转换器及其控制方法技术

一种降压转换器，升压转换器或者回扫转换器通常以一个具有初级转换设备（１０；３８；７０；９８；１１０）的初级侧以及具有次级转换设备（２０；５０；８０；１０６）的次级侧的两端口表示。初级转换设备以这样的方式被控制：接通时间由转换器的初级侧的电压控制。初级转换设备的接通时间与初级电压之间的关系一般为双曲函数。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种转换器，该转换器用于将提供给初级端口的初级电压转换为提供给次级端口的次级电压，该转换器包括一个与初级端口串联连结的初级转换设备，一个与次级端口串联连结的次级转换设备，用于控制初级转换设备的转换的初级转换控制装置，以及用于控制次级转换设备的转换的次级转换控制装置。该转换器可以被用于AC-DC以及DC-DC能量转换中，尤其是用于诸如，但不局限于通用能量系统的较低能量范围中。本专利技术也涉及一种用于这样的转换器的控制方法，以及用于执行这种控制方法的控制电路。本专利技术还进一步涉及一种包括这样的转换器的显示设备。在不得不处理诸如50-400V这样的较宽的输入电压变化范围的转换器设备中，在转换器的初级端口的初级转换设备的导通时间不得不以这样的方式进行选择，就是即使是对于最低的初级电压也必须保证具有足够高的能量传递。如果初级转换设备使用的是固定的导通时间，正如在EP-A-0336725中所公开的，对于更高的初级电压需要非常高的电流，这导致了高的额定电流，高的RMS损耗，以及造成了转换器中大量的流通能量。作为示例，详细描述了一种双向回扫转换器。US-A-3986097以及EP-A-0013332中公开了一种双向回扫转换器的能量训练结构。一般而言，双向回扫转换器包括一个具有一个初级线圈的和一个次级线圈的变压器，一个与初级变压器线圈串联连结的初级转换设备，以及一个与次级变压器线圈串联连结的次级转换设备。如果假设所有的电路元件都是理想的(没有寄生电感，漏电感或者杂散电感，没有寄生电容)，转换器的基本操作具有两种模式在变压器的初级侧的操作模式以及在变压器的次级侧的操作模式。两种模式都可以被分成两个子模式在每一导通模式的第一时间周期中，能量被传递给相关的一侧，在每一导通模式的第二时间周期中，将被传递给另一侧的能量被存储在变压器中。在所述的第一时间周期中，电流能够流过与转换设备平行耦合的二极管，或者流过转换设备本身，如果它是双向的。转换设备能够在所述的第一时间周期中在零电压条件下被打开。在一个双向回扫转换器中，能量可以从初级侧流向次级侧，也可以以相反的方向流动。次级侧能够被控制向初级侧反射多余的能量，这允许在次级侧对输出电压或者输出电流进行调整。初级侧可以受控为次级侧提供足够的能量。现有技术中的回扫转换器存在着下述的一个或者更多的问题高的转换损耗，必须具有孤立的反馈(至少当精确控制被强制的时候)，困难的无负载控制以及在低输出电压的情况下由于输出整流的损耗造成的低效率。本专利技术的一个目的是降低转换器中的转换损耗，从而允许较高的转换频率和/或较小的设计规模。根据本专利技术，该目的通过一种其特征在权利要求1中定义的转换器控制方法，其特征在权利要求5中定义的一种转换器以及其特征在权利要求13中定义的一种用于该转换器的控制转换电路来实现。在根据本专利技术的转换器中，输入电压的变化在初级转换设备中受控，而负载调整发生在次级转换设备中。根据本专利技术的控制允许相对少量的流通能量，这带来了转换器较好的局部负载效率。在无负载的情况下，在有限的转换频率中可以得到较小的能量浪费。在双向转换器的稳定状态下，一定的最小量的能量能够被反射回初级侧。在无负载的情况下，次级侧的控制器可以反射全部的从初级传递的能量(在通过变压器的一个循环中最小的能量浪费)。从以及向次级侧传递能量需要一个特定的时间范围。这样，转换器被调整到一个有限的频率。根据本专利技术的初级侧的控制通过根据输入电压调整接通时间而调整了多余的能量的数量。这带来了输入电压的更好的局部负载效率。本专利技术进一步的方面提供一个包含有权利要求13所定义的转换器的显示设备。本专利技术的其它的要求，特征以及优点将从下面追加的附图显示的非限制性的实施例的描述变得明显。附附图说明图1是根据本专利技术的转换器的第一种类型的示意性的方框图；附图2是根据本专利技术的转换器的第二种类型的示意性的方框附图3是根据本专利技术的转换器的第三种类型的示意性的方框图；附图4是附图3所示的转换器的主要独立变形的示意性方框图；附图5表明了转换控制电路的一个实施例；附图6表明了根据本专利技术描绘的负载与转换器的峰值电流之间的关系的图表；附图7表明了根据本专利技术描绘的负载与转换器的流通能量之间的关系的图表；附图8表明了根据本专利技术描绘的初级电压与初级转换的接通时间之间的关系的图表；附图9表明了包括转换器的显示设备；在不同的附图中，同样的参考数字表示同样的元件或者具有同样功能的元件。附图1是一个包括初级端口2以及次级端口4的降压转换器的一般的方框图。初级端口2的终端与一个电容6(可能是本征或者寄生电容，例如一个或者多个其它电路元件，诸如开关，的固有电容)，一个二极管8以及一个初级开关构成的第一平行设备相耦合。初级开关的关闭和开启受初级开关控制电路12的控制，下文将进行详细的解释和讨论。次级端口4的终端与一个感应器14相耦合。由电容16(可能是本征或者寄生的)，二极管18以及第二开关20构成的第二平行设备与第一平行设备以及感应器14相耦合。次级开关20的关闭和开启受次级开关控制电路22的控制，下文将进行详细的解释和讨论。而且，第二平行设备与初级端口2以及次级端口4的公共终端相耦合。附图2是一个包括初级端口32以及次级端口34的升压转换器的一般的方框图。初级端口32的终端与感应器36相耦合。感应器36背离初级端口32的一侧与由电容38(可能是本征或者寄生的)，二极管40以及初级开关42构成的第一平行设备相耦合。初级开关42的关闭和开启受初级开关控制电路44的控制，下文将进行详细的解释和讨论。由电容46(可能是本征或者寄生的)，二极管48以及次级开关50构成的第二平行设备与第一平行设备，感应器36以及次级端口34的终端相耦合。次级开关50的关闭和开启受次级开关控制电路52的控制，下文将进行详细的解释和讨论。而且，第一平行设备与初级端口32以及次级端口34的公共终端相耦合。附图3是一个包括初级端口62以及次级端口64的双向回扫转换器的一般的方框图。初级端口62的终端与由一个电容66(可能是本征或者寄生电容)，一个二极管68以及一个初级开关70构成的第一平行设备相耦合。初级开关70的关闭和开启受初级开关控制电路72的控制，下文将进行详细的解释和讨论。次级端口64的终端与一个由电容76(可能是本征或者寄生的)，二极管78以及次级开关80构成的第二平行设备相耦合。次级开关80的关闭和开启受次级开关控制电路82的控制，下文将进行详细的解释和讨论。第一平行设备与第二平行设备与感应器84相耦合，其相对的一侧与初级端口62以及次级端口64的公共终端相耦合。附图4是一个包括初级端口90以及次级端口92的双向回扫转换器的一般的方框图。初级端口的终端与变压器96的初级线圈94相耦合。初级线圈94串连连接到由二极管196和初级开关98构成的第一平行设备上。初级开关98的关闭和开启受初级开关控制电路100的控制，下文将进行详细的解释和讨论。次级端口的终端与变压器96的次级线圈102相耦合。次级线圈102串联连接到由二极管104和次级开关106构成的平行设备上。次级开关106的关闭和开启受次级开关控制电路108的控制，下文将进行详细的描述和解释。在一个实际的实施例中，开关98和106每一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制提供给转换器的初级端口（２；３２；６２；９０；１２２）的初级电压转换成提供给转换器的次级端口（４；３４；６４；９２）次级电压的方法，该转换器进一步包括一个与初级端口串联连接的初级转换设备（１０；３８；７０；９８；１１０）以及一个与次级端口串联连接的次级开关设备（２０；５０；８０；１０６），其特征在于初级转换设备的接通时间被初级电压所控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：PJM斯密德特，T德尔鲍姆，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]