直流电压转换器制造技术

一种直流电压转换器（1、1'、1''、1'''），具有：‑输出端子，其中所述输出端子具有第一输出端子极（2）和第二输出端子极（3），‑多个整流元件（D1、D2），‑具有电能存储器（C1）的电压限制单元（3），其中所述电压限制单元（3）被构造用于限制所述整流元件（D1、D2）上的电压，和‑时钟控制的能量调节单元（4），所述能量调节单元被构造用于将所述电能存储器（C1）中存储的能量调节到额定值上。

DC voltage converter

A DC voltage converter (1, 1', 1'', 1'''), has output terminals, wherein the output terminal has a first output terminal electrode (2) and second (3), the output terminal is extremely a plurality of rectifying elements (D1, D2), with electric energy storage (C1) voltage the control unit (3), wherein the voltage limiting unit (3) configured to limit the rectifying element (D1, D2) on voltage, and clock control energy control unit (4), the energy control unit is configured for the electrical energy stored in the memory (C1) the energy adjusted to the rated value.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】直流电压转换器
本专利技术涉及一种直流电压转换器。
技术介绍
在例如以推挽转换器形式的直流电压转换器（也称为直流调节器）中，由于通常使用的变压器的杂散电感结合次级侧的整流二极管的整流特性而在功率半导体上出现开关过电压，所述开关过电压在没有限制的情况下将导致功率半导体的毁坏或者将要求耐压强度的极度的超大设计。通常，为了衰减开关过电压，将RC元件与直流电压转换器的整流二极管并联。在这种情况下不利的是在衰减电阻中的相应的损耗热量。根据电流负载、开关能量、温度等，由此可以出现显著的散热问题，所述散热问题能够导致限制可实现的输出电流。
技术实现思路
本专利技术所基于的任务是，提供一种直流电压转换器（也称为DC-DC转换器），该直流电压转换器保证开关过电压的有效保护并且同时产生尽可能少的电损耗。本专利技术通过根据权利要求1的直流电压转换器来解决该任务。本专利技术涉及一种直流电压转换器，特别是以推挽转换器的形式。该直流电压转换器可以单向或双向地构造。直流电压转换器具有输出端子，其中该输出端子具有第一输出端子极（正极）和第二输出端子极（负极）。在第一输出端子极上可以施加比第二输出端子极上更高的电位。术语“输出”在此不应该如下限制性地来理解，即必须强制性地涉及具有专用输入端和输出端的单向的直流电压转换器。在双向的直流电压转换器中，输出端子是两个（未定向的）外部端子中的一个。直流电压转换器还具有多个（例如在2和4之间）整流元件。直流电压转换器还具有特别是无源的电压限制单元（过电压保护单元）。电压限制单元被构造用于限制或减小整流元件上的（过）电压。电压限制单元具有电能存储器，该电能存储器被构造用于至少部分地缓冲由于开关过程由电压尖峰所引起的能量。直流电压转换器还具有与电压限制单元耦合的时钟控制的能量调节单元，该能量调节单元被构造用于限制在电能存储器中存储的能量或在能量存储器上出现的电压和/或通过以下方式将其调节到额定值上，即如果在能量存储器中存储的能量超过能量额定值或在能量存储器上出现的电压超过电压额定值，则能量调节单元例如将在能量存储器中存储的能量沿着输出端子的方向传输。能量调节单元可以具有时钟控制的开关机构，其中开关机构的时钟可以与直流电压转换器的运行时钟不同。能量调节单元能够实现，例如革新地在输出端子上提供开关能量，而开关能量没有在电阻中耗散地转换成热量。同时保证有效的过电压限制。时钟控制的能量调节单元可以具有例如反相转换器形式的（时钟控制的）直流调节器（一般也可以称为时钟控制的调节器），该直流调节器被构造用于将在电能存储器中存储的能量沿着输出端子的方向传输。直流调节器可以用作能量或电压调节装置的语境中的调节元件，例如其方式是，只有当在电能存储器中存储的能量超过额定值时该直流调节器才将能量沿着输出端子的方向传输。直流调节器例如可以是反相的或非反相的降压调节器或升压调节器。直流电压转换器可以具有例如进行直流分离的变压器。变压器除了一个、两个或更多个初级绕组之前还具有至少一个次级绕组，其中整流元件被构造用于将所述至少一个次级绕组上的一个或多个电压整流。变压器可以具有恰好一个第一次级绕组和恰好一个第二次级绕组，其中整流元件被构造用于将第一和第二次级绕组上的电压整流。整流元件可以是二极管。整流元件也可以替代地是晶体管、例如MOSFET，由此能够实现同步整流。直流电压转换器可以具有电感器件，例如以线圈或扼流圈的形式。第一次级绕组的第一端子和第二次级绕组的第一端子可以与第二输出端子极间接（利用其他中间连接的器件）或直接（没有其他中间连接的器件）地电连接。第一整流元件和电感器件可以成环到第一次级绕组第二端子与第一输出端子极之间。第二整流元件可以成环到第二次级绕组的第二端子与第一整流元件和电感器件的连接节点之间。电压限制单元可以具有第一二极管和第二二极管。电能存储器可以是电容器或具有这样的电容器。第一二极管的阳极和第二二极管的阳极可以与电容器的第一端子电连接。第一二极管的阴极可以与第一次级绕组的第二端子电连接。第二二极管的阴极可以与第二次级绕组的第二端子电连接。电容器的第二端子可以与第一整流元件、第二整流元件和电感器件之间的连接节点电连接。能量调节单元可以具有去耦二极管和电荷转移电容器。去耦二极管的阴极可以与第一二极管的阳极和第二二极管的阳极电连接。电荷转移电容器的第一端子可以与去耦二极管的阳极电连接。电荷转移电容器的第二端子可以与第二输出端子极电连接。直流调节器的第一输入端子极可以与去耦二极管的阴极电连接。直流调节器的第二输入端子极可以与第一次级绕组的第一端子、第二次级绕组的第一端子和第二输出端子极电连接。在一种替代的实施方式中，直流电压转换器可以具有例如扼流圈或线圈形式的电感器件，其中电感器件成环到第一次级绕组的第一端子和第二次级绕组的第一端子的连接节点与第一输出端子极之间。第一整流元件可以成环到第二次级绕组的第二端子与第二输出端子极之间。第二整流元件可以成环到第一次级绕组的第二端子与第二输出端子极之间。对于该情况，电压限制单元可以具有第一二极管和第二二极管。电能存储器可以是电容器。第一二极管的阴极和第二二极管的阴极可以与电容器的第一端子电连接。第一二极管的阳极可以与第一次级绕组的第二端子电连接。第二二极管的阳极可以与第二次级绕组的第二端子电连接。电容器的第二端子可以与第二输出端子极连接。直流调节器的第一输入端子极可以与第一二极管的阴极、第二二极管的阴极和电容器的第一端子电连接。直流调节器的第二输入端子极可以与第二输出端子极和电容器的第二端子电连接。变压器可以具有至少一个初级绕组。直流电压转换器可以具有至少一个时钟控制的半桥电路，该半桥电路被构造用于给所述至少一个初级绕组加载随时间变化的电压或随时间变化的电流。对于该情况，直流电压转换器（或直流电压转换器的控制单元）被构造用于与时钟控制的能量调节单元或直流调节器的开关频率无关地调节所述至少一个半桥电路的开关频率和/或与时钟控制的能量调节单元或直流调节器的开关相位无关地调节所述至少一个半桥电路的开关相位。例如半桥电路可以实施脉宽调制并且能量调节单元同样可以实施脉宽调制，其中脉宽调制的相应周期时长和相应占空比能够彼此无关地调节。变压器可以具有第一初级绕组和第二初级绕组。直流电压转换器可以具有时钟控制的第一半桥电路和时钟控制的第二半桥电路，其中时钟控制的第一半桥电路被构造用于给第一初级绕组加载随时间变化的电压或随时间变化的电流，并且时钟控制的第二半桥电路被构造用于给第二初级绕组加载随时间变化的电压或随时间变化的电流。对于该情况，直流电压转换器被构造用于与时钟控制的能量调节单元或直流调节器的开关频率无关地调节时钟控制的第一半桥电路和时钟控制的第二半桥电路的开关频率和/或与时钟控制的能量调节单元或直流调节器的开关相位无关地调节时钟控制的第一半桥电路和时钟控制的第二半桥电路的开关相位。附图说明随后参考附图详细描述本专利技术。在此：图1示出根据第一实施方式的根据本专利技术的直流电压转换器的部分的电路图，图2示出根据另一实施方式的根据本专利技术的直流电压转换器的部分的电路图，图3示出根据另一实施方式的根据本专利技术的直流电压转换器的部分的电路图，图4示出根据另一实施方式的根据本专利技术的直流电压转换器的部分的电路图，图5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流电压转换器（1、1'、1''、1'''），具有：‑ 输出端子，其中所述输出端子具有第一输出端子极（2）和第二输出端子极（3），‑ 多个整流元件（D1、D2；Td1、Td2），‑ 具有电能存储器（C1）的电压限制单元（3），其中所述电压限制单元（3）被构造用于限制所述整流元件（D1、D2；Td1、Td2）上的电压，和‑ 时钟控制的能量调节单元（4），所述能量调节单元被构造用于将所述电能存储器（C1）中存储的能量调节到额定值上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.24 DE 102015207605.91.一种直流电压转换器（1、1'、1''、1'''），具有：-输出端子，其中所述输出端子具有第一输出端子极（2）和第二输出端子极（3），-多个整流元件（D1、D2；Td1、Td2），-具有电能存储器（C1）的电压限制单元（3），其中所述电压限制单元（3）被构造用于限制所述整流元件（D1、D2；Td1、Td2）上的电压，和-时钟控制的能量调节单元（4），所述能量调节单元被构造用于将所述电能存储器（C1）中存储的能量调节到额定值上。2.根据权利要求1所述的直流电压转换器（1、1'、1''、1'''），其中所述时钟控制的能量调节单元（4）具有直流调节器（5），所述直流调节器（5）被构造用于将所述电能存储器（C1）中存储的能量沿着输出端子的方向传输。3.根据权利要求1或2所述的直流电压转换器（1、1'、1''、1'''），具有：-具有至少一个次级绕组的变压器（6），其中所述整流元件（D1、D2；Td1、Td2）被构造用于整流所述至少一个次级绕组上的电压。4.根据权利要求3所述的直流电压转换器（1、1'、1''、1'''），其中所述变压器（6）具有第一次级绕组（6a）和第二次级绕组（6b），其中所述整流元件（D1、D2；Td1、Td2）被构造用于整流所述第一次级绕组（6a）和第二次级绕组（6b）上的电压。5.根据上述权利要求之一所述的直流电压转换器（1、1'、1''、1'''），其特征在于，所述整流元件（D1、D2；Td1、Td2）是二极管或晶体管。6.根据权利要求4或5所述的直流电压转换器（1、1'、1''、1'''），具有：-电感器件（L1），-其中第一次级绕组（6a）的第一端子和第二次级绕组（6b）的第一端子与第二输出端子极（3）电连接，-其中第一整流元件（D1）和所述电感器件（L1）成环到第一次级绕组（6a）的第二端子与第一输出端子极（2）之间，并且-其中第二整流元件（D2）成环到第二次级绕组（6b）的第二端子与第一整流元件（D1）和所述电感器件（L1）的连接节点之间。7.根据权利要求6所述的直流电压转换器（1、1'、1''、1'''），其特征在于，所述电压限制单元（3）具有：-第一二极管（D3）和-第二二极管（D4），-其中所述电能存储器（C1）是电容器，-其中第一二极管（D3）的阳极和第二二极管（D4）的阳极与所述电容器（C1）的第一端子电连接，-其中第一二极管（D3）的阴极与第一次级绕组（6a）的第二端子电连接，-其中第二二极管（D4）的阴极与第二次级绕组（6b）的第二端子电连接，并且-其中所述电容器（C1）的第二端子与第一整流元件（D1）、第二整流元件（D2）和所述电感器件（L1）的连接节点电连接。8.根据权利要求2和7所述的直流电压转换器（1、1'、1''、1'''），其特征在于，-所述能量调节单元（4）具有去耦二极管（D5）和电荷转移电容器（C2），-其中所述去耦二极管（D5）的阴极与第一二极管（D3）的阳极和第二二极管（D4）的阳极电连接，-其中所述电荷转移电容器（C2）的第一端子与所述去耦二极管（D5）的阳极电连接，-其中所述电荷转移电容器（C2）的第二端子与第二输出端子极（3）电连接，-其中所述直流调节器（5）的第一输入端子极与所述去耦二极管（D5）的阳极电连接，并且-其中所述直流调节器（5）的第二输入端子极与第一次级绕组（6a）的第一端子、第二次级绕组（6b）的第一端子和第二输出端子极（3）电连接。9.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：D舍库林，
申请(专利权)人：施密徳豪泽股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH