本申請實施例涉及電子領(lǐng)域，并且更具體地，涉及一種諧振設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著電池技術(shù)進步，電動機的廣泛應(yīng)用，電動汽車及電動產(chǎn)品的越來越多，開始普及我們的生活，而基本上無一例外的，這類的電動設(shè)備內(nèi)都會有一個電池，小則為電池單體，大則如電動車的電池包，往往存儲幾度電量到幾十度電量在里面。對電池包充電一般都離不開小功率的充電器或大功率的充電機，充電機最常用的功能就是將220v或380v交流電轉(zhuǎn)換成電池包所需的直流電，再通過電池管理系統(tǒng)對電池包進行充電。

但是，隨著電池包的電量越來越大，電量達幾十度電的時候，另一種新的應(yīng)用需求就會產(chǎn)生，就是將電池包內(nèi)的電量反向輸出，將電池包的直流電反向變成我們平時使用的220v或380v交流電?，F(xiàn)有的諧振設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)能量的雙向傳送，但是受到拓撲結(jié)構(gòu)的限制，僅正向工作模式能夠?qū)崿F(xiàn)升壓功能，逆向工作模式無法實現(xiàn)升壓功能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請實施例提供一種諧振設(shè)備，在正向工作模式和逆向工作模式下均能夠?qū)崿F(xiàn)升壓功能。

第一方面，提供了一種諧振設(shè)備，包括：雙向諧振單元，所述雙向諧振單元的第一端與所述諧振設(shè)備的正向輸入電壓源的正極連接，所述雙向諧振單元的第二端與所述正向輸入電壓源的負極連接，所述雙向諧振單元的第三端與第一負載的第一端連接，所述雙向諧振單元的第四端與所述第一負載的第二端連接，

或所述雙向諧振單元的第一端與所述第一負載的第一端連接，所述雙向諧振單元的第二端與所述第一負載的第二端連接，所述雙向諧振單元的第三端與所述諧振設(shè)備的反向輸入電壓源的正極連接，所述雙向諧振單元的第四端與所述反向輸入電壓源的負極連接；

所述雙向諧振單元包括：串聯(lián)電路，所述串聯(lián)電路包括第一電容(101)和與所述第一電容串聯(lián)連接的第一電感(102)，所述串聯(lián)電路的第一端與所述雙向諧振單元的第一端連接，所述串聯(lián)電路的第二端與所述雙向諧振單元的第三端連接；

所述雙向諧振單元還包括：

第二電感(103)，所述第二電感的第一端與所述雙向諧振單元的第一端連接，所述第二電感的第二端與所述雙向諧振單元的第二端連接；

第三電感(104)，所述第三電感的第一端與所述雙向諧振單元的第三端連接，所述第三電感的第二端與所述雙向諧振單元的第四端連接。

具體地，雙向諧振單元包括第一端、第二端、第三端以及第四端，當(dāng)所述雙向諧振單元的第一端和第二端為所述雙向諧振單元的電壓輸入端時，所述雙向諧振單元的第三端和第四端為所述雙向諧振單元的電壓輸出端，當(dāng)所述雙向諧振單元的第三端和第四端為所述雙向諧振單元的電壓輸入端時，所述雙向諧振單元的第一端和第二端為所述雙向諧振單元的電壓輸出端。因此，該雙向諧振單元包括正向和反向兩個工作模式。

諧振設(shè)備對電壓的升降取決于電壓輸入端輸入的電壓頻率。假設(shè)電路的工作頻率為fs，第一電容和第一電感的串聯(lián)諧振頻率為f1，第一電容、第一電感和第三電感的串聯(lián)諧振頻率為f2，第一電容、第一電感和第二電感的串聯(lián)諧振頻率為f3，電路增益為g。在正向工作模式下，第二電感不參與諧振，當(dāng)fs≥f1時，電路處于降壓模式，當(dāng)f2≤fs≤f1時，電路處于升壓模式；在反向工作模式下，第三電感不參與諧振，當(dāng)fs≥f1時，電路處于降壓模式，當(dāng)f3≤fs≤f1時，電路處于升壓模式。

本申請實施例的諧振設(shè)備，通過調(diào)整輸入電壓的頻率，能夠?qū)崿F(xiàn)正向工作模式和逆向工作模式下的雙向升壓功能，從而提高電路的利用率。

應(yīng)理解，本申請實施例的諧振設(shè)備，可以為車載充電機，還可以為光伏發(fā)電機等其他設(shè)備，本申請實施例對此不作限定。

在第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述雙向諧振單元還包括：

第二電容(105)，所述第二電容的第一端與所述第二電感的第二端連接，所述第二電感的第二端通過所述第二電容與所述雙向諧振單元的第二端連接。

結(jié)合第一方面的上述可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述雙向諧振單元還包括：

第三電容(106)，所述第三電容的第一端與所述第三電感的第二端連接，所述第三電感的第二端通過所述第三電容與所述雙向諧振單元的第四端連接。

這樣，在正向工作模式下，第一電容、第一電感、第三電容和第三電感參與諧振，第二電容和第二電感不參與諧振，只作提供勵磁電流用；在反向工作模式下，第一電容、第一電感、第二電容和第二電感參與諧振，第三電容和第三電感不參與諧振，只作提供勵磁電流用。

本申請實施例的諧振設(shè)備，在實現(xiàn)正向工作模式和逆向工作模式下的雙向升壓功能的基礎(chǔ)之上，還能夠提高電路的升壓能力，從而提高電路的效率和設(shè)計的靈活性。

結(jié)合第一方面的上述可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述諧振設(shè)備還包括：

隔離變壓器，所述隔離變壓器的第一端和第二端分別與所述正向輸入電壓源的正極和負極連接，所述隔離變壓器的第三端和第四端分別與所述雙向諧振單元的第一端和第二端連接，

所述隔離變壓器用于：

將所述正向輸入電壓源的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓，并輸出至所述雙向諧振單元。

應(yīng)理解，該隔離變壓器可以為單繞組變壓器，也可以為多繞組變壓器，本申請實施例對此不作限定。該隔離變壓器在拓撲中的位置可以在電路的輸入位置，可以在電路的輸出位置，也可以在雙向諧振單元中間，本申請實施例對此也不作限定。

結(jié)合第一方面的上述可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式中，所述隔離變壓器為多繞組變壓器，所述隔離變壓器還包括：第五端和第六端，所述隔離變壓器的第五端和第六端分別與第二負載的第一端和第二端連接；

所述隔離變壓器還用于：

將所述正向輸入電壓源的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓，并輸出至所述第二負載。

應(yīng)理解，該多繞組變壓器的第五端和第六端的電壓由于只通過多繞組變壓器獲得，并沒有通過雙向諧振單元，因此不受頻率的改變影響，只受多繞組變壓器的變比和輸入電壓大小的影響。這樣，無論正向反向，電壓頻率如何改變，只要保證輸入多繞組變壓器的電壓大小一致，均可得到一個固定的輔助源電壓，非常適合有此需求的應(yīng)用場合。

本申請實施例的諧振設(shè)備，在為隔離變壓器加入輔助繞組后，更可省去輔助電源的設(shè)計，節(jié)省了成本。

結(jié)合第一方面的上述可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第五種可能的實現(xiàn)方式中，所述諧振設(shè)備還包括：

第一頻率調(diào)制fm生成單元和第一整流單元，其中，所述第一fm生成單元的第一端和第二端分別與所述正向輸入電壓源的正極和負極連接，所述第一fm生成單元的第三端和第四端分別與所述隔離變壓器的第一端和第二端連接，所述雙向諧振單元的第三端和第四端分別與所述第一整流單元的第一端和第二端連接，所述第一整流單元的第三端和第四端分別與所述第一負載的第一端和第二端連接，

所述第一fm生成單元用于：

將所述正向輸入電壓源的直流電壓轉(zhuǎn)換為直流脈沖電壓，并輸出至所述隔離變壓器；

所述第一整流單元用于：

將所述雙向諧振單元輸出的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，并輸出至所述第一負載。

應(yīng)理解，此部分單元一般由金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，簡稱金氧半場效晶體管，(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor，mosfet)組成，包括但不限于半橋mosfet以及全橋mosfet的接法。第一fm生成單元用于在正向輸入時，將輸入的直流電壓通過50％占空比的開關(guān)方式，生成一個頻率調(diào)制(frequencymodulation，fm)的直流脈沖波輸入到雙向諧振單元中。第一整流單元用于在正向輸出時，利用mosfet體二極管做輸出整流，使得隔離變壓器輸出的交流電壓變成直流電壓。

結(jié)合第一方面的上述可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第六種可能的實現(xiàn)方式中，所述諧振設(shè)備還包括：

第二fm生成單元和第二整流單元，其中，所述第二fm生成單元的第三端和第四端分別與所述反向輸入電壓源的正極和負極連接，所述第二fm生成單元的第一端和第二端分別與所述雙向諧振單元的第三端和第四端連接，所述隔離變壓器的第一端和第二端分別與所述第二整流單元的第三端和第四端連接，所述第二整流單元的第一端和第二端分別與第三負載的第一端和第二端連接，

所述第二fm生成單元用于：

將所述反向輸入電壓源的直流電壓轉(zhuǎn)換為直流脈沖電壓，并輸出至所述雙向諧振單元；

所述隔離變壓器還用于：

將所述雙向諧振單元輸出的直流脈沖電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓，并輸出至所述第二整流單元；

所述第二整流單元用于：

將所述隔離變壓器輸出的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，并輸出至所述第三負載。

應(yīng)理解，上述第一fm生成單元和第二整流單元可以為獨立的兩個單元，也可以集成為一個單元，上述第二fm生成單元和第一整流單元可以為獨立的兩個單元，也可以集成為一個單元，本申請實施例對此不作限定。

結(jié)合第一方面的上述可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第七種可能的實現(xiàn)方式中，所述諧振設(shè)備還包括：

fm控制單元，所述fm控制單元與所述第一fm生成單元和所述第二fm生成單元連接，

所述fm控制單元用于：

確定所述雙向諧振單元的電壓輸入方向，并根據(jù)所述電壓輸入方向，向所述第一fm生成單元輸入直流脈沖電壓或向所述第二fm生成單元輸入直流脈沖電壓。

結(jié)合第一方面的上述可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第八種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一電感、所述第二電感以及所述第三電感中的至少一個為單獨磁性電感或磁集成方式電感。

結(jié)合第一方面的上述可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第九種可能的實現(xiàn)方式中，所述諧振設(shè)備還包括：電壓采樣和誤差放大單元，所述電壓采樣和誤差放大單元與所述fm控制器以及所述第一負載或所述第三負載連接，所述fm控制單元還用于：生成基準(zhǔn)電壓，并將所述基準(zhǔn)電壓輸送至所述電壓采樣和誤差放大單元；所述電壓采樣和誤差放大單元用于：獲取所述第一負載或所述第三負載輸出的直流電壓，并將其與所述基準(zhǔn)電壓進行比較，獲得第一誤差放大值，將所述第一誤差放大值傳輸至所述fm控制單元；所述fm控制單元還用于：根據(jù)所述第一誤差放大值，調(diào)整所述fm輸出的直流電壓的頻率。

附圖說明

圖1是本申請實施例提供的諧振設(shè)備的電路示意圖。

圖2是本申請實施例提供的另一諧振設(shè)備的電路示意圖。

圖3是本申請實施例提供的諧振設(shè)備在正向工作模式下的等效電路的示意圖。

圖4是本申請實施例提供的諧振設(shè)備在正向工作模式下的歸一化增益曲線圖。

圖5是本申請實施例提供的諧振設(shè)備在反向工作模式下的等效電路的示意圖。

圖6是本申請實施例提供的諧振設(shè)備在反向工作模式下的歸一化增益曲線圖。

圖7是本申請實施例提供的另一諧振設(shè)備的電路示意圖。

圖8是本申請實施例提供的另一諧振設(shè)備的電路示意圖。

圖9是本申請實施例提供的諧振設(shè)備的雙向拓撲接法的電路示意圖。

圖10是本申請實施例提供的諧振設(shè)備的另一雙向拓撲接法的示意圖。

圖11是本申請實施例提供的諧振設(shè)備的控制框圖。

圖12是本申請實施例提供的另一諧振設(shè)備的控制框圖。

圖13是本申請實施例提供的采用兩相并聯(lián)的另一諧振設(shè)備的電路示意圖。

附圖標(biāo)記：

101-第一電容

102-第一電感

103-第二電感

104-第三電感

105-第二電容

106-第三電容

具體實施方式

下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行描述。

應(yīng)注意，以下描述中，在兩個元件“連接”時，這兩個元件可以直接連接，也可以通過一個或多個中間元件/介質(zhì)間接地連接。兩個元件連接的方式可包括接觸方式或非接觸方式，或者可包括有線方式或無線方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對一下描述的示例連接方式進行等價替換或修改，這樣的替換或修改均落入本申請的保護范圍內(nèi)。

圖1示出了本申請實施例提供的諧振設(shè)備100的電路示意圖，該諧振設(shè)備100包括：

雙向諧振單元110，所述雙向諧振單元的第一端(a)與所述諧振設(shè)備的正向輸入電壓源的正極連接，所述雙向諧振單元的第二端(b)與所述正向輸入電壓源的負極連接，所述雙向諧振單元的第三端(c)與第一負載的第一端連接，所述雙向諧振單元的第四端d與所述第一負載的第二端連接，

或所述雙向諧振單元的第一端(a)與所述第一負載的第一端連接，所述雙向諧振單元的第二端(b)與所述第一負載的第二端連接，所述雙向諧振單元的第三端(c)與所述諧振設(shè)備的反向輸入電壓源的正極連接，所述雙向諧振單元的第四端(d)與所述反向輸入電壓源的負極連接；

所述雙向諧振單元包括：串聯(lián)電路，所述串聯(lián)電路包括第一電容cr(101)和與所述第一電容串聯(lián)連接的第一電感l(wèi)r(102)，所述串聯(lián)電路的第一端與所述雙向諧振單元的第一端(a)連接，所述串聯(lián)電路的第二端與所述雙向諧振單元的第三端(c)連接；

所述雙向諧振單元還包括：

第二電感l(wèi)m1(103)，所述第二電感的第一端與所述雙向諧振單元的第一端(a)連接，所述第二電感的第二端與所述雙向諧振單元的第二端(b)連接；

第三電感l(wèi)m2(104)，所述第三電感的第一端與所述雙向諧振單元的第三端(c)連接，所述第三電感的第二端與所述雙向諧振單元的第四端(d)連接。

具體地，如圖1所示，上述雙向諧振單元包括第一端(a)、第二端(b)、第三端(c)以及第四端(d)，其中，第一端和第二端為vdcl，第三端和第四端為vdc2，該雙向諧振單元的第一端和第二端、第三端和第四端均可以分別作為該雙向諧振單元的輸入端或輸出端。具體地，當(dāng)所述雙向諧振單元的第一端和第二端為所述雙向諧振單元的電壓輸入端時，所述雙向諧振單元的第三端和第四端為所述雙向諧振單元的電壓輸出端，當(dāng)所述雙向諧振單元的第三端和第四端為所述雙向諧振單元的電壓輸入端時，所述雙向諧振單元的第一端和第二端為所述雙向諧振單元的電壓輸出端。因此，該雙向諧振單元包括正向和反向兩個工作模式。因此，本申請實施例中的vdc1既可以作為正向工作模式下的輸入端，也可以作為反向工作模式下的輸出端，vdc2既可以作為正向工作模式下的輸出端，也可以作為反向工作模式下的輸入端，本申請實施例對此不作限定。應(yīng)理解，本文的正向工作模式指將能量從vdc1傳遞至vdc2，反向工作模式指將能量從vdc2傳遞至vdc1。因此，正向工作模式下該雙向諧振單元可以將vdc1的第一電壓升壓，并在vdc2輸出第二電壓，反向工作模式下該雙向諧振單元可以將vdc2的第三電壓升壓，并在vdc1輸出第四電壓。

在正向工作模式下，cr、lr和lm2參與諧振，lml不參與諧振，只作提供勵磁電流用。應(yīng)理解，諧振設(shè)備對電壓的升降取決于輸入端輸入的電壓頻率。電路的工作頻率為fs，即為輸入電壓vdc1的頻率，cr和lr的串聯(lián)諧振頻率為f1，cr、lr和lm2的串聯(lián)諧振頻率為f2，電路增益為g，其中，

當(dāng)fs≥f1時，電路處于降壓模式，cr，lr串聯(lián)的等效阻抗上將產(chǎn)生壓降，亦即分掉一部分輸入電壓，使得輸出電壓vdc2得到的電壓小于vdcl，增益g小于1，輸出電壓vdc2低于輸入電壓vdcl；當(dāng)f2≤fs≤f1時，電路處于升壓模式，lm2參與諧振，在每周期的前一部分時間，它提供勵磁電流，而在每個周期的后一部分時間cr，lr，lm2產(chǎn)生串聯(lián)諧振，lm2上儲存的能量被傳送到cr上，使得cr上的電壓升高，在下一周期前一部分時間，cr和lr串聯(lián)輸出，因此輸出電壓會升高，從而實現(xiàn)輸出電壓vdc2大于vdc1，增益g大于1，輸出電壓vdc2高于輸入電壓vdc1；當(dāng)fs≤f2時，開關(guān)管不能實現(xiàn)零電壓開關(guān)(zerovoltageswitch，zvs)，因此，輸入電壓的頻率fs禁止小于f2。

同理，在反向工作模式下，cr、lr和lm1參與諧振，lm2不參與諧振，只作提供勵磁電流用。電路的工作頻率為fs，即為輸入電壓vdc2的頻率，cr和lr的串聯(lián)諧振頻率為f1，cr、lr和lm1的串聯(lián)諧振頻率為f3，電路增益為g，其中，

當(dāng)fs之f1時，電路處于降壓模式，增益g小于1，輸出電壓vdc1低于輸入電壓vdc2；當(dāng)f3≤fs≤f1時，電路處于升壓模式，增益g大于1，輸出電壓vdcl高于輸入電壓vdc2；當(dāng)fs≤f3時，開關(guān)管不能實現(xiàn)zvs，因此，輸入電壓的頻率fs禁止小于f3。

應(yīng)理解，軟開關(guān)技術(shù)是利用感性和容性原件的諧振原理，在導(dǎo)通前使功率開關(guān)器件兩端的電壓降為零，而關(guān)斷時先使功率開關(guān)器件中電流下降到零，實現(xiàn)功率開關(guān)器件的零損耗開通和關(guān)斷，并且減少開關(guān)應(yīng)力。隨著通信技術(shù)和電力系統(tǒng)的發(fā)展，對通信用開關(guān)電源和電力操作電源的性能、重量、體積、效率和可靠性都提出了更高的要求。軟開關(guān)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)管的零電壓開關(guān)或零電流開關(guān)，減少開關(guān)損耗，提高變換器的變換效率。

隨著電動機的廣泛應(yīng)用，電動汽車及電動產(chǎn)品的越來越多，這類的電動設(shè)備內(nèi)都會有一個電池，小則為電池單體，大則如電動車的電池包，往往存儲幾度電量到幾十度電量在里面。對電池包充電一般都離不開小功率的充電器或大功率的充電機，充電機最常用的功能就是將220v或380v交流電轉(zhuǎn)換成電池包所需的直流電，再通過電池管理系統(tǒng)對電池包進行充電。但是，隨著電池包的電量越來越大，電量達幾十度電的時候，另一種新的應(yīng)用需求就會產(chǎn)生，就是將電池包內(nèi)的電量反向輸出，將電池包的直流電反向變成我們平時使用的220v或380v交流電?，F(xiàn)有的諧振設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)能量的雙向傳送，但是受到拓撲結(jié)構(gòu)的限制，僅正向工作模式能夠?qū)崿F(xiàn)升壓功能，逆向工作模式無法實現(xiàn)升壓功能。

而本申請實施例的諧振設(shè)備，通過調(diào)整輸入電壓的頻率，能夠?qū)崿F(xiàn)正向工作模式和逆向工作模式下的雙向升壓功能，從而提高電路的利用率。

應(yīng)理解，本申請實施例的諧振設(shè)備，可以為車載充電機，還可以為光伏發(fā)電機等其他設(shè)備，本申請實施例對此不作限定。

作為一個可選的實施例，所述雙向諧振單元110還包括：

第二電容cm1(105)，所述第二電容的第一端與所述第二電感的第二端連接，所述第二電感的第二端通過所述第二電容與所述雙向諧振單元的第二端(b)連接。

作為一個可選的實施例，所述雙向諧振單元還包括：

第三電容cm2(106)，所述第三電容的第一端與所述第三電感的第二端連接，所述第三電感的第二端通過所述第三電容與所述雙向諧振單元的第四端(d)連接。

具體地，該雙向諧振單元110還可以包括第二電容cm1(105)和/或第三電容cm2(106)，以便提高電路的升壓能力，從而提高效率。圖2示出了本申請實施例提供的另一諧振設(shè)備200的電路示意圖，在諧振設(shè)備200中，該雙向諧振單元還包括第二電容cm1和第三電容cm2，其中，cm1與lm1串聯(lián)連接，cm2與lm2串聯(lián)連接。

這樣，在正向工作模式下，cr、lr、cm2和lm2參與諧振，lml和cml不參與諧振，只作提供勵磁電流用；在反向工作模式下，cr、lr、cm1和lm1參與諧振，lm2和cm2不參與諧振，只作提供勵磁電流用。

本申請實施例的諧振設(shè)備，在實現(xiàn)正向工作模式和逆向工作模式下的雙向升壓功能的基礎(chǔ)之上，還能夠提高電路的升壓能力，從而提高電路的效率和設(shè)計的靈活性。

作為一個可選的實施例，所述第一電感l(wèi)r、所述第二電感l(wèi)m1以及所述第三電感l(wèi)m2中的至少一個為單獨磁性電感或磁集成方式電感。

圖3示出了本申請實施例提供的諧振設(shè)備在正向工作模式下的等效電路的示意圖，ro為負載。在正向工作模式下，電流會流經(jīng)由cr、lr、cm2和lm2組成的串聯(lián)電路，cr和lr的串聯(lián)諧振頻率為f1，cr、lr、cm2和lm2的串聯(lián)諧振頻率為f2′，其中，

圖4示出了本申請實施例提供的諧振設(shè)備在正向工作模式下的歸一化增益曲線圖。

當(dāng)fs≥f1時，電路處于降壓模式，增益g小于1，輸出電壓vdc2低于輸入電壓vdc1，此時雙向諧振單元工作在一區(qū)；當(dāng)f2′≤fs≤f1時，電路處于升壓模式，增益g大于1，輸出電壓vdc2高于輸入電壓vdc1，此時雙向諧振單元工作在二區(qū)；當(dāng)fs≤f2′時，開關(guān)管不能實現(xiàn)zvs，此時將工作在zcs區(qū)域，在此區(qū)域中，開關(guān)管在關(guān)斷前勵磁電流已經(jīng)降為零，因此無法為另一開關(guān)管提供勵磁電流以實現(xiàn)zvs，如此時另一開關(guān)管打開，將出現(xiàn)硬開關(guān)，沖擊電流很大，會損壞器件。因此，輸入電壓的頻率fs禁止小于f2′。

圖5示出了本申請實施例提供的諧振設(shè)備在反向工作模式下的等效電路的示意圖，ro為負載。在反向工作模式下，電流會流經(jīng)由cr、lr、cm1和lml組成的串聯(lián)電路，cr和lr的串聯(lián)諧振頻率為f1，cr、lr、cml和lml的串聯(lián)諧振頻率為f3′，其中，

圖6是本申請實施例提供的諧振設(shè)備在反向工作模式下的歸一化增益曲線圖。

當(dāng)fs之f1時，電路處于降壓模式，增益g小于1，輸出電壓vdc1低于輸入電壓vdc2，此時雙向諧振單元工作在一區(qū)；當(dāng)f3′≤fs≤f1時，電路處于升壓模式，增益g大于1，輸出電壓vdc1高于輸入電壓vdc2，此時雙向諧振單元工作在二區(qū)；當(dāng)fs≤f3′時，開關(guān)管不能實現(xiàn)zvs，因此，輸入電壓的頻率fs禁止小于f3′。

本申請實施例的諧振設(shè)備，在實現(xiàn)正向工作模式和逆向工作模式下的雙向升壓功能的基礎(chǔ)之上，還能夠提高電路的升壓能力，從而提高電路的效率和設(shè)計的靈活性。

可選地，該諧振設(shè)備還可以包括隔離變壓器，用于獲得期望的輸出電壓。應(yīng)理解，該隔離變壓器可以為單繞組變壓器，也可以為多繞組變壓器，本申請實施例對此不作限定。該隔離變壓器在拓撲中的位置可以在電路的輸入位置，可以在電路的輸出位置，也可以在雙向諧振單元中間，本申請實施例對此也不作限定。

作為一個可選的實施例，所述諧振設(shè)備還包括：

隔離變壓器，所述隔離變壓器的第一端和第二端分別與所述正向輸入電壓源的正極和負極連接，所述隔離變壓器的第三端和第四端分別與所述雙向諧振單元的第一端和第二端連接，

所述隔離變壓器用于：

將所述正向輸入電壓源的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓，并輸出至所述雙向諧振單元。

作為一個可選的實施例，所述隔離變壓器為多繞組變壓器，所述隔離變壓器還包括：第五端和第六端，所述隔離變壓器的第五端和第六端分別與第二負載的第一端和第二端連接；

所述隔離變壓器還用于：

將所述正向輸入電壓源的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓，并輸出至所述第二負載。

作為一個可選的實施例，所述隔離變壓器為多繞組變壓器，所述隔離變壓器還包括：第三端，所述隔離變壓器的第三端與所述諧振設(shè)備的電壓輸出端連接；

所述隔離變壓器還用于：

將所述諧振設(shè)備的電壓輸入端輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓，并在所述隔離變壓器的第三端輸出。

應(yīng)理解，該多繞組變壓器的第三端的電壓由于只通過多繞組變壓器獲得，并沒有通過雙向諧振單元，因此不受頻率的改變影響，只受多繞組變壓器的變比和輸入電壓大小的影響。這樣，無論正向反向，電壓頻率如何改變，只要保證輸入多繞組變壓器的電壓大小一致，均可得到一個固定的輔助源電壓，非常適合有此需求的應(yīng)用場合。因此，本申請實施例的諧振設(shè)備，在為隔離變壓器加入輔助繞組后，更可省去輔助電源的設(shè)計，節(jié)省了成本。

圖7示出了本申請實施例提供的另一諧振設(shè)備700的電路示意圖。如圖7所示，所述隔離變壓器的第一端(e)和第二端(f)分別與所述雙向諧振單元的第三端(c)和第四端(d)連接，所述隔離變壓器用于將所述雙向諧振單元輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓，并在所述隔離變壓器的第三端(g)和第四端(h)輸出，或?qū)⑺龈綦x變壓器的第三端(g)和第四端(h)輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓，并在所述隔離變壓器的第一端(e)和第二端(f)輸出，即將其輸送至所述雙向諧振單元。

具體地，在正向工作模式下，電壓先經(jīng)過雙向諧振單元，后經(jīng)過隔離變壓器，該雙向諧振單元可以將vdc1輸入的直流電壓進行處理，并將處理后的直流電壓輸送至隔離變壓器，該隔離變壓器將該直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓并在vdc2輸出；在反向工作模式下，電壓先經(jīng)過隔離變壓器，后經(jīng)過雙向諧振單元，該隔離變壓器可以將vdc2輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓并輸出至該雙向諧振單元，該雙向諧振單元將該交流電壓進行處理并在vdc1輸出處理后的交流電壓。

圖8示出了本申請實施例提供的另一諧振設(shè)備800的電路示意圖。圖8中的諧振設(shè)備可以實現(xiàn)隔離多路輸出，在正向工作模式下，vdcl至vdc3的電壓只通過隔離變壓器獲得，沒有通過雙向諧振單元，因此，vdc3處的電壓不會受到工作頻率改變的影響，僅與變壓器的變比和輸入電壓的大小有關(guān)。

圖9示出了本申請實施例提供的諧振設(shè)備的雙向拓撲接法的示意圖。在圖9中，采用正向輸入半橋、輸出全橋接法。在正向工作模式下，輸入直流源，通過開關(guān)管q1和q2，q1和q2采用50％占空比按一定頻率fs開關(guān)，就可以得到一個頻率為fs的直流脈沖電壓，然后輸入到雙向諧振單元，通過隔離變壓器，再通過開關(guān)管q3-q6整流，就可以得到另一個需要的隔離的直流輸出電壓。

圖10示出了本申請實施例提供的諧振設(shè)備的另一雙向拓撲接法的示意圖。在圖10中，采用反向輸入全橋、輸出半橋接法。在反向工作模式下，輸入直流源，通過開關(guān)管q3-q6，其中q5，q6和q3，q4采用50％占空比按一定頻率fs開關(guān)，就可以得到一個頻率為fs的直流脈沖電壓，通過隔離變壓器，再通過雙向諧振單元，再由q1和q2整流，就可以得到另一個需要的隔離的直流輸出電壓。

作為一個可選的實施例，所述諧振設(shè)備還包括：

第一頻率調(diào)制fm生成單元和第一整流單元，其中，所述第一fm生成單元的第一端和第二端分別與所述正向輸入電壓源的正極和負極連接，所述第一fm生成單元的第三端和第四端分別與所述隔離變壓器的第一端和第二端連接，所述雙向諧振單元的第三端和第四端分別與所述第一整流單元的第一端和第二端連接，所述第一整流單元的第三端和第四端分別與所述第一負載的第一端和第二端連接，

所述第一fm生成單元用于：

將所述正向輸入電壓源的直流電壓轉(zhuǎn)換為直流脈沖電壓，并輸出至所述隔離變壓器；

所述第一整流單元用于：

將所述雙向諧振單元輸出的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，并輸出至所述第一負載。

應(yīng)理解，此部分單元一般由金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，簡稱金氧半場效晶體管，(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor，mosfet)組成，包括但不限于半橋mosfet以及全橋mosfet的接法。第一fm生成單元用于在正向輸入時，將輸入的直流電壓通過50％占空比的開關(guān)方式，生成一個頻率調(diào)制(frequencymodulation，fm)的直流脈沖波輸入到雙向諧振單元中。第一整流單元用于在正向輸出時，利用mosfet體二極管做輸出整流，使得隔離變壓器輸出的交流電壓變成直流電壓。

作為一個可選的實施例，所述諧振設(shè)備還包括：

第二fm生成單元和第二整流單元，其中，所述第二fm生成單元的第三端和第四端分別與所述反向輸入電壓源的正極和負極連接，所述第二fm生成單元的第一端和第二端分別與所述雙向諧振單元的第三端和第四端連接，所述隔離變壓器的第一端和第二端分別與所述第二整流單元的第三端和第四端連接，所述第二整流單元的第一端和第二端分別與第三負載的第一端和第二端連接，

所述第二fm生成單元用于：

將所述反向輸入電壓源的直流電壓轉(zhuǎn)換為直流脈沖電壓，并輸出至所述雙向諧振單元；

所述隔離變壓器還用于：

將所述雙向諧振單元輸出的直流脈沖電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓，并輸出至所述第二整流單元；

所述第二整流單元用于：

將所述隔離變壓器輸出的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，并輸出至所述第三負載。

應(yīng)理解，此部分單元一般由mosfet組成，包括但不限于半橋mosfet以及全橋mosfet的接法。第二整流單元用于反向輸出時利用mosfet體二極管作輸出整流，使得隔離變壓器輸出的交流電壓變成直流電壓，第二fm生成單元用于在反向輸入時，將輸入的直流電壓通過50％占空比的開關(guān)方式，生成一個頻率調(diào)制fm的直流脈沖波輸入到雙向諧振單元中。

還應(yīng)理解，上述第一fm生成單元和第二整流單元可以為獨立的兩個單元，也可以集成為一個單元，上述第二fm生成單元和第一整流單元可以為獨立的兩個單元，也可以集成為一個單元，本申請實施例對此不作限定。

作為一個可選的實施例，所述諧振設(shè)備還包括：

fm控制單元，所述fm控制單元與所述第一fm生成單元和所述第二fm生成單元連接，

所述fm控制單元用于：

確定所述雙向諧振單元的電壓輸入方向，并根據(jù)所述電壓輸入方向，向所述第一fm生成單元輸入直流脈沖電壓或向所述第二fm生成單元輸入直流脈沖電壓。

作為一個可選的實施例，所述諧振設(shè)備還包括：電壓采樣和誤差放大單元，所述電壓采樣和誤差放大單元與所述fm控制器以及所述第一負載或所述第三負載連接，

所述fm控制單元還用于：

生成基準(zhǔn)電壓，并將所述基準(zhǔn)電壓輸送至所述電壓采樣和誤差放大單元；

所述電壓采樣和誤差放大單元用于：

獲取所述第一負載或所述第三負載輸出的直流電壓，并將其與所述基準(zhǔn)電壓進行比較，獲得第一誤差放大值，將所述第一誤差放大值傳輸至所述fm控制單元；

所述fm控制單元還用于：

根據(jù)所述第一誤差放大值，調(diào)整所述fm輸出的直流電壓的頻率。

具體地，fm控制單元一般是數(shù)字信號處理(digitalsignalprocessing，dsp)控制芯片或其他模擬控制芯片，負責(zé)接收來自電壓采樣和誤差放大單元的pi信號。當(dāng)正向輸出時，fm控制單元可以向第一fm生成單元送入正向fm控制信號，驅(qū)動正向的mosfet生成fm脈沖波；當(dāng)反向輸出時，fm控制單元可以向第二fm生成單元送入反向fm控制信號，驅(qū)動反向的mosfet生成fm脈沖波。因此，fm控制單元可以通過調(diào)整誤差放大器單元的基準(zhǔn)電壓，使得系統(tǒng)輸出設(shè)定的電壓。

圖11示出了本申請實施例提供的另一諧振設(shè)備1100的控制框圖，該諧振設(shè)備1100包括：雙向諧振單元110，隔離變壓器120，第一fm生成單元1102，第一整流單元1103，第二fm生成單元1104，第二整流單元1105，fm控制單元1106，正向輸出電壓采樣和誤差放大單元1107，反向輸出電壓采樣和誤差放大單元1108。

在圖11中，首先由fm控制單元1106確定是正向輸出還是反向輸出，在fm控制單元1106確定是正向工作模式之后，fm控制單元1106會輸出正向fm控制信號到第一fm生成單元1102，第一fm生成單元1102將輸入的正向直流電壓變成一個fm脈沖電壓，輸入到雙向諧振單元110，，雙向諧振單元110通過隔離變壓器120輸出交流電壓，交流電壓進入到第一整流單元1103內(nèi)，變成直流電壓輸出。輸出電壓可以被送入正向輸出電壓采樣和誤差放大單元1107內(nèi)，與fm控制單元1106生成的正向基準(zhǔn)電壓做比較，再由正向輸出電壓采樣和誤差放大單元1107輸出一個正向pi值由fm控制單元1106接收，fm控制單元1106根據(jù)pi值的大小，調(diào)整fm控制信號的頻率，從而調(diào)整第一fm生成單元1102輸入到雙向諧振單元110的fm脈沖電壓頻率，雙向諧振單元110根據(jù)不同的輸入fm脈沖電壓頻率，呈現(xiàn)不同的阻抗，從而調(diào)整輸出的電壓大小，此調(diào)整過程一直持續(xù)到正向的采樣的電壓信號與設(shè)定的基準(zhǔn)電壓一致達到平衡為止。

應(yīng)理解，反向工作模式與正向工作模式類似，此處不再贅述。

圖12示出了本申請實施例提供的另一諧振設(shè)備1200的控制框圖，該諧振設(shè)備1200包括：雙向諧振單元110，多繞組變壓器130，第一fm生成單元1102，第一整流單元1103，第二fm生成單元1104，第二整流單元1105以及第三整流單元1110。

具體地，可以為隔離變壓器多增加一個繞組，即上述隔離變壓器具體為多繞組變壓器130，并且將該多繞組變壓器130放置在雙向雙向諧振單元110前。當(dāng)正向的fm電壓脈沖輸入到隔離變壓器130時，通過固定變比n(n小于1)，即可在輔助源繞組處得到一個固定電壓，而當(dāng)反向輸入fm電壓脈沖時，只要反向輸出的電壓與正向的輸入電壓大小基本一致時，輔助源繞組也可以得到一個固定的電壓。而且，此電壓由于只通過多繞組變壓器130獲得，并沒有通過雙向諧振單元110，因此不受頻率的改變影響，只受多繞組變壓器130的變比和輸入電壓大小的影響。這樣，無論正向反向，fm頻率如何改變，只要保證輸入多繞組變壓器130的電壓大小一致，均可得到一個固定的輔助源電壓，非常適合有此需求的應(yīng)用場合。

因此，本申請實施例的諧振設(shè)備，在為隔離變壓器加入輔助繞組后，更可省去輔助電源的設(shè)計，節(jié)省了成本。

應(yīng)理解，本申請實施例的諧振設(shè)備可應(yīng)用在單相或多相的并聯(lián)、串聯(lián)或其他連接的電路拓撲內(nèi)，本申請實施例對此不作限定。在一種可能的實現(xiàn)方式中，采用輸入并聯(lián)，輸出并聯(lián)的接法，如圖13所示，即可實現(xiàn)兩相輸出，使得輸出功率擴大一倍。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識到，結(jié)合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、或者計算機軟件和電子硬件的結(jié)合來實現(xiàn)。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對每個特定的應(yīng)用來使用不同方法來實現(xiàn)所描述的功能，但是這種實現(xiàn)不應(yīng)認為超出本申請的范圍。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)、裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。

在本申請所提供的幾個實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)、裝置和方法，可以通過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目的。

另外，在本申請各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。

所述功能如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本申請的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備(可以是個人計算機，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本申請各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：u盤、移動硬盤、只讀存儲器(read-onlymemory，rom)、隨機存取存儲器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

以上所述，僅為本申請的具體實施方式，但本申請的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本申請揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本申請的保護范圍之內(nèi)。因此，本申請的保護范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。