双有源桥变换电路、电路工作方法及电子装置制造方法及图纸

本公开涉及集成电路技术领域，具体涉及一种双有源桥变换电路、电路工作方法及电子装置，所述双有源桥变换电路包括：输入侧全桥电路，所述输入侧全桥电路包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4；负载侧全桥电路，所述负载侧全桥电路包括第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7和第八开关管Q8；高频变压器，所述高频变压器的初级绕组连接于所述输入侧全桥电路的输出端，所述高频变压器的次级绕组连接于所述负载侧全桥电路的输入端；其中，Q1和Q3采用交叉耦合的方式连接，Q5和Q7采用交叉耦合的方式连接。本公开的技术方案，大幅减少了提供控制信号的驱动电路的损耗，降低了实现成本。降低了实现成本。降低了实现成本。

【技术实现步骤摘要】
双有源桥变换电路、电路工作方法及电子装置


[0001]本公开涉及集成电路
，具体涉及一种双有源桥变换电路、电路工作方法及电子装置。

技术介绍

[0002]随着电子技术的发展，高频隔离功率转换技术将越来越多的应用到供电电路中，成为实现快速灵活供电的重要手段。基于移相控制技术的双有源桥（Dual Active Bridge，DAB）变换电路具有功率密度高、动态响应快、容易实现软开关、功率能双向流动等优点，在不间断电源、电动汽车、固态变压器等供电电路场景获得了广泛应用。现有的DAB变换电路由两个全桥和变压器组成，通过在全桥的开关管施加不同的控制信号来调整DAB变换电路中两个全桥之间的移相比，进而获得需要的输出功率。这种结构对开关管的驱动损耗较大，且无法适应小电感场景的需求。

技术实现思路

[0003]为了解决相关技术中的问题，本公开实施例提供一种双有源桥变换电路、电路工作方法及电子装置。
[0004]第一方面，本公开实施例中提供了一种双有源桥变换电路，包括：输入侧全桥电路，所述输入侧全桥电路包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4；负载侧全桥电路，所述负载侧全桥电路包括第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7和第八开关管Q8；高频变压器，所述高频变压器的初级绕组连接于所述输入侧全桥电路的输出端，所述高频变压器的次级绕组连接于所述负载侧全桥电路的输入端；其中，所述第一开关管Q1和第三开关管Q3采用交叉耦合的方式连接，所述第五开关管Q5和所述第七开关管Q7采用交叉耦合的方式连接。
[0005]根据本公开的实施例，所述第一开关管Q1和第三开关管Q3采用交叉耦合的方式连接包括，所述第一开关管Q1的栅极连接于所述第三开关管Q3的漏极和第四开关管Q4的漏极，所述第三开关管Q3的栅极连接于所述第一开关管Q1的漏极和第二开关管Q2的漏极；所述第五开关管Q5和第七开关管Q7采用交叉耦合的方式连接包括，所述第五开关管Q5的栅极连接于所述第七开关管Q7的漏极和第八开关管Q8的漏极，所述第七开关管Q7的栅极连接于所述第五开关管Q5的漏极和第六开关管Q6的漏极。
[0006]根据本公开的实施例，所述第一开关管Q1、第三开关管Q3、第五开关管Q5和第七开关管Q7为P型晶体管，所述第二开关管Q2、第四开关管Q4、第六开关管Q6和第八开关管Q8为N型晶体管。
[0007]根据本公开的实施例，还包括第一电容，所述第一电容的第一极板与所述第五开关管Q5的漏极连接，所述第一电容的第二极板与所述第七开关管Q7的漏极连接，以在所述
负载侧全桥电路中形成升压电路。
[0008]根据本公开的实施例，所述第一电容为MOS电容，PIP电容， MOM电容， MIM电容，或陶瓷电容。
[0009]根据本公开的实施例，所述第一电容的取值由所述高频变压器次级侧电感感值Ls、耦合系数和工作频率Fop决定，取值范围从几兆赫兹至几十兆赫兹。
[0010]根据本公开的实施例，还包括第一电感，所述第一电感与所述输入侧全桥电路和所述高频变压器的初级绕组串联，所述第一电感为单独设置的电感，或由所述高频变压器的漏感形成的电感。
[0011]第二方面，本公开实施例中提供了一种双有源桥变换电路，包括：输入侧全桥电路，所述输入侧全桥电路包括第九开关管Q9、第十开关管Q10、第十一开关管Q11和第十二开关管Q12；负载侧全桥电路，所述负载侧全桥电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第十三开关管Q13和第十四开关管Q14；高频变压器，所述高频变压器的初级绕组连接于所述输入侧全桥电路的输出端，所述高频变压器的次级绕组连接于所述负载侧全桥电路的输入端；其中，所述第九开关管Q9和第十一开关管Q11采用交叉耦合的方式连接，所述第十三开关管Q13和第十四开关管Q14采用交叉耦合的方式连接，所述第一二极管D1的阳极连接于所述第十三开关管Q13的漏极，阴极连接于所述负载侧全桥电路的电源线，所述第二二极管D2的阳极连接于所述第十四开关管Q14的漏极，阴极连接于所述负载侧全桥电路的电源线。
[0012]根据本公开的实施例，所述第九开关管Q9和第十一开关管Q11采用交叉耦合的方式连接包括，所述第九开关管Q9的栅极连接于所述第十一开关管Q11的漏极和第十二开关管Q12的漏极，所述第十一开关管Q11的栅极连接于所述第九开关管Q9的漏极和第十开关管Q10的漏极；所述第十三开关管Q13和第十四开关管Q14采用交叉耦合的方式连接包括，所述第十三开关管Q13的栅极连接于所述第十四开关管Q14的漏极和第二二极管D2的阳极，所述第十四开关管Q14的栅极连接于所述第十三开关管Q13的漏极和第一二极管D1的阳极。
[0013]根据本公开的实施例，所述第九开关管Q9和第十一开关管Q11为P型晶体管，所述第十开关管Q10、第十二开关管Q12、第十三开关管Q13和第十四开关管Q14为N型晶体管。
[0014]根据本公开的实施例，还包括第二电容，所述第二电容的第一极板与所述第十三开关管Q13的漏极连接，所述第二电容的第二极板与所述第十四开关管Q14的漏极连接，以在所述负载侧全桥电路中形成升压电路。
[0015]根据本公开的实施例，所述第二电容为MOS电容，PIP电容， MOM电容， MIM电容，或陶瓷电容。
[0016]根据本公开的实施例，所述第二电容的取值由所述高频变压器次级侧电感感值Ls、耦合系数和工作频率Fop决定，取值范围从几兆赫兹至几十兆赫兹。
[0017]根据本公开的实施例，还包括第二电感，所述第二电感与所述输入侧全桥电路和所述高频变压器的初级绕组串联，所述第二电感为单独设置的电感，或由所述高频变压器
的漏感形成的电感。
[0018]第三方面，本公开实施例提供了一种双有源桥变换电路，包括：输入侧全桥电路，所述输入侧全桥电路包括第十五开关管Q15、第十六开关管Q16、第十七开关管Q17和第十八开关管Q18；负载侧全桥电路，所述负载侧全桥电路包括第三二极管D3、第四二极管D4、第十九开关管Q19和第二十开关管Q20；高频变压器，所述高频变压器的初级绕组连接于所述输入侧全桥电路的输出端，所述高频变压器的次级绕组连接于所述负载侧全桥电路的输入端；其中，所述第十五开关管Q15和第十七开关管Q17采用交叉耦合的方式连接，所述第三二极管D3的阳极连接于所述第十九开关管Q19的漏极，阴极连接于所述负载侧全桥电路的电源线，所述第四二极管D4的阳极连接于所述第二十开关管Q20的漏极，阴极连接于所述负载侧全桥电路的电源线。
[0019]根据本公开的实施例，所述第十五开关管Q15和第十七开关管Q17采用交叉耦合的方式连接包括，所述第十五开关管Q15的栅极连接于所述第十七开关管Q17的漏极和第十六开关管Q16的漏极，所述第十七开关管Q17的栅极连接于所述第十五开关管Q15的漏极和第十八开关管Q18的漏极。
[0020]根据本公开的实施例，所述第十五开关管Q15和第十七开关管Q17为P型晶体管，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双有源桥变换电路，其特征在于，包括：输入侧全桥电路，所述输入侧全桥电路包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4；负载侧全桥电路，所述负载侧全桥电路包括第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7和第八开关管Q8；高频变压器，所述高频变压器的初级绕组连接于所述输入侧全桥电路的输出端，所述高频变压器的次级绕组连接于所述负载侧全桥电路的输入端；其中，所述第一开关管Q1和第三开关管Q3采用交叉耦合的方式连接，所述第五开关管Q5和所述第七开关管Q7采用交叉耦合的方式连接。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一开关管Q1和第三开关管Q3采用交叉耦合的方式连接包括：所述第一开关管Q1的栅极连接于所述第三开关管Q3的漏极和第四开关管Q4的漏极，所述第三开关管Q3的栅极连接于所述第一开关管Q1的漏极和第二开关管Q2的漏极；所述第五开关管Q5和第七开关管Q7采用交叉耦合的方式连接包括：所述第五开关管Q5的栅极连接于所述第七开关管Q7的漏极和第八开关管Q8的漏极，所述第七开关管Q7的栅极连接于所述第五开关管Q5的漏极和第六开关管Q6的漏极。3.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述第一开关管Q1、第三开关管Q3、第五开关管Q5和第七开关管Q7为P型晶体管，所述第二开关管Q2、第四开关管Q4、第六开关管Q6和第八开关管Q8为N型晶体管。4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括第一电容，所述第一电容的第一极板与所述第五开关管Q5的漏极连接，所述第一电容的第二极板与所述第七开关管Q7的漏极连接，以在所述负载侧全桥电路中形成升压电路。5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第一电容为MOS电容，PIP电容， MOM电容， MIM电容，或陶瓷电容。6.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第一电容的取值由所述高频变压器次级侧电感感值Ls、耦合系数和工作频率Fop决定，取值范围从几兆赫兹至几十兆赫兹。7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括第一电感，所述第一电感与所述输入侧全桥电路和所述高频变压器的初级绕组串联，所述第一电感为单独设置的电感，或由所述高频变压器的漏感形成的电感。8.一种双有源桥变换电路，其特征在于，包括：输入侧全桥电路，所述输入侧全桥电路包括第九开关管Q9、第十开关管Q10、第十一开关管Q11和第十二开关管Q12；负载侧全桥电路，所述负载侧全桥电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第十三开关管Q13和第十四开关管Q14；高频变压器，所述高频变压器的初级绕组连接于所述输入侧全桥电路的输出端，所述高频变压器的次级绕组连接于所述负载侧全桥电路的输入端；其中，所述第九开关管Q9和第十一开关管Q11采用交叉耦合的方式连接，所述第十三开关管Q13和第十四开关管Q14采用交叉耦合的方式连接，所述第一二极管D1的阳极连接于所
述第十三开关管Q13的漏极，阴极连接于所述负载侧全桥电路的电源线，所述第二二极管D2的阳极连接于所述第十四开关管Q14的漏极，阴极连接于所述负载侧全桥电路的电源线。9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于：所述第九开关管Q9和第十一开关管Q11采用交叉耦合的方式连接包括：所述第九开关管Q9的栅极连接于所述第十一开关管Q11的漏极和第十二开关管Q12的漏极，所述第十一开关管Q11的栅极连接于所述第九开关管Q9的漏极和第十开关管Q10的漏极；所述第十三开关管Q13和第十四开关管Q14采用交叉耦合的方式连接包括：所述第十三开关管Q13的栅极连接于所述第十四开关管Q14的漏极和第二二极管D2的阳极，所述第十四开关管Q14的栅极连接于所述第十三开关管Q13的漏极和第一二极管D1的阳极。10.根据权利要求8或9所述的电路，其特征在于，所述第九开关管Q9和第十一开关管Q11为P型晶体管，所述第十开关管Q10、第十二开关管Q12、第十三开关管Q13和第十四开关管Q14为N型晶体管。11.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，还包括第二电容，所述第二电容的第一极板与所述第十三开关管Q13的漏极连接，所述第二电容的第二极板与所述第十四开关管Q14的漏极连接，以在所述负载侧全桥电路中形成升压电路。12.根据权利要求11所述的电路，其特征在于，所述第二电容为MOS电容，PIP电容， MOM电容， MIM电容，或陶瓷电容。13.根据权利要求11所述的电路，其特征在于，所述第二电容的取值由所述高频变压器次级侧电感感值Ls、耦合系数和工作频率Fop决定，取值范围从几兆赫兹至几十兆赫兹。14.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，还包括第二电感，所述第二电感与所述输入侧全桥电路和所述高频变压器的初级绕组串联，所述第二电感为单独设置的电感，或由所述高频变压器的漏感形成的电感。15.一种双有源桥变换电路，其特征在于，包括：输入侧全桥电路，所述输入侧全桥电路包括第十五开关管Q15、第十六开关管Q16、第十七开关管Q17和第十八开关管Q18；负载侧全桥电路，所述负载侧全桥电路包括第三二极管D3、第四二极管D4、第十九开关管Q19和第二十开关管Q20；高频变压器，所述高频变压器的初级绕组连接于所述输入侧全桥电路的输出端，所述高频变压器的次级绕组连接于所述负载侧全桥电路的输入端；其中，所述第十五开关管Q15和第十七开关管Q17采用交叉耦合的方式连接，所述第三二极管D3的阳极连接于所述第十九开关管Q19的漏极，阴极连接于所述负载侧全桥电路的电源线，所述第四二极管D4的阳极连接于所述第二十开关管Q20的漏极，阴极连接于所述负载侧全桥电路的电源线。16.根据权利要求15所述的电路，其特征在于：所述第十五开关管Q15和第十七开关管Q17采用交叉耦合的方式连接包括：所述第十五开关管Q15的栅极连接于所述第十七开关管Q17的漏极和第十六开关管Q16的漏极，所述第十七开关管Q17的栅极连接于所述第十五开关管Q15的漏极和第十八开关管Q18的漏极。17.根据权利要求15或16所述的电路，其特征在于：所述第十五开关管Q15和第十七开关管Q17为P型晶体管，所述第十六开关管Q16、第十八开关管Q18、第十九开关管Q19和第二
十开关管Q20为N型晶体管。18.根据权利要求15所述的电路，其特征在于，还包括第三电容，所述第三电容的第一极板与所述第三二极管D3的阳极连接，所述第三电容的第二极板与所述第四二极管...

【专利技术属性】
技术研发人员：原义栋，卓越，赵天挺，杨鑫，吴文欢，刘放，冯建宇，秦马力，王宇辰，李军，
申请(专利权)人：北京智芯微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：