本发明专利技术涉及一种DC‑DC转换器(10)，其中，第一线圈端子(11’)与输入端子(11)连接，并且第二线圈端子(12’)一方面经由整流开关(22)连接至输出端子(12)，并且另一方面经由控制开关(23)连接至地电位(17)，并且控制电路(29)被配置用于在连续切换周期中在各情况下在调节阶段(39)将所述整流开关(22)切换成电闭锁并将所述控制开关(23)切换成电导通，并且在随后的整流阶段(40)将所述控制开关(23)切换成电闭锁。测量部件(26)生成测量信号(35)，所述测量信号用信号表示线圈电流(24)的电流强度，并且比较器电路(43)将所述测量信号(35)与阈值(S2)进行比较，并且如果在所述调节阶段(39)所述电流强度持续小于所述阈值(S2)，则所述控制电路(29)在所述整流阶段(40)保持所述整流开关(22)为电闭锁，并且经由旁路二极管(27)引导所述线圈电流(24)。
【技术实现步骤摘要】
具有主动回流阻断的DC-DC转换器及用于操作DC-DC转换器的方法
本专利技术涉及被设计为同步转换器的DC-DC转换器。换言之，DC-DC转换器具有可切换晶体管或一般地整流开关而非二极管，作为回流阻断。本专利技术还包括一种用于操作这种DC-DC转换器的方法。
技术介绍
除了在此被称为控制开关的实际调节开关之外，同步转换器还具有整流开关(rectifyingswitch)(在此被称为整流开关(rectificationswitch))。整流开关取代二极管，在DC-DC转换器的情况下，使用所述二极管，所述电流的回流必须以其他方式被闭锁。所述开关通常在各情况下由晶体管形成。为了转换电压电平，同步DC-DC转换器然后使用电线圈，所述电线圈的第一线圈端子连接至DC-DC转换器的输入端子，并且第二线圈端子连接至两条独立电路分支，所述两条独立电路分支中的一条电路分支经由整流开关通向输出端子，并且所述两条独立电路分支中的另一条电路分支经由控制开关通向地电位。为了控制两个开关(整流开关和控制开关)，一个控制电路连接至这两个开关，并且被配置用于在连续切换周期中在各情况下，在控制阶段将整流开关切换成电闭锁并将控制开关切换成电导通，并且在随后的整流阶段将控制开关切换成电闭锁。在控制阶段，线圈的线圈电流因此从输入端子开始经由控制开关流到地电位，并且因此使用磁能对线圈充电。在随后的整流阶段，将控制开关切换成电闭锁，从而使得电线圈现在驱动其线圈电流朝向输出端子。出于此目的，整流开关必须切换成电导通，并且在正确的时间再次阻断。这是因为，如果使用DC-DC转换器执行上转换(输入电压小于输出电压)，则在输出端子处低负载的情况下，可能发生在整流阶段电流的流动方向反转，并且电流从输出端子经由整流开关流过线圈到达输入端子。出于此原因，当流动方向反转时，整流开关必须在正确的时间切换成电闭锁。因此，整流开关必须根据理想二极管切换，因为输出电流通常仅在正向上流过所述整流开关到达DC-DC转换器的输出端子。为了检测电流流动方向的反转(DCM——不连续电流模式)，从EP2819288A1已知一种检测电路，然而，这种检测电路在技术上实现是非常昂贵的。
技术实现思路
本专利技术基于实现将采用技术上简单的方式实现的具有返回阻断的同步DC-DC转换器的目标以及用于操作DC-DC转换器的相应方法。所述目标通过独立权利要求的主题来实现。由从属权利要求以及以下说明和附图所描述的本专利技术的有利改进。本专利技术的一方面涉及一种DC-DC转换器，其中，电线圈的第一线圈端子与所述DC-DC转换器的输入端子连接，并且所述线圈的第二线圈端子一方面经由整流开关连接至所述DC-DC转换器的输出端子，并且另一方面经由控制开关连接至地电位以及连接至所述整流开关的控制电路，并且所述控制开关被配置用于在连续切换周期中在各情况下在调节阶段将所述整流开关切换成电闭锁并将所述控制开关切换成电导通，并且在随后的整流阶段将所述控制开关切换成电闭锁。此外，提供了一种测量部件，所述测量部件被配置用于在调节阶段(即，当电流从输入端子经由线圈和控制开关流到地电位时)生成测量信号，所述测量信号用信号表示流过线圈的电线圈电流的电流强度。比较器电路被配置用于将所述测量信号与预定阈值进行比较。以此方式，由此检测在调节阶段线圈电流是否具有大于阈值的电流强度。测量信号然后不需要直接描述线圈电流，其还可以与线圈电流成比例，也就是说，例如，电压。然后，相应地调整所述阈值。控制开关和整流开关的所述控制电路被配置用于：如果比较器电路用信号表示在调节阶段电流强度大于阈值，则在随后的整流阶段(也就是说当控制开关切换成电闭锁时)将整流开关切换成电导通，并且一个重要问题是决定是否可能产生回流。此外，控制电路还被配置用于：如果测量信号用信号表示在调节阶段电流强度持续小于阈值，则保持整流开关为闭锁。线圈电流因此不被引导通过整流开关的切换路径，也就是说，在晶体管的情况下，例如漏极-源极链路。相反，规定经由二极管将线圈电流引导至输出端子。在进一步的文本中，所述二极管(由于其旁路了整流开关的切换路径而被称为旁路二极管)提供了以下优点：线圈电流仍然由旁路二极管整流，即，无法反转其流动方向。在具有根据本专利技术的所述方面的整流开关和控制开关的DC-DC转换器的情况下，因此以技术上易于实现的方式使能对线圈电流的回流的预防。本专利技术基于以下发现：在调节阶段具有足够大的线圈电流(大于阈值)的情况下，可以假设在随后的整流阶段中线圈电流将在朝向输出端子的方向上永久或持续地流动，也就是说，将不存在电流流动方向的反转。仅在低电流流动的情况下(即，电流强度小于阈值)，电流流动可能反转其方向，这就是针对这种情况为什么使用旁路二极管而不是被切换成电导通的整流开关的原因。因此，所述控制电路进行以下操作：在所述调节阶段，在线圈电流大于所述阈值的情况下，假设在随后的整流阶段将不出现所述电流流动方向的反转；并且仅在比所述阈值更小的电流强度的情况下，当所述电流流动方向的反转可能发生时，针对这种情况，使用所述旁路二极管而不是被切换成电导通的所述整流开关。借助于本专利技术，然后获得以下优势：借助于简单比较器以及用于切换整流开关的逻辑，实现对同步转换器或DC-DC转换器的控制以避免回流。这在技术上是很小的花费，并且因此是成本有效的并在操作上可靠。本专利技术还包括其他可选的改进，这些改进的特征带来额外的优点。在从调节阶段变化到整流阶段期间，独立于实际连接至输出端子的电负载，可能发生引起电压峰值或电流峰值，也就是说，引起线圈电流的偶发上升。从而使得这不被错误的理解为足够大的线圈电流，并且因此，整流开关被切换成电导通，优选地规定：控制电路被配置用于在闭锁所述控制开关之后使用预定时间偏移来评估所述比较器电路。因此，其最初等待直到测量信号的电压电平稳定下来。例如，这可以借助于微控制器通过等待命令来实现。通过在调节阶段从线圈电流的电流强度中得出在随后的整流阶段是否将存在零电流或电流方向的反转的结论，不需要实际的零电流检测(ZCD)。换言之，可以特别成本有效地生产所述DC-DC转换器，因为在整流阶段线圈电流的电流强度是未被监测的。换言之，所描述的测量部件被安装到或连接至仅通向地电位而并不通向输出端子的那个电路分支中。所述整流开关优选地由具有体二极管的晶体管提供。然后，这可以被有利地用作旁路二极管或形成后者。控制开关还可以在晶体管的基础上形成。具体地，规定每个晶体管被设计为MOSFET(金属氧化物场效应晶体管)。如已经陈述的，电流路径从第二线圈端子开始分支，即一次在朝向输出端子的方向上(经由整流开关)，并且另一方面，再朝向地电位的方向上(经由控制开关)。在此上下文中，用于生成测量信号的测量部件被优选地提供为电阻器，所述电阻器先于或跟随控制开关，其方式为使得测量部件在通向地电位的电路分支中(也就是说，线圈电流仅在调节阶段流过测量部件)。测量部件因此被安排在调节电流路径中。这避免了当DC-DC转换器在整流阶段时在测量部件中实现功率损耗。操作根据本专利技术所述的DC-DC转换器引起一种根据本专利技术的方法。因此，本专利技术的另一方面涉及一种用于将DC-DC转换器操作为同步上转换器的方法，其中，控制电路在连续切换周期中分别在调节阶段将整流开本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种DC‑DC转换器(10)，其中，电线圈(19)的第一线圈端子(11’)与所述DC‑DC转换器(10)的输入端子(11)连接，并且所述线圈(19)的第二线圈端子(12’)一方面经由整流开关(22)连接至所述DC‑DC转换器(10)的输出端子(12)，并且另一方面经由控制开关(23)连接至地电位(17)以及连接至所述整流开关(22)的控制电路(29)，并且所述控制开关(23)被配置用于在连续切换周期中在各情况下在调节阶段(39)将所述整流开关(22)切换成电闭锁并将所述控制开关(23)切换成电导通，并且在随后的整流阶段(40)将所述控制开关(23)切换成电闭锁，其中，‑测量部件(26)被配置用于在所述调节阶段(39)生成测量信号(35)，所述测量信号用信号表示流过所述线圈(19)的电线圈电流(24)的电流强度，并且其中，‑比较器电路(43)被配置用于将所述测量信号(35)与预定阈值(S2)进行比较，并且其中，‑所述控制电路(29)被配置用于：在所述整流阶段(40)，a)如果所述比较器电路(43)用信号表示在所述调节阶段(39)所述电流强度大于所述阈值(S2)，则将所述整流开关(22)切换成电导通；并且b)如果在所述调节阶段(39)所述电流强度持续小于所述阈值(S2)，则切换以便保持所述整流开关(22)为电闭锁，并且以此方式经由旁路二极管(27)将所述线圈电流(24)引导至所述输出端子(12)。...
【技术特征摘要】
2016.10.17 DE 102016220201.41.一种DC-DC转换器(10)，其中，电线圈(19)的第一线圈端子(11’)与所述DC-DC转换器(10)的输入端子(11)连接，并且所述线圈(19)的第二线圈端子(12’)一方面经由整流开关(22)连接至所述DC-DC转换器(10)的输出端子(12)，并且另一方面经由控制开关(23)连接至地电位(17)以及连接至所述整流开关(22)的控制电路(29)，并且所述控制开关(23)被配置用于在连续切换周期中在各情况下在调节阶段(39)将所述整流开关(22)切换成电闭锁并将所述控制开关(23)切换成电导通，并且在随后的整流阶段(40)将所述控制开关(23)切换成电闭锁，其中，-测量部件(26)被配置用于在所述调节阶段(39)生成测量信号(35)，所述测量信号用信号表示流过所述线圈(19)的电线圈电流(24)的电流强度，并且其中，-比较器电路(43)被配置用于将所述测量信号(35)与预定阈值(S2)进行比较，并且其中，-所述控制电路(29)被配置用于：在所述整流阶段(40)，a)如果所述比较器电路(43)用信号表示在所述调节阶段(39)所述电流强度大于所述阈值(S2)，则将所述整流开关(22)切换成电导通；并且b)如果在所述调节阶段(39)所述电流强度持续小于所述阈值(S2)，则切换以便保持所述整流开关(22)为电闭锁，并且以此方式经由旁路二极管(27)将所述线圈电流(24)引导至所述输出端子(12)。2.如权利要求1所述的DC-DC转换器(10)，其中，所述控制电路(29)进行以下操作：在所述调节阶段(39)，在线圈电流(24)大于所述阈值(S2)的情况下，假设在随后的整流阶段(40)将不存在所述电流流动方向的反转；并且仅在电流强度小于所述阈值(S2)的情况下，当所述电流流动可能反转其方向时，针对这种情况使用所述旁路二极管(27)而不是被切换成电导通的所述整流开关(22)。3.如权利要求1所述的DC-DC转换器(10)，其中，所述控制电路(29)被配置用于在闭锁所述控制开关(23)之后使用预定时间偏移(T)...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·施特格尔，E·柯瓦车夫，
申请(专利权)人：大陆汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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