用于控制由多个桥接器件构成的升压转换器的开关的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于控制由串联连接的多个桥接器件构成的升压转换器的开关的方法，每个桥接器件由电容器和多个开关构成。所述方法包括以下步骤：-在第一时间段期间，根据给定的周期性模式，控制所述多个桥接器件的至少一部分中的每个桥接器件的开关；-在所述第一时间段之后的第二时间段期间，根据先前用于在所述第一时间段期间控制所述多个桥接器件的所述至少一部分中的另一桥接器件的开关的周期性模式，控制所述多个桥接器件的所述至少一部分中的每个桥接器件的开关。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制由多个桥接器件构成的升压转换器的开关的方法和设备本专利技术总体上涉及用于控制由多个桥接器件构成的升压转换器的开关的方法和设备。传统DC/DC转换器使用电感器以便将直流电从第一电压转换为可能大于或小于第一电压的第二电压。电感器被用于存储磁场(电流)形式的能量，并且电感器具有许多缺点。电感器重， 它们的成本相对较大，这是因为它们主要是由铜材料构成的。已经提出了开关和电容器的组合以便替代电感器。例如，电荷泵(也称作无电感器的升压转换器或由多个桥接器件构成的升压转换器)将电容器用作能量存储元件。当与还将电感器用作能量存储元件的电感性开关DC/DC 转换器相比时，电荷泵提供了使其对于特定终端用户应用来说有吸引力的独特特征。在操作于连续电流模式(CCM)时，升压转换器按照比r=V。ut/Vin=l/(l_D)来增大输入的电压，其中D是升压转换器的主开关的占空比(在0与1之间)。电解电容器一般是具有有限寿命的组件。由多个桥接器件构成的升压转换器中使用的电容器传统上是电解电容器。它们可以负责多于50%的转换器故障。典型地，电容器寿命与经过电容器的RMS (均方根)电流相关。而且，使用具有周期性切换模式的开关电容器的DC/DC转换器拓扑对切换模式定时的时间不确定性的影响是敏感的。结果，对电容器施加的电压可能经受电压漂移，并且该漂移还可能导致电容器老化，尤其是在该漂移超出电容器的额定电压时。本专利技术旨在在电容器操作期间减小电容器所遭受的压力，以便延长电容器的寿命并且还改进由多个桥接器件构成的升压转换器的可靠性。为此，本专利技术涉及一种用于控制由串联连接的多个桥接器件构成的升压转换器的开关的方法，每个桥接器件由电容器和多个开关构成，其特征在于，所述方法包括以下步骤-在第一时间段期间，根据给定的周期性模式，控制所述多个桥接器件的至少一部分中的每个桥接器件的开关；-在所述第一时间段之后的第二时间段期间，根据先前用于在所述第一时间段期间控制所述多个桥接器件的所述至少一部分中的另一桥接器件的开关的周期性模式，控制所述多个桥接器件的所述至少一部分中的每个桥接器件的开关。本专利技术还涉及一种用于控制由串联连接的多个桥接器件构成的升压转换器的开关的设备，每个桥接器件由电容器和多个开关构成，其特征在于，所述设备包括-用于在第一时间段期间，根据给定的周期性模式，控制所述多个桥接器件的至少一部分中的每个桥接器件的开关的装置；-用于在所述第一时间段之后的第二时间段期间，根据先前用于在所述第一时间段期间控制所述多个桥接器件的所述至少一部分中的另一桥接器件的开关的周期性模式，控制所述多个桥接器件的所述至少一部分中的每个桥接器件的开关的装置。因此，在第一周期性模式控制桥接器件时桥接器件的电容器所遭受的压力能够被以下压力替代，即当在所述第一时间段中控制另一桥接器件的开关的周期性模式在所述第二时间段中控制桥接器件的开关时桥接器件的电容器所遭受的压力。而且，对在电容器操作期间电容器所遭受的压力进行适配，并且引入注意的是能够在电容器上使该压力平均。平均地延长电容器的寿命，并改进由多个桥接器件构成的升压转换器的可靠性。在相同特性的桥接器件的子集中能够实现在所述多个桥接器件的所述至少一部分中的桥接器件上对周期性模式的排列。导致桥接电容器的高压值的桥接器件的其他周期性模式不被所述部分桥接器件中的桥接器件使用，这是因为所述部分桥接器件中的桥接器件的电容器可能不支持这种高额定电压。而且，即使未及时牢固地控制用于桥接器件的周期性模式，只要多个桥接器件的所述至少一部分包含相同电容器电压电平的桥接器件，就能够实现具有相同电压电平的每个桥接器件的电容器电压的稳定性。不发生电压漂移，这是因为电荷不平衡能够被平滑地散布在多个桥接器件的所述至少一部分中的桥接器件上。根据一个特定特征，在第一给定组连续时间段中，根据用于在第一组连续时间段期间控制所述多个桥接器件的所述至少一部分中的每个桥接器件的开关的每个周期性模式，连续地控制所述多个桥接器件的所述至少一部分中的每个桥接器件的开关。因此，由每多个桥接器件在每个连续时间段中实现的功能由一个且仅一个桥接器件在每个时间段中实现。结果，由多个桥接器件构成的升压转换器的基本行为不受模式在桥接器件上的排列影响。根据一个特定特征，对于所述多个桥接器件的所述至少一部分中的每个桥接器件，利用用于在第二时间段中控制桥接器件的周期性模式而在第一时间段中控制的另一桥接器件在任何连续时间段内是相同的。因此，切换模式在桥接器件上的排列规则是简单的，并且能够是预定义的。在每个持续时间处，不需要计算来确定在第一时间段中控制另一个桥的哪个周期性模式应当在第二时间段期间控制桥接器件。假定恒定的输入电流电平，那么能够平衡多个桥接器件的至少一部分内的电容器的老化。根据一个特定特征，所述方法还包括以下步骤-在所述第一给定组连续时间段之后的第二组连续时间段内，选择用于在所述第二组连续时间段的时间段中控制所述多个桥接器件的所述至少一部分中的每个桥接器件的开关的其他周期性模式；-根据用于在所述第一组连续时间段之后的所述第二组连续时间段期间控制所述多个桥接器件的所述至少一部分中的每个桥接器件的开关的每个周期性模式，连续地控制所述多个桥接器件的所述至少一部分中的每个桥接器件的开关。因此，排列过程与将哪个周期性模式应用于由多个桥接器件构成的升压转换器无关。相同的排列规则能够被应用于可利用各种周期性模式实现的各种升压转换比。假定恒定的输入电流电平，那么能够平衡桥接器件的第一子集内的电容器的老化。根据一个特定特征，所述方法还包含以下步骤在每个时间段处并且针对每个桥接器件，选择由用于在第二时间段中控制桥接器件的周期性模式控制的另一桥接器件。因此，当输入电流的电平在连续时间段内变化时，有可能更好地平衡电容器的老化。根据一个特定特征，所述另一桥接器件是通过以下操作来选择的-针对每个周期性模式，估计在一个桥接器件的开关由所述周期性模式控制时经过该桥接器件的电流；-针对所述多个桥接器件的所述至少一部分中的每个桥接器件，估计已经经过该桥接器件的随时间累积的电流，以及，所述另一桥接器件是随时间累积的估计电流高于所述桥接器件的随时间累积的估计电流的桥接器件，并且，所述另一桥接器件是利用以下周期性模式在第一时间段中控制的桥接器件，该周期性模式的估计电流高于在第一时间段中控制桥接器件的开关的周期性模式的估计电流，或者，所述另一桥接器件是随时间累积的估计电流低于所述桥接器件的随时间累积的估计电流的桥接器件，并且，所述另一桥接器件是利用以下周期性模式在第一时间段中控制的桥接器件，该周期性模式的估计电流低于在第一时间段中控制桥接器件的开关的周期性模式的估计电流，或者，所述另一桥接器件是所述桥接器件。因此，能够控制桥的电容器的老化以便跟随另一个桥的电容器的老化。能够实现对电容器老化的有效且精确的平衡。根据一个特定特征，经过由一个周期性模式控制其开关的桥接器件的估计电流等于在持续时间内求平均的由多个桥接器件构成的升压转换器的输入电流与1减去桥接器件的输入和输出之间的电压为零值的时间间隔的数目除以周期性模式的时间间隔的数目相乘。因此，对通过将每个周期性模式应用于电容器桥接器件而引起的每个电容器额外老化的评估能够被容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.04.23 EP 09158620.61.用于控制由串联连接的多个桥接器件构成的升压转换器的开关的方法，每个桥接器件由电容器和多个开关构成，其特征在于，所述方法包括以下步骤-在第一时间段期间，根据给定的周期性模式，控制所述多个桥接器件的至少一部分中的每个桥接器件的开关；-在所述第一时间段之后的第二时间段期间，根据先前用于在所述第一时间段期间控制所述多个桥接器件的所述至少一部分中的另一桥接器件的开关的周期性模式，控制所述多个桥接器件的所述至少一部分中的每个桥接器件的开关。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一给定组连续时间段中，根据用于在第一组连续时间段期间控制所述多个桥接器件的所述至少一部分中的每个桥接器件的开关的每个周期性模式，连续地控制所述多个桥接器件的所述至少一部分中的每个桥接器件的开关。3.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于，对于所述多个桥接器件的所述至少一部分中的每个桥接器件，利用用于在所述第二时间段中控制所述桥接器件的所述周期性模式而在所述第一时间段中控制的所述另一桥接器件在任何连续时间段内是相同的。4.根据权利要求2和3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤-在所述第一给定组连续时间段之后的第二组连续时间段内，选择用于在所述第二组连续时间段的时间段中控制所述多个桥接器件的所述至少一部分中的每个桥接器件的开关的其他周期性模式；-根据用于在所述第一组连续时间段之后的所述第二组连续时间段期间控制所述多个桥接器件的所述至少一部分中的每个桥接器件的开关的每个周期性模式，连续地控制所述多个桥接器件的所述至少一部分中的每个桥接器件的开关。5.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤在每个时间段处并且针对每个桥接器件，选择由用于在所述第二时间段中控制所述桥接器件的所述周期性模式控制的所述另一桥接器件。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，每个另一桥接器件是通过以下操作来选择的-针对每个周期性模式，估计在一个桥接器件的开关由所述周期性模式控制时经过该桥接器件的电流；-针对所述多个桥接器件的所述至少一部分中的每个桥接器件，估计已经经过该桥接器件的随时间累积的电流，以及，所述另一桥接器件是随时间累积的估计电流高于所述桥接器件的随时间累积的估计电流的桥接器件，并且，所述另一选择的桥接器件是利用以下周期性模式在所述第一时间段中控制的桥接器件，该周期性模式的估计电流高于在所述第一时间段中控制所述桥接器件的开关的周期性模式的估计电流，或者，所述另一桥接器件是随时间累积的估计电流低于所述桥接器件的随时间累积的估计电流的桥接器件，并且，所述另一桥接器件是利用以下周期性模式在所述第一时间段中控制的桥接器件，该周期性模式的估计电流低于在所述第一时间段中控制所述桥接器件的开关的周期性模式的估计电流，或者，所述另一桥接器件是所述桥接器件。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，经过由一个周期性模式控制其开关的桥接器件的估计电流等于在持续时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：G比亚蒂，川上知之，H马克，N瓦耶，
申请(专利权)人：G比亚蒂，川上知之，H马克，N瓦耶，
类型：发明
国别省市：