电路所使用的开关管的制作工艺和参数保持一致,同时,对于多个变压器,也一般需要包括在制作工艺上和参数上保证基本一致,
其中,以图2所示的单级电路为例,对上述控制逻辑进行说明,以实现单级电路的同步发波逻辑,具体地,控制逻辑包括以下几个方面:
(1)原边中,第一开关管Q1和第四开关管Q4同步驱动,且与第二开关管Q2和第三开关管Q3互补;
(2)副边中,开关管Q5、Q8、Q9、Q12与第一开关管Q1和第四开关管Q4同步,且与开关管Q6、开关管Q7开关管、开关管Q10、开关管Q11互补。
其中,本发明实施例中的互补指的是交替控制开关管的断开和闭合。
上述控制逻辑即可实现正常的交错发波逻辑,在此种发波逻辑工况下,变压器T1、T2的副边线圈经过其对应的桥接单元后时刻是串联的,所以保证副边串联的均压特性。同时,变压器T1、T2原边的两个原边线圈时刻是保持并联的,所以保证变压器原边的均流特性。
当图3~图5中多个单级电路,或者变压器的数量增加时,多个单级电路之间可以保持同步发波或交错发波,且与上述控制逻辑具有同样的分析原理,同样可以保证单级电路之间原边串联,同时,对于串联的多个单级电路来说,多个单级电路的原边均压,多个单级电路的副边保证均流,对于每个单级电路来说,原边的多个原边线圈均流,副边均压。
此外,在图2~图5所示的电路中,双向变换器原边还设置有与第一桥式电路并联的第一滤波电容;双向变换器副边还设置有与第二桥式电路并联的第二滤波电容,其中,第一滤波电容一般对应输入端VIN,进行滤波和稳压处理,第二滤波电容一般对应输出端LOAD,对输出的电压进行滤波和稳压处理,当单级电路或者变压器的数量增多时,上述第一滤波电容和第二滤波电容的数量可以相应增加,或者设置成不同的参数,具体的设置情况可以根据实际使用情况进行确定,本发明实施例对此不进行限制。
综上,本发明实施例提供的双向变换器具有以下有益效果:
(1)对于单级电路,可采用多个变压器的原边线圈并联,副边线圈经过其对应的桥接单元后串联方式,在不需要额外控制的情况下,可以实现变压器原边自然均流、副边自然均压,根据不同的输出电压等级可以对副边串联级数进行选择,保证副边同步整流管选择电压较低的,可以降低成本,提高开关频率,从而达到提高整机效率、减小整体体积及重量。
(2)根据输入电压等级及功率需求,可以将多个单级电路进行原边串联、副边并联,拓展功率,以提高输入电压等级,且原边依然能选择较低电压的开关管,可以降低成本,提高开关频率,从而达到提高整机效率、减小整体体积及重量。
进一步,在上述实施例的基础上,本发明实施例还提供了一种双向变换器的驱动方法,该驱动方法应用于上述实施例提供的双向变换器,具体地,如图6所示的一种双向变换器的驱动方法的流程图,包括以下步骤:
步骤S602,获取预设的控制逻辑;
步骤S604,按照预设的所述控制逻辑向所述双向变换器的第一桥式电路发送第一控制信号,以及,向所述双向变换器的第二桥式电路发送第二控制信号,以实现所述双向变换器中多个原边线圈并联和多个副边线圈经过其对应的桥接单元后串联。
进一步,本发明实施例还提供一种开关电源,所述开关电源设置有上述实施例提供的双向变换器。
本发明实施例提供的一种双向变换器的驱动方法和开关电源,与上述实施例提供的一种双向变换器具有相同的技术特征,所以也能解决相同的技术问题,达到相同的技术效果。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的双向变换器的驱动方法和开关电源的具体工作过程,可以参考前述实施例中的对应过程,在此不再赘述。
另外,在本发明实施例的描述中,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。对于本领域技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明的描述中,需要说明的是,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是:以上所述实施例,仅为本发明的具体实施方式,用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,本发明的保护范围并不局限于此,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解: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,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围,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 (10)

1.一种双向变换器,其特征在于,应用于开关电源,所述双向变换器包括:至少一个单级电路和控制电路,多个单级电路依次连接;
所述单级电路包括多个变压器,以及,设置在多个所述变压器原边的原边电路和设置在多个所述变压器副边的副边电路;
所述原边电路包括第一桥式电路,所述第一桥式电路与多个所述变压器的原边线圈连接,所述第一桥式电路用于接收第一控制信号,以使多个所述变压器的原边线圈并联;
所述副边电路包括由多个桥接单元组成的第二桥式电路,所述桥接单元与多个所述变压器的副边线圈连接,所述副边线圈与所述原边线圈一一对应,所述第二桥式电路用于接收第二控制信号,以使多个所述变压器的副边线圈经过所述桥接单元后串联;
所述控制电路,用于按照预设的控制逻辑向所述第一桥式电路发送所述第一控制信号,以及,向所述第二桥式电路发送所述第二控制信号,以实现多个所述变压器的原边线圈并联和副边线圈经过所述桥接单元后串联。
2.根据权利要求1所述的双向变换器,其特征在于,所述第一桥式电路和所述第二桥式电路为全桥电路,且,所述第二桥式电路与所述第一桥式电路同步整流。
3.根据权利要求2所述的双向变换器,其特征在于,所述第一桥式电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管;
其中,所述第一开关管和所述第二开关管串联组成第一支路,所述第三开关管和第四开关管串联组成第二支路;
所述第一支路和所述第二支路并联,且并联连接至所述第一桥式电路的输入端;其中,所述第一开关管的一端与所述第三开关管的一端连接,所述第二开关管的一端与所述第四开关管的一端连接;
每个所述变压器的原边线圈对应一个谐振支路,多个所述原边线圈对应的所述谐振支路的一端连接在所述第一开关管和所述第二开关管的连接通路上,另一端连接在所述第三开关管和所述第四开关管的连接通路上,以实现多个所述变压器的原边线圈并联。
4.根据权利要求3所述的双向变换器,其特征在于,所述桥接单元与所述副边线圈一一对应;
所述桥接单元包括由开关管串联构成的桥接电路,且,所述桥接电路设置有与所述副边线圈连接的桥接点,所述桥接点设置在串联连接的两个所述开关管之间,以使所述副边线圈连接至所述桥接电路时构成所述全桥电路,且多个依次连接的所述桥接单元对应的所述副边线圈串联。
5.根据权利要求4所述的双向变换器,其特征在于,所述控制电路,用于按照预设的控制逻辑向所述第一桥式电路发送所述第一控制信号,以及,向所述第二桥式电路发送所述第二控制信号,以使所述第一桥式电路和所述第二桥式电路的开关管实现同步发波逻辑;
所述同步发波逻辑用于实现多个所述变压器的原边线圈并联和副边线圈经过所述桥接单元后串联。
6.根据权利要求3所述的双向变换器,其特征在于,所述谐振支路包括谐振电感和谐振电容;
所述谐振电感、所述谐振电容和所述原边线圈依次串联,构成所述谐振支路。
7.根据权利要求1所述的双向变换器,其特征在于,当所述单级电路有多个时,多个所述单级电路的原边电路所包括的所述第一桥式电路之间串联,且,多个所述单级电路的副边电路所包括的所述第二桥式电路并联;
且,所述单级电路的第一桥式电路的第一控制信号与所述第二桥式电路的第二控制信号同步发波;多个单级电路之间的第一控制信号交错或同步发波,多个单级电路之间第二控制信号交错或同步发波。
8.根据权利要求1所述的双向变换器,其特征在于,所述双向变换器原边还设置有与所述第一桥式电路并联的第一滤波电容;
所述双向变换器副边还设置有与所述第二桥式电路并联的第二滤波电容。
9.一种双向变换器的驱动方法,其特征在于,所述驱动方法应用于权利要求1至8任一项所述的双向变换器,
所述方法包括:
获取预设的控制逻辑;
按照预设的所述控制逻辑向所述双向变换器的第一桥式电路发送第一控制信号,以及,向所述双向变换器的第二桥式电路发送第二控制信号,以实现所述双向变换器中多个原边线圈并联和多个副边线圈经过所述桥接单元后串联。
10.一种开关电源,其特征在于,所述开关电源设置有权利要求1~8任一项所述的双向变换器。
CN202310777662.9A 2023-06-29 2023-06-29 双向变换器及其驱动方法、开关电源 Pending CN116526862A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310777662.9A CN116526862A (zh) 2023-06-29 2023-06-29 双向变换器及其驱动方法、开关电源

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310777662.9A CN116526862A (zh) 2023-06-29 2023-06-29 双向变换器及其驱动方法、开关电源

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116526862A true CN116526862A (zh) 2023-08-01

Family

ID=87394453

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310777662.9A Pending CN116526862A (zh) 2023-06-29 2023-06-29 双向变换器及其驱动方法、开关电源

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116526862A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102624234A (zh) * 2012-04-20 2012-08-01 南京航空航天大学 一种全桥三端口直流变换器及其控制方法
CN105896996A (zh) * 2016-06-20 2016-08-24 杭州电子科技大学 一种新型变结构双向有源全桥谐振变换器
CN106341049A (zh) * 2016-10-27 2017-01-18 深圳市优优绿能电气有限公司 一种输出高压llc谐振变换器
CN108233720A (zh) * 2018-03-13 2018-06-29 厦门大学 基于半桥冗余的可容错运行全桥llc谐振变换器
US10454383B1 (en) * 2018-04-25 2019-10-22 Vertiv Corporation Bidirectional resonant direct current-direct current conversion circuit and uninterruptible power supply
US11088625B1 (en) * 2020-05-26 2021-08-10 Institute Of Electrical Engineering, Chinese Academy Of Sciences Three-phase CLLC bidirectional DC-DC converter and a method for controlling the same
CN113517817A (zh) * 2021-06-07 2021-10-19 燕山大学 三电平双向全桥llclc多谐振变换器拓扑

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102624234A (zh) * 2012-04-20 2012-08-01 南京航空航天大学 一种全桥三端口直流变换器及其控制方法
CN105896996A (zh) * 2016-06-20 2016-08-24 杭州电子科技大学 一种新型变结构双向有源全桥谐振变换器
CN106341049A (zh) * 2016-10-27 2017-01-18 深圳市优优绿能电气有限公司 一种输出高压llc谐振变换器
CN108233720A (zh) * 2018-03-13 2018-06-29 厦门大学 基于半桥冗余的可容错运行全桥llc谐振变换器
US10454383B1 (en) * 2018-04-25 2019-10-22 Vertiv Corporation Bidirectional resonant direct current-direct current conversion circuit and uninterruptible power supply
US11088625B1 (en) * 2020-05-26 2021-08-10 Institute Of Electrical Engineering, Chinese Academy Of Sciences Three-phase CLLC bidirectional DC-DC converter and a method for controlling the same
CN113517817A (zh) * 2021-06-07 2021-10-19 燕山大学 三电平双向全桥llclc多谐振变换器拓扑

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107284273B (zh) 一种集成dc/dc转换器的车载充电机主电路及其控制
CN111355398B (zh) 一种集成dc/dc转换器的双向车载充电机电路
CN114746301A (zh) 一种obc与dc/dc电路、obc充电器、新能源汽车及充电桩
CN106329940A (zh) 一种双变压器串并联结构全桥llc谐振变换器
CN103312178B (zh) 一种双向dc/dc变换器及应用其的电池检测设备
CN109874385A (zh) 电力转换系统
CN108808875B (zh) 一种适用于电池特性的恒流、恒压无线充电系统及无线充电的方法
CN106411109A (zh) 一种llc变换输出的高低压切换电路
CN112311232A (zh) 一种开关电容型直流/直流变换器、开关电源及控制方法
US5717579A (en) Power supply unit, more specifically battery charger for electric vehicles and the like
Mostafa et al. Output power control of an SS IPT system based on voltage and frequency tuning for EV charging
WO2021217622A1 (zh) 一种电力电子变压器及供电系统
CN116345718B (zh) 原边多模块副边多模块的mc-wpt系统及其副边切换方法
CN116526862A (zh) 双向变换器及其驱动方法、开关电源
CN112572190B (zh) 车载充电系统及具有其的车辆
CN112572189B (zh) 车载充放电系统及具有其的车辆
CN112583094B (zh) 车载充电系统及具有其的车辆
CN109660010B (zh) 一种用于轨道交通车辆的混合储能充电机及控制方法
CN109660113A (zh) 一种谐振驱动电路
CN220785473U (zh) 充电控制系统及车辆
CN112572195B (zh) 车载充电系统及具有其的车辆
CN112583089B (zh) 车载充电系统及具有其的车辆
CN112572185B (zh) 车载充放电系统及具有其的车辆
CN220401621U (zh) 双电压输出的逆变器控制结构及输出控制模块
CN112572186B (zh) 车载充电系统及具有其的车辆

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination