具有自动故障清除的同步整流PWM调整器制造技术

本发明专利技术涉及具有自动故障清除的同步整流PWM调整器。本发明专利技术公开一种容错同步整流器PWM调整器系统和方法。在该系统和方法中，强制换向同步整流器可操作耦合到电力总线，并且低侧开关可操作耦合到公共接地端。另外，第一熔断器耦合到强制换向同步整流器和低侧开关，并且可操作以响应于第一故障而断开。此外，电感器耦合到第一熔断器、强制换向同步整流器和低侧开关，并且第二熔断器耦合到电感器并且可操作以耦合到电流源且响应于第二故障而断开。

【技术实现步骤摘要】
具有自动故障清除的同步整流PWM调整器
本公开的实施方式总体上涉及电压和电流调整系统。更具体地，本公开的实施方式涉及可以具有用于电力电源和负载的应用的电压和电流调整系统，其可以包括航天器太阳能板或者以串联、并联和其它排布形式耦合的其它类型电源。
技术介绍
诸如太阳能阵列的很多类型的电力电源可以包括以串联、并联或者其它适当配置形式耦合的单个或多个元件。电源可以耦合到负载，例如但不限于电力总线、电池等。电源还可以耦合到功率调整器，由此可将电流引向负载或者通过例如但不限于短接电路并使电流返回电源来将电流从负载移开。在诸如封闭电力系统(例如但不限于航天器、轮船等)的一些电力系统中，以此方式控制电流可能要求维持电力总线的电压调整。例如但非限制地，在包括经调整的电力总线的封闭电力系统中，可以提供电流以满足负载的电力需求，并且可能不使用来自负载的过量电流。控制电路可以被用于将电流从电源组的一部分电源中移开以匹配满足负载需要的功率输出。用于调整电力总线和电源的电压调整和控制电路可能在短路模式下发生故障。
技术实现思路
本专利技术公开一种容错同步整流器PWM调整器系统和方法。在该系统和方法中，强制换向同步整流器可操作以耦合到电力总线，并且低侧开关可操作以耦合到公共接地端。另外，第一熔断器耦合到强制换向同步整流器和低侧开关，并且可操作以响应于第一故障而断开。此外，电感器耦合到第一熔断器、强制换向同步整流器和低侧开关，并且第二熔断器耦合到电感器并且可操作以耦合到电流源且响应于第二故障而断开。通过使用强制换向同步整流器以及熔断器的组合，本公开的实施例在显著降低功率消耗的情况下使用自动容错系统自动清除故障。较低的功率消耗显著地减小上述功率级器件的重量，由此减小例如但不限于航天器重量等。减小重量还转换为节省空间和成本，这对于很多类型的电源和负载交互装置都是有用的。在一个实施例中，一种容错同步整流器PWM调整系统包括可操作以耦合到电力总线的强制换向同步整流器，以及可操作以耦合到公共接地端的低侧开关。该系统还包括第一熔断器以及电感器，该第一熔断器耦合到强制换向同步整流器和低侧开关并且可操作以响应于第一故障而断开，该电感器耦合到第一熔断器、强制换向同步整流器和低侧开关。该系统还包括第二熔断器，该第二熔断器耦合到电感器并且可操作以耦合到电流源并可操作以响应于第二故障而断开。在另一个实施例中，一种自动容错同步整流PWM调整方法使用耦合到旁路整流器并且可操作以耦合到电力总线的强制换向同步整流器、耦合到强制换向同步整流器的电感器以及耦合到公共接地端的低侧开关将来自电流源的电流同步整流成用于电力总线的电流。该方法还提供耦合到强制换向同步整流器和低侧开关的第一熔断器，并且提供耦合到旁路整流器和电感器的第二熔断器。另一个实施例包括一种操作容错同步整流PWM调整器系统的方法。该方法使用耦合到电力总线的强制换向同步整流器、耦合到强制换向同步整流器和电流源的旁路整流器、耦合到强制换向同步整流器和输入电容器的电感器以及耦合到公共接地端的低侧开关将来自电流源的电流同步整流成用于耦合到输入电容器的电力总线的电流。该方法还在强制换向同步整流器中出现故障的情况下使耦合到强制换向同步整流器和低侧开关的第一熔断器断开，并且在低侧开关中出现故障的情况下使第一熔断器断开。该方法还在电流源中出现故障的情况下使耦合到电感器和电流源的第二熔断器断开，并且在旁路整流器中出现故障的情况下使第二熔断器断开。该方法还在输入电容器中出现故障的情况下使耦合到输入电容器和公共接地端的第三熔断器断开，并且在输出电容器中出现故障的情况下使耦合到输出电容器和公共接地端的第四熔断器断开。提供该
技术实现思路
从而以简化形式描述概念的选择，这些概念在下面具体实施方式中进一步描述。该
技术实现思路
不意图确认要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不意图被用于帮助确定要求保护的主题的范围。附图说明本公开的实施例的更完整理解可以通过在连同附图考虑时参考具体实施方式和权利要求获得，其中在所有附图中相似的参考数字指代相似的元件。提供附图以便于理解本公开而不限制本公开的宽度、范畴、规模或适用性。附图不必要按比例绘制。图1是根据本公开实施例的示例性强制换向同步整流器的图示。图2是根据本公开实施例的示例性容错同步整流器PWM调整器系统的图示。图3是根据本公开实施例显示自动容错同步整流PWM调整方法的示例性流程图的图示。图4是根据本公开实施例显示操作容错同步整流PWM调整器系统的方法的示例性流程图的图示。具体实施方式下面具体实施方式实质上是示例性的，并且不意图限制本公开或本申请或本公开实施例的用途。具体器件、技术和应用的描述仅提供作为示例。在此描述的示例的修改对本领域技术人员来说是显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其它示例和应用而不背离本公开的思想和范畴。此外，没有通过在前面
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技术介绍
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技术实现思路
或后面具体实施方式中存在的任何明示或暗示的理论进行限制的意图。本公开符合权利要求构成的范畴，并且不限于在此描述并示出的示例。本公开的实施例可以通过功能块和/或逻辑块组件和各种处理步骤的形式进行描述。应认识到这样的块组件可以通过经配置执行具体功能的任何数量的硬件、软件和/或固件组件实现。为了简洁起见，涉及电路设计的常规技术和组件与系统(以及系统的各操作组件)的其它功能方面可能不在此详细描述。另外，本领域技术人员应认识到本公开的实施例可以连同各种计算硬件和软件一起实行，而且在此描述的实施例仅是本公开的示例性实施例。本公开的实施例在实际非限制应用即在卫星或航天器上的电压转换的背景下描述。然而，本公开的实施例不限于这样的卫星或航天器应用，并且在此描述的技术也可以用于其它应用。例如但非限制地，这些实施例可以应用于飞机、船舶、汽车、建筑物、火车、来自反应堆的超加热热耦合、各种电压转换应用和电路等。这些实施例适用于基本所有类型的串行/并行电力发生源(电源)，以及具有可以交换能量的电源和负载的基本所有类型的交通工具。这些负载可以包括例如但不限于电池、电力总线、各种负载、家用电器、电机、加热器、电力分配系统等。电源可以包括例如但不限于卫星电源、航天器电源、飞机电源、船舶发电机、火车电源、太阳能和引擎供电长持续时间飞机和航天器(有人和无人)电源等。另外，本公开的实施例可应用于例如但不限于太阳能、风力和海水波浪能量产生场/电源、发电机阵列等。本领域技术人员在阅读本描述之后将明白，以下是本公开的示例和实施例，并且不限于根据这些示例进行操作。可以利用其它实施例，并且可以做出结构改变而不背离本公开的示例性实施例的范畴。在各种应用中，电源(例如航天器太阳能板或者其它电源)通过电压调整器耦合到其它装置(例如电力总线或者其它负载)。本公开的实施例包括同步整流器PWM调整器系统，其包括强制换向同步整流器以及熔断器的组合，其形成容错系统。在容错系统中，如果部件短路，则一个或更多个熔断器断开并且电源保持耦合到其它装置。同步整流器PWM调整器系统可操作以用作同步整流器升压转换器。图1是根据本公开实施例的示例性强制换向同步整流器100(系统100)的图示。图1示出双向转换器，其中根据电源开关(未示出)的占空比，电流可从第一总线102(输入端102)(例如从电池)流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2010.12.11 US 12/965,8231.一种具有容错同步整流器的PWM调整器系统，其包括：强制换向同步整流器，其包括本征体二极管并且被配置以耦合到电力总线，并且通过将电流强制换向为穿过所述本征体二极管来消除所述本征体二极管的反向恢复时间；低侧开关，其被配置以耦合到公共接地端；第一熔断器，其耦合到所述强制换向同步整流器和所述低侧开关，并且被配置以响应于所述强制换向同步整流器中的第一故障和所述低侧开关中的第一故障中的一个或更多而断开，由此所述电力总线保持耦合到电流源；电感器，其耦合到所述第一熔断器、所述强制换向同步整流器和所述低侧开关；第二熔断器，其耦合到所述电感器并且被配置以耦合到电流源，并且被配置以响应于第二故障而断开，由此所述电力总线保持耦合到所述电流源；以及旁路整流器，所述旁路整流器耦合到所述第二熔断器和所述强制换向同步整流器并且被配置以耦合到所述电流源。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一熔断器进一步响应于所述电流源中的第二故障而断开。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二熔断器响应于包含所述旁路整流器短路的第二故障而断开。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述电流源包括至少一个太阳能板，并且所述系统进一步包括耦合到所述强制换向同步整流器的所述电力总线，其中所述电力总线包括航天器功率总线。5.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括：输入电容器，其耦合到所述电感器；第三熔断器，其串联耦合到所述输入电容器和所述公共接地端，并且被配置以响应于所述输入电容器中的第三故障而断开，其中所述第三熔断器包括串联冗余电容器；输出电容器，其被配置以耦合到所述电力总线；以及第四熔断器，其串联耦合到所述输出电容器和所述公共接地端，并且被配置以响应于所述输出电容器中的故障而断开，其中所述第四熔断器包括串联冗余电容器。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述强制换向同步整流器降低功率消耗，并且所述强制换向同步整流器包括：场效应晶体管开关即FET开关，其包括栅极端、漏极端、源极端和本征体二极管，所述本征体二极管包括阴极端和阳极端；换向二极管，其具有电耦合到所述FET开关的所述漏极端并且电耦合到所述本征体二极管的阴极端的阴极端；以及选择性控制的强制换向电流源，其电耦合到所述换向二极管，并且在所述FET开关导通的同时被配置以从所述换向二极管传递换向电流到所述FET开关，由此换向电流从所述本征体二极管的阴极端传递到所述本征体二极管的阳极端。7.一种自动容错同...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·M·马蒂内利，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：