[发明专利]DC‑DC转换器装置

说明书

技术领域

本发明涉及DC-DC转换器装置及用于控制DC-DC转换器装置的方法。

背景技术

已知的几种类型的转换器被用在供电系统中，其中需要将AC电力转换成受控的DC电力。AC电力通常将由诸如输电干线的AC电源提供。DC电力被供应至诸如电信设备、宽带数据通信设备(GSM/UMTS基站等)、军事设备、医疗设备等的设备。

对于这种供电系统存在几个要求。首先，效率应该高，即，损耗应该低。在WO 2009/028954和WO 2009/058024中描述的供电系统具有ca 96％的效率并以FlatPack 2HE为名由易达威锐(Eltek Valere)推向市场并出售。供电系统被设置作为用于插入机架中的单元。该单元的高度为1U(机架中一个架子的标准高度，相当于44,5mm)、长度为328mm并且宽度为109mm以便在19”的机架中设置为彼此相邻。该单元能够以-48V DC供应2kW或3kW的电力。

下一代电源的目标是提供具有与上述供电系统基本相同的电力的更小的单元并且具有相对较高的效率。更具体地，新单元应该为1U高。长度应该为220mm使得该单元和机架可被设置在30cm的电源柜中。另外，宽度应为72mm以便设置六个这样的单元可彼此紧靠地设置在19”的机架中。该单元应该能够以-48V DC供应2-3000W的电力。因此，针对元件的可用体积减小了约55％。

下一代供电系统的另一重要目标是降低成本。对于成本降低一个有贡献的因素减小的尺寸。对于成本降低的另一个有贡献的因素是使用更便宜的电子元件，诸如，处理器单元等。然而，这种电子元件更简单，因此，要致力于使用更智能的电子元件。一个达到该目标的方式是减少用于控制供电系统所需的计算的次数。

供电系统包括风扇，用于吹风通过该单元。风扇通常位于该单元前侧的高处并通过单元的后侧吹气。单元的增加的电力密度(每体积单位的电力)使其难以通过单元达到满意的空气流动。

为了能够达到以上目标，有必要重新设计印刷电路板并组织电子元件。在图1中，公开了在WO 2009/028954中示出的现有技术的DC-DC转换器1，具有虚线框2表示的LLC谐振电路以及虚线框3表示的同步整流器。LLC谐振电路2包括具有相应栅极(gate)Gsdc1、Gsdc2的两个开关Sdc1、Sdc2，同步整流器3包括具有相应栅极Gsr1、Gsr2的两个开关Sr1、Sr2。这些开关由经由栅极驱动器连接的数字信号处理器或DSP控制。因此，DSP的栅极控制端GCsr1、GCsr2、GCdc1、GCdc2控制相应开关的状态。

为了保持低成本，期望使用低端数字信号处理器来控制开关。这种低端DSP的一个实例是成本每单元低于$5的德州仪器TMS320F28032PAGT。然而，为了能够使用这种DSP，必须更智能地对他们进行编程。而且，事实证明由于在DSP中每秒相对低的数量的指令，这种DSP不能够以满意的方式处理故障情况。

在正常操作过程中，输出电流Iout是正的。然而，如果发生故障情况，例如，由于负荷的短路，该电流将是负的。在这种情况中，LLC谐振电路的开关Sr1和Sr2必须迅速变低以便保护转换器的元件。然而，强制开关Sr1和Sr2低可能会导致低劣的现场运转性能。

本发明的目标是提供解决上述问题并使得可能提供具有上述规格的可靠的电源单元的DC-DC转换器。

发明内容

本发明涉及DC-DC转换器装置，包括：

-谐振电路，包括DC输入端和各自具有栅极的第一谐振电路开关和第二谐振电路开关；

-连接至谐振电路的同步整流器，其中，同步整流器包括DC输出端和各自具有栅极的第一整流器开关和第二整流器开关；

-数字信号处理器，包括用于分别控制第一整流器开关和第二整流器开关的整流器开关栅极控制端，以及用于分别控制第一谐振电路开关和第二谐振电路开关的谐振电路开关栅极控制端；

-栅极驱动器，连接在每个整流器开关栅极控制端与第一整流器开关和第二整流器开关的相应的栅极之间；

其中，DC-DC转换器装置进一步包括：

-止动装置(shutdown device)，连接在每个整流器开关栅极控制端与相应栅极驱动器的使能端或相应整流器开关的栅极之间；

-止动信号导体(shutdown signal conductor)，连接在数字信号处理器与止动装置之间，用于将止动信号(shutdown signal)从数字信号处理器传输到止动装置；

其中，止动装置被配置为：