脉宽调制方法及系统与流程

1.本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种脉宽调制方法及系统。


背景技术：

2.开关电源在设计上需尽量保持桥式电路及其滤波电容的损耗均衡；以桥式电路(全桥或半桥)为例，若每颗开关管的损耗一致，则可选同样型号的器件、同样的散热方式；从应用的角度出发，能够有效降低系统成本和设计的复杂性。
3.对于某些特定拓扑的开关电源，比如串联半桥(series half bridge)、飞跨电容半桥(flying capacitor half bridge)或三相cllc拓扑，可以通过调节占空比(change the duty cycle)的方式来改变增益。然而，传统的调制方式会使得桥式电路的开关管损耗不均。
4.综上可知，现有的方法在实际使用上，存在着较多的问题，所以有必要加以改进。


技术实现要素：

5.针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种脉宽调制方法及系统，能够均衡桥式电路中开关管的损耗，使得开关管的器件损耗基本一致，进而降低系统成本。
6.为了实现上述目的，本发明提供一种脉宽调制方法，所述方法应用于桥式电路，包括：
7.配置所述桥式电路脉宽调制的第一驱动模式和第二驱动模式；其中，所述桥式电路的同一开关管在所述第一驱动模式和所述第二驱动模式下的损耗高低发生反转；
8.在进入第一时间窗口时，控制所述桥式电路以所述第一驱动模式运行，所述第一时间窗口为m个开关周期且m为正整数；
9.在进入第二时间窗口时，控制所述桥式电路以所述第二驱动模式运行，所述第二时间窗口为n个开关周期且n为正整数，且所述桥式电路的脉宽调制过程划分为循环交替的所述第一时间窗口和所述第二时间窗口。
10.可选的，所述第一时间窗口的m个开关周期等于所述第二时间窗口的n个开关周期。
11.在一示例中，所述桥式电路为串联半桥谐振电路，包括有逆变桥和谐振腔，所述逆变桥包括串联连接的上半桥和下半桥，所述上半桥包括第一桥臂和第一电容，其中所述第一桥臂包括依次串联连接的第一开关管和第二开关管，所述第一桥臂与所述第一电容并联连接；所述下半桥包括第二桥臂和第二电容，其中所述第二桥臂包括依次串联连接的第三开关管和第四开关管，所述第二桥臂与所述第二电容并联连接；在所述第一驱动模式和所述第二驱动模式下，所述第一开关管和所述第二开关管的脉宽调制驱动信号互补，所述第三开关管和所述第四开关管的脉宽调制驱动信号互补，所述第一开关管与所述第三开关管的脉宽调制驱动信号的相位相差180
°
。
12.可选的，所述第一开关管和所述第三开关管在所述第一驱动模式下具有相同的第
一占空比，所述第一开关管和所述第三开关管在所述第二驱动模式下具有相同的第二占空比；且所述第一占空比小于50％，所述第二占空比大于50％。
13.可选的，所述第一驱动模式下的所述第一开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第二开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第二开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第一开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第三开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第四开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第四开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第三开关管的脉宽调制驱动信号相同。
14.可选的，所述第一驱动模式下的所述第一开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第四开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第四开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第一开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第二开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第三开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第三开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第二开关管的脉宽调制驱动信号相同。
15.在一示例中，所述桥式电路为飞跨电容半桥谐振电路，包括逆变桥、飞跨电容和谐振腔，所述逆变桥包括串联连接的上半桥和下半桥，所述上半桥包括第一桥臂和第一电容，其中所述第一桥臂包括依次串联连接的第一开关管和第二开关管，所述第一桥臂和所述第一电容并联连接，所述下半桥包括第二桥臂和第二电容，其中所述第二桥臂包括依次串联连接的第三开关管和第四开关管，所述第二桥臂和所述第二电容并联连接；所述飞跨电容一端与所述第一开关管和所述第二开关管的连接点连接，另一端与所述第三开关管和所述第四开关管的连接点连接；在所述第一驱动模式和所述第二驱动模式下，所述第一开关管和所述第四开关管的脉宽调制驱动信号互补，所述第二开关管和所述第三开关管的脉宽调制驱动信号互补，所述第一开关管与所述第三开关管的脉宽调制驱动信号的相位相差180度。
16.可选的，所述第一开关管和所述第三开关管在所述第一驱动模式下具有相同的第一占空比，所述第一开关管和所述第三开关管在所述第二驱动模式下具有相同的第二占空比，且所述第一占空比小于50％，所述第二占空比大于50％。
17.可选的，所述第一驱动模式下的所述第一开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第四开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第四开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第一开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第二开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第三开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第三开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第二开关管的脉宽调制驱动信号相同。
18.可选的，所述第一驱动模式下的所述第一开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第二开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第二开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第一开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第三开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第四开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第四开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第三开关管的脉宽调制驱动信号相同。
19.可选的，所述桥式电路为dc/dc变换电路，还包括一变压器、一整流电路和一输出电容，其中，所述谐振腔电连接于所述逆变桥与所述变压器的原边绕组之间，所述整流电路电连接于所述变压器的副边绕组与所述输出电容之间。
20.在一示例中，所述桥式电路为双向功率传输的三相cllc，包括三相逆变桥、三相变压器和三相整流桥，所述三相逆变桥包括并联连接的第一桥臂、第二桥臂以及第三桥臂，其中所述第一桥臂包括依次串联连接的第一原边开关管和第二原边开关管，所述第二桥臂包括依次串联连接的第三原边开关管和第四原边开关管，所述第三桥臂包括依次串联连接的第五原边开关管和第六原边开关管，所述三相变压器包括三组原副边相对应的谐振腔，所述三相整流桥包括并联连接的第四桥臂、第五桥臂以及第六桥臂，其中所述第四桥臂包括依次串联连接的第一副边开关管和第二副边开关管，所述第五桥臂包括依次串联连接的第三副边开关管和第四副边开关管，所述第六桥臂包括依次串联连接的第五副边开关管和第六副边开关管，在所述第一驱动模式和所述第二驱动模式下，所述第一原边开关管和所述第二原边开关管的脉宽调制驱动信号互补，所述第三原边开关管和所述第四原边开关管的脉宽调制驱动信号互补，所述第五原边开关管和所述第六原边开关管的脉宽调制驱动信号互补，且所述三相逆变桥中的原边开关管的占空比为50％，所述第一原边开关管、第三原边开关管、第五原边开关管的脉宽调制驱动信号依次相差120度，所述第一副边开关管、所述第三副边开关管、所述第五副边开关管的脉宽调制驱动信号依次相差120度，所述第二副边开关管、所述第四副边开关管、所述第六副边开关管的脉宽调制驱动信号依次相差120度。
21.可选的，在所述第一驱动模式中，所述第一副边开关管、所述第三副边开关管以及所述第五副边开关管的脉宽调制驱动信号的占空比大于50％，所述第二副边开关管、所述第四副边开关管以及所述第六副边开关管的脉宽调制驱动信号的占空比小于50％，其中所述第一副边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿和所述第一原边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿相同，所述第一副边开关管的脉宽调制驱动信号的下降沿对应所述第二副边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿；所述第三副边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿和所述第三原边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿相同，所述第三副边开关管的脉宽调制驱动信号的下降沿对应所述第四副边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿；所述第五副边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿和所述第五原边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿相同，所述第五副边开关管的脉宽调制驱动信号的下降沿对应所述第六副边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿。
22.可选的，在所述第二驱动模式中，所述第一副边开关管、所述第三副边开关管以及所述第五副边开关管的脉宽调制驱动信号的占空比小于50％，所述第二副边开关管、所述第四副边开关管以及所述第六副边开关管的脉宽调制驱动信号的占空比大于50％，其中所述第二副边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿和所述第二原边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿相同，所述第二副边开关管的脉宽调制驱动信号的下降沿对应所述第一副边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿；所述第四副边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿和所述第四原边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿相同，所述第四副边开关管的脉宽调制驱动信号的下降沿对应所述第三副边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿；所述第六副边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿和所述第六原边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿相同，所述第六副边开关管的脉宽调制驱动信号的下降沿对应所述第五副边开关管的
脉宽调制驱动信号的上升沿。
23.可选的，所述第一驱动模式下的所述第一副边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第二副边开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第二副边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述副边第一开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第三副边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第四副边开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第四副边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第三副边开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第五副边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第六副边开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第六副边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第五副边开关管的脉宽调制驱动信号相同；所述第一驱动模式下的所述第一原边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第二原边开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第二原边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第一原边开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第三原边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第四原边开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第四原边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第三原边开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第五原边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第六原边开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第六原边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第五原边开关管的脉宽调制驱动信号相同。
24.可选的，m、n均等于2。
25.另外，还提供了一种脉宽调制系统，所述脉宽调制系统实现如上述的应用于另一种所述脉宽调制方法。
26.本发明所述的脉宽调制方法及其系统，通过在进入指定的时间窗口时，切换桥式电路以对应的驱动模式运行，利用不同时间窗口之间不同的驱动模式，使得各个开关管在驱动模式切换时器件损耗高低发生反转，从而实现所有开关管的热均衡。
附图说明
27.图1为本发明一实施例提供的所述脉宽调制方法的步骤流程示意图；
28.图2为串联半桥谐振电路的拓扑图；
29.图3为所述串联半桥谐振电路的一种调制的脉宽调制驱动信号图；
30.图4为所述串联半桥谐振电路的另一种调制的脉宽调制驱动信号图；
31.图5为本发明一实施例提供的所述脉宽调制方法应用在所述串联半桥谐振电路的驱动模式切换的第一种实施方式的信号波形图；
32.图6为本发明一实施例提供的所述脉宽调制方法应用在所述串联半桥谐振电路的驱动模式切换的第二种实施方式的信号波形图；
33.图7为飞跨电容半桥谐振电路的拓扑图；
34.图8为所述飞跨电容半桥谐振电路的一种调制的脉宽调制驱动信号图；
35.图9为所述飞跨电容半桥谐振电路的另一种调制的脉宽调制驱动信号图；
36.图10为本发明一实施例提供的所述脉宽调制方法应用在所述飞跨电容半桥谐振电路的驱动模式切换的第一种实施方式的信号波形图；
37.图11为本发明一实施例提供的所述脉宽调制方法应用在所述飞跨电容半桥谐振电路的驱动模式切换的第二种实施方式的信号波形图；
38.图12为双向功率传输的三相cllc电路的拓扑图；
39.图13为所述双向功率传输的三相cllc电路的一种调制的脉宽调制驱动信号图；
40.图14为所述双向功率传输的三相cllc电路的另一种调制的脉宽调制驱动信号图；
41.图15为本发明一实施例提供的所述脉宽调制方法应用在所述双向功率传输的三相cllc电路的驱动模式切换的一种实施方式的信号波形图。
具体实施方式
42.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
43.需要说明的，本说明书中针对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用，指的是描述的该实施例可包括特定的特征、结构或特性，但是不是每个实施例必须包含这些特定特征、结构或特性。此外，这样的表述并非指的是同一个实施例。进一步，在结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，不管有没有明确的描述，已经表明将这样的特征、结构或特性结合到其它实施例中是在本领域技术人员的知识范围内的。
44.此外，在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件或部件，所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可以用不同的名词或术语来称呼同一个组件或部件。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分组件或部件的方式，而是以组件或部件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求书中所提及的“包括”和“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“连接”一词在此系包含任何直接及间接的电性连接手段。间接的电性连接手段包括通过其它装置进行连接。
45.图1示出本发明一实施例提供的脉宽调制方法，所述方法应用于桥式电路，包括步骤如下：
46.s101：配置所述桥式电路脉宽调制的第一驱动模式和第二驱动模式；其中，所述桥式电路的同一开关管在所述第一驱动模式和所述第二驱动模式下的损耗高低发生反转。即同一开关管在脉宽调制的第一驱动模式下产生第一损耗，在脉宽调制的第二驱动模式下产生第二损耗，所述第一损耗和第二损耗互为高低损耗，如第一损耗高于第二损耗或者第一损耗低于第二损耗；所述第一驱动模式和第二驱动模式分别是指使用不同的脉宽调制驱动信号控制所述桥式电路驱动运行的模式，即第一驱动模式和第二驱动模式分别对应不同的脉宽调制驱动信号。本实施例的桥式电路中的所有开关管分别在第一驱动模式和第二驱动模式下的损耗具有高低差。
47.s102：在进入第一时间窗口时，控制所述桥式电路以所述第一驱动模式运行，所述第一时间窗口为m个开关周期且m为正整数。
48.s103：在进入第二时间窗口时，控制所述桥式电路以所述第二驱动模式运行，所述
第二时间窗口为n个开关周期且n为正整数，且所述桥式电路的脉宽调制过程划分为循环交替的所述第一时间窗口和所述第二时间窗口。
49.本实施例将对所述桥式电路的脉宽调制过程是第一时间窗口和第二时间窗口交替衔接的过程，其中第一时间窗口为m个开关周期，第二时间窗口为n个开关周期；若当前时间节点来到第一时间窗口的起点时，此时控制所述桥式电路以预设的第一驱动模式运行，具体是以所述第一驱动模式对应的脉宽调制驱动信号来驱动所述桥式电路运行；若当前时间节点来到第一时间窗口的终点，此时将进入第二时间窗口，即第一时间窗口的终点与第二时间窗口的起点重合，此时控制所述桥式电路以预设的第二驱动模式运行，具体是以所述第二驱动模式对应的脉宽调制驱动信号来驱动所述桥式电路运行。由于所述桥式电路的整个脉宽调制过程由第一时间窗口和第二时间窗口交替衔接，因此所述桥式电路具体是以第一驱动模式运行m个开关周期后，从第一驱动模式切换为第二驱动模式，在第二驱动模式下运行n个开关周期之后再切换回第一驱动模式，即本实施例是第一驱动模式和第二驱动模式所对应的脉宽调制驱动信号交替驱动所述桥式电路运行；由此使得桥式电路上的所有开关管均以第一驱动模式和第二驱动模式所对应的脉宽调制驱动信号进行工作，任何一个开关管在第一驱动模式下的第一损耗与第二驱动模式下的第二损耗之间具有高低差反转，因此某一开关管在第一驱动模式下的工作为高损耗，其进入第二驱动模式的工作为低损耗；或者某一开关管在第一模式下的工作为低损耗，其进入第二驱动模式的工作为高损耗；考虑到器件的热是一个随温度累积的过程，若在第一时间窗口内，开关管a为高损耗，开关管b为低损耗，则在进入第二时间窗口，则开关管a为低损耗，开关管b为高损耗；利用第一时间窗口和第二时间窗口交替的切换第一驱动模式和第二驱动模式，使得不同开关管之间的损耗趋于平衡，即从平均损耗的角度看，开关管a的损耗与开关管b的损耗存在热平衡；本实施例能够在第一驱动模式和第二驱动模式交替切换运行下，使得桥式电路的所有开关管最终实现热均衡，使得每个开关管的器件损耗一致，进而降低系统成本。
50.此外，通过将桥式电路在第一驱动模式和第二驱动模式之间的来回切换的调制方式，能够最大限度的减小对于dsp计算资源的占用。例如，若开关电源的开关频率为100khz，一般来讲，dsp将快速中断频率同样设计为100khz，方便进行逐周期的保护和环路计算。使用本实施例的调制方式中，dsp可以额外设置1个例如1khz的慢速中断，这样每100个快速中断就切换1次调制方式；通过所设置的慢速中断即可有效减少对dsp计算资源的占用；对于某一个开关管来说，切换前和切换后损耗不一致，但是半导体的结温温度接近1个恒定值，波动很小，在1ms周期内产生总的损耗很小。
51.在本发明的一实施例中，所述第一时间窗口的m个开关周期等于第二时间窗口的n个开关周期，如m、n均等于2；当然，m、n还可以是其他相等的正整数。或者，m和n也可以是较为接近的整数，具体可根据实际使用场景进行配置，m和n相等或者为较为接近的值可使得桥式电路的所有开关管实现热均衡。
52.所述桥式电路的开关管例如包括可控开关管和不可控开关管，所述不可控开关管例如是硅二极管或碳化硅二极管，所述可控开关管例如是igbt，si mosfet，sic mosfet，gan等。
53.参见图2，在第一种示例中，所述桥式电路例如为串联半桥谐振电路，包括有逆变桥和谐振腔，所述逆变桥包括串联连接的上半桥和下半桥，所述上半桥包括第一桥臂和第
一电容c1，其中所述第一桥臂包括依次串联连接的第一开关管s1和第二开关管s2，所述第一桥臂与第一电容c1并联连接；所述下半桥包括第二桥臂和第二电容c2，其中所述第二桥臂包括依次串联连接的第三开关管s3和第四开关管s4，所述第二桥臂与第二电容c2并联连接；在所述第一驱动模式和第二驱动模式下，所述第一开关管s1和第二开关管s2的脉宽调制驱动信号互补，所述第三开关管s3和第四开关管s4的脉宽调制驱动信号互补，所述第一开关管s1与第三开关管s3的脉宽调制驱动信号的相位相差180度。图示中的谐振腔包括谐振电感lr和谐振电容cr，且所述谐振腔的一端连接在第一开关管s1和第二开关管s2之间的a点，所述谐振腔的另一端连接在第三开关管s3和第四开关管s4之间的b点，所述逆变桥的电压源为vin，其输出为激励源vab；其中，所述桥式电路的原侧边电路包括所述谐振腔与逆变桥，所述桥式电路的副侧边电路包括全桥整流电路，包含整流桥(由二极管s5～s8组成)和输出电容cout。
54.所述串联半桥谐振电路通过增大开关频率可以减小增益，传统的调频控制使得vab只呈现vin和0v两种电平，此时开关管s1～s4的占空比约为50％，损耗相等。然而，对于高压输入、低压输出的使用场景，单纯增大开关频率有时很难满足低增益的需求，因此可通过改变激励源vab的有效值来避免开关频率过大，其中通过三电平控制来改变激励源vab的有效值为一较好选择。图3和图4分别示出了两种串联半桥谐振型拓扑的三电平调制方式，其中vab呈现三种电平，vin、0.5*vin、0v，而无论是两电平还是三电平，谐振电容cr的平均电压均为0.5*vin。
55.图3示出了所述串联半桥谐振电路一种调制方式，例如为第一驱动模式。在此种调制方法中，在忽略死区影响的前提下，其中第一开关管s1和第二开关管s2的脉宽调制驱动信号互补，第三开关管s3和第四开关管s4的脉宽调制驱动信号互补，且第一开关管s1和第三开关管s3具有相同的第一占空比，且第一开关管s1和第三开关管s3的相位相差180度；如图所示，第一占空比小于50％，由于第二开关管s2与第一开关管s1的脉宽调制驱动信号互补，第四开关管s4与第三开关管s3的脉宽调制驱动信号互补，则第二开关管s2与第四开关管s4的占空比相同，并且基于信号互补的关系，第二开关管s2和第四开关管s4的占空比则大于50％。
56.其中，以其中一个开关周期为例，在t0～t1阶段，第一开关管s1和第四开关管s4导通，电压源vin给谐振腔和输出传递能量；在t1～t2阶段，第二开关管s2和第四开关管s4导通，谐振腔的电流通过第二开关管s2和第四开关管s4环流，电容c2给谐振腔和输出传递能量；在t2～t3阶段，第二开关管s2和第三开关管s3导通，谐振腔给输出传递能量；在t3～t4阶段，第二开关管s2和第四开关管s4导通，谐振腔的电流通过第二开关管s2和第四开关管s4环流，谐振腔给电容c2和输出提供能量。由于第一开关管s1和第三开关管s3在该驱动模式下的占空比小于50％，第二开关管s2和第四开关管s4在该驱动模式下的占空比大于50％，因此第二开关管s2和第四开关管s4相应的有效值电流也更大，故第二开关管s2和第四开关管s4的损耗要大于第一开关管s1和第三开关管s3的损耗；其中开关管s1～s4的占空比大小由环路计算而来，其决定了电路的增益。
57.图4示出了所述串联半桥谐振电路另一种调制方式，例如为第二驱动模式。在此种调制方式中，在忽略死区影响的前提下，与图3所示调制方式的区别在于：其中第一开关管s1和第三开关管s3具有相同的第二占空比，且所述第二占空比大于50％。因此在图4所示的
t1～t2阶段以及t3～t4阶段，电路环流在第一开关管s1和第三开关管s3之间进行，此时第一开关管s1的有效值电流大于第二开关管s2，同理，第三开关管s3的有效值电流大于第四开关管s4，第一开关管s1和第三开关管s3的损耗相同，第二开关管s2和第四开关管s4的损耗相同，但在此第二驱动模式下的第一开关管s1和第三开关管s3的损耗要大于第二开关管s2和第四开关管s4的损耗。
58.本发明综合前述串联半桥谐振电路的两种调制方式，于第一种示例的可选实施方式中，提出了一种脉宽调制方法，包括在进入第一时间窗口时，控制所述串联半桥谐振电路以所述第一驱动模式运行，在进入第二时间窗口时，控制所述串联半桥谐振电路以所述第二驱动模式运行，利用第一时间窗口和第二时间窗口交替的切换第一驱动模式和第二驱动模式，使得不同开关管之间的损耗趋于平衡。具体地，在第一种示例的一实施方式中，前述串联半桥谐振电路的第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3及第四开关管s4在第一驱动模式和第二驱动模式下满足：第一驱动模式中的第一开关管s1的脉宽调制驱动信号与第二驱动模式中的第二开关管s2的脉宽调制驱动信号相同，第一驱动模式中的第二开关管的脉宽调制驱动信号s2与第二驱动模式中第一开关管s1的脉宽调制驱动信号相同，第一驱动模式中的第三开关管s3的脉宽调制驱动信号与第二驱动模式中的第四开关管s4的脉宽调制驱动信号相同，第一驱动模式中的第四开关管s4的脉宽调制驱动信号与第二驱动模式中第三开关管s3的脉宽调制驱动信号相同。其中所述串联半桥谐振电路中第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3及第四开关管s4在第一驱动模式下的脉宽调制驱动信号例如可通过将所述第二驱动模式下的第一开关管和第二开关管的驱动信号互换，将所述第二驱动模式下的第三开关管和第四开关管的驱动信号互换实现。或者，所述串联半桥谐振电路中第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3及第四开关管s4在第二驱动模式下的脉宽调制驱动信号例如可通过将所述第一驱动模式下的第一开关管和第二开关管的脉宽调制驱动信号互换，将所述第一驱动模式下的第三开关管和第四开关管的脉宽调制驱动信号互换来实现。如图5所示，图中显示了开关管s1～s4的驱动波形以及逆变桥的电压波形vab，其中，period#1和period#2这两个开关周期为一个第一时间窗口，period-1和period-2这两个开关周期为第二时间窗口；在period#1和period#2所示的第一时间窗口内，采用上述图3所示的三电平驱动方式，即第一驱动模式为图3所示的脉宽调制方式，在此第一驱动模式下，第一开关管s1和第三开关管s3具有相同的第一占空比，且第一占空比小于50％，第二开关管s2和第四开关管s4的占空比大于50％，因此第一开关管s1和第三开关管s3的损耗要小于第二开关管s2和第四开关管s4的损耗。而在进入period-1和period-2所示的第二时间窗口时，例如将第一驱动模式下的第一开关管s1和第二开关管s2的脉宽调制驱动信号互换，将所述第一驱动模式下的第三开关管s3和第四开关管s4的脉宽调制驱动信号互换，故此时桥式电路的脉宽调制方式为采用上述图4所示的三电平驱动方式，即第二驱动模式为图4所示的脉宽调制方式，在此第二驱动模式下，第一开关管s1和第三开关管s3具有相同的第二占空比，且第二占空比大于50％，第二开关管s2和第四开关管s4的占空比小于50％，因此第一开关管s1和第三开关管s3的损耗要大于第二开关管s2和第四开关管s4的损耗。在图5所示的每一个第一时间窗口与第二时间窗口衔接的时间节点，例如将第一开关管s1和第二开关管s2的脉宽调制驱动信号互换，将第三开关管s3和第四开关管s4的驱动方式互换，而vab的波形在模式切换所对应的时间节点附近的波形呈如下特征：period#2切换为period-1
时，vab呈现0v
→
0.5*vin
→
0v状态；period-2切换为period#1时，vab呈现vin
→
0.5*vin
→
vin状态。
59.而在第一种示例的另一实施方式中，上述串联半桥谐振电路的第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3及第四开关管s4在第一驱动模式和第二驱动模式下满足：第一驱动模式中的第一开关管的脉宽调制驱动信号与第二驱动模式中的第四开关管的驱动信号相同，第一驱动模式中的第四开关管的脉宽调制驱动信号与第二驱动模式中第一开关管的脉宽调制驱动信号相同，第一驱动模式中的第二开关管的脉宽调制驱动信号与第二驱动模式中的第三开关管的脉宽调制驱动信号相同，第一驱动模式中的第三开关管的脉宽调制驱动信号与第二驱动模式中第四开关管的脉宽调制驱动信号相同。其中串联半桥谐振电路中第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3及第四开关管s4在第一驱动模式下的脉宽调制驱动信号例如可通过将所述第二驱动模式下的第一开关管和第四开关管的脉宽调制驱动信号互换，将所述第二驱动模式下的第二开关管和第三开关管的脉宽调制驱动信号互换实现。或者，串联半桥谐振电路中第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3及第四开关管s4在第二驱动模式下的脉宽调制驱动信号例如可通过将所述第一驱动模式下的第一开关管和第四开关管的脉宽调制驱动信号互换，将所述第一驱动模式下的第二开关管和第三开关管的脉宽调制驱动信号互换实现。如图6所示，图中同样显示了开关管s1～s4的驱动波形以及逆变桥的电压波形vab，其中，period#1和period#2这两个开关周期为一个第一时间窗口，period-1和period-2这两个开关周期为第二时间窗口；在该实施方式中，当桥式电路在第一驱动模式和第二驱动模式之间进行切换时，例如可将第一开关管s1和第四开关管s4的脉宽调制驱动信号进行互换，将第二开关管s2和第三开关管s3的脉宽调制驱动信号进行互换。结合图示可知，当在所述第一时间窗口时，第一开关管s1和第三开关管s3的占空比小于50％，第二开关管s2和第四开关管s4的占空比大于50％；当进入第二时间窗口时，第一开关管s1和第三开关管s3的占空比大于50％，第二开关管s2和第四开关管s4的占空比小于50％；故在第一时间窗口内，第一开关管s1和第三开关管s3所产生的损耗要小于第二开关管s2和第四开关管s4；而在第二时间窗口内，第一开关管s1和第三开关管s3所产生的损耗则要大于第二开关管s2和第四开关管s4；即在图6所示的每一个第一时间窗口与第二时间窗口衔接的时间节点，例如可将第一开关管s1和第四开关管s4的脉宽调制驱动信号互换，将第二开关管s2和第三开关管s3的驱动方式互换，而vab的波形在模式切换所对应的时间节点附近的波形呈如下特征：period#2切换为period-1时，vab呈现0v
→
0.5*vin
→
vin状态；period-2切换为period#1时，vab呈现0
→
0.5*vin
→
vin状态。随着时间的推移，各个开关管的损耗趋于相同，从而使得桥式电路的所有开关管最终实现热均衡。
60.参见图7，在第二种示例中，所述桥式电路例如为飞跨电容半桥谐振电路，包括逆变桥、飞跨电容c3和谐振腔，所述逆变桥包括串联连接的上半桥和下半桥，所述上半桥包括第一桥臂和第一电容c1，其中所述第一桥臂包括依次串联连接的第一开关管s1和第二开关管s2，所述第一桥臂和第一电容c1并联连接，所述下半桥包括第二桥臂和第二电容c2，其中所述第二桥臂包括依次串联连接的第三开关管s3和第四开关管s4，所述第二桥臂和第二电容c2并联连接；所述飞跨电容c3一端与第一开关管s1和第二开关管s2的连接点连接，另一端与第三开关管s3和第四开关管s4的连接点连接；在所述第一驱动模式和第二驱动模式下，第一开关管s1和第四开关管s4的脉宽调制驱动信号互补，第二开关管s2和第三开关管
s3的脉宽调制驱动信号互补，第一开关管s1与第三开关管s3的脉宽调制驱动信号的相位相差180
°
。图示中的谐振腔包括谐振电感lr和谐振电容cr，且所述谐振腔的一端连接在第二开关管s2和第三开关管s3之间的a点，所述谐振腔的另一端连接在第一电容c1和第二电容c2之间的b点，所述逆变桥的电压源为vin，其输出为激励源vab；所述桥式电路的原侧边电路包括所述谐振腔与逆变桥，本实施例的所述桥式电路为dc/dc变换电路，还包括一变压器tx、一整流电路和一输出电容，其中，所述谐振腔电连接于所述逆变桥与所述变压器的原边绕组之间，所述整流电路电连接于变压器tx的副边绕组与所述输出电容cout之间，所述整流电路例如由二极管s5～s8组成；对于激励源vab可采用传统的两电平调频的方式来改变增益，使得开关管s1～s4的占空比均为50％，损耗相等；也可以通过改变激励源vab的有效值来避免开关频率过大，此时则优选采用三电平控制的方式。
61.图8示出所述飞跨电容半桥谐振电路的一种三电平调制方式，例如为第一驱动模式。在此种调制方法中，在忽略死区影响的前提下，其中第一开关管s1和第四开关管s4的脉宽调制驱动信号互补，第二开关管s2和第三开关管s3的脉宽调制驱动信号互补，且第一开关管s1和第三开关管s3的脉宽调制驱动信号波形相同，相位相差180度；在此种调制方式下，激励源vab呈现三种电平，分别为+0.5*vin、0v、-0.5*vin；所述飞跨电容c3的平均电压为0.5*vin，谐振电容cr的平均电压为0v；第一开关管s1和第三开关管s3的损耗相同，第二开关管s2和第四开关管s4的损耗相同，但由于第二开关管s2和第四开关管s4的占空比大于50％，因此第一开关管s1和第三开关管s3的损耗比第二开关管s2和第四开关管s4的损耗小。
62.图9则示出所述飞跨电容半桥谐振电路的另一种三电平调制方式，例如为第二驱动模式。在此种调制方法中，在忽略死区影响的前提下，其中第一开关管s1和第四开关管s4的脉宽调制驱动信号互补，第二开关管s2和第三开关管s3的脉宽调制驱动信号互补，且第一开关管s1和第三开关管s3的脉宽调制驱动信号波形相同，相位相差180度；在此种调制方式下，激励源vab呈现三种电平，分别为+0.5*vin、0v、-0.5*vin；所述飞跨电容c3的平均电压为0.5*vin，谐振电容cr的平均电压为0v；其与上述调制方式的区别在于：第一开关管s1和第三开关管s3的占空比大于50％，而第二开关管s2和第四开关管s4的占空比小于50％，因此第一开关管s1和第三开关管s3的损耗比第二开关管s2和第四开关管s4的损耗大。
63.本发明综合前述飞跨电容半桥谐振电路的两种调制方式，于第二种示例的可选实施方式中，提出了一种脉宽调制方法，包括在进入第一时间窗口时，控制所述飞跨电容半桥谐振电路以所述第一驱动模式运行，在进入第二时间窗口时，控制所述飞跨电容半桥谐振电路以所述第二驱动模式运行，利用第一时间窗口和第二时间窗口交替的切换第一驱动模式和第二驱动模式，使得不同开关管之间的损耗趋于平衡。具体地，在第二种示例的一可选实施方式中，前述飞跨电容半桥谐振电路的第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3及第四开关管s4在第一驱动模式和第二驱动模式下满足：第一驱动模式中的第一开关管s1的脉宽调制驱动信号与第二驱动模式中的第二开关管s2的脉宽调制驱动信号相同，第一驱动模式中的第二开关管s2的脉宽调制驱动信号与第二驱动模式中第一开关管s1的脉宽调制驱动信号相同，第一驱动模式中的第三开关管s3的脉宽调制驱动信号与第二驱动模式中的第四开关管s4的脉宽调制驱动信号相同，第一驱动模式中的第四开关管s4的脉宽调制驱动信号与第二驱动模式中第三开关管s3的脉宽调制驱动信号相同。其中，飞跨电容半桥谐振
电路中第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3及第四开关管s4在第一驱动模式下的脉宽调制驱动信号例如可通过将所述第二驱动模式下的第一开关管s1和第四开关管s4的脉宽调制驱动信号互换，将所述第二驱动模式下的第二开关管s2和第三开关管s3的脉宽调制驱动信号互换实现。或者，飞跨电容半桥谐振电路中第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3及第四开关管s4在第二驱动模式下的脉宽调制驱动信号例如可通过将第一驱动模式下的第一开关管s1和第四开关管s4的脉宽调制驱动信号互换，将第一驱动模式下的第二开关管s2和第三开关管s3的脉宽调制驱动信号互换实现。如图10所示，图中显示了开关管s1～s4的驱动波形以及逆变桥的电压波形vab，其中，period#1和period#2这两个开关周期为一个第一时间窗口，period-1和period-2这两个开关周期为第二时间窗口；在period#1和period#2所示的第一时间窗口内，采用上述图8所示的三电平驱动方式，即第一驱动模式为图8所示的脉宽调制方式，在此第一驱动模式下，第一开关管s1和第三开关管s3具有相同的第一占空比，且第一占空比小于50％，由于第一开关管s1和第四开关管s4的脉宽调制驱动信号互补，第三开关管s3和第二开关管s2的脉宽调制驱动信号互补，则第二开关管s2和第四开关管s4的占空比要大于50％，因此，第一开关管s1和第三开关管s3的损耗要小于第二开关管s2和第四开关管s4的损耗。而在进入period-1和period-2所示的第二时间窗口时，例如将第一驱动模式下的第一开关管s1和第四开关管s4的脉宽调制驱动信号互换，将第一驱动模式下的第二开关管s2和第三开关管s3互换，此时桥式电路在第二时间窗口内采用的脉宽调制方式为如图9所示的三电平驱动方式，即第二驱动模式为图9所示的脉宽调制方式，在此第二驱动模式下，第一开关管s1和第三开关管s3具有相同的第二占空比，且第二占空比大于50％，由于第一开关管s1和第四开关管s4的脉宽调制驱动信号互补，第三开关管s3和第二开关管s2的脉宽调制驱动信号互补，则第二开关管s2和第四开关管s4的占空比要小于50％，因此，第一开关管s1和第三开关管s3的损耗要大于第二开关管s2和第四开关管s4的损耗。在图10所示的每一个第一时间窗口与第二时间窗口衔接的时间节点，例如将第一开关管s1和第四开关管s4的脉宽调制驱动信号互换，将第二开关管s2和第三开关管s3的脉宽调制驱动信号互换，而vab的波形在模式切换所对应的时间节点附近的波形呈如下特征：period#2切换为period-1时，vab呈现-0.5*vin
→
0v
→‑
0.5*vin状态；period-2切换为period#1时，vab呈现+0.5*vin
→
0v
→
+0.5*vin状态。
64.而在第二种示例的另一可选实施方式中，上述飞跨电容半桥谐振电路的第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3及第四开关管s4在第一驱动模式和第二驱动模式下满足：第一驱动模式中的第一开关管s1的脉宽调制驱动信号与第二驱动模式中的第四开关管s4的脉宽调制驱动信号相同，第一驱动模式中的第四开关管s4的脉宽调制驱动信号与第二驱动模式中第一开关管s1的脉宽调制驱动信号相同，第一驱动模式中的第二开关管s2的脉宽调制驱动信号与第二驱动模式中的第三开关管s3的脉宽调制驱动信号相同，第一驱动模式中的第三开关管s3的脉宽调制驱动信号与第二驱动模式中第四开关管s4的脉宽调制驱动信号相同。其中，飞跨电容半桥谐振电路中第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3及第四开关管s4在第一驱动模式下的脉宽调制驱动信号例如可通过将第二驱动模式下的第一开关管s1和第二开关管s2的脉宽调制驱动信号互换，将第二驱动模式下的第三开关管s3和第四开关管s4的脉宽调制驱动信号互换实现。或者，飞跨电容半桥谐振电路中第一开关管s1、第二开关管s2、第三开关管s3及第四开关管s4在第二驱动模式下的脉宽调制驱动
信号例如可通过将第一驱动模式下的第一开关管s1和第二开关管s2的脉宽调制驱动信号互换，将第一驱动模式下的第三开关管s3和第四开关管s4的脉宽调制驱动信号互换实现。如图11所示，图中同样显示了开关管s1～s4的驱动波形以及逆变桥的电压波形vab，其中，period#1和period#2这两个开关周期为一个第一时间窗口，period-1和period-2这两个开关周期为第二时间窗口；在该实施方式中，当桥式电路在第一驱动模式和第二驱动模式之间进行切换时，例如将第一开关管s1和第二开关管s2的脉宽调制驱动信号进行互换，将第三开关管s3和第四开关管s4的脉宽调制驱动信号进行互换。所述第一开关管s1和第三开关管s3在第一时间窗口内的占空比小于50％，而在第二时间窗口内的占空比则大于50％；所述第二开关管s2和第四开关管s4在第一时间窗口内的占空比大于50％，而在第二时间窗口内的占空比则小于50％；故在第一时间窗口内，第一开关管s1和第三开关管s3所产生的损耗要小于第二开关管s2和第四开关管s4；而在第二时间窗口内，第一开关管s1和第三开关管s3所产生的损耗则要大于第二开关管s2和第四开关管s4；即在图示的每一个第一时间窗口与第二时间窗口衔接的时间节点，例如将第一开关管s1和第二开关管s2的脉宽调制驱动信号互换，将第三开关管s3和第四开关管s4的驱动方式互换，而vab的波形在模式切换所对应的时间节点附近的波形呈如下特征：period#2切换为period-1时，vab呈现-0.5*vin
→
0v
→
+0.5*vin状态；period-2切换为period#1时，vab呈现-0.5*vin
→
0v
→
+0.5*vin状态。随着时间的推移，各个开关管的损耗趋于相同，从而使得桥式电路的所有开关管最终实现热均衡。
65.参见图12，在第三种示例中，所述桥式电路例如为双向功率传输的三相cllc，包括三相逆变桥、三相变压器和三相整流桥，所述三相逆变桥包括并联连接的第一桥臂、第二桥臂以及第三桥臂，其中所述第一桥臂包括依次串联连接的第一原边开关管s1p和第二原边开关管s2p，所述第二桥臂包括依次串联连接的第三原边开关管s3p和第四原边开关管s4p，所述第三桥臂包括依次串联连接的第五原边开关管s5p和第六原边开关管s6p，所述三相变压器包括三组原副边相对应的谐振腔(lr1p,cr1p,lr1s,cr1s；lr2p,cr2p,lr2s,cr2s；lr3p,cr3p,lr3s,cr3s；)，所述三相整流桥包括并联连接的第四桥臂、第五桥臂以及第六桥臂，其中所述第四桥臂包括依次串联连接的第一副边开关管s1s和第二副边开关管s2s，所述第五桥臂包括依次串联连接的第三副边开关管s3s和第四副边开关管s4s，所述第六桥臂包括依次串联连接的第五副边开关管s5s和第六副边开关管s6s，在所述第一驱动模式和第二驱动模式下，所述第一原边开关管s1p和第二原边开关管s2p的脉宽调制驱动信号互补，所述第三原边开关管s3p和第四原边开关管s4p的脉宽调制驱动信号互补，所述第五原边开关管s5p和第六原边开关管s6p的脉宽调制驱动信号互补，且所述三相逆变桥中的原边开关管的占空比为50％，所述第一原边开关管s1p、第三原边开关管s3p、第五原边开关管s5p的脉宽调制驱动信号依次相差120度，所述第一副边开关管s1s、所述第三副边开关管s3s、所述第五副边开关管s5s的脉宽调制驱动信号依次相差120度，所述第二副边开关管s2s、第四副边开关管s4s、第六副边开关管s6s的脉宽调制驱动信号依次相差120度。
66.其中，所述三相变压器包括相互串联的第一组变压器tr1、第二组变压器tr2以及第三组变压器tr3，第一组变压器tr1包括第一原边绕组tr1p和第一副边绕组tr1s，第二组变压器tr2包括第二原边绕组tr2p和第二副边绕组tr2s，第三组变压器tr3包括第三原边绕组tr3p和第三副边绕组tr3s，cr1p和lr1p组成原边侧第1个谐振腔，cr1s和lr1s组成副边侧
第1个谐振腔；cr2p和lr2p组成原边侧第2个谐振腔，cr2s和lr2s组成副边侧第2个谐振腔；cr3p和lr3p组成原边侧第3个谐振腔，cr3s和lr3s组成副边侧第3个谐振腔；cin为输入电容，cout为输出电容。
67.图13示出所述双向功率传输的三相cllc电路的一种调制方式，例如为第一驱动模式，在该调制方式中，在忽略死区的影响下，所述第一原边开关管s1p、第三原边开关管s3p和第五原边开关管s5p占空比均为50％，三者的相位依次相差120度。此外，虽图中未显示，但第二原边开关管s2p的脉宽调制驱动信号与第一原边开关管s1p的脉宽调制驱动信号互补，第四原边开关管s4p和第三原边开关管s3p的脉宽调制驱动信号互补，第六原边开关管s6p和第五原边开关管s5p的脉宽调制驱动信号互补。在本示例的所述第一驱动模式中，而第一副边开关管s1s和第一原边开关管s1p的脉宽调制驱动信号上升沿相同，第一副边开关管s1s的脉宽调制驱动信号的下降沿对应第二副边开关管s2s的脉宽调制驱动信号的上升沿，第一副边开关管s1s的占空比大于50％，第二副边开关管s2s的占空比小于50％。第三副边开关管s3s和第三原边开关管s3p的上升沿相同，第三副边开关管s3s的脉宽调制驱动信号的下降沿对应第四副边开关管s4s的脉宽调制驱动信号的上升沿，第三副边开关管s3s的占空比大于50％，第四副边开关管s4s的占空比小于50％。第五副边开关管s5s和第五原边开关管s5p的上升沿相同，第五副边开关管s5s的脉宽调制驱动信号的下降沿对应第六副边开关管s6s的脉宽调制驱动信号的上升沿，第五副边开关管s5s的占空比大于50％，第六副边开关管s6s的占空比小于50％。即本示例的所述第一驱动模式采用如图13所示的调制方式。因此，在t0～t1阶段，得益于第一副边开关管s1s的下降沿与第一原边开关管s1p的下降沿相比存在延时，流经第一副边开关管s1s的电流过零后快速升高。在t1时刻第一副边开关管s1s硬关断。随后电流流经第二副边开关管s2s的体二极管，同时第二副边开关管s2s的脉宽调制驱动信号电平置高。在t2时刻，第二副边开关管s2s的电流减小为0a，此时为避免能量从输出端倒灌，第二副边开关管s2s的脉宽调制驱动信号需要变为低电平。在t2～t3期间，第一副边开关管s1s和第二副边开关管s2s的电流均为0v。在此种调制方式下，第一副边开关管s1s、第三副边开关管s3s以及第五副边开关管s5s的损耗相同，第二副边开关管s2s、第四副边开关管s4s以及第六副边开关管s6s的损耗相同，但由于第一副边开关管s1s、第三副边开关管s3s以及第五副边开关管s5s的占空比大于50％，所以流经这些开关管的有效值电流要比流经第二副边开关管s2s、第四副边开关管s4s以及第六副边开关管s6s的有效值电流更大；此外，第一副边开关管s1s、第三副边开关管s3s以及第五副边开关管s5s还存在关断损耗，而第二副边开关管s2s、第四副边开关管s4s以及第六副边开关管s6s则没有关断损耗，因此第一副边开关管s1s、第三副边开关管s3s以及第五副边开关管s5s的总损耗要大于第二副边开关管s2s、第四副边开关管s4s以及第六副边开关管s6s的总损耗。
68.图14示出所述双向功率传输的三相cllc电路的另一种调制方式，即本示例的所述第二驱动模式中，区别于上一种调制方式的是：在该调制方式中，第二副边开关管s2s和第二原边开关管s2s的上升沿相同，所述第二副边开关管s2s的脉宽调制驱动信号的下降沿对应第一副边开关管s1s的脉宽调制驱动信号的上升沿，第二副边开关管s2s的占空比大于50％，第一副边开关管s1s的占空比小于50％。第四副边开关管s4s和第四原边开关管s4p的上升沿相同，第四副边开关管s4s的脉宽调制驱动信号的下降沿对应第三副边开关管s3s的脉宽调制驱动信号的上升沿，第四副边开关管s4s的占空比大于50％；第三副边开关管s3s
的占空比小于50％。第六副边开关管s6s和第六原边开关管s6p的上升沿相同，所述第六副边开关管s6s的脉宽调制驱动信号的下降沿对应第五副边开关管s5s的脉宽调制驱动信号的上升沿，第六副边开关管s6s的占空比大于50％，第五副边开关管s5s的占空比小于50％，即本示例的所述第二驱动模式采用如图14所示的调制方式。由此可知，第一副边开关管s1s、第三副边开关管s3s以及第五副边开关管s5s的总损耗要小于第二副边开关管s2s、第四副边开关管s4s以及第六副边开关管s6s的总损耗。
69.在第三种示例的一种可选实施方式中，在进入第一时间窗口时，控制所述双向功率传输的三相cllc电路以所述第一驱动模式运行，在进入第二时间窗口时，控制所述双向功率传输的三相cllc电路以所述第二驱动模式运行，利用第一时间窗口和第二时间窗口交替的切换第一驱动模式和第二驱动模式，使得不同开关管之间的损耗趋于平衡。具体地，在第三种示例的一可选实施方式中，上述双向功率传输的三相cllc电路的第一原边开关管s1p、第二原边开关管s2p、第三原边开关管s3p、第四原边开关管s4p、第五原边开关管s5p、第六原边开关管s6p、第一副边开关管s1s、第二副边开关管s2s、第三副边开关管s3s、第四副边开关管s4s、第五副边开关管s5s以及第六副边开关管s6s在第一驱动模式和第二驱动模式下满足：所述第一驱动模式下的所述第一副边开关管s1s的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第二副边开关管s2s的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第二副边开关管s2s的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述副边第一开关管s1s的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第三副边开关管s3s的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第四副边开关管s4s的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第四副边开关管s4s的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第三副边开关管s3s的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第五副边开关管s5s的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第六副边开关管s6s的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第六副边开关管s6s的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第五副边开关管s5s的脉宽调制驱动信号相同；所述第一驱动模式下的所述第一原边开关管s1p的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第二原边开关管s2p的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第二原边开关管s2p的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第一原边开关管s1p的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第三原边开关管s3p的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第四原边开关管s4p的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第四原边开关管s4p的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第三原边开关管s3p的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第五原边开关管s5p的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第六原边开关管s6p的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第六原边开关管s6p的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第五原边开关管s5p的脉宽调制驱动信号相同。在进入第一时间窗口时，所述桥式电路以第一驱动模式运行时的脉宽调制驱动信号例如可通过将所述第二驱动模式下的第一副边开关管s1s和所第二副边开关管s2s的脉宽调制驱动信号互换，将第二驱动模式下的第三副边开关管s3s和第四副边开关管s4s的脉宽调制驱动信号互换，将第二驱动模式下的第五副边开关管s5s和第六副边开关管s5s的脉宽调制驱动信号互换，将第二驱动模式下的第一原边开关管s1p和第二原边开关管s2p的脉宽调制驱动信号互换，将第二驱动模式
下的第三原边开关管s3p和第四原边开关管s4p的脉宽调制驱动信号互换，将第二驱动模式下的第五原边开关管s5p和第六原边开关管s6p的脉宽调制驱动信号互换实现。或者，在进入第二时间窗口时，控制所述桥式电路以第二驱动模式运行时，以上述方式将第一驱动模式下的脉宽调制驱动信号互换即可。
70.如图15所示，图中展示了原边逆变桥s1p～s6p和副边整流桥s1s～s6s的每个开关管的脉宽调制驱动信号，其中，period#1和period#2这两个开关周期为一个第一时间窗口，period-1和period-2这两个开关周期为第二时间窗口，即m、n均为2；即每经过2个开关周期时，例如可将桥式电路的第一驱动模式和第二驱动模式进行切换，由第一驱动模式切换至第二驱动模式或者将由第二驱动模式切换至第一驱动模式；具体是例如将第一副边开关管s1s和所第二副边开关管s2s的脉宽调制驱动信号互换，将第三副边开关管s3s和第四副边开关管s4s的脉宽调制驱动信号互换，将第五副边开关管s5s和第六副边开关管s5s的脉宽调制驱动信号互换，将第一原边开关管s1p和第二原边开关管s2p的脉宽调制驱动信号互换，将第三原边开关管s3p和第四原边开关管s4p的脉宽调制驱动信号互换，将第五原边开关管s5p和第六原边开关管s6p的脉宽调制驱动信号互换。
71.由于在第一驱动模式下，所述第一副边开关管s1s、第三副边开关管s3s以及第五副边开关管s5s的总损耗要大于第二副边开关管s2s、第四副边开关管s4s以及第六副边开关管s6s的总损耗；而在第二驱动模式下，所述第一副边开关管s1s、第三副边开关管s3s以及第五副边开关管s5s的总损耗要小于第二副边开关管s2s、第四副边开关管s4s以及第六副边开关管s6s的总损耗；则本示例通过在所述第一驱动模式和第二驱动模式之间进行来回切换，使得各个开关管的损耗发生高低反转变化，因此随着时间的推移，各个开关管的损耗趋于相同，从而使得桥式电路的所有开关管最终实现热均衡。
72.本发明还提供一种脉宽调制系统，用于实现如图1应用于所述脉宽调制方法及其相关的可选实施方式。关于本实施例脉宽调制系统的具体控制过程以及所达到的技术效果，可参照上述实施例中提供的脉宽调制方法相应部分的描述，在此不再赘述。
73.综上所述，本发明所述的脉宽调制方法及其系统，通过在进入指定的时间窗口时，切换桥式电路以对应的驱动模式运行，利用不同时间窗口之间不同的驱动模式，使得各个开关管在驱动模式切换时器件损耗高低发生反转，从而实现所有开关管的热均衡。
74.当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种脉宽调制方法，其特征在于，所述方法应用于桥式电路，包括：配置所述桥式电路脉宽调制的第一驱动模式和第二驱动模式；其中，所述桥式电路的同一开关管在所述第一驱动模式和所述第二驱动模式下的损耗高低发生反转；在进入第一时间窗口时，控制所述桥式电路以所述第一驱动模式运行，所述第一时间窗口为m个开关周期且m为正整数；在进入第二时间窗口时，控制所述桥式电路以所述第二驱动模式运行，所述第二时间窗口为n个开关周期且n为正整数，且所述桥式电路的脉宽调制过程划分为循环交替的所述第一时间窗口和所述第二时间窗口。2.根据权利要求1所述的脉宽调制方法，其特征在于，所述第一时间窗口的m个开关周期等于所述第二时间窗口的n个开关周期。3.根据权利要求1所述的脉宽调制方法，其特征在于，所述桥式电路为串联半桥谐振电路，包括有逆变桥和谐振腔，所述逆变桥包括串联连接的上半桥和下半桥，所述上半桥包括第一桥臂和第一电容，其中所述第一桥臂包括依次串联连接的第一开关管和第二开关管，所述第一桥臂与所述第一电容并联连接；所述下半桥包括第二桥臂和第二电容，其中所述第二桥臂包括依次串联连接的第三开关管和第四开关管，所述第二桥臂与所述第二电容并联连接；在所述第一驱动模式和所述第二驱动模式下，所述第一开关管和所述第二开关管的脉宽调制驱动信号互补，所述第三开关管和所述第四开关管的脉宽调制驱动信号互补，所述第一开关管与所述第三开关管的脉宽调制驱动信号的相位相差180
°
。4.根据权利要求3所述的脉宽调制方法，其特征在于，所述第一开关管和所述第三开关管在所述第一驱动模式下具有相同的第一占空比，所述第一开关管和所述第三开关管在所述第二驱动模式下具有相同的第二占空比；且所述第一占空比小于50％，所述第二占空比大于50％。5.根据权利要求4所述的脉宽调制方法，其特征在于，所述第一驱动模式下的所述第一开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第二开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第二开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第一开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第三开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第四开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第四开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第三开关管的脉宽调制驱动信号相同。6.根据权利要求4所述的脉宽调制方法，其特征在于，所述第一驱动模式下的所述第一开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第四开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第四开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第一开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第二开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第三开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第三开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第二开关管的脉宽调制驱动信号相同。7.根据权利要求1所述的脉宽调制方法，其特征在于，所述桥式电路为飞跨电容半桥谐振电路，包括逆变桥、飞跨电容和谐振腔，所述逆变桥包括串联连接的上半桥和下半桥，所述上半桥包括第一桥臂和第一电容，其中所述第一桥臂包括依次串联连接的第一开关管和
第二开关管，所述第一桥臂和所述第一电容并联连接，所述下半桥包括第二桥臂和第二电容，其中所述第二桥臂包括依次串联连接的第三开关管和第四开关管，所述第二桥臂和所述第二电容并联连接；所述飞跨电容一端与所述第一开关管和所述第二开关管的连接点连接，另一端与所述第三开关管和所述第四开关管的连接点连接；在所述第一驱动模式和所述第二驱动模式下，所述第一开关管和所述第四开关管的脉宽调制驱动信号互补，所述第二开关管和所述第三开关管的脉宽调制驱动信号互补，所述第一开关管与所述第三开关管的脉宽调制驱动信号的相位相差180度。8.根据权利要求7所述的脉宽调制方法，其特征在于，所述第一开关管和所述第三开关管在所述第一驱动模式下具有相同的第一占空比，所述第一开关管和所述第三开关管在所述第二驱动模式下具有相同的第二占空比，且所述第一占空比小于50％，所述第二占空比大于50％。9.根据权利要求8所述的脉宽调制方法，其特征在于，所述第一驱动模式下的所述第一开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第四开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第四开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第一开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第二开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第三开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第三开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第二开关管的脉宽调制驱动信号相同。10.根据权利要求8所述的脉宽调制方法，其特征在于，所述第一驱动模式下的所述第一开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第二开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第二开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第一开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第三开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第四开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第四开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第三开关管的脉宽调制驱动信号相同。11.根据权利要求3或7所述的脉宽调制方法，其特征在于，所述桥式电路为dc/dc变换电路，还包括一变压器、一整流电路和一输出电容，其中，所述谐振腔电连接于所述逆变桥与所述变压器的原边绕组之间，所述整流电路电连接于所述变压器的副边绕组与所述输出电容之间。12.根据权利要求1所述的脉宽调制方法，其特征在于，所述桥式电路为双向功率传输的三相cllc，包括三相逆变桥、三相变压器和三相整流桥，所述三相逆变桥包括并联连接的第一桥臂、第二桥臂以及第三桥臂，其中所述第一桥臂包括依次串联连接的第一原边开关管和第二原边开关管，所述第二桥臂包括依次串联连接的第三原边开关管和第四原边开关管，所述第三桥臂包括依次串联连接的第五原边开关管和第六原边开关管，所述三相变压器包括三组原副边相对应的谐振腔，所述三相整流桥包括并联连接的第四桥臂、第五桥臂以及第六桥臂，其中所述第四桥臂包括依次串联连接的第一副边开关管和第二副边开关管，所述第五桥臂包括依次串联连接的第三副边开关管和第四副边开关管，所述第六桥臂包括依次串联连接的第五副边开关管和第六副边开关管，在所述第一驱动模式和所述第二驱动模式下，所述第一原边开关管和所述第二原边开关管的脉宽调制驱动信号互补，所述
第三原边开关管和所述第四原边开关管的脉宽调制驱动信号互补，所述第五原边开关管和所述第六原边开关管的脉宽调制驱动信号互补，且所述三相逆变桥中的原边开关管的占空比为50％，所述第一原边开关管、第三原边开关管、第五原边开关管的脉宽调制驱动信号依次相差120度，所述第一副边开关管、所述第三副边开关管、所述第五副边开关管的脉宽调制驱动信号依次相差120度，所述第二副边开关管、所述第四副边开关管、所述第六副边开关管的脉宽调制驱动信号依次相差120度。13.根据权利要求12所述的脉宽调制方法，其特征在于，在所述第一驱动模式中，所述第一副边开关管、所述第三副边开关管以及所述第五副边开关管的脉宽调制驱动信号的占空比大于50％，所述第二副边开关管、所述第四副边开关管以及所述第六副边开关管的脉宽调制驱动信号的占空比小于50％，其中所述第一副边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿和所述第一原边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿相同，所述第一副边开关管的脉宽调制驱动信号的下降沿对应所述第二副边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿；所述第三副边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿和所述第三原边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿相同，所述第三副边开关管的脉宽调制驱动信号的下降沿对应所述第四副边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿；所述第五副边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿和所述第五原边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿相同，所述第五副边开关管的脉宽调制驱动信号的下降沿对应所述第六副边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿。14.根据权利要求12所述的脉宽调制方法，其特征在于，在所述第二驱动模式中，所述第一副边开关管、所述第三副边开关管以及所述第五副边开关管的脉宽调制驱动信号的占空比小于50％，所述第二副边开关管、所述第四副边开关管以及所述第六副边开关管的脉宽调制驱动信号的占空比大于50％，其中所述第二副边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿和所述第二原边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿相同，所述第二副边开关管的脉宽调制驱动信号的下降沿对应所述第一副边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿；所述第四副边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿和所述第四原边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿相同，所述第四副边开关管的脉宽调制驱动信号的下降沿对应所述第三副边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿；所述第六副边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿和所述第六原边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿相同，所述第六副边开关管的脉宽调制驱动信号的下降沿对应所述第五副边开关管的脉宽调制驱动信号的上升沿。15.根据权利要求12所述的脉宽调制方法，其特征在于，所述第一驱动模式下的所述第一副边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第二副边开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第二副边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述副边第一开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第三副边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第四副边开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第四副边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第三副边开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第五副边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第六副边开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第六副边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第五副边开关管的脉宽调制驱动信号相同；所述第一驱动模式下的所述第一原边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第
二原边开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第二原边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第一原边开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第三原边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第四原边开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第四原边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第三原边开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第五原边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下的所述第六原边开关管的脉宽调制驱动信号相同，所述第一驱动模式下的所述第六原边开关管的脉宽调制驱动信号与所述第二驱动模式下所述第五原边开关管的脉宽调制驱动信号相同。16.根据权利要求2所述的脉宽调制方法，其特征在于，m、n均等于2。17.一种脉宽调制系统，其特征在于，所述脉宽调制系统实现如权利要求1-16任一所述的应用于所述脉宽调制方法。

技术总结
本发明提供了一种脉宽调制方法，所述方法应用于桥式电路，包括：配置所述桥式电路脉宽调制的第一驱动模式和第二驱动模式；其中，所述桥式电路的同一开关管在所述第一驱动模式和所述第二驱动模式下的损耗高低发生反转；在进入第一时间窗口时，控制所述桥式电路以所述第一驱动模式运行，所述第一时间窗口为M个开关周期且M为正整数；在进入第二时间窗口时，控制所述桥式电路以所述第二驱动模式运行，所述第二时间窗口为N个开关周期且N为正整数，且所述桥式电路的脉宽调制过程划分为循环交替的所述第一时间窗口和所述第二时间窗口。借此，本发明能够均衡桥式电路中开关管的损耗，进而降低系统成本。降低系统成本。降低系统成本。


技术研发人员：王小磊
受保护的技术使用者：台达电子企业管理（上海）有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/9/9