[发明专利]一种恒增益双向DC-DC谐振变换器及其控制方法

权利要求书

1.一种恒增益双向DC-DC谐振变换器，其特征在于,包括主电路和控制电路,主电路包括第一端口、第二端口、两个谐振电路、两个辅助电路、两个开关回路和一个理想变压器，所述第一端口和第二端口可选择其中之一作为变换器的电源端，另外一个则相应地作为负载端；连接变压器两端的电路拓扑结构完全相同，变压器原边的谐振电路由谐振电感L_r1和谐振电容C_r1、C _r2组成，辅助电路由辅助电感L_p及辅助二极管D₁、D₂组成，开关电路由功率开关管S₁、S₂组成；变压器的副边的谐振电路由谐振电感L_r2和谐振电容C_r3、C _r4组成，辅助电路由辅助电感L_s和辅助二极管D₃、D₄组成，开关电路由功率开关管S₃、S₄组成;一组功率开关管S₁和S₃同时导通或关闭，另外一组功率开关管S₂和S₄同时导通或关闭；所有的驱动信号的占空比一致，且S₁和S₃的死区和S₂和S₄的死区一致；

所述主电路中各个部件的连接关系是：在变压器的原边，第一端口的正极同时与谐振电容C_r1的正极和功率开关管S₁的漏极相连，第一端口的负极同时与谐振电容C _r2的负极和功率开关管S₂的源极相连，谐振电容C_r1的负极、谐振电容C _r2的正极、辅助电感L_p的一端则同时和变压器原边的负极相连，功率开关管S₁的源极与辅助电感L_p的另一端、谐振电感L_r1的一端和功率开关管S₂的漏极同时连在一起，谐振电感L_r1的另一端则与变压器原边的正极相连，谐振电容C_r1、C _r2还分别连接着反并联的辅助二极管D₁、D₂；在变压器副边，变压器副边的正极与谐振电感L_r2的一端相连，变压器副边负极同时和谐振电容C_r3的负极、谐振电容C _r4的正极、辅助电感L_s的一端相连，谐振电感L_r2的另一端与开关管S₃的源极、开关管S₄的漏极同时和辅助电感L_s的另一端连在一起，开关管S₃的漏极同时与谐振电容C_r3的正极和第二端口的正极连接，而开关管S₄的源极、第二端口的负极和谐振电容C _r4的负极同时连在一起，谐振电容C_r3、C_r4还分别连接着反并联的辅助二极管D₃、D₄。

2.根据权利要求1所述的恒增益双向DC-DC谐振变换器，其特征在于，控制电路包括控制器和驱动电路；控制器是DSP控制器，用于产生一组互补的PWM驱动信号，驱动电路将接收到的来自控制器的PWM驱动信号，经过隔离和电压增强后为主电路的开关管S₁~ S₄提供驱动电压。

3.根据权利要求1或2所述的恒增益双向DC-DC谐振变换器，其特征在于，所述开关管S₁~S₄为存在反并联的体二极管和漏源极的寄生电容的开关管。

4.一种如权利要求1-3任一项所述的恒增益双向DC-DC谐振变换器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

在正向运行时，功率开关管S₁和S₃同时开通于流过谐振电感L_r1的电流i_r1为零时，i_r1为正弦信号，此时S₂和S₄处于关闭状态,经过半个谐振周期后，i_r1再次为零，此时将功率开关管S₁和S₃同时关闭，经过一段死区时间，在死区时间之间i_r1在零附近微幅振荡，可认为在死区时间内i_r1恒为0，因此S₂和S₄也在i_r1也为零值时同时导通，又经过半个谐振周期，i_r1再次为零，S₂和S₄同时关闭，经过一个死区时间后，回到一个开关周期的初始状态；

反向运行下，此时谐振电感L_r2靠近电源端，于是根据流过该电感的电流i_r2的过零点情况来判断功率开关管的开通和关断，功率开关管S₁和S₃同时开通于流过谐振电感L_r2的电流i_r2为零时，i_r2同样为正弦信号, 此时S₂和S₄处于关闭状态，经过半个谐振周期后，i_r2再次为零，此时将功率开关管S₁和S₃同时关闭，经过一段死区时间，在死区时间之间i_r2在零附近微幅振荡，仍可认为在死区时间内i_r2恒为0，因此S₂和S₄也在i_r2也为零值时同时导通，又经过半个谐振周期，i_r2再次为零，S₂和S₄同时关闭, 经过一个死区时间后，回到一个开关周期的初始状态。