双向信号转换制造技术

一种多方向信号转换器的实施例包括：第一转换器节点与第二转换器节点；变压器；以及第一级与第二级。该变压器包含第一绕组与第二绕组，而第一级被耦合在第一转换器节点与变压器的第一绕组之间。该第二级包含：被耦合至第二转换器节点的第一节点；被耦合至该变压器的第二绕组中节点的第二节点；以及滤波器节点。当电流流出第二转换器节点时，该第二级可工作为升压转换器；且当电流流出第一转换器节点时，该第二级可工作为降压转换器。例如，在一实施例中，此多方向信号转换器可以是在两个负载之间操控功率传输的双向电压转换器。相比于常规的多方向电压转换器，此电压转换器可具有改善的转换效率、较小尺寸以及较少组件数量。再者，不论功率传输方向为何，此电压转换器都可使用普通的切换方案来操作，且不需要用到瞬间功率流动方向的指示器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双向信号转换优先权主张本申请要求200 9年12月21日所递交的共同待审的美国临时专利申请第61/288，798号的权利；本申请还要求2010年3月31日所递交的共同待审的美国临时专利申请第61/319，842号的权利；本文以引用方式将前述申请完整并入。相关申请数据本申请涉及2010年10月7日递交的题为“双向信号转换”的美国专利申请第12/899，800号(律师档案编号第1938-037-03号)；并涉及2010年10月7日递交的标题为“双向信号转换”的美国专利申请第12/899，977号(律师档案编号第1938-041-03号)；本文以引用方式将前述申请完整并入。功率功率
技术实现思路
本
技术实现思路
以简单的形式来介绍在下面的详细描述中会进ー步说明的经挑选概念。本
技术实现思路
的用意并非要确认本申请所主张的主题的关键特征或必要特征，其用意亦并非用来限制本申请所主张的主题的范畴。—个双向信号转换器的实施例包含第一转换器节点与第二转换器节点；变压器；以及第ー级与第二级。该变压器包含第一绕组与第二绕组，而该第一级被耦合在该第一转换器节点与该变压器的第一绕组之间。该第二级包含第一节点、第二节点以及滤波器节点，该第一节点被耦合至该第二转换器节点，该第二节点被耦合至该变压器的第二绕组中的ー节点。当电流流出该第二转换器节点时，该第二级可用作升压转换器；且当电流流出该第一转换器节点时，该第二级可用作降压转换器。例如在一个实施例中,这样的双向信号转换器可以是双向电压转换器,该双向电压转换器在两个负载之间操控功率传输。相比于常规的双向电压转换器，该电压转换器可具有改善的转换效率、较小的尺寸以及较少的组件数量。再者，不论功率传输的方向为何，都可以使用普通的切換方案来操作该电压转换器，并且不需要用到瞬间功率流动方向的指示器。附图说明图I是双向电压转换器以及该转换器可于其间操作以传输功率的电源/负载的实施例的示意图。图2是图I的双向转换器的转换器级与变压器的的实施例的更详示意图。图3是图2的转换器级以大于50%的占空比来操作的的实施例的切换信号的时序图。图4是当图2的第一转换器级的实施例操作在升压模式时，跨越图2的第一级滤波电容器的电压相对于流过图2的第一变压器绕组的电流的关系图。图5是当图2的第一转换器级的实施例操作在降压模式时，跨越图2的第一级滤波电容器的电压相对于流过图2的第一变压器绕组的电流的关系图。图6是图4与5的关系图的组合，并且示出了图2的转换器级的实施例响应于功率传输方向的改变而从降压模式到升压模式以及从升压模式到降压模式的转换。图7是图2的转换器级以小于50%的占空比来操作的的实施例的切换信号的时序图。图8A是图2的转换器级与变压器，以及被耦合至转换器级用以感测总第一级变压器电流的实施例的示意图。图8B是图I中用以控制图2与图8A的转换器级的控制器的实施例的示意图。图9是图2的转换器级与变压器的一实施 例的略图，其中第二转换器级包含信号乘法器。图10是具有两个以上相位的双向电压转换器的示意图。具体实施例方式双向信号转换器(例如双向电压转换器)可被使用于在多个负载之间来回传输功率的应用之中。例如车辆系统(例如气-电混合式汽车)可能会具有较高电压电池，用以供电给电传动马达(例如每个车轮ー个马达)；较低电压电池，用以供电给该车辆的每ー个其它被供电组件(例如灯、收音机)；以及被耦合在这两个电池之间的双向DC-DC电压转换器。在汽车加速期间，该双向转换器可提供来自较低电压电池的功率，以便保留较高电压电池上的电量；相反地，在再生性刹车期间，功率流可能会反向，由此该双向转换器可提供来自较高电压电池(其正在由作为发电机的电传动马达来重新充电)的功率，用以对较低电压电池重新充电。不幸的是，这样的双向转换器可能会有的问题包含转换效率不佳、大尺寸与大量组件数量、需要瞬间功率流动方向的指示器、并且对于每个功率传输方向都需要一种分别的切换方案。图I是系统10的一部分的实施例的示意图，系统10包含电源/负载12与14 ;至少ー个马达/发电机16，选择性地从电源/负载中的至少ー个接收功率并向功率电源/负载中的至少ー个提供功率；以及在这两个电源/负载之间传输功率的双向DC-DC电压转换器18功率。例如该系统10可以是车辆系统，例如气-电混合式汽车。如下面的讨论，相比于常规的双向电压转换器，该双向转换器18的实施例可具有改善的转换效率、较小的尺寸、以及较少的组件数量。再者，该双向转换器18的实施例还可以用至少功率传输方向大约无关的切換方案来操作，并且不需要用到瞬间功率流动方向的指示器。在一个实施例中，电源/负载12与14分别为第一电池与第二电池，其中的每ー个都在提供电流以例如对另ー个电池进行充电时充当电源，并在从另ー个电池处接收电流时(例如充电电流)时充当负载。第一电池12与第二电池14分别产生可能相等或不相等的第一电压V1与第二电压V2。例如倘若该系统10是车辆系统(例如,气-电混合式汽车)，第一电池12则可以是铅酸电池，其会产生范围在约7伏(V)至16V的较低电压，以对诸如该车的灯与收音机进行供电；而第二电池14可以是锂离子或镍-金属-氢化物(NiMH)电池，其会产生范围在约100V至500V的较高电压，以在用作为马达(例如，用以转动该汽车的至少ー个车轮)时对上述至少ー个马达/发电机16进行供电车轮。马达/发电机16在从电源/负载12与14中的至少ー个处接收功率时可充当马达，并且在提供功率给电源/负载中的至少ー个时可充当发电机。例如系统10是混合式汽车而电源/负载12与14是电池，则在汽车加速期间，马达/发电机16通过从至少ー个电池中接收功率而充当马达，用以转动汽车车轮中的一个或多个车轮；而在汽车刹车期间，马达/发电机则可以充当发电机，以重新充电至少ー个电池(有时候称为“再生性刹车”)。该双向电压转换器18包含第一双向转换器级20与第二双向转换器级22 ;变压器24 ;第一电流传感器26与第二电流传感器28 ;控制器30 ;第一转换器节点32、第二转换器节点34、第三转换器节点36、以及第四转换器节点38，它们分别被耦合至电源/负载12与14。第一级20与第二级22各自分别包含至少ー个相位401至40n，并且可操作用以响应于控制器30而在电源/负载12与14之间双向传输功率；而且如下面的讨论，转换器级还可以操作用以响应于控制器而对转换器节点34与36处的电压V1与V2中至少ー个进行步升、步降、或是调整。例如假设控制器30使得转换器级20与22将电压V2调整至高于 电压V1的电平。在第一操作模式期间，当功率从电源/负载14(充当电源)流到电源/负载12 (充当负载)时，第一转换器级20可以有效地将该电压V2步降至电压V1 (如下面的讨论，变压器24可以辅助此步降作业)，而且第一转换器级与第二转换器级可以协同操作用以调整流入转换器节点36中的电流以便调整电压V2。而当在第二操作模式期间功率从电源/负载12 (充当电源)流到电源/负载14(充当负载)时，第一级20便可以有效地将电压V1步升或升压至电压V2 (如下面的讨论，变压器24可以辅助此步升作业)，而且第一转换器级与第二转换器级可以协同操作用以调整从转换器节点36流出的电流(即，从第二级本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.21 US 61/288,798;2010.03.31 US 61/319,8421.ー种双向转换器，其包括 第一转换器节点与第二转换器节点； 变压器，具有第一绕组与第二绕组； 第一级，耦合在所述第一转换器节点与所述变压器的第一绕组之间；以及第二级，具有耦合至所述第二转换器节点的第一节点，具有耦合至所述变压器的第二绕组中的节点的第二节点，具有滤波器节点，当电流流出所述第二转换器节点时可工作为升压转换器，而且当电流流出所述第一转换器节点时可工作为降压转换器。2.如权利要求I所述的双向转换器，其中所述变压器的第一绕组仅包括第一节点与第ニ节点。3.如权利要求I所述的双向转换器，其中所述变压器的第二绕组仅包括第一节点与第ニ节点。4.如权利要求I所述的双向转换器，其中所述变压器的第一绕组具有和所述变压器的第二绕组大约相同的圈数。5.如权利要求I所述的双向转换器，进ー步包括 參考节点；以及 其中所述第一级包括半桥接器电路，所述半桥接器电路被耦合在所述第一转换器节点与所述參考节点之间并且具有中间节点，所述中间节点被耦合至所述变压器的第一绕组。6.如权利要求5所述的双向转换器，其中所述半桥接器电路包括 第一晶体管，被耦合在所述第一转换器节点与所述中间节点之间；以及 第二晶体管，被耦合在所述中间节点与所述參考节点之间。7.如权利要求5所述的双向转换器，其中所述半桥接器电路包括 第一ニ极管，被耦合在所述第一转换器节点与所述中间节点之间；以及 第二ニ极管，被耦合在所述中间节点与所述參考节点之间。8.如权利要求I所述的双向转换器，进ー步包括 參考节点；以及 其中所述第一级包括 第一半桥接器电路，被耦合在所述第一转换器节点与所述參考节点之间且具有中间节点，所述中间节点被耦合至所述变压器的第一绕组的第一节点；及 第二半桥接器电路，被耦合在所述第一转换器节点与所述參考节点之间且具有中间节点，所述中间节点被耦合至所述变压器的第一绕组的第二节点。9.如权利要求I所述的双向转换器，进ー步包括 參考节点；以及 其中所述第一级包括 第一半桥接器电路，被耦合在所述第一转换器节点与所述參考节点之间且具有中间节点，所述中间节点被耦合至所述变压器的第一绕组的第一节点； 第一电容器，被耦合在所述第一转换器节点与所述变压器的第一绕组的第二节点之间；及 第二电容器，被耦合在所述參考节点与所述变压器的第一绕组的所述第二节点之间。10.如权利要求I所述的双向转换器，进ー步包括參考节点；以及 其中所述第二级包括 电感器，具有被耦合至所述第二转换器节点的第一节点并且具有第二节点； 第一切換器，被耦合在所述參考节点与所述电感器的第二节点之间；及 第二切換器，被耦...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z·摩苏伊，秦继峰，
申请(专利权)人：英特赛尔美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：