[发明专利]一种双向全桥DC-DC变换器的PWM控制方法

摘要

本发明公开了一种双向全桥DC‑DC变换器的PWM控制方法，为了从根本上消除功率回流现象，且减小双向全桥DC‑DC变换器的电流应力，提出一种电感电流过零控制方法，相比移相控制，它完全消除了功率回流现象，且具有更小的电流应力。通过调节占空比，来控制传输功率的大小。通过切换不同的控制方式，实现功率传输方向的控制。同时简化了全桥两侧的开关管的驱动信号的关系，使得实现灵活性增强。

主权项

1.一种双向全桥DC‑DC变换器的PWM控制方法，其特征在于，包括：典型双向全桥DC‑DC拓扑结构，脉宽调制PWM，电感电流过零检测，高频变压器的一侧串入电感，原边侧电压大于n倍的副边电压；开关管Q1‑Q8构成全桥结构，电源U1的正极连接到开关管Q1的漏极、开关管Q2的漏极和电容C1的一端，开关管Q1的源极连接开关管Q3的漏极与电感L1的一端，电感L1的另一端连接到变压器T1原边绕组的一端，开关管Q2的源极连接开关管Q4的漏极与变压器T1原边绕组的另一端，电源U1的负极连接到开关管Q3的源极、开关管Q4的源极和电容C1的另一端；变压器T1副边绕组的一端连接到开关管Q5的源极，另一端连接到开关管Q6的源极；开关管Q5的漏极、开关管Q6的漏极连接电源U2的正极；开关管Q7的源极、开关管Q8的源极连接电源U2的负极；电源U2的正极与负极之间连接有电容C2；Q5和Q7互补导通，Q6和Q8互补导通，其导通时间由电感L1中电流是否过零来决定；原边侧向副边侧传输功率或副边侧向原边侧传输功率，传输方向随时控制改变，传输功率由占空比决定；通过电感L1中电流过零时出现功率回流，切断全桥两侧的功率传输电路，来阻止功率回流的现象发生；正向原边侧到副边侧，变换器前半个工作周期内的工作状态：状态1：t0‑t1阶段，在t0时刻，Q1和Q4导通，Q5和Q8也导通；状态2：t1‑t2阶段，在t1时刻，Q3和Q4导通，Q5和Q8也导通，给电感L1中电流的续流提供了通路，使得电感L1中存储的能量继续正向送到副边侧，在t1‑t2阶段中检测电感L1中电流是否过零，若过零则说明，储存在电感L1中的能量已 完全的送入副边侧，此刻Q5和Q8关断，以防止U2向L1储能，即防止功率回流现象的发生；变换器在后半个工作周期内，相应的电压和电流的极性相反，工作原理和前半个工作周期相同；原边侧向副边侧传输正向功率时，正向功率为U1表示原边侧直流电源U1的电压；U2表示副边侧直流电源U2的电压；n表示变压器T1原边侧对副边侧的匝比；D表示Q1的导通时间对开关周期时间的比值，此比值也等于Q2的导通时间对开关周期时间的比值；f为变换器的开关频率；L为电感L1的电感量，且0≤D<nU2/(2U1)；反向副边侧到原边侧，变换器前半个工作周期内的工作状态：状态1：t0‑t1阶段，在t0时刻，Q3和Q4导通，Q5和Q8也导通；状态2：t1‑t2阶段，在t1时刻，Q1和Q4导通，Q5和Q8也导通，给电感电流的续流提供了通路，使得电感中存储的能量继续反向送到原边侧，在t1‑t2阶段中检测电感L1中电流是否过零，若过零则说明，储存在电感L1中的能量已 完全送入原边侧，此刻Q5和Q8关断，以防止U1向L1储能，即防止功率回流现象的发生；变换器在后半个工作周期内，相应的电压和电流的极性相反，工作原理和前半个工作周期相同；副边侧向原边侧传输反向功率时，反向功率为且nU2/(2U1)<D≤0.5。