[发明专利]并联谐振式双向隔离型高增益DC-DC变换器

权利要求书

1.一种并联谐振式双向隔离型高增益DC-DC变换器，其特征在于，包括：

交错升压单元，所述交错升压单元包括第一电感L₁、第二电感L₂、第一开关管S₁、第二开关管S₂和低压输入源V_Lin或低压负载R_LL，其中，所述第一电感L₁的一端和所述第一开关管S₁的漏极与第一节点A相连，所述第二电感L₂的一端和所述第二开关管S₂的漏极与第二节点B相连，所述第一电感L₁的另一端和所述第二电感L₂的另一端与所述低压输入源V_Lin的正极或所述低压负载R_LL的一端相连，所述第一开关管S₁的源极和所述第二开关管S₂的源极与所述低压输入源V_Lin的负极或所述低压负载R_LL的另一端相连；

并联谐振单元，所述并联谐振单元通过所述第一节点A和所述第二节点B与所述交错升压单元相连，所述并联谐振单元包括并联电容C_p、变压器T_r，变压器漏感L_lp，其中，所述并联电容C_p的一端和所述变压器T_r一次侧的同名端与所述第一节点A相连，所述并联电容C_p的另一端和所述变压器T_r一次侧的异名端与所述第二节点B相连，所述变压器T_r二次侧的同名端与第三节点C相连，所述变压器T_r二次侧的异名端与第四节点D相连；

Buck-boost单元，所述并联谐振单元通过所述第三节点C和所述第四节点D与所述Buck-boost单元相连，所述Buck-boost单元包括第三开关管S₃、第四开关管S₄、隔直电容C_s、输出电容C_o和高压输入源V_Hin或高压负载R_HL，其中，所述第三开关管S₃的源极和所述第四开关管S₄的漏极与所述第三节点C相连，所述隔直电容C_s的一端与所述第四节点D相连，所述隔直电容C_s的另一端与所述第四开关管S₄的源极相连，所述第三开关管S₃的漏极和所述输出电容C_o的一端与所述高压输入源V_Hin的正极或所述高压负载R_HL的一端相连，所诉第四开关管S₄的源极和所述输出电容C_o的另一端与所述高压输入源V_Hin的负极或所述高压负载R_HL的另一端相连；

所述DC-DC变换器的工作模式包括升压模式和降压模式，其中，所述升压模式包括十个工作模态，且前五个工作模态与后五个工作模态相互对称，所述前五个工作模态分别为第一工作模态、第二工作模态、第三工作模态、第四工作模态和第五工作模态，所述降压模式包括十个工作模态，且前五个工作模态与后五个工作模态相互对称，所述前五个工作模态分别为第一工作模态、第二工作模态、第三工作模态、第四工作模态和第五工作模态；

在所述升压模式第一工作模态下，包括：所述第一开关管S₁、所述第二开关管S₂和所述第三开关管S₃导通，所述第四开关管S₄关断，所述输出电容C_o向所述高压负载R_HL供电，且通过所述第三开关管S₃向所述变压器T_r反向充电，同时，所述低压输入源V_Lin通过所述第一开关管S₁向所述第一电感L₁恒压充磁，通过所述第二开关管S₂向所述第二电感L₂恒压充磁，其中公式如下：

其中，L_p＝(L_lp+L_ls)，i_Lp(t)为所述变压器T_r的一次侧电流，i_Ls(t)为所述变压器T_r的二次侧电流，i_S1(t)为所述第一开关管S₁的电流，i_S2(t)为所述第二开关管S₂的电流，i_S3(t)为所述第三开关管S₃的电流，V_HL为所述高压负载R_HL的电压，L_lp为所述变压器T_r一次侧的漏感，L_ls为所述变压器T_r二次侧的漏感，i_L为所述第一电感L₁和所述第二电感L₂的稳态电流；

在所述降压模式第一工作模态下，包括：所述第三开关管S₃导通，所述第一开关管S₁、所述第二开关管S₂和所述第四开关管S₄关断，所述第三开关管S₃实现软开通，所述高压输入源V_Hin向所述变压器T_r充电，所述第一电感L₁和所述第二电感L₂通过所述第一开关管S₁的反并联二极管和所述第二开关管S₂的反并联二极管续流，将所述并联电容C_p的电压和所述变压器T_r一次侧的电压箝位在零，所述第二开关管S₂的电流逐渐转移到所述第一开关管S₁中，所述变压器T_r二次侧的电流线性上升，其中公式如下：

其中，L_p＝(L_lp+L_ls)，i_Lp(t)为所述变压器T_r的一次侧电流，i_Ls(t)为所述变压器T_r的二次侧电流，i_S1(t)为所述第一开关管S₁的电流，i_S2(t)为所述第二开关管S₂的电流，i_S3(t)为所述第二开关管S₂的电流，V_Hin为所述高压输入源V_Hin的电压，L_lp为所述变压器T_r一次侧的漏感，L_ls为所述变压器T_r二次侧的漏感，i_L为所述第一电感L₁和第二电感L₂的稳态电流。