[发明专利]DC-DC转换器电路和用于执行DC-DC转换的方法

说明书

本公开的实施例涉及具有数据通信的电流隔离的DC‑DC电路转换器、对应的系统及对应的方法。一种DC‑DC转换器包括连接到第一变压器绕组的功率振荡器，以及通过功率信号调制来传递数据流通过电流隔离的通道。整流器整流功率信号以产生DC电压。比较器从DC电压和基准电压来产生误差信号。模数转换器将误差信号转换为数字功率控制值。复用器将数字功率控制值与数据流复用以获得复用的比特流。由复用的比特流驱动的发射器在第二变压器绕组处执行功率信号的振幅调制。连接到第一绕组的接收器解调经振幅调制的功率信号。解复用器解复用数据流和数字功率控制值。数模转换器将数字功率控制值转换为用于功率振荡器的模拟控制信号。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年1月12日提交的意大利专利申请No.102018000000830的优先权权益，其内容以整体通过引用并入本文至法律允许的最大范围。

技术领域

本描述涉及电流隔离(galvanically isolated)的DC-DC转换器电路。

一个或多个实施例可以应用于具有使用专用工艺在独立芯片上制造的隔离变压器的实施例。

一个或多个实施例可以应用于具有利用集成方案在包括转换器的振荡器的芯片上制造的隔离变压器的实施例。

背景技术

大量应用需要通过几千伏的电流隔离屏障来传送功率和数据。

这种系统的应用在各种领域中，例如工业(例如，高侧栅极驱动器)、医疗(例如，可植入装置)、隔离传感器接口和照明。已经开发了工业标准VDE 0884-10以明确考虑具有微尺寸隔离屏障的高度集成的半导体隔离器(使用磁或电容传送技术)的可用性。可以采用后处理或集成隔离电容器来执行电流隔离的数据通信。

商用的隔离DC-DC转换器通常通过使用包括以下项的架构来采用后处理的隔离变压器：针对功率传输的隔离的链路(隔离的功率通道)，其通常包括VHF功率振荡器、隔离变压器和功率整流器；针对用于(通常通过功率振荡器的PWM调制)控制输出功率的反馈路径的另一隔离的链路；以及多个专用隔离的链路，每个专用隔离的链路分别用于数据通道中的一个。

这些架构需要至少三个隔离变压器，一个用于功率通道、一个用于反馈控制通道、并且一个用于数据通道。

本领域需要通过促进功率调节同时维持通过电流隔离屏障的单个通道来解决现有实现方式的缺点。

发明内容

在一个或多个实施例中，通过调制功率信号而被传递通过转换器电路的隔离电流屏障的数据流包括n数据通道比特以及包含功率控制比特的数字字。

在一个或多个实施例中，转换器电路包括：连接到变压器的第二绕组的整流器，其被配置成通过整流在第二绕组上的所接收的功率AC信号来获得输出DC电压；比较器，接收输出DC电压和基准电压值作为输入从而产生误差信号；被配置成转换数字字中的误差信号的模数转换器；将数字字与n通道数据复用以产生复用的比特流的复用器；被配置成执行功率信号的振幅调制的、由复用的比特流驱动的发射器；连接到第一绕组并且被配置成解调在该第一绕组处的经振幅调制的信号的解调器；被配置成解复用n数据通道和功率控制比特数据(数字字)的解复用器；以及被配置成将功率控制比特转换为模拟控制信号的数模转换器，该模拟控制信号是功率振荡器的控制电压以用于功率调节。

与某些已知装置相比，一个或多个实施例可以促进实现功率的调节，同时维持通过电流隔离屏障的单个通道。