电压转换器和电压转换方法技术

本发明专利技术涉及电压转换器和电压转换方法。电压转换器包括：输入、输出和变压器，变压器包括初级绕组和次级绕组；初级侧电路，包括至少一个开关并且耦合在输入和初级绕组之间；耦合到输出的次级侧控制电路。初级侧电路被配置为从次级侧控制电路接收反馈信号。次级侧控制电路被配置为基于电压转换器的输出信号来生成误差信号，并且基于补充信息来调制误差信号以生成反馈信号。

Voltage converter and voltage conversion method

The invention relates to a voltage converter and a voltage conversion method. The voltage converter comprises: input, output and the transformer, the transformer comprises a primary winding and a secondary winding; the primary side circuit, including at least one switch and the coupling between the input and the primary winding; coupled to the secondary side output control circuit. The primary side circuit is configured to receive feedback signals from the secondary side control circuit. The secondary side control circuit is configured to generate an error signal based on an output signal of the voltage converter and to modulate the error signal based on supplementary information to generate a feedback signal.

【技术实现步骤摘要】
电压转换器和电压转换方法
本公开涉及电压转换器和电压转换方法。
技术介绍
开关模式电压转换器(开关式电源SMPS)被广泛用于汽车、工业或消费电子应用中的功率转换。一些类型的开关模式电压转换器，诸如反激转换器，包括形成在开关模式电压转换器的输入和输出之间的势垒的变压器。在这些类型的开关模式电压转换器中，输入电压和输入电流由连接到变压器的初级绕组的初级侧电路接收，并且输出信号(输出电压或输出电流)由连接到变压器的次级侧的电路输出。在次级侧受控电压转换器中，表示输出电压和输出电流中的一个的反馈信号从次级侧电路被传输到初级侧电路。由于势垒而使得这样的传输需要使用能够经由势垒传输反馈信号的电路，诸如光耦合器。需要以低成本将附加信息从次级侧电路传输到初级侧电路。
技术实现思路
一个示例涉及一种电压转换器。电压转换器包括：输入、输出和变压器，变压器具有初级绕组和次级绕组。包括至少一个开关的初级侧电路被耦合在输入和初级绕组之间，整流器电路被耦合在次级绕组和输出之间，并且次级侧控制电路被耦合到输出。初级侧电路被配置为从次级侧控制电路接收反馈信号。次级侧控制电路被配置为基于电压转换器的输出信号来生成误差信号，并且基于补充信息来调制误差信号以生成反馈信号。一个示例涉及一种方法。该方法包括，由电压转换器中的次级侧控制电路基于电压转换器的输出信号来生成误差信号，并且基于补充信息来调制所述误差信号以生成反馈信号。该方法进一步包括由初级侧电路接收反馈信号，所述初级侧电路包括至少一个开关以及被耦合到电压转换器中的变压器的初级绕组。附图说明以下参考附图来解释示例。附图用于说明某些原则，使得仅用于理解这些原理所需要的方面被图示。附图不是按比例的。在附图中，相同的附图标记表示相同的特征。图1示出了包括初级侧电路、整流器电路和次级侧控制电路的示例性电压转换器；图2A-2B示出了图示用于将输出信号信息和附加信息从电压转换器的次级侧传输到初级侧的不同示例的信号波形；图3A-3B示出了图示用于将输出信号信息和附加信息从电压转换器的次级侧传输到初级侧的不同示例的信号波形；图4示出了初级侧电路的一个示例；图5示出了整流器电路的一个示例；图6A-6B示出了图示初级侧电路的操作的一个方式的信号波形；图7示出了次级侧控制电路的一个示例；图8示出了次级侧控制电路的另一示例图9示出了在图7中示出的次级侧控制电路中的可变电阻器的一个示例；图10示出了误差信号滤波器的一个示例；图11示出了初级侧控制电路的一个示例；以及图12示出了初级侧控制电路的另一示例。具体实施方式在以下详细描述中，参考附图。附图形成说明书的一部分并且通过图示示出了可以实践本专利技术的具体示例。应当理解，本文描述的各种示例的特征可以彼此组合，除非以其他方式具体指出。图1示出根据一个示例的电压转换器(开关模式电源SMPS)。电压转换器包括输入和输出，输入具有配置为接收输入电压VIN和输入电流IIN的第一输入节点和第二输入节点，输出具有配置为输出输出电压VOUT和输出电流IOUT的第一输出节点和第二输出节点。负载Z(在图1中用虚线示出)可以接收输出电压VOUT和输出电流IOUT。电压转换器进一步包括变压器2，变压器2具有初级绕组21和与初级绕组21磁耦合的次级绕组22。初级侧电路1被耦合在输入端和初级绕组21之间，并且整流器电路3被耦合次级绕组22和输出之间。初级侧电路1包括至少一个开关12。根据一个示例，初级侧电路1被配置为，通过操作至少一个开关12，经由变压器2以脉冲方式将电功率传输到整流器电路3，而整流器电路3从经由变压器2接收到的脉冲功率生成输出电压VOUT和输出电流IOUT。根据一个示例，输出电流IOUT是直流电流，并且输出电压VOUT是直流电压(DC电压)。电压转换器被配置为调节输出电压VOUT和输出电流IOUT中的一个。由电压转换器调节的参数在下面被称为输出信号。仅出于说明的目的，假定电压转换器被配置为调节输出电压VOUT。为此，次级侧控制电路4接收输出电压VOUT或表示输出电压VOUT的信号，并且基于输出电压VOUT来生成反馈信号SFB。初级侧电路1被配置为接收反馈信号SFB，并且基于该反馈信号SFB来控制经由变压器2从电压转换器的初级侧传输到电压转换器的次级侧的功率。通过变压器2，在电压转换器的初级侧和次级侧之间存在势垒，即在电压转换器的输入和输出之间存在势垒。电压转换器包括被传输电路5，其被配置为跨该势垒将反馈信号SFB从次级侧控制电路4传输到初级侧电路1。根据一个示例，传输电路5包括光耦合器。然而，使用光耦合器跨势垒传输反馈信号SFB仅是示例。还可以使用适用于跨势垒传输信号的任何其他类型的传输电路。这样的其他传输电路的一种类型是包括变压器的传输电路。传输电路5不改变反馈信号SFB的特性。具体地，由传输电路5输出到初级侧电路1的反馈信号可以与由传输电路5从次级侧控制电路4接收到的信号基本上成比例。因此，在下文中，术语“反馈信号SFB”将用于由次级侧控制电路4输出的信号和由初级侧电路1接收的信号二者，虽然这些信号都参考不同的接地电势。由次级侧控制电路4输出的反馈信号SFB参考次级侧接地节点GND2，而由传输电路5输出并且由初级侧电路1接收的反馈信号SFB参考初级侧接地节点GND1。根据一个示例，次级侧控制电路4被配置为基于输出信号Vout来生成误差信号，并且基于补充信息来调制反馈信号以生成反馈信号SFB。由此，反馈信号SFB承载两种类型的信息，即包括在误差信号中的信息和补充信息。包括在反馈信号SFB中的这两种信息经由传输电路5跨越势垒从次级侧控制电路4被传输到初级侧电路1。因此，仅需要一个传输电路5，这有助于节约成本。以下进一步说明生成误差信号的细节。图2A和图2B示出了反馈信号SFB如何可以承载误差信号信息和补充信息的两个不同示例。图2A和图2B中的每一个示出了反馈信号SFB的信号波形的一个示例。为了传输补充信息，存在传输补充信息的时间段(时间窗)TCOM。在该时间窗TCOM外，反馈信号SFB具有由误差信号所限定的信号电平(幅度)AERR。在图2A中所示的示例中，通过调制误差信号，使其根据预定义的模式从由误差信号SERR所定义的幅度AERR被下拉，来在通信窗TCOM中传送补充信息。在该示例中，该模式包括由高脉冲分离的两个低脉冲。低脉冲可以具有不同的持续时间。在图2A所示的示例中，存在长低脉冲(LLoP)、短低脉冲(SLoP)和分隔低脉冲的高脉冲(HiP)。在高脉冲期间，反馈信号SFB的电平对应于由误差信号定义的电平AERR。在图2B所示的示例中，通过调制误差信号，使得信号电平根据预定义的模式而从由误差信号SERR定义的电平AERR被上拉倒最大电平AMAX，来传输补充信息。在该示例中，预定义的模式包括通过低脉冲分离的两个高脉冲。高脉冲可以具有不同的持续时间。在该示例中，存在长高脉冲(LHiP)、短高脉冲(SHiP)和分离高脉冲的低脉冲(LoP)。在低脉冲(LoP)期间，反馈信号SFB具有如误差信号所定义的信号电平。在图2A和图2B中所示的用于在通信窗TCOM中传输补充信息的调制方案类似于脉冲编码调制(PCM)。可以在通信窗TCOM中生成多个不同的脉冲序列或信号模式，而这些模式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压转换器，包括：输入、输出和变压器，所述变压器包括初级绕组和次级绕组；初级侧电路，所述初级侧电路包括至少一个开关并且耦合在所述输入和所述初级绕组之间；次级侧控制电路，耦合到所述输出的并且包括被配置为接收补充信息的信息输入，其中，所述初级侧电路被配置为从所述次级侧控制电路接收反馈信号，其中所述次级侧控制电路被配置为基于所述电压转换器的输出信号来生成误差信号，并且基于所述补充信息来调制所述误差信号以生成所述反馈信号，并且其中所述次级侧控制电路进一步被配置为基于所述补充信息生成所述误差信号。

【技术特征摘要】
2015.08.31 DE 102015114495.61.一种电压转换器，包括：输入、输出和变压器，所述变压器包括初级绕组和次级绕组；初级侧电路，所述初级侧电路包括至少一个开关并且耦合在所述输入和所述初级绕组之间；次级侧控制电路，耦合到所述输出的并且包括被配置为接收补充信息的信息输入，其中，所述初级侧电路被配置为从所述次级侧控制电路接收反馈信号，其中所述次级侧控制电路被配置为基于所述电压转换器的输出信号来生成误差信号，并且基于所述补充信息来调制所述误差信号以生成所述反馈信号，并且其中所述次级侧控制电路进一步被配置为基于所述补充信息生成所述误差信号。2.根据权利要求1所述的电压转换器，进一步包括：整流器电路，所述整流器电路耦合在所述次级绕组和所述输出之间。3.根据权利要求1所述的电压转换器，其中，所述次级侧控制电路被配置为基于参考信号和与所述输出信号成比例的信号来生成所述误差信号，并且根据所述补充信息来调整在所述输出信号和与所述输出信号成比例的信号之间的比例因子。4.根据权利要求3所述的电压转换器，其中，所述次级侧控制电路包括分压器，所述分压器耦合至所述输出并且被配置为输出与所述输出信号成比例的信号，并且其中，调整所述比例因子包括调整所述分压器的分压比率。5.根据权利要求1所述的电压转换器，其中，所述次级侧电路进一步被配置为基于所述输出信号来生成所述补充信息。6.根据权利要求5所述的电压转换器，其中，基于所述输出信号来生成所述补充信息包括检测所述输出信号是否在预定义的信号范围外。7.根据权利要求1所述的电压转换器，其中，所述初级侧电路进一步包括：初级侧控制电路，被配置为接收所述反馈信号，以从所接收到的反馈信号重新得到所述误差信号和所述补充信息，并且基于所述重新得到的误差信号来驱动所述至少一个开关。8.根据权利要求7所述的电压转换器，其中，所述初级侧控制电路被配置为将通过所述初级绕组的电流限制为预定义的电流电平，并且基于所述重新得到的补充信息来设置所述预定义的电流电平。9.根据权利要求7所述的电压转换器，其中，所述初级侧控制电路被配置为基于所述重新得到的补充信息来关闭所述电压转...

【专利技术属性】
技术研发人员：弓小武，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT