[发明专利]一种双向全桥谐振变换器

权利要求书

1.一种双向全桥谐振变换器，其特征在于：包括正向工作模块、反向工作模块、变压器(T)，所述变压器(T)的原边与所述正向工作模块相连，所述变压器(T)的副边与所述反向工作模块相连；所述正向工作模块包括正向输入电源(V₁)、反向输出电容(C_f1)、第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块、第四开关模块、辅助电容(C_r2)和LLC谐振电路，所述第一开关模块与所述第二开关模块串联形成第一模块，所述第三开关模块与所述第四开关模块串联形成第二模块，所述正向输入电源(V₁)、所述反向输出电容(C_f1)、所述第一模块、所述第二模块并联，所述变压器(T)原边的一端(A)连接于所述第一开关模块与所述第二开关模块之间，所述变压器(T)原边的另一端(B)连接于所述第三开关模块与所述第四开关模块之间，所述辅助电容(C_r2)和所述LLC谐振电路并联在所述变压器(T)原边的一端(A)和另一端(B)之间；所述反向工作模块包括反向输入电源(V₂)、正向输出电容(C_f2)、第五开关模块、第六开关模块、第七开关模块、第八开关模块，所述第五开关模块与所述第六开关模块串联形成第三模块，所述第七开关模块与所述第八开关模块串联形成第四模块，所述反向输入电源(V₂)、所述正向输出电容(C_f2)、所述第三模块、所述第四模块并联，所述变压器(T)副边的一端(C)连接于所述第七开关模块与所述第八开关模块之间，所述变压器(T)副边的另一端(D)连接于所述第五开关模块与所述第六开关模块之间；所述LLC谐振电路由依次相连的第一电感、第二电感和谐振电容(C_r1)组成；所述第一电感为励磁电感(L_m)，所述第二电感为谐振电感(L_r)；所述第一开关模块包括第一开关管(Q1)、第一二极管(D1)、第一寄生电容(C1)，所述第一二极管(D1)和所述第一寄生电容(C1)并联后与所述第一开关管(Q1)相连；所述第二开关模块包括第二开关管(Q2)、第二二极管(D2)、第二寄生电容(C2)，所述第二二极管(D2)和所述第二寄生电容(C2)并联后与所述第二开关管(Q2)相连；所述第三开关模块包括第三开关管(Q3)、第三二极管(D3)、第三寄生电容(C3)，所述第三二极管(D3)和所述第三寄生电容(C3)并联后与所述第三开关管(Q3)相连；所述第四开关模块包括第四开关管(Q4)、第四二极管(D4)、第四寄生电容(C4)，所述第四二极管(D4)和所述第四寄生电容(C4)并联后与所述第四开关管(Q4)相连；所述第五开关模块包括第五开关管(Q5)、第五二极管(D5)、第五寄生电容(C5)，所述第五二极管(D5)和所述第五寄生电容(C5) 并联后与所述第五开关管(Q5)相连；所述第六开关模块包括第六开关管(Q6)、第六二极管(D6)、第六寄生电容(C6)，所述第六二极管(D6)和所述第六寄生电容(C6)并联后与所述第六开关管(Q6)相连；所述第七开关模块包括第七开关管(Q7)、第七二极管(D7)、第七寄生电容(C7)，所述第七二极管(D7)和所述第七寄生电容(C7)并联后与所述第七开关管(Q7)相连；所述第八开关模块包括第八开关管(Q8)、第八二极管(D8)、第八寄生电容(C8)，所述第八二极管(D8)和所述第八寄生电容(C8)并联后与所述第八开关管(Q8)相连；

正向工作时，输入电源为正向输入电源(V₁)，所述第一开关管(Q1)至所述第四开关管(Q4)工作在普通全桥模式状态，所述第五开关管(Q5)至所述第八开关管(Q8)处于持续关断状态，当所述第一开关管(Q1)和所述第四开关管(Q4)驱动信号降为0时，所述第一开关管(Q1)和所述第四开关管(Q4)关断，此时第五开关管(Q5)、第六开关管(Q6)、第七开关管(Q7)、第八开关管(Q8)均不导通，所述第一寄生电容(C1)和所述第四寄生电容(C4)充电，所述第二寄生电容(C2)和所述第三寄生电容(C3)放电，为所述第二开关管(Q2)和所述第三开关管(Q3)零电压开通提供条件，原边电流流过所述第二二极管(D2)和所述第三二极管(D3)，此时励磁电流与谐振电流相等，原边侧与副边侧断开，无电流流入副边二级管，由正向输出电容向负载提供能量，无能量的正向传输；当所述第二开关管(Q2)和所述第三开关管(Q3)驱动信号从0升为高电压时，所述第二开关管(Q2)和所述第三开关管(Q3)实现零电压开通，原边励磁电流和谐振电流均降至0后反方向上升，且两者存在电流差，所以副边二极管导通，变压器副边电压被箝位至输出电压，因此励磁电流呈线性上升，实现正向能量传输；当原边励磁电流与谐振电流相等，原边侧与副边侧断开，无电流流入副边二级管，由正向输出电容向负载提供能量，能量无正向传输；

正向工作时，输入电源为反向输入电源 (V₂)，所述第五开关管(Q5)至所述第八开关管(Q8)工作在普通全桥模式状态，所述第一开关管(Q1)至所述第四开关管(Q4)处于持续关断状态，当所述第六开关管(Q6)和所述第七开关管(Q7)驱动信号降为0时，所述第六开关管(Q6)和所述第七开关管(Q7)关断，此时第一开关管(Q1)、第二开关管(Q2)、第三开关管(Q3)、第四开关管(Q4)均不导通，所述第六寄生电容(C6)和所述第七寄生电容(C7)充电，所述第五寄生电容(C5)和所述第八寄生电容(C8)放电，充放电结束后电流流经所述第五二极管(D5)和所述第八二极管(D8)进行续流，为所述第五开关管(Q5)和所述第八开关管(Q8)的开通提供条件，副边电流经所述第一二极管(D1)和所述第四二极管(D4)续流；当所述第五开关管(Q5)和所述第八开关管(Q8)驱动信号从0升为高电压时，所述第五开关管(Q5)和所述第八开关管(Q8)实现零电压开通，原边电流流经所述第五开关管(Q5)、励磁电感和所述第八开关管(Q8)，副边流经谐振电感和辅助电容的电流相等，不再有电流流入副边二级管，副边二极管实现零电流关断，由输出电容向负载提供能量，无能量传输；当副边流经谐振电感和辅助电容的电流不再相等存在电流差时，第二二极管(D2)和第三二极管(D3)开通，实现能量传输。

2.根据权利要求1所述的双向全桥谐振变换器，其特征在于：所述第一开关管(Q1)为第一场效应管增强型N-MOS，所述第一二极管(D1)和所述第一寄生电容(C1)并联后的两端分别与所述第一场效应管增强型N-MOS的漏极和源极相连；所述第二开关管(Q2)为第二场效应管增强型N-MOS，所述第二二极管(D2)和所述第二寄生电容(C2)并联后的两端分别与所述第二场效应管增强型N-MOS的漏极和源极相连；所述第三开关管(Q3)为第三场效应管增强型N-MOS，所述第三二极管(D3)和所述第三寄生电容(C3)并联后的两端分别与所述第三场效应管增强型N-MOS的漏极和源极相连；所述第四开关管(Q4)为第四场效应管增强型N-MOS，所述第四二极管(D4)和所述第四寄生电容(C4)并联后的两端分别与所述第四场效应管增强型N-MOS的漏极和源极相连；所述第五开关管(Q5)为第五场效应管增强型N-MOS，所述第五二极管(D5)和所述第五寄生电容(C5)并联后的两端分别与所述第五场效应管增强型N-MOS的漏极和源极相连；所述第六开关管(Q6)为第六场效应管增强型N-MOS，所述第六二极管(D6)和所述第六寄生电容(C6)并联后的两端分别与所述第六场效应管增强型N-MOS的漏极和源极相连；所述第七开关管(Q7)为第七场效应管增强型N-MOS，所述第七二极管(D7)和所述第七寄生电容(C7)并联后的两端分别与所述第七场效应管增强型N-MOS的漏极和源极相连；所述第八开关管(Q8)为第八场效应管增强型N-MOS，所述第八二极管(D8)和所述第八寄生电容(C8)并联后的两端分别与所述第八场效应管增强型N-MOS的漏极和源极相连。