[发明专利]混合DC-DC电力转换器中的故障检测

权利要求书

1.一种用于N：1 Dickson拓扑混合DC-DC电力转换器的故障检测电路，其特征在于，所述电力转换器具有至少(N-1)个电平设置电容器、接地端、用于接收输入电压的输入端、以及连接到电感器的切换节点，并且根据包括第一状态、第二状态和第三状态的操作周期进行操作；

所述故障检测电路包括：

第一测量电路，所述第一测量电路被配置成在第一组所述电平设置电容器和第二组所述电平设置电容器被充电和放电的所述第一状态下测量所述切换节点处的第一电压V_SW1；

第一计算电路，所述第一计算电路被配置成计算作为一个操作周期中的所述第一电压(V_SW1[n-1])与下一个随后的操作周期中的所述第一电压(V_SW1[n])之差的第一误差电压；

第一故障电路，所述第一故障电路被配置成响应于所述第一误差电压的绝对值超过短路跳闸电平而提供指示故障的第一故障输出；

第二测量电路，所述第二测量电路被配置成在所述第一组所述电平设置电容器和所述第二组所述电平设置电容器分别被放电和充电的所述第二状态下测量所述切换节点处的第二电压V_SW2；

第二计算电路，所述第二计算电路被配置成计算作为一个操作周期中的所述第二电压(V_SW2[n-1])与下一个随后的操作周期中的所述第二电压(V_SW2[n])之差的第二误差电压；以及

第二故障电路，所述第二故障电路被配置成响应于所述第二误差电压的绝对值超过所述短路跳闸电平而提供指示故障的第二故障输出。

2.根据权利要求1所述的故障检测电路，其特征在于，另外包括：

第三测量电路，所述第三测量电路被配置成测量所述输入电压；

第三计算电路，所述第三计算电路被配置成计算作为以下的值的第三误差电压：一个操作周期中的所述第一电压和所述第二电压之和减去所述输入电压的2/N倍；以及

第三故障检测电路，所述第三故障检测电路被配置成响应于所述第二误差电压的绝对值超过开路跳闸电平而提供指示故障的第三故障输出。

3.根据权利要求1所述的故障检测电路，其特征在于，所述第一计算电路和所述第二计算电路以及所述第一故障电路和所述第二故障电路是数字电路或者如权利要求2所述，其中所述第一计算电路、所述第二计算电路和所述第三计算电路以及所述第一故障电路、所述第二故障电路和所述第三故障电路是数字电路。

4.根据权利要求3所述的故障检测电路，其特征在于，另外包括响应于所述第一故障输出、所述第二故障输出和所述第三故障输出中的至少一个故障输出指示故障而提供总结性故障输出的电路。

5.根据在前的任一项权利要求所述的故障检测电路，其特征在于，所述测量电路中的每个测量电路包括模数转换器。

6.根据权利要求5所述的故障检测电路，其特征在于，所述第一测量电路和所述第二测量电路包括同一模数转换器，并且当从属于权利要求2时，所述第三测量电路包括同一模数转换器。

7.根据在前的任一项权利要求所述的故障检测电路，其特征在于，所述故障电路中的每个故障电路包括比较器。

8.根据权利要求7所述的故障检测电路，其特征在于，所述第一故障电路和所述第二故障电路中的每个故障电路包括同一比较器，并且当从属于权利要求2时，所述第三故障电路包括同一比较器。

9.根据权利要求1所述的故障检测电路，其特征在于，所述第一计算电路和所述第二计算电路以及所述第一故障电路和所述第二故障电路是模拟电路，或者如权利要求2所述，其中所述第一计算电路、所述第二计算电路和所述第三计算电路以及所述第一故障电路、所述第二故障电路和所述第三故障电路是模拟电路。

10.一种用于检测N：1 Dickson拓扑混合DC-DC电力转换器中的故障的方法，其特征在于，所述电力转换器具有操作周期且具有至少(N-1)个电平设置电容器、用于接收输入电压的输入端、接地端以及连接到电感器的切换节点；所述方法包括：

在第一组电平设置电容器和第二组电平设置电容器分别被充电和放电的第一状态以及放电和充电的第二状态下测量所述切换节点处的电压；

计算作为在一个操作周期中与在下一个随后的操作周期中在所述第一状态下在所述切换节点处的所述电压之差的第一误差电压；

计算作为在一个操作周期中与在下一个随后的操作周期中在所述第二状态下在所述切换节点处的所述电压之差的第二误差电压；

将所述第一状态和所述第二状态下在所述切换节点处的所述电压之和与所述输入电压的2/N倍进行比较，以确定第三误差电压；

响应于所述第三误差电压的绝对值超过第一跳闸电压电平或者所述第一误差电压或所述第二误差电压的绝对值超过第二跳闸电压电平而检测故障。