具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

目前，开关电源被广泛应用于各个领域，如航空航天、军事及新能源汽车等领域，并随着技术的发展各领域对开关电源的高可靠性、高功率密度及高效率的要求越来越高。谐振变换器作为一种高效率、高功率密度的功率变换器，一直是业界研究重点。谐振变换器通过将谐振电容和谐振电感相串、并联的方式组成谐振网络，并工作于谐振或准谐振状态，使原边开关管实现零电压开关、副边开关管实现零电流关断，从而减小开关损耗。原、副边开关管有多种连接方式，常见的有全桥、半桥、全波、推挽等方式。其中，全波和推挽连接方式在同一时刻仅有一支开关管导通，减小了导通损耗，然而其换流回路包含变压器漏感，在开关管关断时会承受较高电压尖峰，因此在器件选型时需要选择耐压更高的器件，或者由于受限于器件耐压，无法实现更高的电压输出，同时EMC特性也难以提升。

基于此，本申请实施例提供了一种变换器装置以及变换器装置的控制方法，通过该变换器装置可以获得如下优势：（1）钳位推挽网络中与钳位电容相连的两个电感，实现了变压器第一绕组、第二绕组间，以及第一开关管和第二开关管之间的均流，提高的系统的可靠性；（2）钳位推挽网络中与钳位电容相连的两个电感为共模干扰提供了天然的阻抗，从而提升了EMC特性；（3）钳位推挽网络中与钳位电容相连的两个电感，与变压器一次侧谐振电容共同谐振，使电路工作于谐振状态或准谐振状态，实现开关管的软开关，减小了开关损耗；（4）钳位推挽网络中的钳位电容，减小了第一开关管、第二开关管的电压应力、关断损耗和电磁辐射；（5）钳位推挽网络中的第一开关管、第二开关管，在同一时刻仅有一个导通，从而继承了传统全波或推挽电路导通损耗小的优点。

下面结合附图对本申请实施例进行进一步地介绍。

图1为本申请实施例提供的一种变换器装置的电路原理图。变换器装置包括：依次相连的开关网络、谐振网络、变压器和钳位推挽网络，其中，谐振网络包括谐振电容，谐振电容位于开关网络和变压器一次侧之间，钳位推挽网络与变压器二次侧相连，钳位推挽网络包括：第一开关管、第二开关管、钳位电容、连接第一开关管的第一电感以及连接第二开关管的第二电感，变压器在靠近钳位推挽网络的二次侧方向上包括第一绕组和第二绕组，第一绕组连接第一电感与第二开关管，第二绕组连接第二电感和第一开关管，变压器与钳位推挽网络均不包括除钳位电容以外的其它谐振电容，第一电感、第二电感均与谐振网络的谐振电容位于变压器的不同侧，第一电感、第二电感和谐振电容共同参与谐振，工作于谐振状态或准谐振状态。

如图1所示，变换器装置的电路原理图包括：第一开关管S1、第二开关管S2、钳位电容C_f、谐振电容C_r、变压器T、第一绕组W1、第二绕组W2、第一电感Ls1、第二电感Ls2、DC端口1（直流电端口1）、DC端口2（直流电端口2）、Cdc1(电容器)及Cdc2(电容器)。

具体的，钳位推挽网络的电流通路包含两支，分别是：W1- Ls1-S1-DC端口2与 W2-Ls2-C_f- S1，或者，W1-Ls1-Cf-S2与W2-Ls2-S2-DC端口2。由此可见，在同一时刻，钳位推挽网络中只有S1或S2一支开关管导通。当电流在S1与S2之间切换时，换流回路包括S1、S2、Cf、Cdc2以及少量的线路寄生电感，不包括变压器漏感、Ls1和Ls2，通常线路寄生电感远远小于变压器漏感、Ls1和Ls2，因此S1和S2两端在关断时的电压尖峰较小，瞬时电压应力较低，从而可实现更高的输出电压或使用耐压更低的器件。

本申请实施例中，变换器装置包括：依次相连的开关网络、谐振网络、变压器和钳位推挽网络，其中，谐振网络包括谐振电容，谐振电容位于开关网络和变压器一次侧之间，钳位推挽网络与变压器二次侧相连，钳位推挽网络包括：第一开关管、第二开关管、钳位电容、连接第一开关管的第一电感以及连接第二开关管的第二电感，变压器在靠近钳位推挽网络的二次侧方向上包括第一绕组和第二绕组，第一绕组连接第一电感与第二开关管，第二绕组连接第二电感和第一开关管，变压器与钳位推挽网络均不包括除钳位电容以外的其它谐振电容，第一电感、第二电感均与谐振网络的谐振电容位于变压器的不同侧，第一电感、第二电感和谐振电容共同参与谐振，工作于谐振状态或准谐振状态。本方案中，通过设置第一开关管、第二开关管、钳位电容、第一绕组、第二绕组、第一电感及第二电感，并控制电流按照预设线路在钳位推挽网络中运行，具有如下优势：（1）第一电感和第二电感共同参与谐振，进而实现第一绕组和第二绕组之间，以及第一开关管和第二开关管之间的电流均流，同时为共模电流提供天然的阻抗，从而改善变换器的电磁兼容（EMC）特性；（2）电路工作于谐振状态，所有开关管均实现软开关，从而减小了变换器的开关损耗；（3）由于钳位电容的存在，第一开关管和第二开关管换流过程与变压器漏感无关，从而减小了开关管关断电压应力、关断损断和电磁辐射；（4）第一开关管和第二开关管在同一时刻仅有一个导通，从而减少了变换器的导通损耗。

下面对上述步骤进行详细介绍。

在一些实施例中，可以使用有源或无源功率开关器件作为开关管，所以可以根据开关器件的类型确定能量的流动方向。作为一个示例，第一开关管及第二开关管是无源功率开关器件或有源功率开关器件。

具体的，第一开关管及第二开关管可以是：金属-氧化层半导体场效晶体管（MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）或二极管等，其中，MOSFET及IGBT可以实现能量的双向流动，二极管可以实现能量的单向流动。

如图2所示，第一开关管S1和第二开关管S2均是MOSFET时，钳位推挽网络在正向工作过程中作为整流电路，在反向工作过程中作为逆变电路，在这两种工作过程中，由于钳位电容C_f的作用，第一开关管S1和第二开关管S2均只有很小的瞬时关断电压过冲。在第一电感Ls1和第二电感Ls2的作用下，第一绕组W1和第二绕组W2，以及第一开关管S1和第二开关管S2之间实现均流,提高了系统鲁棒性，同时为共模电流提供天然的阻抗，从而提高了系统EMC特性。

如图3所示，第一开关管和第二开关管均是二极管时，钳位推挽网络只能在正向工作过程中作为整流电路，在正向工作过程中，由于钳位电容C_f的作用，第一开关管和第二开关管均只有很小的瞬时关断电压过冲。同时，在第一电感Ls1和第二电感Ls2的作用下，第一绕组W1和第二绕组W2，以及第一开关管S1和第二开关管S2之间实现均流。

另外，开关网络中也包括若干无源功率开关器件或有源功率开关器件，开关网络包括多种类型，例如，类型包括：全桥开关网络、半桥开关网络、全波/推挽开关网络及多电平开关网络等等，本发明对此不作限定。如图2和图3所示，开关网络由4个开关管组成全桥开关网络。

需要说明的是，由于谐振网络包括谐振电感、谐振电容等无源元件，并且与二次侧的第一电感Ls1、第二电感Ls2共同谐振，从而组成不同形式的谐振电路，如LLC、CLL、LC、CLLC、LCC等。如图2中，Cr和电感Lp构成LC谐振电路，原边（开关网络侧）为4颗MOS组成的全桥电路S3-S6，副边（钳位推挽网络侧）为2颗MOS组成的钳位推挽电路S1-S2，电容C_f实现S1和S2关断电压钳位，原、副边MOS均实现ZVS与ZCS软开关。

在一些实施例中，第一电感Ls1和第二电感均Ls2是独立电感，或者是集成电感，或者是与变压器集成在一起的电感或漏感。在本实施例中，第一电感和第二电感与一次侧的谐振网络共同参与谐振，进而减少开关管的开关损耗并改善变换器的电磁兼容特性（EMC）。

在一些实施例中，谐振网络还包括：第三电感，第三电感是独立电感，或者，是与变压器集成在一起的电感或漏感，第三电感与谐振电容、第一电感及第二电感共同参与谐振。

在一些实施例中，变换器的能量流动方向为单向，或者为双向。

具体的，变换器可以单向工作，或者双向工作，所以，变换器的能量流动方向为单向，或者为双向。

在一些实施例中，预设线路不随能量流动方向的改变而改变。作为一个示例，开关网络、谐振网络、变压器和钳位推挽网络依次连接，无论工作顺序是由开关网络向钳位推挽网络，还是钳位推挽网络向开关网络，钳位推挽网络的电流通路始终包括第一开关管、钳位电容、第一绕组、第二绕组、第一电感及第二电感，或者，第二开关管、钳位电容、第一绕组、第二绕组、第一电感及第二电感。

在一些实施例中，当工作顺序是由开关网络向谐振网络、进而向钳位推挽网络时,在变压器一次侧的谐振网络和二次侧的第一电感、第二电感共同谐振下，开关网络中的开关管实现零电压开关（ZVS），钳位推挽网络中的第一、第二开关管实现零电流开关（ZCS）。当工作顺序是由钳位推挽网络向谐振网络、进而向开关网络时,在变压器一次侧的谐振网络和二次侧的第一电感、第二电感共同谐振下，开关网络中的开关管实现零电流开关（ZCS），钳位推挽网络中的第一开关管、第二开关管实现零电压开关（ZVS）。

因此，本申请实施例中的正向工作过程与反向工作过程均能通过谐振网络、第一电感及第二电感共同谐振，实现所有开关管的软开关工作，进而，减少了开关管的开关损耗。

在本申请实施例中，由于钳位推挽网络只有两个开关管，所以，只需要两套对应的驱动电路，从而简化了电路结构，减少了所占用的空间和印制电路板（PCB）面积。

图4及图5提供了一种变换器装置的控制方法的双向电流的流程示意图，控制方法应用于上述的变换器装置，如图4及图5所示，变换器装置的控制方法包括：

步骤S110，当开关网络向钳位推挽网络传输电流时，控制开关网络的开关频率使谐振网络与第一电感及第二电感工作于谐振状态或准谐振状态，谐振网络输出电压经变压器变换，得到第一电压；

步骤S120，当钳位推挽网络接收到第一电压时，控制电流按照预设线路在钳位推挽网络中运行，经第一电感、第二电感的滤波、均流及第一开关管、第二开关管的切换，最终得到目标电压；

或者，步骤S130，当钳位推挽网络向开关网络传输电流时，控制电流按照预设线路在钳位推挽网络中运行，经第一开关管、第二开关管的切换及第一电感、第二电感的滤波、均流，得到第一电压；

步骤S140，控制钳位推挽网络的开关频率，经变压器变换，将第一电压传输至谐振网络，使谐振网络与第一电感及第二电感工作于谐振状态或准谐振状态，最后经开关网络整流，得到目标电压；

预设线路包括第一开关管、钳位电容、第一绕组、第二绕组、第一电感及第二电感，或者第二开关管、钳位电容、第一绕组、第二绕组、第一电感及第二电感。

需要说明的是，变换器用于对电能进行转换，得到目标电压。当开关网络接收到直流电，通过开关管的开关动作，将直流电转换为交流电，然后经谐振网络和变压器进行电压增益的调节，从而得到第一电压，当钳位推挽网络接收到第一电压时，控制交流电流按照预设线路在钳位推挽网络中流通，最后，得到目标直流电压。

在本步骤中，预设线路包括第一开关管、钳位电容、第一绕组、第二绕组、第一电感及第二电感，或者第二开关管、钳位电容、第一绕组、第二绕组、第一电感及第二电感，所以电流每次只需要通过第一开关管或者第二开关管，然后通过钳位电容、第一绕组、第二绕组、第一电感及第二电感，得到目标电压。

在一些实施例中，第一开关管及第二开关管是无源功率开关器件或有源功率开关器件。

在一些实施例中，第一电感和第二电感均是独立电感，或者是集成电感，或者是与变压器集成在一起的电感或漏感。

在一些实施例中，谐振网络还包括：第三电感，第三电感是独立电感，或者，是与变压器集成在一起的电感或漏感，第三电感与谐振电容、第一电感及第二电感共同参与谐振。

在一些实施例中，变换器的能量流动方向为单向，或者为双向。

在一些实施例中，开关网络、谐振网络、变压器和钳位推挽网络依次连接，无论工作顺序是由开关网络向钳位推挽网络，还是钳位推挽网络向开关网络，钳位推挽网络的电流通路始终包括第一开关管、钳位电容、第一绕组、第二绕组、第一电感及第二电感，或者，第二开关管、钳位电容、第一绕组、第二绕组、第一电感及第二电感。

本申请实施例提供的变换器装置的控制方法，与上述实施例提供的变换器装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本申请实施例所提供的变换器装置的控制方法可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本申请实施例所提供的方法，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，方法实施例部分未提及之处，可参考前述装置实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

再例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述变换器的控制方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，简称RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。