用于操控dc/dc电压降压转换器的方法

文档序号:9650808阅读:526来源:国知局
用于操控dc/dc电压降压转换器的方法【
技术领域
】[0001]本发明属于直流电压/直流电压转换器、称为“DC/DC转换器”的领域,并且更特别地涉及用于操控DC/DC降压转换器、称为“降压(buck)转换器”的方法,所述降压转换器用于向负载端子供应具有经调节的值的输出电压。【
背景技术
】[0002]降压转换器存在许多应用。特别地,它们被用于机动车辆中以用于降低由电源(可以是机动车辆的电池、连至电池的电压调节器等等)所供应的电压,以便尤其为所述机动车辆的电子计算机供电。[0003]图1表示了降压转换器10,其常规地包括电感组件11,所述电感组件11的一个端子连至所述降压转换器10的输出端处的电容组件12。更特别地,电容组件12包括两个端子,其中之一连至电感组件,并且其中另一个连至电气接地。[0004]电感组件11的另一端子经由可操纵的开关(commutateurpilotable)、称为“调节开关”14而连至电源50,所述开关被适配成自所述电源50连接/断开所述电感组件11。经由调节开关14而连至电源50的电感组件11的所述端子同样通过能够是可操纵或不可操纵的另一开关而连至电气接地。在由图1所图示的示例中,所述另一开关是不可操纵的并且由二极管13构成,所述二极管13的一个极连至在调节开关14和电感组件11之间的中间点,并且所述二极管13的另一极连至电气接地。[0005]降压转换器10被实施以用于在电容组件12的端子处供应具有经调节的值的输出电压Vs,电容组件12的所述端子连至负载60,诸如例如机动车辆的电子计算机的微控制器。[0006]以常规的方式,通过操控调节开关14而调节降压转换器10的输出电压Vs,并且所述降压转换器10为此包括所述调节开关14的操控装置15。[0007]更特别地,根据输出电压Vs的值来操控调节开关14,以使得交替:?称为“连接间隔”的间隔,在所述连接间隔的过程中,调节开关14处于导通状态,电感组件11于是连接到电源50,与?称为“断开间隔”的间隔,在所述断开间隔的过程中,所述调节开关14处于阻断状态,电感组件11于是不被连接到所述电源50。[0008]图2图示了降压转换器10的运转,并且表示了输出电压%与在电感组件11中流通的电流随时间的演进。[0009]在第一时间中,调节开关14在断开间隔T1的过程中处于阻断状态。在电感组件11中流通的电流为零并且输出电压vs逐渐减小。[0010]当输出电压Vs的值达到预定义的连接阈值Sc时,操控调节开关14成导通状态。然后接下来是连接间隔T2,在所述连接间隔的过程中,电感组件11连接到电源50。在电感组件11中流通的电流于是逐渐增加,完全如同在电容组件12的端子处的输出电压Vs—样。[0011]当输出电压vs的值达到预定义的断开阈值sD(其大于连接阈值se)时,操控调节开关14成阻断状态。然后接下来是断开间隔T3,在所述断开间隔的过程中,电感组件11不连接到电源50。在电感组件11中流通的电流于是逐渐减小。[0012]然而,在断开间隔T3的过程中,输出电压Vs在第一时间中增加,这是由于在电感组件11中积聚的能量至少部分地朝向电容组件12放电。输出电压%的该增加不能够通过处于阻断状态的调节开关14而被控制。[0013]输出电压Vs的波动的幅度可以变成大于在连接阈值Sc和断开阈值SD之间的差。[0014]为了限制该波动,已知的是使连接阈值Se和断开阈值SD更接近。这样,连接间隔的持续时间被缩减,这导致在电感组件11中积聚的并且在断开间隔期间传输到电容组件12的能量的减小。[0015]然而,寄生元件、尤其是电容组件12的寄生电感是在调节开关14的每个状态改变时的输出电压vs的突然变化的原因。因此,当操控调节开关14成导通状态时,产生输出电压Vs的突然增加(图2上的参考标记VI)。同样地,当操控调节开关14成阻断状态时,产生输出电压Vs的突然减小(图2上的参考标记V2)。[0016]这些突然的变化阻止使连接阈值Se和断开阈值S。太接近。【
发明内容】[0017]本发明的目的在于补救现有技术的解决方案的限制中的全部或部分,尤其是前文所展现的那些,这通过提出一种解决方案,所述解决方案使得能够限制DC/DC降压转换器的输出电压的波动,而无论连接到所述DC/DC转换器的负载是什么,同时对于与所述DC/DC转换器中的寄生元件的存在相关的输出电压的可能的突然变化是鲁棒的。[0018]此外,本发明的目的还在于提出一种解决方案,所述解决方案在某些情况下能够以简单且不太昂贵的方式实施,这在机动车辆的领域中是特别重要的。[0019]为此,并且根据第一方面,本发明涉及一种用于操控DC/DC降压转换器的方法,所述DC/DC降压转换器用于自电源供应具有经调节的值的输出电压,所述降压转换器包括电感组件,所述电感组件的一个端子经由调节开关而连至电源,并且所述电感组件的另一个端子连至所述降压转换器的输出电容组件。通过交替连接间隔与断开间隔而调节输出电压,在所述连接间隔的过程中,调节开关处于导通状态,在所述断开间隔的过程中,所述调节开关处于阻断状态,当输出电压的值达到断开阈值时,操控调节开关从导通状态到阻断状态,并且当输出电压的值达到连接阈值时,从阻断状态到导通状态。根据本发明,断开阈值具有可变值,其在每个连接间隔的过程中、自大于连接阈值的最大值的所述断开阈值的最大值而逐渐下降。[0020]因此,有可能的是调整断开阈值的最大值,以用于确保对由寄生元件的存在所引起的输出电压的突然变化的抗扰性。[0021]由于断开阈值具有可变且下降的值,所以连接间隔的持续时间与其中断开阈值具有等于断开阈值的最大值(其被调整以用于确保对于输出电压的突然变化的抗扰性)的恒定值的情况相比将缩减。这样,在连接间隔的过程中在电感组件中积聚的能量相比于具有恒定值的断开阈值的情况是缩减的,这导致输出电压的波动的幅度的减小。[0022]此外,连接间隔的持续时间不是恒定的并且取决于在逐渐增大的输出电压和逐渐减小的断开阈值之间的相交时刻。这样,可以限制输出电压的波动的幅度,而无论连接到降压转换器的负载是什么。事实上,如果负载使用在电感组件中流通的电流的小的部分,那么输出电压将在连接间隔的过程中迅速增加,并且将迅速与断开阈值相交。在电感组件中积聚的能量将主要在断开间隔的过程中被传输到电容组件,但是由于连接间隔的缩减的持续时间而将是相对小的。相反,如果负载使用在电感组件中流通的电流的大的部分,那么输出电压的波动的幅度将无论如何减小,这是由于在连接间隔的过程中在电感组件中积聚的能量将主要在断开间隔的过程中传输到负载。[0023]在特定实施例中,用于操控降压转换器的方法可以此外包括分离所取的或根据技术上可能的所有组合的以下特征中的一个或多个。[0024]在特定实施例中,断开阈值在每个连接间隔的过程中朝向所述断开阈值的最小值逐渐收敛。[0025]在特定实施例中,连接阈值的最大值小于或等于断开阈值的最小值。[0026]在特定实施例中,连接阈值具有等于所述连接阈值的最大值的恒定值或具有在每个断开间隔的过程中朝向所述连接阈值的最大值逐渐增加的可变值。[0027]根据第二方面,本发明涉及一种DC/DC降压转换器,其用于自电源供应具有经调节的值的输出电压,所述降压转换器包括电感组件,所述电感组件的一个端子经由调节开关而连至电源,并且所述电感组件的另一端子连至所述降压转当前第1页1 2 3 
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