[发明专利]用于操控降压-升压转换器的方法

说明书

本发明涉及一种用于操控直流电压转换器、尤其被时钟控制的降压‑升压转换器（TH）的方法，所述降压‑升压转换器具有至少两个开关元件并且具有电感或扼流圈，并且由所述降压‑升压转换器将输入电压（Ue）转换为经调节的输出电压（Ua）。为此，所述降压‑升压转换器（TH）的开关元件借助经脉冲宽度和频率调制的控制信号（S1，S2）以共同的、可变的开关频率相应地被操控。用于开关元件的经脉冲宽度和频率调制的控制信号（S1，S2）从由用于调节输出电压（Ua）的调节器单元（RE）提供的被控变量（SG）导出。为了确定开关元件的接通时刻并且为了开始新的开关周期，连续地确定或监控开关元件上的电压曲线（101）。在识别出开关元件上的所确定的电压曲线的电压最小值（102）时，只要超过了预先给定的最小周期持续时间（Tmin）（103），就接通所述开关元件（104）。如果在预先给定的最大周期持续时间（Tmax）到期（106）时或之后在所述开关元件上的电压曲线中没有确定电压最小值（102），那么仍然接通所述开关元件（104），以便能够遵循用于时钟控制所述开关元件的最小开关频率。通过预先给定最小周期持续时间（Tmin）来防止：用于时钟控制所述开关元件的最大开关频率被超过。开关元件的各个切断时刻由用于相应的开关元件的各个控制信号（S1，S2）预先给定（105）。

技术领域

本发明一般来说涉及电工技术领域、尤其功率电子学以及功率电子电路的领域。本发明尤其涉及一种用于操控直流电压转换器法、尤其时钟控制的降压-升压转换器的方法，该降压-升压转换器具有至少两个开关元件并且具有电感或扼流圈并由该降压-升压转换器将输入电压转换为经调节的输出电压。为此，降压-升压转换器的开关元件借助经脉冲宽度和频率调制的控制信号以共同的可变的开关频率相应地被操控。用于相应的开关元件的相应的经脉冲宽度和频率调制的控制信号从被控变量导出，所述被控变量由用于调节输出电压的调节器单元提供。

背景技术

现今，也被称为开关设备的开关电源作为用于例如控制设备、电子设备、控制装置、驱动器等的电源被用于许多领域（例如自动化、汽车领域等）中。开关电源尤其被用于将负载或消耗器连接到电网或电源（例如电池）上并给负载或消耗器供应大多恒定的且经常预先给定的电压。为此，开关电源将大多不稳定的输入电压（通常源自电源的直流或交流电压）转换为恒定的输出电压，其中通过控制到开关电源和所连接的消耗器中的能量流，实现输出电压和/或输出电流的恒定性。视应用而定或视相应的消耗器的需求而定，输出电压可以大于或小于输入电压。

开关电源以多种多样的表现形式已知。例如，为了连接到交流电压网或交流电压源上，可以执行开关电网中的输入电压或交流电压的整流。为了将经整流的输入电压或不稳定的和/或波动的直流电压转换为恒定的输出电压，在开关电源中通常使用所谓的直流电压转换器或DC-DC转换器。此外，直流电压转换器尤其可以在高功率应用中例如被用作滤波器和/或用于开关电源中的有源功率因数校正（PFC），以便例如将对电网的消极影响（所谓的电网反馈）保持尽可能小。

直流电压转换器或DC-DC转换器通常表示将在输入端处作为输入电压所供应的直流电压（例如经整流的交流电压或来自电池模块的直流电压）转换为具有更高的、相等的或更低的电压水平的输出电压的电路。将输入电压转化为大多预先给定的输出电压通常借助至少一个周期性工作的电子开关元件并且借助至少一个储能器进行，该储能器例如可以实施为（视转换器的拓扑结构而定）线圈或扼流圈或转换器变压器形式的电感（“电感式转换器”）。与此不同，具有电容存储的转换器（电容式转换器）被称为电荷泵。

应提供（视应用情况而定）大于、等于和/或小于输入电压的输出电压的直流电压转换器通常被称为降压-升压转换器（Tief-Hochsetzsteller）或降压-升压型转换器（Abwärts-Aufwärtswandler）或Buck-Boost转换器。在降压-升压转换器中例如升压转换器或升压型转换器连接在降压转换器或降压型转换器的下游。在此情况下，不仅降压转换器而且升压转换器分别具有至少一个开关元件并分享实施为电感或线圈的共同的储能器。Buck-Boost转换器或降压-升压转换器的示例性电路例如从文献EP 2 188 886 Bl或EP 2 479878 Bl中已知。