双向电压转换器制造技术

提供一种双向电压转换器，所述双向电压转换器包括变压器、第一桥式电路、第二桥式电路及控制器。第一桥式电路耦合到变压器的第一侧及第一电压源，且第一桥式电路包括第一开关、第二开关、第三开关及第四开关。第二桥式电路耦合到变压器的第二侧及第二电压源。控制器被配置成响应于确定出第二电压源的电压小于预定阈值而通过使第三开关关断、使第四开关接通以及交替地使第一开关与第二开关接通及关断来将第一桥式电路设定成半桥式配置。来将第一桥式电路设定成半桥式配置。来将第一桥式电路设定成半桥式配置。

【技术实现步骤摘要】
双向电压转换器


[0001]本技术涉及一种电压转换器，且更具体来说，涉及能够改善双向电压转换器的电压增益且使双向电压转换器的操作电压范围扩展的一种双向电压转换器及双向电压转换器的一种操作方法。

技术介绍

[0002]双向电压转换器用于各种电子装置(例如电动车辆、能量存储系统、移动电话、计算机等)中。双向电压转换器被设计成在第一操作模式下将第一电压转换成第二电压且在第二操作模式下将第二电压转换成第一电压。然而，现有双向电压转换器的电压增益并不令人满意，且现有的双向电压转换器的操作电压范围可得到改善。
[0003]随着对高性能双向电压转换器的更高需求，需要一种改善双向电压转换器的电压增益及操作电压范围的新设计。

技术实现思路

[0004]本技术提供一种能够改善电压增益且扩展操作电压范围的双向电压转换器及其操作方法。
[0005]在一些实施例中，双向电压转换器包括变压器、第一桥式电路、第二桥式电路及控制器。耦合到所述变压器的第一侧及第一电压源的第一桥式电路包括第一开关、第二开关、第三开关及第四开关。所述第一开关的第一端子及所述第三开关的第一端子耦合到所述第一电压源的第一端子。所述第一开关的第二端子耦合到第一连接节点，所述第二开关的第一端子耦合到所述第一连接节点，所述第三开关的第二端子耦合到第二连接节点，所述第四开关的第一端子耦合到所述第二连接节点，所述变压器的所述第一侧的第一端子耦合到所述第一连接节点，且所述变压器的所述第一侧的第二端子耦合到所述第二连接节点，所述第二开关的第二端子及所述第四开关的第二端子耦合到所述第一电压源的第二端子。所述第二桥式电路耦合到所述变压器的所述第二侧且耦合到第二电压源。所述控制器耦合到所述第一桥式电路及所述第二桥式电路，且所述控制器被配置成响应于确定出所述第二电压源的电压小于预定阈值而通过使所述第三开关关断、使所述第四开关接通以及交替地使所述第一开关与所述第二开关接通及关断来将所述第一桥式电路设定成半桥式配置。
[0006]在一些实施例中，上述第二桥式电路包括第五开关、第六开关、第七开关及第八开关。第五开关的第一端子及第七开关的第一端子耦接到第二电压源的第一端子，第五开关的第二端子耦接到第三连接节点，第六开关的第一端子耦接到第三连接节点，第七开关的第二端子耦接到第四连接节点，第八开关的第一端子耦接到第四连接节点，变压器的第二侧的第一端子耦接到第三连接节点，变压器的第二侧的第二端子耦接到第四连接节点，第六开关的第二端子及第八开关的第二端子耦接到第二电压源的第二端子。控制器还被配置成通过交替地使第五开关、第六开关、第七开关及第八开关接通及关断而将第二桥式电路设定成全桥式配置。
[0007]在一些实施例中，控制器还被配置成响应于确定第二电压源的电压大于或等于预定阈值而将第一桥式电路设定成全桥式配置。
[0008]在一些实施例中，控制器被配置成响应于确定第二电压源的电压大于或等于预定阈值而通过交替地使第一开关、第二开关、第三开关及第四开关接通及关断来将第一桥式电路设定成全桥式配置。
[0009]在一些实施例中，上述的双向电压转换器还包括第一谐振电路。第一谐振电路耦接在所述第一桥式电路与所述变压器之间。第一谐振电路包括第一电容器以及第一电感器。第一电容器耦接到所述第一连接节点。第一电感器串联耦接到第一电容器，且耦接到变压器的第一侧的第一端子。
[0010]在一些实施例中，当上述双向电压转换器在第一操作模式下进行操作时，变压器的第一侧是变压器的初级侧且变压器的第二侧是变压器的次级侧，控制器还被配置成对第一桥式电路进行设定以将第一输入电压驱动到变压器的第一侧，控制器还被配置成将第二桥式电路设定为整流器以提供第一输出电压。当上述双向电压转换器在第二操作模式下进行操作时，变压器的第二侧是变压器的初级侧且变压器的第一侧是变压器的次级侧，控制器还被配置成对第二桥式电路进行设定以将第二输入电压驱动到变压器的第二侧，控制器还被配置成将第一桥式电路设定为整流器以提供第二输出电压。当控制器将第一桥式电路配置成全桥式配置且双向电压转换器在第二操作模式下进行操作时，第一电压增益是第二输出电压与第二电压源的电压之间的比率。当控制器将第一桥式电路配置成半桥式配置且双向电压转换器在第二操作模式下进行操作时，第二电压增益是第二输出电压与第二电压源的电压之间的比率。第二电压增益大于第一电压增益。
[0011]在一些实施例中，当双向电压转换器在第一操作模式下进行操作时，变压器的第一侧是变压器的初级侧且变压器的第二侧是变压器的次级侧。当双向电压转换器在第二操作模式下进行操作时，变压器的第一侧是变压器的次级侧且变压器的第二侧是变压器的初级侧。
[0012]在一些实施例中，上述双向电压转换器还包括第一谐振电路以及第一电流感侧电路。第一谐振电路耦接在第一桥式电路与变压器之间。第一谐振电路包括第一电容器以及第一电感器。第一电容器耦接到第一连接节点。第一电感器串联耦接到第一电容器，且耦接到变压器的第一侧的第一端子。第一电流感侧电路对流经第一谐振电路的第一电流进行感测。当控制器通过交替地使第一开关、第二开关、第三开关及第四开关接通及关断而将第一桥式电路设定成全桥式配置时，控制器根据第一电流交替地使第一开关、第二开关、第三开关及第四开关接通及关断。当控制器通过交替地使第一开关与第二开关接通及关断而将第一桥式电路设定成半桥式配置时，控制器根据第一电流而交替地使第一开关与第二开关接通及关断。
[0013]在一些实施例中，当双向电压转换器在第二操作模式下进行操作时，控制器还被配置成当第一电流是正电流时使第二开关接通且当第一电流是负电流时使第一开关接通。
[0014]在一些实施例中，双向电压转换器还包括第二谐振电路以及第二电流感测电路。第二谐振电路耦接在第二桥式电路与变压器之间。第二谐振电路包括第二电容器以及第二电感器。第二电容器耦接到第三连接节点。第二电感器串联耦接到第二电容器，且耦接到变压器的第二侧的第一端子。第二电流感测电路对流经第二谐振电路的第二电流进行感测。
[0015]在一些实施例中，第一开关包括第一晶体管，第二开关包括第二晶体管，第三开关包括第三晶体管，第四开关包括第四晶体管，第五开关包括第五晶体管，第六开关包括第六晶体管，第七开关包括第七晶体管，且第八开关包括第八晶体管。
[0016]在一些实施例中，所述操作方法适用于包括变压器、第一桥式电路及第二桥式电路的双向电压转换器。所述变压器包括第一侧及第二侧，其中所述第一桥式电路耦合到所述变压器的所述第一侧且耦合到第一电压源。所述第一桥式电路包括第一开关、第二开关、第三开关及第四开关，其中所述第一开关的第一端子及所述第三开关的第一端子耦合到所述第一电压源的第一端子，所述第一开关的第二端子耦合到第一连接节点，所述第二开关的第一端子耦合到所述第一连接节点，所述第三开关的第二端子耦合到第二连接节点，所述第四开关的第一端子耦合到所述第二连接节点，所述变压器的所述第一侧的第一端子耦合到所述第一连接节点，且所述变压器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向电压转换器，其特征在于，包括：变压器，包括第一侧及第二侧；第一桥式电路，耦合到所述变压器的所述第一侧且耦合到第一电压源，所述第一桥式电路包括第一开关、第二开关、第三开关及第四开关，其中所述第一开关的第一端子及所述第三开关的第一端子耦合到所述第一电压源的第一端子，所述第一开关的第二端子耦合到第一连接节点，所述第二开关的第一端子耦合到所述第一连接节点，所述第三开关的第二端子耦合到第二连接节点，所述第四开关的第一端子耦合到所述第二连接节点，所述变压器的所述第一侧的第一端子耦合到所述第一连接节点，且所述变压器的所述第一侧的第二端子耦合到所述第二连接节点，所述第二开关的第二端子及所述第四开关的第二端子耦合到所述第一电压源的第二端子；第二桥式电路，耦合到所述变压器的所述第二侧且耦合到第二电压源；以及控制器，耦合到所述第一桥式电路及所述第二桥式电路，其中所述控制器被配置成响应于确定出所述第二电压源的电压小于预定阈值而通过使所述第三开关关断、使所述第四开关接通以及交替地使所述第一开关与所述第二开关接通及关断来将所述第一桥式电路设定成半桥式配置。2.根据权利要求1所述的双向电压转换器，其特征在于，所述第二桥式电路包括第五开关、第六开关、第七开关及第八开关，其中所述第五开关的第一端子及所述第七开关的第一端子耦合到所述第二电压源的第一端子，所述第五开关的第二端子耦合到第三连接节点，所述第六开关的第一端子耦合到所述第三连接节点，所述第七开关的第二端子耦合到第四连接节点，所述第八开关的第一端子耦合到所述第四连接节点，所述变压器的所述第二侧的第一端子耦合到所述第三连接节点，所述变压器的所述第二侧的第二端子耦合到所述第四连接节点，所述第六开关的第二端子及所述第八开关的第二端子耦合到所述第二电压源的第二端子，且所述控制器还被配置成通过交替地使所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关及所述第八开关接通及关断而将所述第二桥式电路设定成全桥式配置。3.根据权利要求2所述的双向电压转换器，其特征在于，所述控制器还被配置成响应于确定所述第二电压源的所述电压大于或等于所述预定阈值而将所述第一桥式电路设定成所述全桥式配置。4.根据权利要求3所述的双向电压转换器，其特征在于，所述控制器被配置成响应于确定所述第二电压源的所述电压大于或等于所述预定阈值而通过交替地使所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关及所述第四开关接通及关断来将所述第一桥式电路设定成所述全桥式配置。5.根据权利要求3所述的双向电压转换器，其特征在于，还包括：第一谐振电路，耦合在所述第一桥式电路与所述变压器之间，其中所述第一谐振电路包括：第一电容器，耦合到所述第一连接节点；以及第一电感器，串联耦合到所述第一电容器，且耦合到所述变压器的所述第一侧的所述第一端子。
6.根据权利要求5所述的双向电压转换器，其特征在于，当所述双向电压转换器在第一操作模式下进行操作时，所述变压器的所述第一侧是所述变压器的初级侧且所述变压器的所述第二侧是所述变压器的次级侧，所述控制器还被配置成对所述第一桥式电路进行设定以将第一输入电压驱动到所述变压器的所述第一侧，所述控制器还被配置成将所述第二桥式电路设...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓龙，乔伊，
申请(专利权)人：光宝科技新加坡私人有限公司，
类型：新型
国别省市：