[發明專利]DC?DC轉換器裝置

有效

• 申請號: 201380019575.1
• 申請日: 2013-04-04
• 公開（公告）號: CN104247234B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 埃里克·米勒;托馬斯·奧爾森;揚·托雷·布拉斯塔德
• 申請（專利權）人: 易達有限公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02M3/335;H02H7/125
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 余剛,吳孟秋

技術領域

本發明涉及DC-DC轉換器裝置及用于控制DC-DC轉換器裝置的方法。

背景技術

已知的幾種類型的轉換器被用在供電系統中，其中需要將AC電力轉換成受控的DC電力。AC電力通常將由諸如輸電干線的AC電源提供。DC電力被供應至諸如電信設備、寬帶數據通信設備(GSM/UMTS基站等)、軍事設備、醫療設備等的設備。

對于這種供電系統存在幾個要求。首先，效率應該高，即，損耗應該低。在WO?2009/028954和WO?2009/058024中描述的供電系統具有ca?96％的效率并以FlatPack?2HE為名由易達威銳(Eltek?Valere)推向市場并出售。供電系統被設置作為用于插入機架中的單元。該單元的高度為1U(機架中一個架子的標準高度，相當于44,5mm)、長度為328mm并且寬度為109mm以便在19”的機架中設置為彼此相鄰。該單元能夠以-48V?DC供應2kW或3kW的電力。

下一代電源的目標是提供具有與上述供電系統基本相同的電力的更小的單元并且具有相對較高的效率。更具體地，新單元應該為1U高。長度應該為220mm使得該單元和機架可被設置在30cm的電源柜中。另外，寬度應為72mm以便設置六個這樣的單元可彼此緊靠地設置在19”的機架中。該單元應該能夠以-48V?DC供應2-3000W的電力。因此，針對元件的可用體積減小了約55％。

下一代供電系統的另一重要目標是降低成本。對于成本降低一個有貢獻的因素減小的尺寸。對于成本降低的另一個有貢獻的因素是使用更便宜的電子元件，諸如，處理器單元等。然而，這種電子元件更簡單，因此，要致力于使用更智能的電子元件。一個達到該目標的方式是減少用于控制供電系統所需的計算的次數。

供電系統包括風扇，用于吹風通過該單元。風扇通常位于該單元前側的高處并通過單元的后側吹氣。單元的增加的電力密度(每體積單位的電力)使其難以通過單元達到滿意的空氣流動。

為了能夠達到以上目標，有必要重新設計印刷電路板并組織電子元件。在圖1中，公開了在WO?2009/028954中示出的現有技術的DC-DC轉換器1，具有虛線框2表示的LLC諧振電路以及虛線框3表示的同步整流器。LLC諧振電路2包括具有相應柵極(gate)Gsdc1、Gsdc2的兩個開關Sdc1、Sdc2，同步整流器3包括具有相應柵極Gsr1、Gsr2的兩個開關Sr1、Sr2。這些開關由經由柵極驅動器連接的數字信號處理器或DSP控制。因此，DSP的柵極控制端GCsr1、GCsr2、GCdc1、GCdc2控制相應開關的狀態。

為了保持低成本，期望使用低端數字信號處理器來控制開關。這種低端DSP的一個實例是成本每單元低于$5的德州儀器TMS320F28032PAGT。然而，為了能夠使用這種DSP，必須更智能地對他們進行編程。而且，事實證明由于在DSP中每秒相對低的數量的指令，這種DSP不能夠以滿意的方式處理故障情況。

在正常操作過程中，輸出電流Iout是正的。然而，如果發生故障情況，例如，由于負荷的短路，該電流將是負的。在這種情況中，LLC諧振電路的開關Sr1和Sr2必須迅速變低以便保護轉換器的元件。然而，強制開關Sr1和Sr2低可能會導致低劣的現場運轉性能。

本發明的目標是提供解決上述問題并使得可能提供具有上述規格的可靠的電源單元的DC-DC轉換器。

發明內容

本發明涉及DC-DC轉換器裝置，包括：

-諧振電路，包括DC輸入端和各自具有柵極的第一諧振電路開關和第二諧振電路開關；

-連接至諧振電路的同步整流器，其中，同步整流器包括DC輸出端和各自具有柵極的第一整流器開關和第二整流器開關；

-數字信號處理器，包括用于分別控制第一整流器開關和第二整流器開關的整流器開關柵極控制端，以及用于分別控制第一諧振電路開關和第二諧振電路開關的諧振電路開關柵極控制端；

-柵極驅動器，連接在每個整流器開關柵極控制端與第一整流器開關和第二整流器開關的相應的柵極之間；

其中，DC-DC轉換器裝置進一步包括：

-止動裝置(shutdown?device)，連接在每個整流器開關柵極控制端與相應柵極驅動器的使能端或相應整流器開關的柵極之間；

-止動信號導體(shutdown?signal?conductor)，連接在數字信號處理器與止動裝置之間，用于將止動信號(shutdown?signal)從數字信號處理器傳輸到止動裝置；

其中，止動裝置被配置為：