放大器电路和用于运行放大器电路的方法技术

本发明专利技术是作为线驱动器起作用的放大器电路（2a）和其运行方法，其中DC/DC变换器（1）作为功率级集成到该放大器电路（2a）中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】放大器电路和用于运行放大器电路的方法
本专利技术涉及一种放大器电路以及一种用于运行放大器电路的方法。
技术介绍
放大器电路和用于运行所述放大器电路的方法是本身已知的。从US2014/0313784A1中已知一种放大器电路，该放大器电路包括直流电压变换器和两个电分离的开关级。这两个开关级的开关能够借助包括PWM调制器的逻辑块来操控。在已知的放大器电路中不利的例如是：不利的损耗功率和不再准确的放大比。火警信号装置和其他的在网络中被合并的、编址的通知设备、诸如烟雾探测器、信号设备、警报设备、例如闪光灯和所谓的音响发声器（喇叭）、输入/输出设备（I/ODevice）、中继器、终端和楼层显示器等（在下文中单独地以及共同地简称为现场设备或多个现场设备）通过信号装置线（Melderlinie）来以通信协议、通常所谓的FDnet协议来运行并且通过所述信号装置线并且在通信协议的范畴内被供应电能量。通信协议规定高的电压摆幅（Spannungshub）。通常，这种信号装置线与其余火灾警报系统电分离。安装越来越多的现场设备、例如经编址的、所谓的回路音响发声器和闪光灯这一趋势导致在网络的信号装置线上经提高的电流需求。所述线的驱动器应该将所需要的电流提供到现场设备。在所述线上的安装功率的增大则要求更强的线驱动器。经增大的功率需求通过现有解决方案而引起经提高的损耗功率以及电流限制的问题。在具有标题“VerstärkerschaltungundVerfahrenzumBetriebeinerVerstärkerschaltung（放大器电路和用于运行放大器电路的方法）”的较旧的、未在先公开的欧洲专利申请（申请日：2015年6月1日）15170028.3中，描述一种放大器电路和其运行方法，其中该放大器电路包括双侧电绝缘的并且作为放大器起作用的直流电压变换器，其中放大器电路的输出信号借助反馈支路来被反馈到输入侧的求和点上，并且其中直流电压变换器在求和点与输出侧的输出滤波器之间被接通。在电压供应部件和放大部件的分开构造中冗余的电路部件、也即脉冲宽度调制器、第一和第二开关级和DC/DC转换器的输出滤波器被利用用于放大输入信号以及用于直接产生输出信号。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，与此相对地说明一种还要进一步改善的放大器电路和一种用于运行该放大器电路的方法。所述任务根据本专利技术借助具有权利要求1的特征的、作为线驱动器起作用的放大器电路得以解决。该放大器电路包括DC/DC变换器，所述DC/DC变换器作为功率级被集成到放大器电路中。借助DC/DC变换器和所述DC/DC变换器到放大器电路中的集成，输入侧的供应电压Vin从借助放大器电路所产生的输出电压Vout的电分离以如下方式来实现：所期望的输出电压Vout和所期望的输出信号直接地并且在不产生DC中间电压的情况下产生。本专利技术的所述方面的优点主要在于，电压变换器的第一开关级的经简化的实施方案。在根据较旧申请的电路中，第一开关级包括输入侧和输出侧的感应式变压器以及两个相反地操控的桥。在在此所建议的电路中，代替这种功率级的是明显更简单的功率级。借助该功率级，输入电压Vin以如下方式和方法被斩断（zerhacken）:恰好产生所期望的输出电压，并且确切地说借助经脉冲宽度调制的如下信号（PWM信号）来产生，所述信号的占空比（接通时间/周期时长）等于：与变压器比乘以输入电压Vin成比例的所期望的输出电压。此外规定：被集成到放大器电路中的DC/DC变换器作为DC/脉冲变换器起作用并且包括两个电分离的开关级。借助在DC/脉冲变换器的上游接通的逻辑块，能够由PWM信号来生成用于DC/脉冲变换器的开关的操控信号并且能够借助驱动器来以电绝缘的方式馈入到DC/脉冲变换器中。最终，放大器电路包括优先级块以及第一调节器和第二调节器并且上面所提到的PWM信号能够根据优先级块的输出来被生成。为此，借助优先级块，要么能够转发第一调节器的输出信号，要么能够转发第二调节器的输出信号。借助第一调节器，能够基于预给定的或能够预给定的电压极限值以及在放大器电路之内通过反馈支路所反馈的输出电压来生成第一错误信号。借助第二调节器，能够基于预给定的或能够预给定的电流极限值以及在放大器电路之内通过反馈支路所反馈的输出电流来生成第二错误信号。以这两个调节器的形式，放大器电路针对电流和电压包括各一个调节电路，其以电分离的方式来对初级侧的执行器（Stellglied）（第一开关级）进行操控。所述执行器斩断（PWM）输入电压Vin并且将输入电压通过受控制的整流器来引导到滤波器上，该滤波器滤出开关频率。本专利技术的有利的构型方案是从属权利要求的主题。在此所使用的引用通过相应的从属权利要求的特征来指出对主权利要求的主题的进一步构造方案。其并不应被理解为：放弃实现对经引用的从属权利要求的特征组合的独立的具体的保护。此外，在对从属权利要求中的特征进一步具体化的情况下，鉴于权利要求的设计方案方面应从此出发：这样的限制在分别在前的权利要求中并不存在。在说明书中对从属权利要求的方面的每次参考因此在没有特殊提示的情况下也应明确地解读为对可选特征的描述。随着通过纳入闪光灯而所需的输出功率的增大使得模拟的（线性的）解决方案变得越来越困难、无效率并且成本及空间耗费。在线性解决方案中，在线性驱动器中总是损耗一定部分的功率。所述损耗功率与上游接通的DC/DC变换器的损耗一起总共为30-40%。在约为50W的输出功率情况下，这几乎为20W。这种损耗功率不再能够利用简单的、低成本的冷却来处理。在错误情况下，甚至必须以一定时间来将总输出功率作为损耗功率来排出，这造成很大问题。一种切换式的解决方案（geschalteteLösung）可以以高效率来产生输出电压（现场设备电压、信息装置电压），其中在错误情况下，能量并不作为损耗功率来消耗，而是根本还没有被取得。从迄今已经将DC/DC变换器用于对线性放大器的DC输入电压的稳定化和电分离的状况出发，在此所建议的创新的中心方面在于，将变换器和放大器合并成唯一的开关式的级。具有在此所建议的电路的电路板将信号装置线驱动器的效率从65%提高到几乎90%。尽管有更复杂的电路，具有1.5A的输出电流的该电路仅仅比具有0.5A的输出电流的现有的线性解决方案略微更贵。而相对于现有解决方案，空间需求则可以减小大约30%。因为在在此所建议的电路中的电流限制装置现在是无损耗的，在故障情况下的行为也得以明显改善。通过使用不同的开关拓扑的可能性，该解决方案在功率方面能够非常好地扩展。在用于运行这种放大器电路的方法中，放大器的供应电压的常见的、电分离的产生装置以及放大器自身被合并在一个电路中。在此，在放大器电路和可能的构型方案的上下文中所描述的特征和细节当然也在方法和这种用于运行放大器电路的方法的各个构型方案的上下文中适用，并且分别反之亦然，从而关于本专利技术的各个方面的公开，始终交互地进行参考或者能够进行参考。为了避免不必要的重复，针对进一步的描述适用：该方法也能够借助单个或多个方法特征来进一步开发，其涉及由该放大器电路和该放大器电路所包括的装置所实施的方法步骤，并且该放大器电路借助单个或多个装置特征能够相应地被进一步开发，其中所述装置特征涉及如下装置，所述装置用于实施在所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.放大器电路（2a），所述放大器电路具有DC/DC变换器（1），其中所述DC/DC变换器作为功率级被集成到所述放大器电路（2a）中，‑ 其中所述放大器电路（2a）作为传输线路中的线驱动器起作用，其中所述传输线路在中心和连接到所述传输线路上的现场设备（4）之间；‑ 其中集成的所述DC/DC变换器（1）作为DC/脉冲变换器（1）起作用；‑ 其中所述DC/脉冲变换器（1）包括两个电分离的开关级（11、13）；‑ 其中在所述DC/脉冲变换器（1）的上游接通逻辑块（27）；并且‑ 其中借助所述逻辑块（27），能够由PWM信号来生成用于所述DC/脉冲变换器（1）的开关（27a、27b）的操控信号并且能够借助驱动器（27c、27d）来以电绝缘的方式馈入到所述DC/脉冲变换器（1）中，其特征在于，‑ 所述放大器电路（2a）包括优先级块（23）以及第一调节器（22）和第二调节器（22a）；‑ 所述PWM信号能够根据所述优先级块（23）的输出来被生成；‑ 借助所述优先级块（23），要么能够转发所述第一调节器（22）的输出信号，要么能够转发所述第二调节器（22a）的输出信号；‑ 借助所述第一调节器（22），能够基于预给定的或能够预给定的电压极限值以及在所述放大器电路（2a）之内通过反馈支路（20）所反馈的输出电压来生成第一错误信号；和‑ 借助所述第二调节器（22a），能够基于预给定的或能够预给定的电流极限值以及在所述放大器电路（2a）之内通过反馈支路（26）所反馈的输出电流来生成第二错误信号，其中在第一输入端（current set）上和第二输入端（voltage set）上能够通过所述中心来预给定所述电流极限值或所述电压极限值。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.14 EP 16198640.11.放大器电路（2a），所述放大器电路具有DC/DC变换器（1），其中所述DC/DC变换器作为功率级被集成到所述放大器电路（2a）中，-其中所述放大器电路（2a）作为传输线路中的线驱动器起作用，其中所述传输线路在中心和连接到所述传输线路上的现场设备（4）之间；-其中集成的所述DC/DC变换器（1）作为DC/脉冲变换器（1）起作用；-其中所述DC/脉冲变换器（1）包括两个电分离的开关级（11、13）；-其中在所述DC/脉冲变换器（1）的上游接通逻辑块（27）；并且-其中借助所述逻辑块（27），能够由PWM信号来生成用于所述DC/脉冲变换器（1）的开关（27a、27b）的操控信号并且能够借助驱动器（27c、27d）来以电绝缘的方式馈入到所述DC/脉冲变换器（1）中，其特征在于，-所述放大器电路（2a）包括优先级块（23）以及第一调节器（22）和第二调节器（22a）；-所述PWM信号能够根据所述优先级块（23）的输出来被生成；-借助所述优先级块（23），要么能够转发所述第一调节器（22）的输出信号，要么能够转发所述第二调节器（22a）的输出信号；-借助所述第一调节器（22），能够基于预给定的或能够预给定的电压极限值以及在所述放大器电路（2a）之内通过反馈支路（20）所反馈的输出电压来生成第一错误信号；和-借助所述第二调节器（22a），能够基于预给定的或能够预给定的电流极限值以及在所述放大器电路（2a）之内通过反馈支路（26）所反馈的输出电流来生成第二错误信号，其中在第一输入端（currentset）上和第二输入端（voltageset）上能够通过所述中心来预给定所述电流极限值或所述电压极限值。2.根据权利要求1所述的放大器电路（2a），-其中，所述集成的DC/DC变换器（1）作为DC/脉冲变换器（1）起作用；-其中所述DC/脉冲变换器（1）包括电分离的并且借助变压器（12）感应耦合的两个开关级（11、13）；-其中所述第一开关级（11）和所述第二开关级（13）分别包括功率级（111、113），即第一功率级（111）、第二功率级（113）；-其中借助所述第一功率级（111）能够由被输送给所述第一功率级（111）的输入电压来生成：能够通过所述变压器（12）所传输的、与借助所述放大器电路（2a）能够生成的PWM信号相应地经斩断的电压；和-其中借助所述第二功率级（113）能...

【专利技术属性】
技术研发人员：C沃德梅尔，
申请(专利权)人：西门子瑞士有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH