DC-DC升压转换器系统和方法技术方案

本发明专利技术可以实施为包括多层PCB和转换器电路的DC

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】DC
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DC升压转换器系统和方法
[0001]相关申请
[0002]本申请(代理人编号No.P220006pct)要求于2019年11月27日提交的、目前正在审理中的美国临时申请序列No.62/941,554的权益。
[0003]本申请(代理人编号No.P220006)还要求于2019年12月9日提交的、目前正在审理中的美国临时申请序列No.62/945,737的权益。
[0004]所有相关申请的内容均通过引用并入本文。


[0005]本专利技术涉及DC
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DC转换器系统和方法，特别是涉及被配置为在散热困难并且可能有射频干扰(RFI)的问题的环境中操作的DC
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DC升压转换器。

技术介绍

[0006]车辆(诸如长途卡车)配备有通常使用24V DC运行的供热和空调(HVAC)系统。为了操作者舒适，在车辆停泊时这种车辆HVAC系统必须被供电。虽然此类装备可以使用安装在发动机上的交流发电机提供的直流电运行，但现在反怠速法禁止卡车发动机在车辆停泊时持续运行。
[0007]为了在车辆发动机不运行时(例如，当车辆停泊时)允许车辆HVAC系统操作，可以使用采用高频电力转换电路的DC
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DC升压转换器。DC
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DC升压转换器拓扑通常采用高频开关和电感器、变压器和电容器来将开关噪声平滑为适合HVAC系统使用的稳压DC输出电压。在其中电池提供具有大约12伏非稳压电压的DC电源的汽车和卡车应用中，DC
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DC转换器接收非稳压12伏DC作为输入，并提供稳压24伏DC输出电压以驱动HVAC系统的电子电源和控制电路系统。
[0008]由常规DC
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DC升压转换器拓扑实现的开关技术通过将输入能量临时存储在电容器中，然后将该能量以不同电压释放到输出端来将一个DC电压电平转换成另一个DC电压电平。开关转换器在电子方面是复杂的，并且在相对高的频率下操作。与所有高频电路一样，它们的部件必须经过仔细指定和物理布置，以实现稳定操作并将开关噪声RFI和电磁干扰(EMI)维持在可接受的水平。
[0009]示例常规DC
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DC升压转换器是Linear Technology LTC 3787六层两相升压转换器，额定电流为15安培。当被配置为向常规车辆HVAC系统供电时，线圈中生成过多热量，并且最大额定电流不足。此外，制造商的常规印刷电路板(PCB)布局不适合用于车辆HVAC系统，因为它引入了大的寄生电容和电感，导致输出纹波高、输出电压调节和电流限制的准确度差，以及高EMI问题。因而，制造商指定需要12相板来获得适于为在24伏DC下操作的车辆HVAC系统供电的60安培的输出。
[0010]因此，在12
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24V范围内操作的常规模拟升压DC电压转换器在用于为常规车辆HVAC系统供电时会生成过多热量。特别地，电池(输入)电压通常从12.7V开始，但在转换阶段期间缓慢下降，使得流过转换器的电流增加到导致过度散热的水平，过度散热会导致电线熔
化和部件过早失效。此外，过度散热导致这种常规DC
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DC升压转换器的效率从大约86％下降到大约50
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60％的范围内。在一些操作环境中，风扇可以用于冷却常规DC
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DC升压转换器的部件，但被配置用于在车辆上使用的HVAC系统通常布置在密封的防水外壳内，该外壳不适于使用常规的冷却风扇。密封外壳不仅排除了风扇的使用，而且抑制散热，从而加剧了处理由常规DC
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DC升压转换器内的高电流引起的过热的问题。
[0011]常规DC
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DC升压转换器的拓扑通常生成强大的电磁辐射，通常被称为射频干扰(RFI)，其可能影响转换器周围局部区域内的其它电气装备或通信装备。车辆HVAC压缩机通常需要40安培的电流，并且数字转换器的额定电流通常为10安培，并且由于电气噪声增加和产生的RFI而不能轻易地增大到40安培。
[0012]因此，需要能够随着输入电压的变化(例如，降低的电池系统电压)而维持基本恒定的输出电压、维持高的输出电流，并且基本避免过热和RFI问题的DC
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DC升压转换器。

技术实现思路

[0013]本专利技术可以实施为包括多层PCB的DC
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DC升压转换器组件，以及包括增压控制器、电感器、电容器和电阻器的转换器电路。增压控制器、电感器、电容器和电阻器都支撑在多层PCB的一侧。增压控制器、电感器、电容器和电阻器被配置为基本上在50kHz和800kHz之间的开关频率下操作。
[0014]本专利技术还可以实施为充电器，包括DC
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DC升压转换器组件，该DC
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DC升压转换器组件包括多层PCB和转换器电路，该转换器电路包括增压控制器、电感器、电容器和电阻器。增压控制器、电感器、电容器和电阻器都支撑在多层PCB的一侧。增压控制器、电感器、电容器和电阻器被配置为基本上在50kHz和800kHz之间的开关频率下操作。
[0015]本专利技术还可以实施为一种将第一DC电压升压为第二DC电压的方法，包括以下步骤。提供多层PCB。提供包括增压控制器、电感器、电容器和电阻器的转换器电路。增压控制器、电感器、电容器和电阻器都支撑在多层PCB的一侧。增压控制器、电感器、电容器和电阻器基本上在50kHz和800kHz之间的开关频率下操作。
附图说明
[0016]图1A
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1G包含本专利技术的示例DC
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DC升压转换器电路的示意电路图；
[0017]图2包含实现图1的示例DC
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DC升压转换器电路的示例印刷电路板的顶视图；
[0018]图3是用于包含图2的示例印刷电路板的示例外壳的透视图；
[0019]图4A
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D包含本专利技术的转换器电路的示意图，该转换器电路被配置为作为电池充电器操作；
[0020]图5A
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5I包含用于图4A
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D中描绘的转换器电路的接口和控制系统的示意图；
[0021]图6图示了可以由图4和图5的转换器电路实现的示例波形；
[0022]图7是可以由图4和图5的DC
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DC升压转换器实现的逻辑流程图；
[0023]图8A
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8C图示了本专利技术的DC
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DC升压转换器的简化电路图；
[0024]图9图示了本专利技术的示例DC
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DC升压转换器，该升压转换器被配置用于两相操作；以及
[0025]图10图示了本专利技术的示例DC
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DC升压转换器，该升压转换器被配置用于四相操作。
具体实施方式
[0026]I.介绍
[0027]我们进行了一系列迭代实验，由此我们改变电容器的容量和放置以及印刷电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种DC
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DC升压转换器组件，包括：多层PCB；转换器电路，包括增压控制器、电感器、电容器和电阻器；其中所述增压控制器、电感器、电容器和电阻器都支撑在所述多层PCB的一侧；并且所述增压控制器、电感器、电容器和电阻器被配置为基本上在50kHz和800kHz之间的开关频率下操作。2.如权利要求1所述的DC
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DC升压转换器组件，其中所述开关频率基本上在100kHz和500kHz之间。3.如权利要求1所述的DC
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DC升压转换器组件，其中所述开关频率基本上在100kHz和180kHz之间。4.如权利要求1所述的DC
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DC升压转换器组件，其中所述开关频率基本上在115kHz和120kHz之间。5.如权利要求1所述的DC
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DC升压转换器组件，其中所述多层PCB包括4至12层。6.如权利要求1所述的DC
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DC升压转换器组件，其中所述多层PCB包括4至6层。7.如权利要求1所述的DC
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DC升压转换器组件，其中所述转换器电路包括2至12相。8.如权利要求1所述的DC
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DC升压转换器组件，其中所述转换器电路包括2至4相。9.如权利要求1所述的DC
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DC升压转换器组件，其中所述多层PCB的至少两层是接地层。10.如权利要求1所述的DC
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DC升压转换器组件，其中：所述电感器限定2
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100微亨的电感器值，所述电容器限定2000
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7000微法拉的电容器值，并且所述电阻器限定0.002
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22欧姆的电阻器值。11.如权利要求1所述的DC
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DC升压转换器组件，其中：所述电感器限定1
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10微亨的电感值，所述电容器限定100
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300微法拉的电容器值，并且所述电阻器限定0.00...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：老虎工具国际公司，
类型：发明
国别省市：