[发明专利]具有独立的输出转换器的模块化直流电源

说明书

技术领域

本发明涉及具有直流-直流转换器和开关转换器的电源。

背景技术

根据现有技术已知两级电源，所述两级电源使用两个转换器概念的优点。在此，输入侧的供应电压被调节到在很大程度上恒定的中间回路电压。这是利用降压开关调节器(Abwärtsschaltregler)和/或升压开关调节器(Aufwärtsschaltregler)来进行。具有固定传输比的损耗很小的直流-直流转换器连接到该中间回路电压。第一级通过在输出侧施加期望的输出电压的方式调节中间回路电压。

对于需要受保护的输出电压的应用来说，在这样的标准电源后连接电子保险装置。这样的保险装置在过载情况下限制电流并且在过载运行中在一定时间之后断开，以避免由于过量加热而导致部件损坏。

这样的保险装置尤其是在电源向多个负载支路供电时有意义。于是一个负载支路中的干扰可能导致该支路的断开，而无需同样断开其它负载支路。

与这样的装置所带来的优点相对的是多个缺点。首先由此带来提高的设备耗费，其中在开关柜中存在对应的位置需求。此外是电缆铺设耗费。该已知解决方案的一个显著缺点还在于附加的损耗功率以及有限的持续时间，在该持续时间期间电源可以在具有电流限制的过载运行中运行。

发明内容

本发明的任务是对于开头所述类型的电源说明相对于现有技术的改进。

根据本发明该任务通过权利要求1和权利要求20的特征解决。改进是在从属权利要求中加以说明的。

在此，设置具有中间回路电压的中间回路，其中该中间回路可以经由直流-直流转换器连接到供应电压，并且其中在该中间回路上连接了至少一个输出开关调节器，该输出开关调节器在输出侧提供经调节的输出电压。利用该装置不需要调节中间回路电压。代替地，中间回路电压从借助直流-直流转换器输送并且借助输出开关调节器提取的能量中得到。对输出电压的调节由输出开关调节器从瞬时中间回路电压水平开始进行。

在一种合适的扩展中，借助控制装置操控直流-直流转换器并且向该控制装置输送瞬时中间回路电压的测量值，以便将中间回路电压限制到预定的下限值和预定的上限值。于是对直流-直流转换器的操控通过以下方式进行，即中间回路电压总是被保持在对于后接的输出开关调节器来说有利地作为输入侧的运行电压范围的范围中。

此外有利的是，输出开关调节器包括将输出电流限制到可调整的最大值的电流调节装置。由此借助输出开关调节器可以通过简单的方式保护免遭过载。在过载情况下借助输出开关调节器对电流进行持续的限制，而无需断开。此外这样的设备构造节省了开关柜中的位置，相对于常规保险系统来说带来了较少的电缆铺设耗费。

另一改进在于：向输出开关调节器输送断开信号，该断开信号在预定的输出电流极限值被超过之后带有时间上的滞后地引起输出开关调节器的断开。通过这种方式确保在电源内的部件不会由于过载而遭到破坏。

在此在一种实施中，输出开关调节器与时间元件连接，当预定的输出电流极限值被超过预定的时间段时，该时间元件输出断开信号。因此，只要输出电流达到输出电流极限值，时间元件就开始运转。如果输出电流在预定的时间段期间保持高于输出电流极限值，则电源的所涉及的输出端被断开。

另一种实施规定：设置用于检测临界温度的温度传感器，以及当预定的输出电流极限值被超过并且当所述临界温度达到极限值时进行断开信号的输出。借助合适的控制装置，通过这种方式分析所检测的关键元件的温度和输出电流。只要输出电流上升到高于输出电流极限值，则是否断开所涉及的输出就取决于关键元件的温度。

此外有利的是，中间回路电压被设计为低电压。由此在欧洲经济圈中设定直至60V的电压。通过设定到低电压回路，一方面给出了对操作人员的高安全性。例如可以将不同的组件无危险地连接到中间回路或与中间回路分离。另一方面，低电压使得可以宽泛地选择用于实现输出开关调节器的价格低廉的元件。代替技术上耗费和昂贵的功率元件，例如可以采用来自娱乐电子领域、电信领域或汽车领域的常用电子元件。当前的拓扑结构还使得能够以SMD技术进行几乎通用的实施并且元件的冷却也能以较小的耗费执行。

对于高的总效率有利的是将直流-直流转换器构造为谐振转换器。这样的转换器具有特别小的开关损耗。

在连接到公共电流网的情况下，有利的是在直流-直流转换器之前连接所谓的功率因子校正电路（PFC电路）以连接到供电网上。通过这种方式避免供电网中的干扰性谐波，尤其是在连接到单相网的情况下。