[發(fā)明專利]用于功率變換器的瞬態(tài)電壓阻斷

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280032415.6
• 申請日: 2012-07-12
• 公開（公告）號: CN103843214A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設計）人: M·S·喬治;C·L·伯納茲
• 申請（專利權(quán)）人: 庫柏技術(shù)公司
• 主分類號: H02H3/20
• 分類號: H02H3/20;H02H7/12
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 李玲

背景技術(shù)

本發(fā)明一般涉及DC至DC功率變換器，并且更具體涉及用于電力系統(tǒng)的DC至DC功率變換器，例如，用在車輛的電力系統(tǒng)中。

直流至直流(DC-DC或DC至DC)功率變換器被用于在車輛中升壓和／或調(diào)節(jié)電壓。例如，DC至DC功率變換器可用于從車輛的主功率總線給防抱死系統(tǒng)(ABS)供電。功率總線的電壓可從發(fā)動機啟動期間的最小值大約7伏顯著變化到當牽引負載系統(tǒng)(例如，車頭燈)關閉時的最大值大約50伏。如果主功率總線標稱電壓為12伏，DC至DC功率變換器可用于將電壓升壓至ABS剎車的24伏。如果主功率總線標稱電壓為24伏，當總線電壓超過24伏時，DC至DC功率變換器將總線電壓傳輸給ABS剎車，并且當總線電壓小于24伏時升壓。在這種類型的應用中，一種DC至DC功率變換器的類型為升壓功率變換器。升壓功率變換器將低于目標輸出電壓的輸入電壓升壓并且將高于目標輸出電壓的輸入電壓輸出。升壓功率變換器可能被過大的輸入電壓或者當將高于輸出電壓的輸入電壓傳輸給升壓功率變換器的輸出端時產(chǎn)生的熱量損壞。需要提供DC至DC升壓功率變換器，其有效率地將超出目標輸出電壓的輸入電壓輸出，防止輸入電壓超過目標輸出電壓。

附圖說明

描述了連同附圖標記的非限制和非窮舉實施例，其中相同的附圖標記代表全部不同附圖中的相同的部分，除非以別的方式指明。

圖1是包括升壓功率變換器的車輛電氣系統(tǒng)的框圖。

圖2是瞬態(tài)電壓保護電路的示意圖。

圖3是保護功率變換器不受瞬態(tài)電壓影響的方法的流程圖。

圖4是瞬態(tài)電壓旁路電路的示意圖。

圖5是可選擇地給功率變換器的功率級設旁路的方法流程圖。

具體實施方式

這里公開的DC至DC升壓功率變換器包括瞬態(tài)電壓保護電路和旁路電路。一般地，如果升壓功率變換器的輸入電壓超過了預設閾值，瞬態(tài)電壓保護電路阻斷來自于升壓功率變換器的輸入電壓。當輸入電壓超過升壓功率變換器的目標輸出電壓時，旁路電路提供平行于升壓功率變換器的較低損耗電流路徑。較低損耗電流路徑增加了升壓功率變換器的傳輸效率，防止升壓功率變換器過多的熱量累積。在一個實施例中，較低損耗電流路徑具有小于正向偏壓二極管的電壓降的電壓降。電流路徑能通過偏壓半導體開關(例如，雙極結(jié)型晶體管、MOSFET等)提供，從而在開關的輸入端和輸出端之間傳導電流。當偏置導通時，半導體開關也可具體選擇或者配置為低于標準漏源電阻。瞬態(tài)電壓保護電路和旁路電路結(jié)合其在升壓功率變換器的應用一并描述。應知曉瞬態(tài)電壓保護電路和旁路電路可用于其他類型的功率變換器。

如圖1所示，在電氣系統(tǒng)100中的升壓功率變換器的一個實施例包括輸入電磁干擾(EMI)濾波器102，反向電壓保護MOSFET104，瞬態(tài)電壓保護電路200，瞬態(tài)電壓旁路電路400，升壓功率級108，脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制器110，調(diào)制供電電壓112，以及輸出EMI濾波器114。電氣系統(tǒng)100是包括供電源150的車輛的一部分。在一個實施例中，供電源150為機械式供電源，比如發(fā)電機或從內(nèi)燃引擎轉(zhuǎn)換為電能的機械能交流發(fā)電機。輸入EMI濾波器102具有接收輸入電壓(例如，12伏DC標稱電壓具有從大約7伏到50伏的范圍)的輸入端以及點火輸入端，用于接收指示升壓功率變換器是否應該將輸入電壓升壓到目標輸出電壓的點火信號。輸入EMI濾波器102還包括：診斷端口，用于提供關于升壓功率變換器的操作信息，用于連接至輸入電壓的接地參考的返回端；以及用于連接至系統(tǒng)接地(例如，底盤接地)的系統(tǒng)接地端116。輸入EMI濾波器102減小了來自于升壓功率變換器的輻射以及將接收到的輸入電壓分配到升壓功率變換器的其他部分。在車輛應用中，輸入端連接至電池的正極，以及返回端連接到電池的負極。交流發(fā)電機或發(fā)電機可同電池并聯(lián)。反向電壓保護MOSFET118連接在電路接地118和系統(tǒng)接地116之間，在升壓功率變換器連接至負極電壓源的情況下，比如如果輸入和返回端在安裝期間反接，防止升壓功率變換器損壞。

調(diào)制供電電壓112連接至升壓功率級108的輸出端和電路接地端118。調(diào)制供電電壓112提供多種調(diào)制的內(nèi)務處理電壓給升壓功率變換器的多個部分。應知曉，調(diào)制的供電電壓112可接收來自于除了升壓功率變換器108的輸出端以外的電源的能量，比如來自于輸入EMI濾波器102的輸入端處的輸入電壓。