隔离直流/直流转换器及用于转换电压的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种隔离直流/直流转换器(1)及用于转换电压的装置及方法，隔离直流/直流转换器(1)包括：第一臂(A)，包括串联连接的开关(MA1，MA2)，第一臂(A)连接至转换器的输入；第二臂(B)，包括串联连接的开关(MB1，MB2)；电感(L2)，连接在第一臂的中点与第二臂(B)的中点之间；电容器，连接在第二臂(B)的端部端子之间；第三臂(C)，包括磁性组件，第三臂(C)连接至第二臂(B)的中点；其中开关(MA1、MA2、MB1、MB2)的一系列断开动作及合闭动作使输入电压(Ue)通过磁性组件转换成输出电压(Vout)。因此，可改善隔离直流/直流转换器的性能以使其能够在机动车中使用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】隔离直流/直流转换器
本专利技术涉及一种隔离直流/直流转换器、一种用于转换电压的装置(包括根据本专利技术的各转换器的组合)以及一种利用根据本专利技术的转换器实施的转换电压的方法。
技术介绍
隔离DC/DC(直流/直流)转换器可具有零电压开关(ZVS)或者零电流开关(ZCS)，此使得能够在电压转换期间减少开关损耗。这些转换器因此在其中能量资源有限的汽车应用中特别有利。在交通工具中，可使用电压转换器在交通工具中的多个电气系统之间修改电压电平或在能量来源与交通工具所搭载的电气负载之间进行电压转换。一种隔离直流/直流转换器是从专利US5754413得知，且在图1中进行说明。所述转换器包括两个开关Q1、Q2，这两个开关Q1、Q2将其中心点连接至包括串联的两个变压器的分支。所述转换器被设计成半桥形式。开关对通过变压器进行的能量传输进行控制以将转换器的输入电压转换成输出电压。连接至变压器的二次的二极管使得能够对输出信号进行整流。通过对开关的负载循环进行控制来获得输出电压。通过更改所述负载循环以便达到目标输出电压值，对转换器的增益进行调整从而达到目标输出电压值。具体来说，当隔离直流/直流转换器的输入电压变化时，已知做法是改变隔离直流/直流转换器的开关的负载循环来调节其输出电压，即将其输出电压维持为期望值。然而，整流二极管的电压应力依赖于转换器的开关的负载循环。此应力在负载循环接近于0％或100％时可变得非常大。为了限制整流二极管的电压应力，所述两个变压器分别提供有不同的变压比。然而，此会使转换器的设计复杂化，因为变压器不可能为相同的且二次中的电流表现出不连续性。此外，当以可变负载循环来工作时，输出处的电流纹波可极大地变化，从而导致来自转换器的输出变化。为了维持以良好的输出电平运行，负载循环必须变化非常小。当今，在交通工具中，能量来源(例如电池)的电压可根据可得能量而极大地变化。转换器的输入处的此种变化会涉及以对应的方式来使负载循环变化，从而限制了隔离直流/直流转换器在交通工具中的使用。因此，寻求一种改善隔离直流/直流转换器的性能以使其能够在机动车中使用的解决方案。
技术实现思路
为了解决这个问题，本专利技术涉及一种隔离直流/直流转换器，所述隔离直流/直流转换器包括：-第一臂，包括串联的开关，所述第一臂连接至所述转换器的输入；-第二臂，包括串联的开关；-电感，连接在所述第一臂的中心点与所述第二臂的中心点之间；-电容，连接在所述第二臂的端部端子之间；-第三臂，包括磁性组件，所述第三臂连接至所述第二臂的所述中心点；其中所述开关的接连的断开操作及闭合操作使得能够通过所述磁性组件将输入电压转换成输出电压。在本申请的上下文中，将隔离转换器理解为意指在转换器的各功能元件之间包括电隔离隔板的转换器。所述转换器特别地可包括使得能量能够通过此隔离隔板来传输的元件。特别地，所述第一臂直接连接至所述隔离直流/直流转换器的输入。所述第一臂以及电容及电感有助于控制通过所述磁性组件进行能量传递。相对于现有技术，所述第一臂的负载循环在控制通过所述磁性组件进行能量传递时构成补充参数。因此，获得一种其中相对于现有技术可对控制进行改进以提高性能(特别地就通过磁性组件进行能量传输来说)的隔离直流/直流转换器。根据一个实施例，所述第一臂被配置成通过更改在所述电感中流动的信号的电参数来控制所述隔离直流/直流转换器的输出电压，所述第二臂的负载循环保持实质上恒定。所述第二臂的开关的负载循环因此在不确定的程度上保持恒定。因此，通过调整在电感中流动的信号的电参数来获得所述隔离直流/直流转换器的输出处的期望电压值。所述隔离直流/直流转换器的输出处的每一期望电压值具有在电感中流动的信号的电参数的对应值。所述隔离直流/直流转换器的输出处的期望输出电压值是在不更改第二臂的负载循环的条件下获得。所述第二臂的负载循环因此可固定至特别地对于通过磁性组件进行能量传输来说使来自所述隔离直流/直流转换器的输出能够最大的值。在所述隔离直流/直流转换器的给定输出电压下，所述第一臂使得对于任何输入电压、具体来说处于所述隔离直流/直流转换器的运行范围内的输入电压，所述第二臂均能够以恒定的负载循环运行。举例来说，所述隔离直流/直流转换器的输入电压的最小值与最大值之间的差值处于150V与500V之间；举例来说，所述输入电压的最小值处于150V与200V之间；且所述输入电压的最大值处于400V与500V之间，或甚至处于400V与650V之间。具体来说，所述第一臂被配置成通过更改所述第一臂自己的负载循环来更改在电感中流动的信号的电参数。根据此实施例的一种变型，所述第二臂被配置成使得所述第二臂的负载循环实质上等于50％。在第二臂中的负载循环为50％时，所述隔离直流/直流转换器的输出处、更具体来说所述磁性组件的输出处的电流表现出小的纹波，因为所述隔离直流/直流转换器的磁化电感中电流中的纹波、具体来说所述磁性组件的磁化电感中电流中的纹波得到抵消。根据一个实施例，所述转换器包括电路，所述电路用以构建第一环路，以将流经连接在所述第一臂与所述第二臂之间的电感的信号的电参数的设定点抑制至所述隔离直流/直流转换器的所述输出电压的值与所述隔离直流/直流转换器的设定点输出电压之间的差值。根据一种变型，所述转换器包括电路，所述电路用以构建第二环路以将流经连接在所述第一臂与所述第二臂之间的电感的信号的电参数抑制至所述电参数的值与所述电参数的设定点之间的差值。根据一种变型，所述信号的电参数是电流或电压。因此，在一种具体变型中，所述电路用以构建所述第一环路以将流经连接在所述第一臂与所述第二臂之间的电感的电流抑制至所述隔离直流/直流转换器的所述输出电压的值与所述隔离直流/直流转换器的设定点输出电压之间的差值。具体来说，所述第一环路和/或所述第二环路的电路通过抑制所述第一臂的开关、特别地通过抑制所述开关的断开或闭合的负载循环来抑制所述电参数。根据一个实施例，所述磁性组件具有通过电隔离隔板分隔开的一次电路与二次电路，所述磁性组件被配置成在将所述隔离直流/直流转换器的输入电压转换成输出电压的转换期间用作从所述一次电路至所述二次电路的变压器、且在所述一次电路中用作存储能量的阻抗。具体来说，所述隔离直流/直流转换器的输出电压是从所述磁性组件的二次电路的端子得到。根据一个实施例，所述磁性组件被配置成使得：-在所述转换器的运行周期的第一部分中，所述一次电路的第一部分将能量传递至所述二次电路的第一部分，且所述一次电路的第二部分提供存储能量的电感；-在所述转换器的所述运行周期的第二部分中，所述一次电路的所述第二部分将能量传递至所述二次电路的第二部分，且所述一次电路的所述第一部分提供存储能量的电感。具体来说，所述第二臂是利用脉冲宽度调制来控制；所述第一运行周期部分对应于所述调制周期的第一部分；且所述运行周期的第二部分对应于所述调制周期的第二部分。这些第一部分及第二部分特别地取决于所述第二臂的负载循环。根据一种变型，所述磁性组件的所述一次电路包括一次绕组，且所述磁性组件的所述二次电路包括至少一个第一二次绕组及至少一个第二二次绕组，所述至少一个第一二次绕组与所述至少一个第二二次绕组在磁性上不耦合至彼此，所述第一二次绕组及所述第二二次绕组在磁性上耦合至所述一次绕组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔离直流/直流转换器(1)，包括：‑第一臂(A)，包括串联的开关(MA1，MA2)，所述第一臂(A)连接至所述转换器的输入；‑第二臂，包括串联的开关(MB1，MB2)；‑电感(L2)，连接在所述第一臂(A)的中心点与所述第二臂(B)的中心点之间；‑电容(C1)，连接在所述第二臂(B)的端部端子之间；‑第三臂(C)，包括磁性组件(31)，所述第三臂(C)连接至所述第二臂(B)的所述中心点；其中所述开关(MA1，MA2，MB1，MB2)的接连的断开操作及闭合操作使得能够通过所述磁性组件(31)将输入电压(Ue)转换成输出电压(Vout)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.16 FR 14599511.一种隔离直流/直流转换器(1)，包括：-第一臂(A)，包括串联的开关(MA1，MA2)，所述第一臂(A)连接至所述转换器的输入；-第二臂，包括串联的开关(MB1，MB2)；-电感(L2)，连接在所述第一臂(A)的中心点与所述第二臂(B)的中心点之间；-电容(C1)，连接在所述第二臂(B)的端部端子之间；-第三臂(C)，包括磁性组件(31)，所述第三臂(C)连接至所述第二臂(B)的所述中心点；其中所述开关(MA1，MA2，MB1，MB2)的接连的断开操作及闭合操作使得能够通过所述磁性组件(31)将输入电压(Ue)转换成输出电压(Vout)。2.根据权利要求1所述的转换器(1)，其中所述第一臂(A)被配置成通过更改流经所述电感(L2)的信号的电参数来控制所述隔离直流/直流转换器(1)的所述输出电压(Vout)，所述第二臂(B)的负载循环(αB)保持实质上恒定。3.根据权利要求2所述的转换器(1)，其中所述第二臂(B)被配置成使所述第二臂(B)的所述负载循环(αB)实质上等于50％。4.根据权利要求1-3中任一项所述的转换器(1)，包括电路(5)，所述电路(5)用以构建第一环路，以将流经连接在所述第一臂与所述第二臂(B)之间的所述电感(L2)的信号的电参数的设定点(I2cons)抑制至所述隔离直流/直流转换器(1)的所述输出电压的值(Vout_mes)与所述隔离直流/直流转换器(1)的设定点输出电压(V*)之间的差值。5.根据权利要求1-4中任一项所述的转换器(1)，其中所述磁性组件具有通过电隔离隔板分隔开的一次电路与二次电路，所述磁性组件被配置成在将所述隔离直流/直流转换器(1)的输入电压(Ue)转换成输出电压(Uout)期间用作从所述一次电路至所述二次电路的变压器、且在所述一次电路中用作存储能量的阻抗。6.根据权利要求5所述的转换器(1)，其中所述磁性组件被配置成使得：-在所述转换器的运行周期的第一部分中，所述一次电路的第一部分(L11)将能量传递至所述二次电路的第一部分(L12)，且所述一次电路的第二部分(L21)提供存储能量的电感；-在所述转换器的所述运行周期的第二部分中，所述一次电路的所述第二部分(L21)将能量传递至所述二次电路的第二部分(L12)，且所述一次电路的所述第一部分(L11)提供存储能量的电感。7.根据权利要求5或6所述的转换器(1)，其中所述磁性组件(31)的所述一次电路包括一次绕组(33)，且所述磁性组件(31)的所述二次电路包括至少一个第一二次绕组(35a)及至少一个第二二次绕组(35b)，所述至少一个第一二次绕组(35a)与所述至少一个第二二次绕组(35b)在磁性上不耦合至彼此，所述第一二次绕组(35a)及所述第二二次绕组(35b)在磁性上耦合至所述一次绕组(...

【专利技术属性】
技术研发人员：路尔斯·迪苏萨，
申请(专利权)人：维洛发动机控制系统，
类型：发明
国别省市：法国,FR