开关保护的制作方法

本发明涉及一种用于控制桥接电路的开关的方法，其中桥接电路包括：第一和第二输入端子以用于连接电源、第一支路，所述第一支路连接在第一和第二输入端子之间并且包括在第一输入端子和形成桥接电路的输出端子的中心抽头之间的第一区段并包括在中心抽头和第二输入端子之间的第二区段，其中第一区段包括第一开关，并且第二区段包括第二开关。本发明还涉及一种适配成执行这种方法的控制器，涉及一种包括这种控制器的开关布置，以及涉及包括这种开关布置的转换器。

背景技术：

电子工程中的挑战性任务之一是增加电路及其部件的寿命。任何设备的寿命和可靠性显著取决于集成在设备中的电子电路的条件。电子电路不仅应该能够满足其在该瞬时的要求，而且必须确保在设备的整个寿命期间的正确操作。此外，当前，整体结构的使用已经增加。在这样的整体结构中几乎不可能替换单个电子部件。因此，单个部件的故障可能使整个电子设备瘫痪。因此，部件的可靠性和寿命变得更加重要。

在电路中存在有像例如过高电流、过高电压或短路的可能损害其电子部件的若干故障。为避免这种故障的装置在本领域中是已知的。

例如，us7，826，239b2（deltaelectronics）公开了一种开关电力供应（powersupply），其包括具有过载保护延迟电路的桥式整流器。过载保护机构能够保护开关电力供应免受归因于过载问题的损坏。为此目的，过载保护机构监测反馈信号并将反馈信号与指定阈值进行比较。如果反馈信号超过阈值，则发出（issue）停止信号以停止脉宽调制器的操作，并且由此关闭开关电力供应。为了避免当发生瞬时上升时在负载瞬变期间错误地激活过载保护机构，过载保护延迟电路能够将时间延迟添加到反馈信号，使得不考虑反馈信号的短暂上升。

us8，724，280b2（arneandersson等人）公开了通过使用能够阻断或中断电涌（诸如照明电涌）的电熔丝（e-fuse）的另一保护，所述电涌在与电熔丝预定操作方向相反的方向上流动。因此，电熔丝包括一限流器，所述限流器能够阻断在与操作方向相反的方向上流过电流路径的电流。电熔丝还包括一控制器，所述控制器能够断开晶体管开关并且在过电流、短路或电涌电流被传感器检测到时将电流路径断开连接。控制器还能够在晶体管开关被控制器断开时开始定时器，并且当延迟已过去时，其可以自动地重新闭合所断开的晶体管开关。

由美国2011/0211376（muratamanufacturing）公开了其它保护装置。文档公开了一种供开关电力供应设备使用的开关控制电路。当在其中反馈端子处的电压超过预定电压的周期变得大于预定周期时，过电流检测电路确定电流状态处于过载状态中。在该过载状态中，确定目标信号的电压随着光电晶体管的阻抗中的增加而增加。因此，在过载状态中或在过电压输出状态中，可以根据确定目标信号停止振荡。

但是不仅上述的高电流或高电压可能损害电路及其电子部件。此外，非常快的每时间单位电压的改变（dv/dt）或每时间单位电流的改变（di/dt）可能导致电子部件的故障。这尤其适用于像金属氧化物半导体场效应晶体管（mosfet）的开关。这样的高速故障难以检测，至少其要求复杂的瞬变捕获装备。例如，这种故障可能与电力供应中的半桥或全桥结构结合而发生。公知的桥接电路通常包括桥输出和第一及第二输入端子之间的至少一个支路。桥接电路可以包括两个mosfet作为每个支路中的开关。通常，桥接电路用于建立两个不同的电流路径，从而允许例如斩波（chop）直流电流。在这种情况下，桥接电路的开关通常被开关，使得在第一电流路径中，电流在第一方向上在桥的输出处流动，并且在第二电流路径中，电流在相反的方向上在桥的输出处流动，以便将直流电流转换为交流电流。

如果mosfet在传导状态（例如，如果某一高度的电流流过mosfet）中被开关，则mosfet且尤其是mosfet的体二极管可能超载（overstress）或甚至损坏，因为超过了最大允许的电压的改变（dv/dt）或电流的改变（di/dt）。在传导期间对开关的这种进行开关也被称为“硬开关”。而在可比较低的电流或甚至完全没有电流流动的时刻对开关进行开关被称为“软开关”。

特别地，诸如在电容模式中进行操作的llc转换器之类的谐振转换器易于使它们的开关超载。该已知问题的解决方案是通过避免在电容模式中的操作来保护电力供应。这可以例如通过将开关频率的下端限制到谐振频率来实现。因此，在转换器的启动期间，开关频率以可比较高的水平开始。后续地，连续地降低开关频率，直到调节器接管开关控制。该解决方案是广为人知的并且很好被建立。因此，容易实现这样的解决方案。然而，该方法具有严重的缺点。其在任何时间都不可能防止开关的传导体二极管上的进行开关并因此减轻或防止超过dv/dt或di/dt的限制。特别地，在前几个脉冲期间的启动阶段处，当传导电流时开关可能被开关。因此，部件可能没有始终在安全操作范围内被开关。这显著地降低了开关的寿命并且因此降低了电路的寿命。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于控制涉及最初提到的技术领域的开关的方法，其允许对开关的安全且可靠地进行开关，使得可以增加开关的寿命。本发明的其它目的是提供对应的控制器和对应的开关控制布置。

本发明的解决方案由权利要求1的特征指定。根据本发明，该方法包括以下步骤

a）通过测量桥接电路中的电流或测量所述桥接电路中的电压来确定测量值；

b）执行测量值与阈值的比较，以及

c）依靠所述比较的结果来控制对第一支路的第一开关和第二开关进行开关。

优选地，测量值通过测量电流在以下项的流动来确定

a）在两个区段中的一个中，

b）在连接线中，

c）进入或离开中心抽头或者

d）进入或离开输入端子中的一个

或者通过测量桥接电路中不在相同线上的任何两个点之间的电压，例如

a）跨第一支路的两个区段中的一个，

b）跨输入端子，

c）跨开关中的一个，或者

d）在中心抽头和参考电压之间。

也可以在具有与上述位置相同的电流或电压的点处进行所述测量。例如，连接线是与连接中心抽头和第一或第二开关的线不同的连接到中心抽头的线。因此，其电压电位与中心抽头中的一个相同，并且因此可以通过将电压表连接到连接线并连接到具有参考电压电位的点来进行“测量中心抽头和参考电压之间的电压”。相似地，如果不存在与中心抽头并联的电流路径，则可以通过测量连接线中的电流来测量通过中心抽头的电流。

优选地，参考电压是接地、在输入端子、输出端子或中性点处的电压。如果没有另外说明，则在这里以及在下面的“线”是两个部件之间的直接电连接。部件可以是电源、电压源、电流源、电阻器、电感、电容、到其它线的连接点、开关、晶体管或者可以显著影响流过其的电流或跨其两端的电压的任何其它设备。对不在相同线上的点之间的电压测量的限制应当排除始终处于相同电位上的两个直接连接的点之间的电压的不合理测量。

优选地，通过测量在两个区段中的一个中流动的电流或者通过测量跨第一支路的两个区段中的一个的电压来进行确定测量值。

根据本发明的方法允许在安全操作范围中操作开关，因为在开关被开关之前测量了桥接电路中的电流或电压。例如，当表示电流或电压值的测量值等于或降到低于某一阈值时，该方法允许对开关可靠地进行开关。这意味着，例如，除了不期望的过电流情况之外，开关仅在它们不处于传导状态中时或者当它们仅承载低于给定阈值的电流时才被开关。这增加了开关的寿命。

在一个示例中，如果电流或电压超过某一限制，则可以停止对开关进行开关。这意味着，例如，开关被控制使得当电路中的电流或电压过高时它们不闭合。在另一示例中，该方法允许在发生过电流的情况下断开开关。通过断开开关，电流路径可以被中断，并且电路及其元件被保护免受过电流。这可以增加电路的部件的寿命。

例如，如果阈值的值被选择为接近零，则如果流过开关的电流非常低或者如果电流几乎为零，则开关可以被开关。因此，该方法允许在桥接电路中有效地控制每时间单位电流的改变（di/dt）或每时间单位电压的改变（dv/dt）。因此，能够可靠地防止归因于超过关于di/dt或dv/dt的分量的限制而引起的桥接电路的部件的故障。此外，利用根据本发明的方法，不需要通过如本领域中通常的使用高开关频率来启动转换器。代替地，转换器可以以任何频率来启动。这简化了启动程序。

这种受控开关允许对开关的可靠且安全地进行开关，使得防止开关的损坏和整个电路的损坏。因此，可增加电路的寿命。

当在区段中的一个中流动的电流与流过该区段中的开关的电流相同时，在区段中测量优选实施例中的一个中的电流。这对于找出有多少电流流过开关，即电流是否可能是危险的或者电流或di/dt是否处于对于对开关进行开关是优选的电平是有用的。

在连接线中流动的电流是在根据基尔霍夫定律的区段中流动的电流的总和。然而，在即将到来的情况下，通过断开的开关的流将是可忽视的，并且因此在这里和下面将被假定为零。因此，连接线中的电流等于流过闭合的开关的电流。在优选实施例之一中，在连接线中测量电流。这允许确定有多少电流流过闭合的开关，并且因此检测即电流是否可能是危险的或者电流或di/dt是否处于对于断开闭合的开关以及闭合断开的开关是优选的电平。在单个点处的该测量可以用于两个开关。

流入或流出中心抽头的电流的测量等于通过开关中的一个的电流，并且其符号取决于考虑哪个方向（入或出）的决定。该测量的绝对值将是对于通过开关中的一个的di/dt和对于流过其的电流的上限，并且因此可以用于防止在高电流改变率下的高电流下进行开关或用于中断不期望的高电流。在优选实施例中的一个中，测量流入或流出中心抽头的电流。这具有仅需要一个测量设备的优点。除了连接线中的电流测量之外，测量流入或流出中心抽头的电流还可以用于检测通过断开的开关的电流是否不期望地高，这可以指示开关中的一个的故障。

在一个优选实施例中，流入或流出输入端子中的一个的电流可以被测量。该测量可用于检测过电流和短接。

在一个优选实施例中，测量桥接电路中任意两点之间的电压。如果部件的电阻是已知的，则可以根据在该部件之上测量的电压来计算该部件内部的电流。因此，可以使用跨区段的电压而不是通过该区段的电流，并且可以测量开关中的一个之上的电压以确定流过该开关的电流。此外，测量部件之上的电压允许断开或闭合开关以保护开关其本身或其它部件免受对于相应部件危险的电压或用于确定针对像例如进行开关之类的动作的适合的时间点（pointintime）。

在一个优选实施例中，测量电路中的点（优选地中心抽头）与参考电压之间的电压或输入端子之间的电压。电路中的点与参考电压（像接地或中性点）之间的电压测量以及还有跨输入端子的电压测量可用于检测电压中的周期性并避免例如以接近周期性出现的电压峰值或电压最小值来对开关进行开关。

术语桥接电路包括第一和第二输入端子以及连接在第一和第二输入端子之间的至少一个支路。支路包括至少两个开关和两个开关之间的中心抽头，其中中心抽头形成桥接电路的输出端子。桥接电路可以包括另外的部件，例如测量设备、附加开关、二极管、线圈、电容器等。优选地，桥接电路的第一和第二输入端子连接到电源，优选地连接到电压源。此外，桥接电路可以通过桥接电路的输出端子连接到另一电路。因此，桥接电路是电流路径的一部分。术语电流路径被理解为是闭合路径，例如在其中电流可以流动的电路。

术语桥包括本领域公知的全桥或半桥。全桥通常包括至少两个支路，每个支路包括至少两个开关，其中每个支路包括两个开关之间的中心抽头。两个中心抽头优选地形成桥接电路的每个输出端子。桥接支路（bridgebranch）可以包括另外的部件，诸如开关、测量设备、二极管、线圈、电容器等。半桥通常包括具有两个开关的至少一个支路，其中在两个开关之间具有中心抽头。全桥和半桥可包括连接在第一和第二输入端子之间的另外的支路。这些另外的支路可以包括其它部件，诸如开关、测量设备、二极管、线圈、电容器等。

电源包括适配成生成电功率的任何源。优选地，电源是诸如电池的直流电流源、诸如光伏系统、风电场或水电发电站的可再生电源或任何其它直流电流电功率系统。电源优选为电压源。

电流（优选地在两个区段中的一个中流动的电流）的测量可以包括测量正电流以及负电流。这意味着测量包括对从第一支路之外（例如，从可能存在的第二支路）流过中心抽头到桥接电路的第一支路中的电流进行测量。在这种情况下，测量值具有负符号。与此相反，在中心抽头处从桥接电路流出到另一电路或流到可能存在的第二支路的中心抽头的测量电流具有正符号。然而，符号的分配也可以反之亦然。换句话说，不仅电流的绝对值被测量而且其流动方向也被测量。

电流的测量，优选地在两个区段中的一个中流动的电流可以包括测量电流的绝对值。

可以通过测量已知电阻之上的电压来间接地测量电流。此外，电压可以被测量为绝对值或包括指示连接到测量设备的哪一侧上具有较高电位的符号的值。

在实施例中，在桥接电路包括例如全桥电路中的第一和第二支路的情况下，还可以在两个区段中的一个中或者在第二支路的中心抽头处测量电流。因此，电压也可以跨第一输入端子和第二支路的中心抽头之间的区段或跨第二支路的中心抽头和第二输入端子之间的区段来测量。

执行比较意味着比较所测量的值是否高于、降到低于或等于阈值。根据比较的结果，断开或闭合第一和第二开关的开关。这允许设定对于对开关进行开关的特定条件。优选地，第一开关和第二开关可以在相同时间被开关。同样地，一个开关可以在另一开关已经被开关之后而被开关。优选地，在对桥接电路的开关进行每次开关之前，每次执行所提及的比较。

通常，借助于本领域中公知的脉宽调制（pwm）信号来开关桥接电路的开关。这样的pwm信号通常包括不同脉冲宽度而频率保持恒定的脉冲。然而，频率可以在诸如启动程序或关闭程序之类的异常情况下变化。用于对开关进行开关的信号包括某一宽度的脉冲，其中开关依靠脉冲的宽度保持闭合或保持断开。与现有技术解决方案的这种状态相反，根据本发明的方法另外依靠测量值与阈值的比较的结果来调制脉冲宽度。

还可以借助于频率调制（fm）信号来开关桥接电路的开关。在这种情况下，开关依靠信号的频率保持闭合或者保持断开。例如，fm信号的占空比保持恒定，但是脉冲的宽度以及因此其每时间单位的数量可以改变并且指示开关是否有期望状态（断开或闭合）。脉冲的高频分别是小脉冲宽度，并且可以使开关断开，而脉冲的低频分别是大脉冲宽度，可以使开关闭合，或者反之亦然。

术语开关包括由电信号可开关（switchable）并且能够建立电连接或能够中断电连接的任何类型的开关。术语开关包括诸如晶体管、逻辑门、半导体开关、压（piezo）开关、线圈开关或霍尔效应开关之类的开关。开关可以被实现为独立的电子设备或被实现为安装在印刷电路板上的半导体设备。优选地，第一和第二开关是晶体管。

对开关进行开关包括开关的断开和闭合。在本说明书中，术语断开意味着开关中的电连接被中断，使得没有电流或几乎没有电流可流过开关。相反，术语闭合意味着建立开关中的电连接，使得电流可流过开关。

优选地，第一和第二开关被开关，使得形成第一电流路径和第二电流路径，其中第一电流路径不同于第二电流路径。优选地，开关以连续的顺序并且以重复的方式被开关，使得第一电流路径被建立并且后续被中断，并且在空载时间（deadtime）之后，第二电流路径被建立并且后续被中断以便在空载时间之后再次建立第一电流路径。这允许对开关的进行高效开关以及对桥接电路的高效操作。

优选地，比较包括以下步骤：当测量值的绝对值与阈值交叉时检测。测量值的绝对值是测量值的非负值而不考虑其符号。术语“与阈值交叉”意味着绝对值首先低于阈值并且增大到高于阈值（在正方向上交叉），或者它意味着绝对值首先高于阈值并且降到低于阈值（在负方向上交叉）。如果测量值超过或降到低于阈值或等于阈值，则这样的比较允许对第一或第二开关进行开关。例如，如果测量值与阈值交叉，则开关可以被确切地开关。

在一个实施例中，对测量值执行比较。这意味着在比较中考虑测量值的符号。这允许在比较中区分正测量值和负测量值，并且因此增加了方法的灵活性。

此外，在另一实施例中，比较包括以下步骤：当测量值位于高于或低于阈值的范围内时检测而不是当测量值与阈值交叉时检测。

在一个实施例中，测量值可以为正或为负。在这种情况下，可以用正阈值和负阈值进行比较。具有相同绝对值但不同符号的两个阈值在下文中被称为“阈值对”。两个阈值是这样的阈值对的成员。当测量值大于或等于负阈值并且小于或等于正阈值时，开关中的至少一个被闭合。或者换句话说：当测量值位于由阈值对定义的阈值间隔内时，开关中的至少一个被闭合。阈值间隔是由阈值对的两个成员或由不形成对的两个阈值所限制的间隔。

该实施例允许针对负测量值和正测量值设定不同的阈值，并且由此增加了方法的灵活性。这样的控制允许对开关的进行安全开关。这意味着如果流过开关的电流超过任何阈值或者如果跨第一支路的两个区段中的一个的电压超过任何阈值，则开关不被开关。因此，可以维持与每时间单位的电流的改变或每时间单位的电压的改变相关的开关的限制。这防止了部件的损坏，并且因此增加了开关的寿命。

在一个实施例中，测量值可以为正或为负。在这种情况下，可以用正阈值和负阈值进行比较。当测量值小于负阈值或大于正阈值时，开关中的至少一个被闭合。

在这种情况下，例如，如果在电路中流动的电流太高，则电流路径可以被中断。

优选地，当测量值上升到高于负阈值或降到低于正阈值时，支路中的开关中的一个被断开，并且当测量值在负阈值和正阈值之间时，相同支路中的开关中的另一个被闭合。

这样的进行开关确保了不存在某一时刻两个开关都在相同时间被闭合，并且因此产生短路。此外，由于开关仅在测量值的绝对值等于或降到低于阈值的情况下被闭合，这防止了当电流流过开关时被开关的开关，例如，所谓的硬开关被减轻。这防止了开关中的损坏并且增加了开关的寿命。

在另一实施例中，如果测量值的绝对值高于正阈值或低于负阈值，则可以断开所有开关。如果在桥接电路中出现非常高的电流或非常高的电压，则所有开关的断开可以是有用的，以便防止损坏的部件。

在一个优选实施例中，存在第一和第二开关的预定初步闭合和断开时间。在该实施例中，阈值是具有正符号的第一阈值。另外，存在具有负符号的第二阈值。执行测量值与阈值的比较的步骤包括以下步骤：在第一开关的初步闭合时间确定测量值是否等于或小于第一阈值，以及在第二开关的初步闭合时间确定测量值是否等于或大于第二阈值。

依靠所述比较的结果来控制对第一支路的第一和第二开关进行开关的步骤在该实施例中包括以下步骤：

如果比较的结果为正，并且如果所述比较在第一开关的初步闭合时间进行，则第一开关被立即闭合，并且如果比较是在第二开关的初步闭合时间进行，则第二开关被立即闭合。

如果比较的结果为负，并且如果所述比较在第一开关的初步闭合时间进行，则第一开关在由测量值与第一阈值的后续负交叉（negativecrossing）的时间处或之后被闭合。

然而，仅在以下情况中发生这种闭合：如果在其处进行比较的初步闭合时间之后发生第一阈值的后续负交叉的话以及如果闭合第一开关的预期时间落入在其处进行比较的初步闭合时间与第一开关的下一初步断开时间之间的时间帧中的话。

如果比较的结果为负，并且如果所述比较在第二开关的初步闭合时间进行，则第二开关在由测量值与第二阈值的后续正交叉的时间处或之后被闭合。

然而，仅在以下情况中发生这种闭合，如果在其处进行比较的初步闭合时间之后发生第二阈值的后续正交叉的话以及如果闭合第二开关的预期时间落入在其处进行比较的初步闭合时间与第二开关的下一初步断开时间之间的时间帧中的话。

如果测量值等于或小于第一阈值，则在第一开关的初步闭合时间处进行的比较的结果为正。

如果测量值等于或大于第二阈值，则在第二开关的初步闭合时间处进行的比较的结果为正。

如果其不为正，则比较结果为负。

在一个实施例中，存在第一和第二开关的预定初步闭合和断开时间。执行测量值与阈值的比较的步骤包括以下步骤：在每一个初步闭合时间确定测量值是否指示适合于与初步闭合时间相关联的开关的方向；并且如果不是这种情况，则确定测量值的绝对值是否等于或低于阈值。依靠所述比较的结果来控制对第一支路的第一和第二开关进行开关的步骤包括以下步骤：如果比较的结果为正，则与在其处进行比较的初步闭合时间相关联的开关被闭合。如果比较的结果为负，则与在其处进行比较的初步闭合时间相关联的开关在由测量值的绝对值与阈值的后续交叉的时间处或之后被闭合。然而，这种闭合仅在以下情况中发生：如果这样的交叉发生在其处进行比较的初步闭合之后的话以及如果闭合的预期时间落入在其处进行比较的初步闭合时间和与该初步闭合时间相关联的开关的下一初步断开时间之间的时间帧中的话。

如果初步闭合时间是第一开关的初步闭合时间并且类似地用于第二开关，则与初步闭合时间相关联的开关是第一开关。如果例如电流在允许开关的软开关的方向上流动或者如果电压被引导以使得安全开关是可能的，则方向适合于开关。例如，单向开关的阻断方向上的电流允许这种开关在许多情况下的安全开关。方向典型地由测量值的符号来指示。

这些实施例的想法如下：

在开关的每个预定初步闭合时间，将测量值的符号与将要被闭合的开关进行比较：如果它是闭合第一开关的时间，则测量值应该为负。如果它是闭合第二开关的时间，则测量值应该为正。如果是这种情况，则存在标称情况并且相应的开关被闭合。

然而，如果测量值的符号不如其被认为的那样，则测量值的绝对值变得重要：如果测量值仅仅是轻微错误的，即如果它在不期望的方向上仅具有小的绝对值，则开关仍然是安全的并且相应的开关在预定初步闭合时间被闭合。在一个实施例中的第一阈值和第二阈值或在其它实施例中的阈值确定在这种情况下被认为是小的绝对值。

然而，存在测量值的绝对值大于被认为是安全的情况。在这些情况下，闭合开关减少了开关的寿命并且增加了功率损耗并且应当被相应地避免。因此，开关的闭合被推迟，直到测量值的绝对值已经下降到安全水平。另外，在许多情况下，优选的是，甚至进一步推迟闭合达一延迟，以便在还要更期望的条件下闭合开关。

另外，开关的闭合应当发生在以初步闭合时间开始并且以后续初步断开时间结束的给定时间间隔内。第一和第二开关的初步闭合和断开时间以这些时间间隔不重叠的方式来布置。这确保不存在两个开关都闭合的某一时间。

“在指定时间间隔期间闭合”和“测量值的小绝对值”的要求的组合可能导致开关在其初步闭合时间与其后续初步断开时间之间的整个时间间隔期间停留在断开的情况。然而，在大多数情况下，如果发生临界情况，则这些实施例导致开关信号的前沿（leadingedge）调制指示开关的闭合。

根据两个实施例的方法基本上一次又一次地重复，始终在初步闭合时间开始，由此第一和第二开关交换它们的角色以及在比较步骤中使用的适合的方向或阈值。

这两个实施例具有如下优点：测试确切地消除了对开关的潜在危险的情况，而没有对桥接电路的环境有任何要求，因为用于测量值如何随时间演变的预测很少，并且在使用零延迟时，对于这样的预测的需要甚至可以进一步减少。

根据一个实施例，桥接电路包括并联连接到第一开关的第一体二极管和并联连接到第二开关的第二体二极管。第一和第二开关是单向开关。体二极管被布置成使得它们的传导方向与它们并联连接到的单向开关的传导方向相反。

布置与单向开关并联但具有相反传导方向的体二极管具有在所有开关被断开的时间期间在桥的输出侧上呈现的电压可减少的优点。因此，电路可以不时地（timetotime）以已知且可预测的状态返回。

在一个实施例中，除了体二极管之外，还存在与单向开关并联布置的电容器。

在一个实施例中，第一开关的初步闭合时间具有与彼此的时间差t，并且第二开关的初步闭合时间具有与彼此的时间差t和与第一开关的初步闭合时间的时间差t/2。t是桥接电路的期望输出频率的倒数。初步闭合持续期小于t/2。第一或第二开关的初步断开时间发生在相应开关的初步闭合时间之后的初步闭合持续期。t/2和初步闭合持续期之间的差定义了空载时间。优选地，以这样的方式选择空载时间：在标称工作条件之下，桥接电路的所有区段之上的电压在下一初步闭合时间处已经基本上消失。

具有开关的桥接电路典型地用于功率转换器中，并且开关频率确定转换器的输出。在标称条件下，周期性开关是期望的，并且具有给定频率的这种周期性开关是可以通过控制第一和第二开关来实现的，其中闭合信号呈现在相应的初步闭合时间并且断开信号呈现在相应的初步断开时间。

提供在其期间所有开关被断开的空载时间在一方面避免了意外地所有开关都在相同时间被闭合，以及另一方面，其允许与开关并联布置的电容的放电，这也有助于保护开关。

在一个实施例中，测量值是电流，优选地是连接线中的电流。电流的符号被选择为使得第一体二极管相对于正电流处于反向方向上。

测量电流并且因此测量对于软开关是重要的性质最小化了应用根据本发明的方法所需的假设。此外，可以精确地进行电流测量。如果电流的符号被选择为使得第一体二极管处于反向方向上，则第一开关在其闭合的情况下传导该电流。此外，当在该实施例中测量正电流时，第二开关的体二极管进行传导。当第二开关的体二极管在该状态下传导时，第二开关可以被闭合而没有任何风险。

优选地，如果测量值的绝对值等于或降到低于阈值，则控制对第一和第二开关的开关包括闭合第一或第二开关。

这样的控制允许对开关的安全开关。这意味着如果流过开关的电流的绝对值超过阈值，或者如果跨第一支路的两个区段中的一个的电压的绝对值超过阈值，则开关不被开关。因此，可以维持关于每时间单位的电流的改变或每时间单位的电压的改变的开关的限制。这防止了部件的损坏，并且因此增加了开关的寿命。

可能存在其中测量值等于或低于阈值但不期望闭合开关中的一个的情况。这种情况可能在空载时间期间发生，其中所有开关按用途（bypurpose）保持断开或者如果一个开关已经闭合，同时测量值与阈值交叉。

为了实现上述开关，可以调整pwm信号的一个或多个脉冲的脉冲宽度或用于对开关进行开关的fm信号的频率。例如，可以延长或缩短pwm信号的脉冲的脉冲宽度，或者可以增加或减小fm信号的频率。优选地，pwm信号的一个脉冲的脉冲宽度被缩短。pwm信号的延长的或缩短的脉冲允许提高（pushup）或延迟开关的闭合或断开。优选地，fm信号的频率被增加。fm信号的增加的频率允许提高或延迟开关的闭合或断开。

在一个实施例中，如果测量值的绝对值超过阈值，则开关被闭合。在这种情况下，例如，如果在电路中流动的电流太高，则电流路径可能被中断。

在本发明的优选实施例中，该方法包括断开开关中的一个的步骤，并且还包括如果测量值的绝对值等于或降到低于阈值，则闭合开关中的另一个的步骤。

这样的开关确保不存在某一时刻两个开关都在相同时间被闭合并且因此产生短路。此外，由于开关仅在测量值的绝对值等于或降到低于阈值的情况下被闭合，所以当电流流过开关时防止开关被开关，例如，所谓的硬开关被减轻。这防止了开关中的损坏并且增加了开关的寿命。

优选地，闭合第一开关以及断开第二开关建立第一电流路径并且断开第一开关以及闭合第二开关建立第二电流路径。断开一个开关和闭合另一开关的步骤不必彼此紧接地跟随。相反，在对一个开关进行开关和对另一个开关进行开关之间可能存在空载时间。空载时间确保一个支路中的两个开关不在相同时间被闭合并且因此引起短路电流。

在一个实施例中，如果测量值的绝对值等于或降到低于阈值，则断开开关中的一个。如果电路中的电流或电压对于正确的操作来说太低，则这种开关可能对停止开关是有用的。

在另一实施例中，如果绝对值超过阈值，则可以断开开关。如果在桥接电路中发生非常高的电流或非常高的电压，则两个开关的断开可能是有用的以便防止损坏的部件。

优选地，依靠比较的结果来控制对第一和第二开关进行开关包括：如果在阈值交叉和开关的初步断开时间之间的持续期大于延迟，则在闭合第一或第二开关之前在比较为负的情况下在阈值交叉之后等待一延迟。

优选地，阈值交叉是第一或第二阈值的交叉。

如果比较导致保持开关在即将到来的阈值交叉之前断开，则比较为负，尽管在比较的不同结果的情况下即将到来的阈值交叉之前已经闭合了该开关。

所述延迟是时间段。优选地，延迟持续pwm开关信号的频率的周期持续期的1%与10%之间。优选地，频率为至少1khz，优选为50与500khz之间，并且延迟持续至少百纳秒，优选在100与500纳秒之间。优选地，也可以使用fm信号。如果使用fm信号，则延迟优选地持续至少百纳秒，更优选地在100与500纳秒之间。该延迟不对应于空载时间，所述空载时间通常设定在对一个开关的进行开关与对另一开关的后续进行开关之间。

该延迟不仅允许在检测到阈值交叉时的时刻对开关进行开关，而且允许在稍后的时间（即，在已经检测到阈值的交叉之后的给定延迟）进行开关。因此，对与至少一个阈值交叉的反应可以被移位。换句话说，阈值可以被设定为任何值，例如以易于测量的值。由于延迟，对第一或第二开关进行开关可以被延迟，使得对开关进行开关在期望的时刻被执行。

优选地，延迟是恒定的时间段。在一个实施例中，可以在pwm信号的每个循环中计算延迟时间。优选地，pwm信号的循环是pwm信号的频率的倒数。优选地，在fm信号的情况下，以常规时间步（例如，每0.5毫秒）计算延迟时间。

在另一实施例中，对开关进行开关的控制不包括延迟。在这种情况下，在检测到阈值的交叉之后立即对开关进行开关。

在本发明的还更优选的实施例中，延迟是依靠表示在中心抽头处流出桥接电路的电流的曲线的梯度或表示跨第一支路的两个区段中的一个的电压的曲线的梯度来计算的。

优选地，在测量信号与阈值交叉的区中测量梯度。在两个区段中的一个中流动的测量电流或跨两个区段中的一个的电压通常形成以正弦波的形式的曲线。优选地，所述正弦波的梯度是在阈值的区中被计算的。这意味着当测量值的绝对值朝向阈值交叉下降时，在正弦半波的第二半中计算梯度。

所计算的梯度允许电流曲线或电压曲线或其两者的近似。因此，可以预报在特定时间处测量的电流或电压的值。因此，可以根据阈值确切地设定延迟，例如以在期望的时刻对开关进行开关。延迟可以通过能够延迟命令信号的延迟元件来实现。这种延迟元件（像定时器或滞后元件）在本领域中是公知的。

在一个实施例中，可以独立于电流曲线的梯度来计算延迟。在这种情况下，可以基于经验值来设定延迟。

在本发明的优选实施例中，计算延迟，使得当绝对值基本上等于零时执行第一或第二开关的闭合。这意味着测量值的绝对值位于约零的范围内。优选地，当执行开关时绝对值在-1安培至+1安培的范围内，优选地在-0.5安培至+0.5安培的范围内。

第一或第二开关的这种进行开关确保在电路中可以避免高速率的每时间单位的电流的改变（di/dt）或每时间单位的电压的改变（dv/dt）。这避免了桥接电路的部件的损坏。特别地，其可以防止桥接电路中的开关的体二极管的损坏。

在一个实施例中，计算延迟，使得当绝对值稍微高于或低于零时执行开关的闭合。这意味着，例如，如果绝对值位于测量值的幅度的1%至5%的范围内，则执行闭合。

优选地，测量值是电流，并且阈值是在0与10安培之间，优选地在0与5安培之间的电流值。在一个实施例中，阈值是在0.5与1安培之间的电流值。优选地，第一和第二阈值的绝对值相同并且在0与10安培之间，优选地在0与5安培之间，并且尤其在0.5与1安培之间。

这样的范围中的电流值可以容易且可靠地利用如下列出的本领域中已知的电流测量单元来测量。这意味着测量值的确定不要求特殊且昂贵的测量系统。由于延迟时间，当流过开关的电流基本上等于零时，执行对开关的进行开关。

在一个实施例中，阈值可以包括大于10安培的值。在另一实施例中，阈值可以是电压值。在这种情况下，测量值必须是由如下列出的电压测量单元所测量的电压。

优选地，控制对第一和第二开关进行开关包括如果测量值的绝对值等于或超过阈值，优选地，如果测量值的绝对值等于或超过大于第一阈值的第三阈值，则断开第一或第二开关。

这样的进行开关是有利的，以便防止电路免于过电流或过电压。换句话说，这种控制是过电流或过电压保护。优选地，如果电路中的电流或电压超过预定阈值，则第一开关和第二开关被断开，以便中断电流路径，并且因此防止桥接电路的部件受到电路中的高电流或/和高电压。这增加了电路的部件的寿命。

优选地，阈值被设定在20与40安培之间的值。有利地，只要过电流或/和过电压存在于电路中，第一和第二开关就保持断开。这保护电路的部件。

优选地，执行比较的步骤包括将绝对值与设定为低值（优选地如以上进一步描述的大约一安培）的第一阈值的比较，并且将绝对值与设定为高值（优选地在20与40安培之间的值）的第三阈值的比较。这进一步增加了安全性，因为开关可以在安全操作范围内被开关。

在一个实施例中，如果测量值的绝对值等于或低于阈值，则断开第一和第二开关。如果在用于正确的操作的电路中必须存在最小电流或电压，则这是有利的。

在本发明的优选实施例中，桥接电路包括连接在第一和第二输入端子之间并且包括在第一输入端子和中心抽头之间的第一区段并且包括在中心抽头和第二输入端子之间的第二区段的第二支路，其中第一区段包括第三开关，并且第二区段包括第四开关。优选地，该方法包括以下步骤

a）通过测量桥接电路中的电流或通过测量桥接电路中的电压来确定测量值，

b）执行测量值与阈值的比较，以及

c）依靠所述比较的结果来控制对所述两个支路中的四个开关进行开关。

优选地，测量值通过测量以下部分中流动的电流来确定

a）在四个区段中的一个中，

b）在连接线中的一个中，

c）入中心抽头中的一个或出中心抽头中的一个，或者

d）入输入端子中的一个或出输入端子中的一个

或者通过测量桥接电路中任意两点之间的电压，例如

a）跨两个支路的四个区段中的一个，

b）跨输入端子

c）跨中心抽头

d）跨开关中的一个，或者

e）在中心抽头中的一个与参考电压之间。

关于用于测量电压和参考电压的桥接电路中的可能点，上述特征和备注在本上下文中优选地也适用。

优选地，通过测量在四个区段中的一个中流动的电流或者通过测量跨两个支路的四个区段中的一个的电压来进行确定测量值。

这种桥接电路被称为全桥电路。全桥电路允许进行开关的还更安全的操作，因为全桥包括四个开关。因此，可以在全桥电路中建立的两个电流路径中的每个可以包括两个开关。为了建立两个电流路径中的一个，必须闭合两个开关。在另一方面，如果必须中断一个电流路径，则必须断开仅一个开关。这允许安全操作。

在一个实施例中，桥接电路仅包括一个支路，例如电路是半桥。半桥通常是每电流路径仅具有一个开关，并且因此具有较少的部件。

优选地，在相同时间第一支路的第一开关和第二支路的第四开关被开关，并且在相同时间第一支路的第二开关和第二支路的第三开关被开关。这允许在全桥中建立两个不同的电流路径，并且允许对全桥电路的四个开关的进行安全开关。

在一个实施例中，所有开关被断开，并然后在第一步骤中，第一开关被闭合并且在第二步骤中，第四开关被闭合。类似地，这两个开关的断开可以逐步执行。第二和第三开关的闭合和断开可以以类似的方式进行开关。这允许更安全的操作。

此外，本发明的解决方案由用于控制桥接电路的开关的控制器所指定，其中桥接电路包括用于连接电源的第一和第二输入端子、连接在第一和第二输入端子之间并且包括在第一输入端子和中心抽头之间的第一区段并包括在中心抽头和第二输入端子之间的第二区段的第一支路。第一区段包括第一开关，并且第二区段包括第二开关。根据本发明，控制器包括

a）输入，其用于接收桥接电路中的电流的测量值或由测量单元提供的桥接电路中的电压的测量值；

b）比较单元，其用于将测量值与阈值进行比较，以及

c）驱动装置，其用于依靠所述比较的结果来控制对第一支路的第一和第二开关进行开关。

比较单元和驱动装置适配成执行根据本发明的方法的步骤。

优选地，输入用于接收如上所指定的电流或电压的测量值，其中测量值由测量单元提供。

优选地，比较单元适配成将测量值与第一和第三阈值进行比较。优选地，比较单元适配成将测量值与第一、第二、第三和第四阈值进行比较。

关于用于测量电压和参考电压的桥接电路中的可能点，上述特征和备注在本上下文中优选地也适用。

优选地，输入是用于接收在两个区段中的一个中流动的电流的测量值或跨由测量单元提供的第一支路的两个区段中的一个的电压的测量值。

控制器可以是电子部件，例如微处理器或现场可编程门阵列（fpga）、逻辑单元等。在一个实施例中，控制器不包括任何硬件，而是被实现为在现有或选派的处理器上运行的软件。这意味着比较和控制的上述步骤在软件中被实现。这允许控制器的非常紧凑的实施方式。在另一实施例中，根据本发明的步骤中的一些在物理单元（硬件）中被实现，并且控制器的步骤中的一些在软件中被实现。

本发明还由用于转换器的开关控制布置来指定。桥接电路包括用于连接电源的第一和第二输入端子、连接在第一和第二输入端子之间并且包括在第一输入端子和中心抽头之间的第一区段并且包括在中心抽头和第二输入端子之间的第二区段的第一支路，其中第一区段包括第一开关，并且第二区段包括第二开关。

开关控制布置包括用于测量桥接电路中的电流或电压的测量单元，并且开关控制布置还包括如上所述的控制器。

优选地，测量单元用于测量如上所述的电流或电压。

关于用于测量电压和参考电压的桥接电路中的可能点，上述特征和备注优选地在本上下文中也适用。

优选地，测量单元是用于测量在两个区段中的一个中流动的电流或者用于测量跨第一支路的两个区段中的一个的电压。

测量单元优选地包括如本领域已知的电流测量设备。电流测量设备可以是模拟或数字电流测量设备。存在本领域已知的若干电流测量方法。例如，电流测量设备可以是具有分流电阻器的电流测量电路、达松伐耳检流计（arsonval-galvanometer）、测量换能器、测量变压器、移动线圈仪器、安培表、能够测量多于一个电气值的万用表或适配成测量电流的任何其它设备或电路。在模拟电流测量设备的情况下，测量值必须被数字化以便能够由控制器来处理。

在一个实施例中，测量单元可包括电压测量设备，诸如电压测量电路、本领域已知的电压表或适配成测量电压的任何其它设备。电压表可以是模拟或数字电压表。此外，测量单元可包括电流测量设备以及电压测量设备。

此外，本发明由包括如上所述的桥接电路和开关控制布置的转换器来指定。

在本说明书中，术语转换器包括将ac电流转换成dc电流的转换器以及将dc电流转换成ac电流的逆变器。转换器可以是任何类型的转换器，诸如单相转换器、三相转换器或多电平转换器。优选地，转换器是llc转换器、任何类型的谐振转换器或任何类型的正向转换器。转换器可以被实现为半桥转换器或全桥转换器。此外，转换器可以例如被实现为具有两个电抗元件、一个电感器和两个电容器的lcc转换器。在一个实施例中，转换器可以被实现为具有两个电感器和一个电容器的llc转换器。优选地，转换器被实现为llc转换器。优选地，转换器是将直流电流转换成交流电流的dc/ac转换器。

优选地，转换器的桥接电路的开关是金属氧化物半导体场效应晶体管（mosfet）。mosfet是可用于快速开关应用的高效开关。此外，与诸如双极晶体管（bjt）之类的其它开关相比，mosfet是具有相对低的热量生成的能量高效开关。

在一个实施例中，其它晶体管或其它电子开关可用于桥接电路。

在一个实施例中，测量值是整流值，并且存在两个阈值：第一和第三阈值，由此第一阈值低于第三阈值。开关被控制为使得在第一阈值的负交叉之后的延迟之后发生开关。开关进一步被控制为断开，使得电流在第三阈值的正交叉之后立即被中断。优选地，开关被控制成使得它们中的一些在第三阈值的负交叉之后被闭合。在另一实施例中，开关在第三阈值的负交叉之后停留在断开，并且开关中的一些在第一阈值的下一个负交叉之后的延迟之后闭合。

在另一实施例中，测量值不是整流值，并且存在两个阈值对：低阈值对和高阈值对，由此每个阈值对由具有相同绝对值但相反符号的两个阈值组成。低阈值对的成员的绝对值低于高阈值对的成员的绝对值。开关被控制成使得在进入低阈值间隔（即，低阈值对的两个成员之间的区）之后的延迟之后发生开关。开关还被控制为断开，使得电流在离开高阈值间隔（即，高阈值间隔的两个成员之间的区）之后立即被中断。优选地，开关被控制成使得它们中的一些在进入高阈值间隔之后被闭合。在另一实施例中，开关在进入高阈值间隔之后停留在断开，并且开关中的一些在下一个进入到低阈值间隔之后的延迟之后闭合。

显然，阈值与整流的测量值一起的使用或与测量值的绝对值一起的使用可以通过使用阈值对来替换，所述阈值对具有与在从其中没有导出绝对值的未整流测量值的情况下之前的阈值相同的绝对值。在未整流的情况下离开阈值间隔等同于在整流的情况下在正方向上与阈值交叉。在未整流的情况下进入阈值间隔等同于在整流的情况下在负方向上与阈值交叉。整流的情况包括其中测量的性质被整流的情况以及其中测量结果的符号被任何装置拿走的情况。

优选地，低阈值对的成员的绝对值或第一阈值被选择为接近零，但仍处于容易可测量的值。优选地，高阈值对的成员的绝对值或第三阈值被选择为低于最高可允许的电流，并且高于在设备的正常操作中的大部分时间接收的电流或电压。

其它有利的实施例和特征的组合从下面的详细描述和权利要求的整体中被展出。

附图说明

用于解释实施例的附图示出：

图1是包括全桥电路的现有技术llc转换器的示意性电路图；

图2是根据本发明的具有全桥电路和控制器的llc转换器的示意性电路图；

图3是根据本发明的控制器的保护电路的示意性电路图；

图4是具有紧凑控制器的如图2中所示出的电路的另一实施例；

图5是根据本发明的包括半桥电路和控制器的llc转换器的另一实施例。

图6是在未整流电流的测量和使用阈值对的情况下应用的本发明的开关方法的详细描述。

图7是本发明的开关方法的一个实施例的详细描述。

在附图中，相同的部件被给予相同的参考符号。

具体实施方式

图1示出了连接到具有如本领域已知的全桥电路的负载16的llc转换器的示意性电路图。电路1基本上包括在变压器10的左手侧上示出的初级侧20和在变压器10的右侧上示出的次级侧30。在初级侧20上，电路1包括提供直流电流的电源3和包括四个开关7.1-7.4的全桥电路。次级侧30包括次级电路15，其未被更详细地解释。此外，在图1的电路图中，示出了具有连接到四个开关7.1-7.4的输出18的pwm信号生成单元13。

全桥电路包括连接到电源3的第一输入端子2.1和第二输入端子2.2。此外，桥接电路包括第一支路4和第二支路5，每个支路4、5连接在第一输入端子2.1和第二输入端子2.2之间。

第一支路4和第二支路5各自包括在第一输入端子2.1与中心抽头17.1、17.2之间的第一区段8.1、8.3。支路4、5还各自包括在中心抽头17.1、17.2和第二输入端子2.2之间的第二区段8.2、8.4。第一支路4的第一区段8.1包括第一开关7.1，并且第一支路4的第二区段8.2包括第二开关7.2。类似地，第二支路5的第一区段8.3包括第三开关7.3，并且第二支路5的第二区段8.4包括第四开关7.4。优选地，桥接电路中的开关7.1-7.4是mosfet。

第一支路的中心抽头17.1形成连接到变压器10的桥接电路的输出端子，其中在该连接线6.1中定位谐振扼流器9。此外，形成桥接电路的第二输出端子的第二支路5的中心抽头17.2连接到变压器10。在该连接线中，布置有谐振电容器11。

转换器10包括初级侧绕组和次级侧绕组。与初级侧绕组平行地布置电感器（未示出）。谐振扼流器9、变压器10中的电感器和谐振电容器11形成转换器的llc电路。

pwm信号生成单元13包括电压控制振荡器（voc）和用于生成用于对桥接电路的开关7.1-7.4进行开关的pwm信号的脉冲导引电路。

代替pwm生成单元13，可以存在有pwm和/或fm信号生成单元。

下面描述了如在本领域中已知的电路1的功能。图1中所示出的电路允许建立第一电流路径和与第一电流路径不同的第二电流路径。为了建立第一电流路径，桥接电路的第一开关7.1和第四开关7.4在相同时间被闭合，而第二开关7.2和第三开关7.3保持断开。因此，电流在第一电流路径上从电源3流到第一输入端子2.1，并然后通过第一开关7.1流入到第一支路4，并且进一步在第一支路4的中心抽头17.1处流出桥接电路。后续地，电流流过谐振扼流器9通过初级侧绕组到变压器10中。电流从变压器10流过谐振电容器11通过第二支路5的中心抽头17.2到第二支路5中，并且通过闭合的第四开关7.4到第二端子2.2中，并且后续地返回到电源3。

在取决于pwm信号的脉冲宽度的某一时间之后，断开第一和第四开关7.1、7.4。代替pwm信号的脉冲宽度，可以使用fm信号的频率。开关频率优选地在100与200khz之间。在空载时间之后，优选在0.1至0.5毫秒的范围内，在相同时间闭合第二和第三开关7.2、7.3，同时第一和第四开关7.1、7.4保持断开。因此，建立第二电流路径。这意味着电流从电源3流到第一输入端子2.1中，并且进一步通过第三开关7.3在第二支路5中流动。电流进一步在第二支路5的中心抽头17.2处流出第二支路5，通过谐振电容器11通过初级侧绕组到变压器10中。电流从变压器10流过谐振扼流器9并通过第一支路4的中心抽头17.1到第一支路4中，通过第二开关7.2流到第二输入端子2.2中并进一步返回到电源3。应注意的是，在第二电流路径中，与第一电流路径相比，电流在相反方向上流过连接线6.1、6.2，并且因此流过变压器10。在闭合第二和第三开关7.2、7.3之后并且在后续地下一空载时间之后，再次断开第一和第四开关7.1、7.4，从而开始进行开关的另一循环。

来自电源3的直流电流可以通过如上所述的进行开关而被斩波。由于电流在第一方向上在第一电流路径中流动并且电流在与第一方向相反的第二方向上在第二电流路径中流动，所以可以在转换器10的次级侧上获得交流电流。因此，连接到转换器的负载16可以由交流电流来供应。

图2示出了根据本发明的具有全桥电路的llc转换器的示意性电路图，其中可以执行根据本发明的用于对开关进行开关的方法。

根据本发明的转换器的电路100包括如以上在图1中描述的所有部件。然而，开关107.1、107.2、107.3、107.4被更详细地示出：第一开关107.1包括所有与彼此间并联布置的第一单向开关1071.1、第一开关电容1072.1和第一体二极管1073.1。第二开关107.2、第三开关107.3和第四开关107.4类似地构造。还存在指向远离第一支路的中心抽头的箭头，其指示正电流方向ires的一种可能的约定。在该约定的情况下，第一体二极管1073.1和第四体二极管相对于正电流在反向方向上被布置。第一和第四单向开关1071.1相对于正电流方向处于传导方向上。相对于正电流，第二和第三单向开关在反向方向上被布置，并且第二和第三体二极管处于传导方向上。

附加地，对于图1中所示出的电路，图2中所示出的电路100包括测量单元112、控制器114，其包括pwm信号生成单元113和用于将测量的电流值与第一阈值进行比较并用于操纵由pwm信号生成单元113生成的脉冲的保护电路120。pwm信号生成单元113对应于如在本领域中公知的所描述的图1的pwm信号生成单元13。

测量单元112位于第二支路105的中心抽头117.2与变压器110之间的连接线106.2中。优选地，测量单元112被实现为用于测量在连接线106.2中流动的电流的电流测量电路。测量单元112还可以位于桥中的其它位置，例如位于第一支路104的中心抽头117.1与变压器110之间的连接线106.1中。电流测量电路连接到保护电路120的第一输入121。保护电路120包括第二输入122，其中输入pwm信号生成单元113的输出。此外，保护电路120包括输出118，其连接到桥接电路的四个开关107.1-107.4。

同样，可以使用fm和/或pwm信号生成单元代替pwm信号生成单元113。

与图3相关，示出了根据本发明的保护电路120的详细示意性电路图，保护电路120被详细描述。保护电路120包括第一输入121、第二输入122、输出118、滤波器123、过电流保护电路124、比较器125和用于操纵包括延迟定时器电路127的pwm信号的脉冲的保护逻辑126。

此外，代替或除了pwm信号的脉冲之外，还可以操纵fm信号的频率。

在图3中，在第一输入121处进入的信息（其包括关于在测量单元112处测量的电流的信息）的流由黑实线来示出。由pwm信号生成单元113产生的在第二输入122处进入的pwm信号的流由虚线来指示。

在以下区段中，详细解释了保护电路120的元件。在图3中，从左到右，首先滤波器123位于第一和第二输入121、122处，并且包括滤波函数和分泄电阻器。在滤波器123之后，过电流保护电路124和比较器125被并联布置。过电流保护电路124和比较器125取得关于在测量单元112处测量的电流的信息作为输入。两者均传送其结果，指示所测量的电流与到保护逻辑126的预定义阈值之间的关系。保护逻辑126和比较器125还包括用于pwm信号的输入。保护逻辑126依靠过电流保护电路124和比较器125的结果来修改pwm信号。

过电流保护电路124将所测量的电流的绝对值与第三阈值进行比较，或者其将所测量的电流与对称地布置大约为0安培的高阈值对进行比较。优选地，第三阈值被设定为30安培的值，或者高阈值对包括具有+/-30a的设定值的两个阈值。过电流保护电路124可以是或可以包括比较器。如果测量电流的绝对值超过第三阈值，或者如果测量电流的值位于由高阈值对定义的间隔之外，则检测到过电流并且过电流保护电路124断开开关，如下面详细描述的那样。

比较器125通过观察pwm信号中的跳跃（jump）来检测开关的初步闭合时间。取决于pwm信号中的哪一个示出了跳跃，比较器125选择适当的方向或适当的阈值以用于与电流信号进行比较。如果电流方向适合于利用示出跳跃的pwm信号控制的开关，或者如果电流的绝对值低于大约1安培的阈值，则比较器125将指示pwm信号应保持不变的信号传递到保护逻辑126。然而，如果比较器125检测到电流方向不适合并且绝对值高于大约1安培的阈值，则比较器125将指示保持pwm信号为低的信号传递到保护逻辑126。比较器125继续观察电流和pwm信号。如果在比较器125的输入中的pwm信号已经下降之前检测到阈值交叉，则比较器125向保护逻辑126发出信号以只要延迟时间一结束就停止保持pwm信号向下。在这种情况下，保护逻辑126将开始延迟定时器电路127，并且一旦延迟定时器电路127允许它，就停止保持pwm信号为低。在pwm信号在这一点上在此时中仍然指示闭合的开关的情况下，开关将闭合。在pwm信号已经下降到零的情况下，因为开关的初步断开时间已经通过，所以保护逻辑126的动作没有结果。

代替使用单个阈值和电流方向的检测，取决于由具有跳跃的pwm信号控制的开关，比较器125可以使用“高于正阈值”或“低于负阈值”的准则。

保护逻辑126修改从pwm信号生成单元113输入的pwm信号。这意味着保护逻辑依靠比较的结果而使脉冲宽度变宽或变窄。

代替pwm信号，可以修改从pwm和/或fm信号生成单元输入的fm信号，这意味着保护逻辑依靠比较的结果增加或减小频率。

如果比较器125指示由于所测量的电流的逼近零交叉而应该修改pwm信号，则输出信号被延迟定时器电路127延迟。优选地，如果过电流保护电路124指示由于检测到的过电流而应该修改pwm信号，则不延迟输出信号。在比较器125请求修改的情况下对于延迟的原因是如下：

用于对开关进行开关的最佳时间是当没有电流或几乎没有电流流过开关（例如在开关不处于传导状态中的情况下）时的时刻。然而，难以测量非常小的电流流动。因此，第一阈值或第一组阈值被设定为能够容易且可靠地测量的值。优选地，第一阈值被设定在一安培的范围内，或者第一组阈值被设定在+/-1a的范围内。由于当前路线（course）通常是正弦波形，所以可以提前计算在第一阈值的区中的电流的梯度。因此，可以计算在第一阈值的交叉与当电流实际等于零时的时刻之间的时间。因此，延迟时间可以被设定为使得当电流达到零或几乎为零时执行对开关107.1-107.4进行开关。优选地，提前执行延迟时间的计算，并将其设定为恒定值。在一个实施例中，电流的梯度和对应的延迟时间可以在转换器的操作期间由控制器在线计算。延迟时间和梯度的计算可以在微处理器等（未示出）中被执行。

在逻辑电路126之后并且在延迟时间电路127之后的信号流的方向上，pwm信号和/或fm信号在保护电路120的输出118处被输出到桥接电路的对应开关107.1-107.4。

在另一实施例中，过电流保护电路124可位于输入滤波器123与比较器125之间：过电流保护电路124可以将信号直接传送到保护逻辑126并且停止信号进一步被比较器125分析。也可能的是，过电流保护电路124依靠检测到的过电流来由其自身修改pwm信号并且保护逻辑126也被旁路。比较器125的这种旁路将反应的速度增加到可能的过电流或过电压。

接下来描述了在如图2中所示出的电路100中执行根据本发明的方法的步骤。在转换器的操作中，具有其电压控制振荡器和脉冲导引电路的pwm信号生成单元113生成具有在100至200khz范围内的可变频率的pwm信号，以用于如本领域中已知的那样对桥接电路的四个开关107.1-107.4进行开关。由于根据本发明的电路100包括连接线中的电流测量设备112，因此可以测量流过连接线的电流。对电流进行测量意味着不但检测电流的绝对值，而且也检测电流的流动方向。所测量的信息通过第一输入121中被输入到保护电路120。

后续地，保护电路120处理测量值。因此，保护电路120的比较器125将所测量的电流的绝对值与一安培的第一阈值进行比较。

如果绝对值等于或降到低于第一阈值，或者如果该值在由低阈值对定义的间隔之内，则输入的pwm或fm信号被转发到保护电路120的输出而没有任何修改。桥接电路的开关107.1-107.4取决于pwm信号的宽度或fm信号中的脉冲的频率而被开关，如以上所描述的并且如本领域中所公知的。

然而，如果所测量的电流的绝对值具有不适合的方向并且超过第一阈值，则保护电路120的保护逻辑126在pwm信号的情况下延迟开关脉冲的前沿或延迟fm信号的频率中的改变。例如，在终止第一电流路径的循环并且因此第一和第四开关107.1、107.4被断开之后，并且如果电路中剩余的电流位于高于第一阈值，则保护逻辑126延迟开关脉冲的前沿，其用于闭合第二和第三开关107.2、107.3。因此，开关脉冲的前沿被延迟，直到所测量的电流的绝对值等于或降到低于第一阈值。然后，保护逻辑126输出脉冲以便闭合第二和第三开关107.2、107.3。但是开关脉冲的前沿还被延迟电路127所延迟。优选地，延迟电路127将前沿延迟若干纳秒，使得当在正弦半波之后的电路中的电流达到零时执行开关。由于在所描述的情况下，开关脉冲的前沿被延迟但开关频率保持不变，所以开关脉冲的脉冲宽度比未修改的脉冲的脉冲宽度更窄。

如果所测量的电流的绝对值超过优选地设定为30安培的第三阈值，则由过电流保护逻辑124执行pwm信号或fm信号的另一修改。在转换器的操作期间，过电流保护电路124的比较器将所测量的电流的绝对值与第三阈值进行比较。如果绝对值超过30安培的阈值，则在该时刻被闭合的开关立即被断开。因此，电流路径被中断并且可以在对于半周期的其余部分保持中断。这意味着开关脉冲的尾沿（trailingedge）被移动，使得开关比在正常操作中更早被断开。这意味着在当检测到过电流的时刻开关被断开。因此，这种修改的脉冲的脉冲宽度比未修改的脉冲的脉冲宽度更窄。在fm信号的情况下，在其期间脉冲频率指示闭合的开关的时间间隔比没有修改的情况更短。在一个实施例中，开关保持断开，直到测量的电流降到低于30安培的第三阈值。在另一实施例中，开关对于输入电流的电流半周期的其余部分保持断开。

在另一实施例中，控制器114包括附加到上述功能的反向电流保护。因此，保护电路120附加地包括反向电流保护电路（未示出）。该电路确保在正常操作中，如果电流在预定方向上流动，则开关在脉冲宽度期间保持闭合。然而，如果电流在预定时间期间在开关的体二极管的方向上流动，则控制器114断开相关的开关107.1-107.4以便保护桥接电路。这意味着控制器114将开关脉冲的尾沿移动到较早的时刻，使得如果检测到反向电流，则开关107.1-107.4被断开。

图4示出了根据本发明的电路200的另一实施例。该实施例与上述实施例的不同之处在于pwm和/或fm信号的生成和保护电路被组合到一个单独控制单元214中，例如在微处理器中。因此，与以上实施例形成对照，pwm和/或fm信号不是被生成并且后续被修改，而是pwm和/或fm信号是从开始时依靠测量电流与第一和第三阈值的比较而被生成。

图5示出了根据本发明的用于转换器的半桥电路的示意性电路图。半桥电路仅包括一个支路304，所述支路304包括在第一输入端子302.1与中心抽头317之间的第一区段308.1并且包括在中心抽头317与第二输入端子302.2之间的第二区段308.2。第一区段308.1包括第一开关307.1，并且第二区段308.2包括第二开关307.2。与在图2中示出并如上所述的全桥的电路100形成对照，来自变压器310的连接线306.2未连接到第二支路而是连接到第二输入端子302.2。这导致电路300的稍微不同的功能并尤其是导致不同的第二电流路径。

为了建立第一电流路径，支路304的第一开关307.1被闭合。电流可从电源303流在第一输入端子302.1中并流过第一开关307.1。由于支路304中的第二开关307.2被断开，电流通过中心抽头317流出桥接电路，通过谐振扼流器309流入到变压器310中。电流从变压器310进一步流过谐振电容器311并通过测量单元312流到第二输入端子302.2并且返回到电源303。

为了建立第二电流路径，第一开关307.1被断开并且第二开关307.2被闭合。电流流出谐振电容器311通过变压器310到达中心抽头317，并且后续通过支路304的第二区段308.2并通过第二开关307.2流入到第二输入端子302.2中。电流从输入端子302.2可以通过测量单元312流回到谐振电容器311。因此，与在第一电流路径中相比，电流在通过变压器310的相反方向上在第二电流路径上流动。

包括pwm和/或fm信号生成单元313单元和保护电路320的控制器314对应于在图2和图3中示出的第一实施例的控制器114。对如图5中所示的半桥中的开关307.1、307.2进行开关与第一实施例的不同之处在于，每pwm脉冲或每fm信号周期仅对一个开关307.1、307.2进行开关。包括测量电流值、将绝对值与第一和第三阈值进行比较以及相应地修改pwm脉冲或fm信号的步骤的方法与以上结合图2所描述的方法是相同的。

图6更详细地示出了一种可能的开关方法。图6示出了电流测量500，其约为具有t的周期的正弦。然而，在幅度和频率上存在小的变化。电流测量500被描绘在坐标系中，其中时间沿水平轴线增加并且电流值在竖直轴线上示出。在该示例中，电流测量500在电流尚未被整流的位置处被传导。

在与电流测量500相同的坐标系中，形成低阈值对的第一阈值510.1和第二阈值510.2以及形成高阈值对的第三阈值511.1和第四阈值511.2被描绘为垂直线。第一阈值510.1例如位于1安培的值。第二阈值510.2例如位于-1安培的值。第三阈值511.1例如位于30安培的值。第四阈值511.2例如位于-30安培的值。

垂直虚线指示对于开关方法的详细解释是重要的一些阈值交叉。指示电流测量500进入第一阈值间隔的线被标记为510.3。指示零电流的交叉的线被标记为510.4。指示电流测量500离开高阈值间隔的线被标记为511.3。指示电流测量500进入高阈值间隔的线被标记为511.4。当在正方向上与第二阈值510.2交叉时或当在负方向上与第一阈值510.1交叉时，发生低阈值间隔510.3的进入。当在负方向上与第四阈值511.2交叉时或当在正方向上与第三阈值511.1交叉时，发生高阈值间隔511.3的离开。当在正方向上与第四阈值511.2交叉时或当在负方向上与第三阈值511.1交叉时，发生高阈值间隔511.4的进入。

低阈值间隔是低阈值对510.1、510.2的两个成员之间的电流范围。高阈值间隔是高阈值对511.1、511.2的两个成员之间的电流范围。

延迟600是检测到低阈值间隔510.3的进入与开关时间510.5之间的时间持续期。假设的是，良好估计在低阈值间隔510.3的进入与零交叉510.4之间的时间持续期，尤其是在电流测量500是未受干扰的正弦的情况下。

为了使未受干扰的正弦的周期可见，以1/2t的距离绘制了垂直实线。t是未受干扰的正弦的周期。

图6另外示出了开关信号610和620。开关信号610指示用于控制开关7.1和7.4的信号，而开关信号620指示用于控制开关7.2和7.3的信号。开关信号610或620的正值指示相应的一个或多个开关被闭合，而零的值指示相应的开关被断开。箭头指示开关过程：指向上的箭头指示相应的开关的闭合，而指向下的箭头指示相应的开关被断开。电流可流过闭合的开关。

根据本发明的开关方法要求检测到低阈值间隔510.3的进入。一个延迟600之后，执行开关：在之前为正的信号620下降到零，并且信号610增加到正值。正弦的半个周期之后，再次存在低阈值间隔510.3的进入和之后的延迟600，再次执行开关：为零的信号620增加到正值，而具有正值的信号610下降到零。在给定示例中的周期的该前半部分中，正弦不受干扰，延迟600被选择以使得开关基本上确切地在电流的零交叉处发生。

在随后的半个周期中，电流上升超过了所考虑的保留：电流测量500在负方向上与第四阈值511.2交叉。这指示高阈值间隔511.3的离开。因此，过电流保护反应并使所有开关断开：信号610和620两者都下降到零。短时间之后，电流测量500再次下降并且在正方向上与第四阈值511.2交叉。在一个实施例621中，这使开关信号620再次上升到正值，并且因此使得再次闭合由信号620控制的开关。在另一实施例中，开关信号620仅在第一阈值510.1的下一个负交叉之后再次开始上升。

在未受干扰的正弦的一个周期的结束时，可能期望电流测量500的零交叉，并且在现有技术方法611中，在该瞬时将发生开关。然而，在该示例中，正弦的频率受到干扰。利用根据本发明的方法，通过进入低阈值间隔510.3来触发开关。该检测后面接着是延迟600，并且然后发生开关510.5。在受干扰的情况下，可以在实际零交叉510.4稍微之前或之后发生开关510.5。然而，通过开关的电流在开关510.5的时间处仍然是小的，并且所述电流比在通过假定电流的恒定频率而估计的零交叉的预期时间处的电流要低得多。开关510.5闭合了由信号610控制的开关。在实施例621中，开关510.5也断开了由信号620控制的开关。在另一实施例中，由于较早的过电流保护的反应使得由信号620控制的开关仍然是断开。

最后，电流测量500在正方向上与第三阈值511.1交叉，这再次触发了过电流保护，结果是所有开关如由所有开关信号610和620下降到零所指示的那样都被断开。

对于使用未整流的电流测量和阈值对的情况，开关方法被详细地解释。使用阈值和整流的电流测量，可以以类似方式应用该方法。

开关方法的另一实施例在图7中示出。

图7示出了与图6中所示的图相似的图：时间被绘制在水平轴线上，并且垂直轴线由三个不同的线共享：在顶部上的是电流测量500，低于它的是用于第一和第四开关107.1和107.4的控制信号610，以及在底部上的是用于第二和第三开关107.2和107.3的控制信号620。

时间轴线以t/2的相等长度的间隔被划分。1/t是桥接电路的期望输出频率。划分确定第一和第四开关107.1、107.4的初步闭合时间803.1、第二和第三开关107.2和107.3的初步闭合时间803.2、第一和第四开关107.1、107.4的初步断开时间804.1以及第二和第三开关107.2和107.3的初步断开时间804.2：

第一和第四开关107.1、107.4的初步闭合时间803.1处于时间点xt处，其中x是整数并且包括零。

第二和第三开关107.2和107.3的初步闭合时间803.2处于时间点xt+t/2处，其中x是整数并且包括零。

第一和第四开关107.1、107.4的初步断开时间804.1处于时间点xt+t/2-dt处，其中x是整数并且包括零，以及dt指示已知和固定长度的空载时间700。

第二和第三开关107.2和107.3的初步断开时间804.2处于时间点xt-dt处，其中x是整数并且包括零，以及dt指示已知和固定长度的空载时间700。

在即将到来的情况下，如果第一和第四开关107.1、107.4被闭合，则正电流500可流过第一和第四开关107.1、107.4的单向开关，并且如果第二和第三开关107.2、107.3被闭合，则负电流500可流过第二和第三开关107.2、107.3的单向开关。

在即将到来的开关方法中，如果电流为负或低于或等于第一阈值510.1（其为接近零安培的正阈值，通常大约为1安培），则第一和第四开关107.1、107.4的闭合因此是可允许的。类似地，如果电流为正或高于或等于第二阈值510.2（其为接近零安培的负阈值，通常大约为-1安培），则第二和第三开关107.2、107.3的闭合是可允许的。

时间0是第一和第四开关107.1、107.4的初步闭合时间803.1。在时间0处，电流500具有负值并且因此也低于第一阈值510.1。因此，开关信号610取得指示闭合第一和第四开关107.1、107.4的值。由于电流500在初步闭合持续期805期间没有触发过电流保护，所以开关信号610保持该值直到达到初步断开时间804.1为止。在初步断开时间804.1处，开关信号610下降到指示断开的第一和第四开关107.1、107.4的值。

关于第二和第三开关的此情形是类似的，仅在时间上被移位有t/2：时间t/2是第二和第三开关107.2、107.3的初步闭合时间803.2。在时间t/2处，电流500具有正值并且因此也高于第二阈值510.2。因此，开关信号620取得指示闭合第二和第三开关107.2、107.3的值。由于电流500在初步闭合持续期805期间没有触发过电流保护，所以开关信号620保持该值直到达到初步断开时间804.2为止。在初步断开时间804.2处，开关信号620下降到指示断开的第二和第三开关107.2、107.3的值。

在时间t处，还有第一和第四开关107.1、107.4的初步闭合时间803.1，电流500再次为负，并且因此第一和第四开关107.1、107.4由信号610控制以按照计划闭合。然而，例如，由于电路的输出侧上的负载中的突然变化，电流500增大并与第三阈值511.1交叉。这触发了过电流保护并使信号610立即下降到指示断开第一和第四开关107.1、107.4的值。与从0至t的时间中所示的标称情形相比，已发生控制信号610的后沿调制801。在图7中，由过电流保护影响的后沿调制的控制信号与由初步断开和闭合时间定义的标准控制信号之间的差被标记为散列区域（hashedarea）。后沿调制801增加了在其期间所有四个开关107.1、107.2、107.3、107.4断开的时间。当负电流降到低于第四阈值511.2时，过电流保护相似地工作。在这种情况下，在该阈值交叉的瞬时处闭合的开关被立即断开。

在时间3t/2处，还有第二和第三开关107.2、107.3的初步闭合时间803.2，电流500为负。在图7中，时间3t/2处的电流500用箭头来标记。在时间3t/2处的该电流500也低于第二阈值510.2。因此，防止了第二和第三开关107.2、107.3的闭合：控制信号620停留在指示第二和第三开关107.2、107.3断开的低值。在时间510.21处，电流500与第二阈值510.2交叉。这触发了延迟600，并且在该延迟600之后，控制信号620取得指示闭合第二和第三开关的值。控制信号620保持在该值并且因此保持第二和第三开关闭合直到达到初步断开时间804.2为止。与从0至t的时间中所示的标称情形相比，已发生控制信号620的前沿调制802。在图7中，由开关保护影响的前沿调制的控制信号与由初步断开和闭合时间定义的标准控制信号之间的差被标记为散列区域。前沿调制802也增加了在其期间所有四个开关107.1、107.2、107.3、107.4断开的时间。

在时间2t处，还有第一和第四开关107.1、107.4的初步闭合时间803.1，电流500为正。在时间2t处的电流500的值由箭头标记。在时间2t处的电流500的值低于第一阈值510.1。因此，控制信号610上升到指示在初步闭合时间803.1处闭合第一和第四开关的值。当电流500上升高于第三阈值511.1或者降到低于第四阈值511.2并且由此触发过电流保护时或者如果达到初步断开时间804.1，则控制信号降到指示断开第一和第四开关的值。

总之，要注意的是，提供了一种方法和对应开关控制布置，其允许对开关的安全和可靠地进行开关，使得可以增加开关的寿命。