一种电压转换器（1a至1g），特别是一种用于将输入交流或直流电压（UE）转换成输出直流电压（UA）的谐振转换器。在次级侧，第一次级电容器（CS1）在变压器（TR1）的次级部分绕组（WS1、WS2）之间切换。而且，在次级侧，设置有第一次级全桥整流器（GS1），以提供输出直流电压（UA），其输入部连接至变压器（TR1）的每一个次级部分绕组（WS1、WS2），从而在第一次级全桥整流器（GS1）的输入部处形成包括次级部分绕组（WS1、WS2）和第一次级电容器（CS1）的串联连接。最后，该电压转换器（1a至1f）包括与第一次级全桥整流器（GS1）并联切换的第二次级全桥整流器（GS2），以提供输出直流电压（UA），其中，第一次级电容器（CS1）被切换至第二次级全桥整流器（GS2）的输入部。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电压转换器本申请要求2010年6月29日提交的在先美国临时申请no. 61/359793的优先权，并且作为其非临时申请；本申请还要求2 OIO年6月2 9日提交的在先欧洲申请no. EP10167766的优先权；通过引用将欧洲申请no. EP10167766和美国申请no. 61/359793的全部内容直接并入于此用于所有目的和用途，如同在此进行同样的阐述一样。本专利技术涉及用于将输入交 流或直流电压转换成输出直流电压的电压转换器，该转换器包括至少一个初级绕组和至少两个次级部分绕组，以及用于从输入交流电压在初级绕组中生成交流电压的装置，其中，初级绕组中的交流电压具有比输入交流电压更高的频率。在交流电流网络中使用的并且在输出部生成直流电压的有效电压转换器必须满足许多国际标准化法规，以便确保它们不干扰其它装置的操作或者不会对电源电压质量具有不良影响。特别地对于诸如对电动车辆的装置进行充电所需的千瓦特范围下的高输出来说，特别重要的是，电源输入电流中的谐波含量要小。在理想情况下，网络中的电压转换器如同电阻，即，由网络获得的电流在时间上每一刻都与输入电压成比例。如果输入电压是正弦的(通常都是这种情况)，则所获得的电流也应当完全是正弦的并且不包含任何其它谐波。然而，许多用户并不像欧姆电阻一样运行，而是包含电感分量和电容分量。例如，如果在没有进一步措施的情况下经由整流器将电容器连接至交流电压网络，则电流以短脉冲的形式获得，由此包含许多谐波。为了防止这种情况，在整流器与电容器之间频繁地切换功率因数校正(PFC)电路。在简单情况下，这是升压(boost)转换器，其被控制成使得通过网络获得的电流如同电网电压，即，在形状上通常是正弦的。具体来说，电动车辆中的充电装置需要如下附加需求它们应当较小、轻以及鲁棒性，但尽管如此，仍需基本没有任何损耗地将从网络获得的能量馈送至电池。出于安全和电磁兼容性(EMC)原因，应当为在网络与电池之间的电位隔离进行准备。由于这些需求，因而，一个常见目标是省略附加PFC阶段。另外，该电压转换器应当尽可能简单地构成，并且使得实现有效的能量转换。经常性地，这些重量轻和构造尺寸小的需求仅可以通过利用高时钟频率来满足。然而，这意味着功率半导体元件中切换损耗的增加。为了避免这种情况，有利地使用“谐振拓扑”，其中，谐振电路使得实现半导体元件的无电流切换或无电压切换，从而产生比较小的切换损耗。这种电压转换器例如根据DE 27 16 445是已知的，DE 27 16 445公开了用于将输入直流电压转换成输出直流电压的DC/DC谐振转换器。这里，全桥逆变器连接至变压器的每一个初级部分绕组。在该初级部分绕组之间切换电容器，导致位于该全桥逆变器的输出部处的、由初级部分绕组与电容器构成的串联连接。另外，该连接包括全桥整流器，其中，全桥整流器的输入部被切换至第一电容器，并且其输出部连接至全桥逆变器的输入部。在次级侧设置有中心点整流器，其根据逆变电压再次生成输出直流电压。而且，EP 2 144 359A2示出了在其输入部处具有电桥的谐振DC/DC转换器，该转换器具有至少两个输出部。另外，该转换器包括具有谐振电感和谐振电容的谐振电路。而且，该转换器包括变压器，变压器的初级绕组连接至电桥，而其次级绕组连接至整流器。该转换器还包括处于谐振电路下游的升压级。通过附加切换元件，可以将该谐振电路短接，从而在谐振电感中存储能量，存储的能量在将该切换部件打开时被再次释放。这些和其它电路的缺点在于，当在经整流的交流网络中操作时，它们产生电流谐波，因为在它们的作为降压(buck)转换器的电容中，仅在由变压器绕组比所变换的输入电压大于输出电压时它们才主要地操作。否则，在电源交流电压的零交叉区域中产生比较宽的“电流短缺” (current shortfall)。因此，在本专利技术的范围内，提出了一种改进的电压转换器，特别是一种甚至针对比较低的输入电压来传送功率并由此在电流中仅生成少量谐波含量的电压转换器。·根据本专利技术，这种需求通过在本申请开始处提到的电压转换器来满足，该电压转换器附加地包括第一次级全桥整流器，其输入部连接至变压器的每一个次级部分绕组的每一个第一端子，并且在其输出侧用于提供输出直流电压，第一次级电容器，其在次级部分绕组的每一个第二端子之间切换，以使由次级部分绕组与第一次级电容器构成的串联连接被切换至第一次级全桥整流器的输入部，以及第二次级全桥整流器，其与第一次级全桥整流器并联切换，其中，第二次级全桥整流器的输入部具有第一次级电容器和切换至其的每一个次级部分绕组的第二端子，并且其中，其输出部按同极方式连接至第一次级全桥整流器的输出部。利用根据本专利技术的办法，次级部分绕组可以经由第一次级整流器和电容器串联地或者经由第二次级整流器并联地起作用。由此明显地减少了输入电压的零交叉周围的电流短缺，因为输入与输出电压之间的变压比由于次级部分绕组的并联切换而实际上被翻倍。对于更高的输入电压来说，并联连接附加地有效，以使损耗没有显著增加以及脉冲的衰减时间也没有明显增加。一个特别的优点是，实现次级部分线圈的串联切换与并联切换之间的转换，而不需要附加装置，即，不需要提供控制信号。对于由第一次级电容器处的电压触发的转换来说，其由于次级部分绕组上的交流电压而永久性地被再充电，由此导致周期性转转。关于这点，应注意到，术语“开关”、“切换”以及“可切换地”在此用于指示通过电路中断开关以及电流方向转换/逆转的物理切换。因此，“开关”、“切换”以及“可切换地”在适用的情况下还被理解为“转换”。因而，与根据本领域已知的电路相比，电流短缺的持续时间实际上被减半，其明显地减少了谐波，并且是朝向满足“功率因数校正”需求的重要一步。在附属权利要求以及在结合附图阅读的说明书中，对本专利技术的有利设计和进一步实施进行了概述并且实际上进行了公开。有利的是，该变压器包括两个初级绕组，以及用于在该初级绕组中生成交流电流的装置由以下部件形成用于整流输入交流电压的第一初级全桥整流器或中心点整流器，关联全桥逆变器，其输出部连接至变压器的每一个初级部分绕组，在初级部分绕组之间切换的第一初级电容器，从而在全桥逆变器的输出部处形成由初级部分绕组与第一初级电容器构成的串联连接，以及反向并联地切换至全桥逆变器的第二初级全桥整流器，其中，其输入部具有切换至其的第一初级电容器，并且其中，其输出部连接至全桥逆变器的输入部。这样，在初级侧形成了谐振电路，该电路使得逆变器的晶体管在不需要电功率的情况下实现地切换。因而，该电路在操作上具有高能效，并且显示了良好的EMV行为。而且，如果设置有第一控制变压器来驱动全桥整流器是有利的。用于晶体管的控制信号是对称的，这是因为相应对角布置的晶体管分别被导通和断开。通过在考虑极性的情况下将控制变压器的次级侧线圈连接至晶体管的控制输入部，可以以相对简单的技术方式来驱动逆变器。如果第一次级全桥整流器的输入部经由由第二次级 电容器和至少一个切换元件构成的串联连接来连接，则尤其有利。利用本专利技术的这种变型例，次级部分绕组周期性地短路，从而变压器的漏电感充当升压转换器扼流圈。第二次级电容器可以被视为“虚拟负载”，其在次级整流器由于过高的输出电压而停止导电时变得有效。这样，即使次级侧整流器本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·克劳泽，
申请(专利权)人：布鲁萨电子公司，
类型：
国别省市：
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