双向变换电路和双向变换器制造技术

本发明专利技术实施例提供了一种双向变换电路，包括第一双向导通网络、第二双向导通网络、第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管；第一双向导通网络与第一开关管串联组成第一支路，第一支路的第一端与第一二极管的阴极相连，组成第一端点；第二双向导通网络与第二开关管串联组成第二支路，第二支路的第二端与第二二极管的阳极相连，组成第三端点。本发明专利技术实施例的双向变换电路和双向变换器，通过在传统图腾柱电路上增加第一二极管、第二二极管、第一双向导通网络和第二双向导通网络，并且控制第一开关管和第二开关管在不同时刻导通或关断，能够提高双向变换电路的效率，避免电路中产生反向恢复电流。

【技术实现步骤摘要】
双向变换电路和双向变换器
本专利技术涉及功率变换领域，尤其涉及功率变换技术中的双向变换电路和双向变换器。
技术介绍
传统的图腾柱电路包括串联的两个开关管，开关管内部分别有寄生体二极管和寄生电容。传统的图腾柱如果在同步整流场景下工作，并且电流连续、输出电压为400V以上的高压时，开关管就要选择耐压在400V以上的器件，这类器件寄生体二极管的反向恢复电流都比较大。当一个开关管关断时，其寄生二极管产生的反向恢复电流会对刚开通的另一开关管造成不利影响，严重时还会影响整个电路的工作状态。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种双向变换电路和双向变换器，以解决传统的图腾柱电路在同步整流场景下产生反向恢复电流的问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种双向变换电路，该双向变换电路包括：第一双向导通网络、第二双向导通网络、第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管；第一双向导通网络与第一开关管串联组成第一支路，第一支路的第一端与第一二极管的阴极相连，组成第一端点；第二双向导通网络与第二开关管串联组成第二支路，第二支路的第二端与第二二极管的阳极相连，组成第三端点；第一支路的第二端、第一二极管的阳极、第二支路的第一端、第二二极管的阴极相连，组成第二端点；第一开关管在第一时刻到第二时刻之间导通，在第二时刻到第五时刻内关断；第二开关管在第一时刻到第三时刻内关断，在第三时刻到第四时刻内导通，在第四时刻到第五时刻内关断；其中，第一时刻为流入或流出第二端点的电流为正半周的起始时刻，第三时刻为电流为正半周的结束时刻，第二时刻为第一时刻到第三时刻时间区间内的任一时刻，第五时刻为电流为负半周的结束时刻、第四时刻为第三时刻到第五时刻时间区间内的任一时刻。因此，通过在传统图腾柱电路上增加第一二极管、第二二极管、第一双向导通网络和第二双向导通网络，并且控制第一开关管和第二开关管在不同时刻开启或关断，能够避免电路中产生反向恢复电流，从而提高了双向变换电路的性能。结合第一方面，可以理解，第一双向导通网络为金属氧化物半导体场效应晶体管(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，简称“MOSFET”)，或者，绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，简称“IGBT”)，或者，两个极性相反且并联的二极管，其中，MOSFET可以是一个MOSFET或者至少两个串联的MOSFET，IGBT可以是一个IGBT或者至少两个串联的IGBT。结合第一方面，可以理解，第二双向导通网络为MOSFET或者IGBT，或者，两个极性相反且并联的二极管，其中，MOSFET可以是一个MOSFET或者至少两个串联的MOSFET，IGBT可以是一个IGBT或者至少两个串联的IGBT。结合第一方面，可以理解，第一双向导通网络的导通压降小于第一二极管的导通压降，第一双向导通网络的导通压降与第一开关管的体二极管的导通压降之和大于第一二极管的导通压降；第二双向导通网络的导通压降小于第二二极管的导通压降，第二双向导通网络的导通压降与第二开关管的体二极管的导通压降之和大于第二二极管的导通压降。结合第一方面，可选地，第一开关管为金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET或绝缘栅双极型晶体管IGBT；第二开关管为MOSFET或IGBT。结合第一方面，可选地，第一二极管为快恢复二极管或者碳化硅SiC二极管；第二二极管为快恢复二极管或者SiC二极管。结合第一方面，可以理解，双向变换电路用于同步整流电路或逆变电路。结合第一方面，可以理解，该双向变换器还包括控制器，所述控制器，用于控制所述第一开关管导通或关断；或控制所述第二开关管导通或关断；或控制所述第一开关管和所述第二开关管导通或关断。因此，本专利技术实施例的一种双向变换电路能够应用于同步整流场景，解决了高压同步整流反向恢复电流的问题，同时能够提高整流效率，还能够应用于逆变场景，在逆变场景下，开关管寄生电容能够放电。第二方面，提供了一种双向变换器，双向变换器包括：如第一方面或第一方面的任意一种实现方式的第一双向变换电路；如第一方面或第一方面的任意一种实现方式的第二双向变换电路；如第一方面或第一方面的任意一种实现方式的第三双向变换电路；变压器，变压器包括原边绕组和副边绕组，变压器的副边绕组的一端连接到第一双向变换电路的第二端点，变压器的副边绕组的另一端连接到第二双向变换电路的第二端点；谐振腔，谐振腔包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口，第一端口连接到第三双向变换电路的第二端点，第二端口连接到第三双向变换电路的第三端点，第三端口和第四端口分别连接到变压器的原边绕组；无桥PFC电路，无桥PFC电路包括两个交流端口、两个直流端口，两个直流端口分别连接到第三双向变换电路的第一端点和第三端点。结合第二方面，可以理解，双向变换器还包括：电容，其中，第一双向变换电路的第一端点与第二双向变换电路的第一端点相连并且连接到电容的正端，第一双向变换电路的第三端点与第二双向变换电路的第三端点相连并且连接到电容的负端。基于上述技术方案，通过在传统图腾柱电路上增加第一二极管、第二二极管、第一双向导通网络和第二双向导通网络，并且控制第一开关管和第二开关管在不同时刻开启或关断，能够提高双向变换电路的效率，避免电路中产生反向恢复电流，从而提高了双向变换电路的性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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所示为一种传统图腾柱电路结构的示意图。图2A和图2B是图1所示电路结构应用于同步整流场景的示意图。图3A所示为本专利技术实施例所提供的双向变换电路的一种电路结构示意图。图3B所示为本专利技术实施例所提供的双向变换电路的另一种电路结构示意图。图4A至图4D是图3B所示电路结构应用于同步整流场景的示意图。图5所示为本专利技术实施例所提供的双向导通网络的一种电路结构示意图。图6A和图6B所示为本专利技术实施例所提供的双向导通网络的另一种电路结构示意图。图7A至图7D是图3B所示电路结构应用于逆变场景的示意图。图8所示为本专利技术实施例所提供的双向变换器的一种电路结构示意图。图9所示为本专利技术实施例所提供的双向变换器的另一种电路结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中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专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。图1所示为传统图腾柱电路的示意性框图。如图1所示，传统的图腾柱电路包括串联的两个开关管S1和S2，开关管S1内部有寄生体二极管BD1和寄生电容C1、开关管S2内部有寄生体二极管BD2和寄生电容C2，Vin可以为输入端，Vout可以为输出端。传统图腾柱电路可以应用于同步整流场景，如图2A所示，在交流输入电压的正半周期内，开关管S1导通，开关管S2关断，电流经过开关管S1和开关管S2的中间节点，从开关管S1流出；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向变换电路，其特征在于，包括：第一双向导通网络、第二双向导通网络、第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管；所述第一双向导通网络与所述第一开关管串联组成第一支路，所述第一支路的第一端与所述第一二极管的阴极相连，组成第一端点；所述第二双向导通网络与所述第二开关管串联组成第二支路，所述第二支路的第二端与所述第二二极管的阳极相连，组成第三端点；所述第一支路的第二端、所述第一二极管的阳极、所述第二支路的第一端、所述第二二极管的阴极相连，组成第二端点；所述第一开关管在第一时刻到第二时刻之间导通，在所述第二时刻到第五时刻内关断；所述第二开关管在所述第一时刻到第三时刻内关断，在所述第三时刻到第四时刻内导通，在所述第四时刻到所述第五时刻内关断；其中，所述第一时刻为流入或流出所述第二端点的电流为正半周的起始时刻，所述第三时刻为所述电流为正半周的结束时刻，所述第二时刻为所述第一时刻到所述第三时刻时间区间内的任一时刻，所述第五时刻为所述电流为负半周的结束时刻、所述第四时刻为所述第三时刻到所述第五时刻时间区间内的任一时刻。

【技术特征摘要】
1.一种双向变换电路，其特征在于，包括：第一双向导通网络、第二双向导通网络、第一开关管、第二开关管、第一二极管、第二二极管；所述第一双向导通网络与所述第一开关管串联组成第一支路，所述第一支路的第一端与所述第一二极管的阴极相连，组成第一端点；所述第二双向导通网络与所述第二开关管串联组成第二支路，所述第二支路的第二端与所述第二二极管的阳极相连，组成第三端点；所述第一支路的第二端、所述第一二极管的阳极、所述第二支路的第一端、所述第二二极管的阴极相连，组成第二端点；所述第一开关管在第一时刻到第二时刻之间导通，在所述第二时刻到第五时刻内关断；所述第二开关管在所述第一时刻到第三时刻内关断，在所述第三时刻到第四时刻内导通，在所述第四时刻到所述第五时刻内关断；其中，所述第一时刻为流入或流出所述第二端点的电流为正半周的起始时刻，所述第三时刻为所述电流为正半周的结束时刻，所述第二时刻为所述第一时刻到所述第三时刻时间区间内的任一时刻，所述第五时刻为所述电流为负半周的结束时刻、所述第四时刻为所述第三时刻到所述第五时刻时间区间内的任一时刻。2.根据权利要求1所述的双向变换电路，其特征在于，所述第一双向导通网络为金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET或绝缘栅双极型晶体管IGBT或两个极性相反且并联的二极管。3.根据权利要求1或2所述的双向变换电路，其特征在于，所述第二双向导通网络为MOSFET或IGBT或两个极性相反且并联的二极管。4.根据权利要求1-3任一项所述的双向变换电路，其特征在于，所述第一双向导通网络的导通压降小于所述第一二极管的导通压降，所述第一双向导通网络的导通压降与所述第一开关管的寄生二极管的导通压降之和大于所述第一二极管的导通压降；所述第二双向导通网络的导通压降小于所述第二二极管的导通压降，所述第二双向导通网络的导通压降与所述第二开关管的寄生二极管的导通压降之和大于所述第二二极管的导通压降。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：周岿，黄一平，单浩仁，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44