[发明专利]具有Cuk电路的直流转换器和负载电流采集

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有Cuk电路(库克电路)和用于采集负载电流的测量电阻的直流转换器。

现有技术中，除了降压转换器、升压转换器和回扫转换器之外，还已知具有Cuk电路的转换器用于将直流电流或者直流电压转换成具有不同值的直流电流或者直流电压。使用回扫转换器以及具有Cuk电路的转换器既能够增加也能够降低转换器的输入电压。

与其他已知直流转换器相同，为了控制具有Cuk电路的转换器的输出值，可以调整转换器的受控开关的开关占空比。通常根据负载电流选择该开关占空比。该负载电流通常要被调节。根据现有技术，为了调节具有Cuk电路的转换器中的负载电流，借助于该负载电路中的测量电阻向调节器提供信号。通常使用脉宽调制(PWM)进行调节。

具有Cuk电路的直流转换器例如可参见Supertex公司的文献“Designing a Boost-Buck(Cuk)Converter with HV9930/AT9933”中所述。

具有Cuk电路的直流转换器具有受控开关以及所谓的开关二极管，这两者用于电路的不同支路之间的电流整流。

具有Cuk电路的直流转换器的输出电压相对于基准电位总是负的。因此在负载电路内的测量电阻上获得的电压是负的并且不能简单地输送给例如Supertex公司的HV9930的常用微控制器，该微控制器适配于相对于基准电位具有正电压的信号。因此，目前需要(例如使用反相器)进行信号适配。

但是，反相级会增加电路复杂度和公差。

本发明由此着手。

本发明的目标在于改进具有Cuk电路的直流转换器，使得不需要通过反相器对测量信号进行信号适配。

该目标通过将测量电阻与开关二极管串联而实现。

与现有技术相比，测量电阻不是设置在直流转换器的负载电路中，而是设置在前置于负载电路的次级电路中，该次级电路仅暂时地——即在转换器的受控开关接通的情况下——由电流流过。通过该测量电阻的电流的平均值对应于负载电流，因此其间接地给出了负载电流。由于直流转换器的负载电流是直流电流，尽管与直流转换器的输出端并联设置了平滑电容，该负载电流总是流经开关二极管。

测量电阻可以用第一接头与开关二极管的阴极连接，用第二接头与所述直流转换器的基准电位连接。可以与测量电阻并联地设置电容。该电容可以用于获得平均值。

根据本发明，测量电阻的第一接头可以与集成电路、尤其是运算放大器或者微控制器的的输入端连接。测量电阻的第一接头与积分器电路连接。该积分器电路可以是微控制器的一部分。

积分器电路的输出端可以与用于生成PWM信号的装置的输入端连接，所述装置的输出端与所述Cuk电路的受控开关元件连接。用于生成PWM信号的装置也可以是微控制器的一部分。

根据本发明的电路装置，包括根据本发明的直流转换器和负载，该电路装置可以这样设计，使得该负载一侧连接到直流调节器的输出端，另一侧连接到直流调节器的基准电位。

该负载可以一侧连接到直流控制器的输出端，另一侧连接到直流控制器的输入端的正电位。

在输出端和该负载之间设置滤波器，尤其是无源滤波器。

下面将参照附图详细介绍本发明。其中：

图1示出了根据本发明的电路装置，其具有根据本发明的直流转换器和仅示出功率线路的负载；

图2示出根据图1的电路装置，还示出了用于调整直流转换器的电路，以及

图3示出了根据图2的电路装置的用于负载的可选接头的扩展。

图1至3所示的根据本发明的直流转换器W包括输入端，该输入端连接到直流电压源UB。

转换器W的输出端连接有负载RL，其在图中示为欧姆负载。

转换器W包括与输入端并联的第一电容Cp，该电容用于平滑输入电压。该第一电容可以省略。

在转换器W内部，第一电感线圈L1连接到输入端。该电感线圈背离转换器W的输入端的接头通过作为受控开关的晶体管T1连接到基准电位。该第一电感线圈的同一接头连接到第二电容Ck。

第二电容Ck的背离电感线圈L1的接头通过第二电感线圈L2连接到转换器W的输出端。另外，第二电容Ck的该接头连接到二极管D1的阳极，该二极管在下文中被称为开关二极管。第三电容Cs与转换器W的输出端并联设置。