開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，其包括檢測(cè)單元、從中能獲取輸出電流的輸出能量存儲(chǔ)器以及配置為對(duì)輸出能量存儲(chǔ)器充電的激勵(lì)器。開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的特征在于檢測(cè)單元以激勵(lì)器的開(kāi)關(guān)程序?yàn)榛A(chǔ)確定輸出電流。
【專利說(shuō)明】開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，其包括檢測(cè)單元、從中能獲取輸出電流的輸出能量存儲(chǔ)器以及配置為對(duì)輸出能量存儲(chǔ)器充電的激勵(lì)器。
【背景技術(shù)】
[0002]一般已知的是這樣的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器用于例如從可變的輸入電壓產(chǎn)生恒定的輸出電壓。如果輸出電壓高于輸入電壓，則是所說(shuō)的升壓轉(zhuǎn)換器。如果要求輸出電壓小于輸入電壓，則使用降壓轉(zhuǎn)換器。在開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器中，通常將激勵(lì)器設(shè)計(jì)為晶體管，并且將輸出能量存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)為線圈和/或電容。
[0003]通常在已知的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器中使用分流器，以確定輸出電流水平。所述分流器是非常小的電阻器，其中，在分流器處測(cè)量電壓降，并且通過(guò)在分流器處的電壓降和分流器的電阻的商來(lái)計(jì)算輸出電流。
[0004]特別是，在開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器具有高輸出電流的情況下，通常設(shè)計(jì)將在分流器處的電壓降轉(zhuǎn)換為輸出電流的評(píng)估電路，使得評(píng)估電路優(yōu)選地檢測(cè)開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的高輸出電流。因此，如果也將檢測(cè)較小的輸出電流或者接近于零的輸出電流，則這樣的評(píng)估電路的動(dòng)態(tài)范圍被限制或者必須使用高的技術(shù)努力而被擴(kuò)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的基礎(chǔ)目標(biāo)是提供一種開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，用所述開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，盡可能容易地使對(duì)開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出電流，以及在這方面特別是小輸出電流的確定成為可能。
[0006]這個(gè)目標(biāo)通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征，特別是檢測(cè)單元以激勵(lì)器的開(kāi)關(guān)程序?yàn)榛A(chǔ)確定輸出電流的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器來(lái)滿足。
[0007]目標(biāo)在這方面的基礎(chǔ)理念是開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出電流越大，輸出能量存儲(chǔ)器借助激勵(lì)器充電得越頻繁且越長(zhǎng)。因此，輸出電流可以以簡(jiǎn)單的方式通過(guò)檢測(cè)和評(píng)估激勵(lì)器的開(kāi)關(guān)程序來(lái)確定。因此具有評(píng)估電路的分流器不是絕對(duì)必要的，因?yàn)閮H必須監(jiān)測(cè)激勵(lì)器的狀態(tài)。因此可以免除借助分流器的模擬電流測(cè)量，以有利于優(yōu)選地?cái)?shù)字檢測(cè)開(kāi)關(guān)程序。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的輸出電流的測(cè)量可以有利地用在任何所需類型的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器中，即例如在升壓轉(zhuǎn)換器中和在降壓轉(zhuǎn)換器中。
[0009]例如，監(jiān)測(cè)激勵(lì)器的開(kāi)關(guān)程序的檢測(cè)單元可以集成在控制開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的控制單元中?？商鎿Q地，也可以單獨(dú)地形成檢測(cè)單元。
[0010]例如，開(kāi)關(guān)程序可以由接通或斷開(kāi)限定，進(jìn)而也可以由連續(xù)的接通或斷開(kāi)限定。
[0011]本發(fā)明的有利的實(shí)施例在說(shuō)明書、附圖以及從屬權(quán)利要求中進(jìn)行了描述。
[0012]根據(jù)第一有利的實(shí)施例，檢測(cè)單元以特定的時(shí)間間隔確定激勵(lì)器的開(kāi)關(guān)程序的數(shù)量。當(dāng)使用開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，其中激勵(lì)器對(duì)于每個(gè)開(kāi)關(guān)程序總是對(duì)輸出能量存儲(chǔ)器充電相同的時(shí)間時(shí)，確定開(kāi)關(guān)程序的數(shù)量是特別有利的?？梢砸虼烁鶕?jù)知曉的開(kāi)關(guān)程序的數(shù)量來(lái)確定輸出能量存儲(chǔ)器充電的持續(xù)時(shí)間。轉(zhuǎn)而可以根據(jù)充電的持續(xù)時(shí)間來(lái)確定輸出電流。[0013]根據(jù)進(jìn)一步的有利的實(shí)施例，檢測(cè)單元以特定的時(shí)間間隔(負(fù)載循環(huán))確定激勵(lì)器的開(kāi)關(guān)周期。因此檢測(cè)單元確定輸出能量存儲(chǔ)器由激勵(lì)器充電期間的時(shí)間部分。例如，檢測(cè)單元可以確定時(shí)間間隔的對(duì)應(yīng)于輸出能量存儲(chǔ)器的充電時(shí)間部分的百分比。在使用以恒定的開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行操作的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器時(shí)特別地測(cè)量開(kāi)關(guān)周期或者開(kāi)關(guān)信號(hào)的脈沖寬度。相反地，利用以可變的開(kāi)關(guān)頻率工作的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，確定開(kāi)關(guān)程序的數(shù)量，因?yàn)橛眠@樣的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，開(kāi)關(guān)頻率隨著較小的輸出電流而下降。
[0014]可替換地，時(shí)間周期也可以被確定，其中，輸出能量存儲(chǔ)器沒(méi)有被充電，并且激勵(lì)器因此沒(méi)有傳導(dǎo)任何電流。
[0015]根據(jù)進(jìn)一步的有利的實(shí)施例，檢測(cè)單元是微處理器。例如，微處理器可以檢測(cè)在輸入端處的開(kāi)關(guān)程序，并通過(guò)開(kāi)關(guān)程序在微處理器中有利地觸發(fā)中斷。通過(guò)利用中斷使特別簡(jiǎn)單快速地檢測(cè)開(kāi)關(guān)程序是可能的。
[0016]根據(jù)進(jìn)一步有利的實(shí)施例，檢測(cè)單元電連接到激勵(lì)器的開(kāi)關(guān)輸入端。如果，例如，將晶體管用作激勵(lì)器，檢測(cè)單元分接晶體管的門信號(hào)以識(shí)別開(kāi)關(guān)程序?？商鎿Q地，也可能的是，檢測(cè)在激勵(lì)器的輸出端處(即例如在形成為場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的激勵(lì)器的源極端子或漏極端子處)的電壓。也可以檢測(cè)流過(guò)激勵(lì)器的電流以識(shí)別開(kāi)關(guān)程序。
[0017]根據(jù)進(jìn)一步有利的實(shí)施例，檢測(cè)單元借助電平轉(zhuǎn)換器連接到激勵(lì)器的開(kāi)關(guān)輸入端。在這方面，激勵(lì)器和檢測(cè)單元之間的不同信號(hào)電平可以由電平轉(zhuǎn)換器來(lái)平衡。進(jìn)而可能的是，例如通過(guò)插入場(chǎng)效應(yīng)晶體管來(lái)抑制對(duì)激勵(lì)器的開(kāi)關(guān)關(guān)系，并且特別是激勵(lì)器的開(kāi)關(guān)速度的強(qiáng)大影響。
[0018]可替換地，也可以依賴開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)以及它的操作頻率而插入雙極晶體管。
[0019]根據(jù)進(jìn)一步有利的實(shí)施例，開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器包括分流器和評(píng)估電路，輸出電流可以由所述評(píng)估電路根據(jù)在分流器處的電壓降來(lái)確定。
[0020]可以確定開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出電流所在的范圍可以通過(guò)附加布置分流器和評(píng)估電路來(lái)擴(kuò)展。分流器和評(píng)估電路有利地用于檢測(cè)較高的輸出電流，而檢測(cè)單元以激勵(lì)器的開(kāi)關(guān)程序?yàn)榛A(chǔ)確定較小的輸出電流。檢測(cè)單元和評(píng)估單元以這種方式彼此互補(bǔ)。
[0021]本發(fā)明進(jìn)而包括一種確定開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出電流的方法，所述開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器包括檢測(cè)單元、從中能獲取輸出電流的輸出能量存儲(chǔ)器以及配置為對(duì)輸出能量存儲(chǔ)器充電的激勵(lì)器，其中，激勵(lì)器的開(kāi)關(guān)程序被檢測(cè)并且以檢測(cè)到的激勵(lì)器的開(kāi)關(guān)程序?yàn)榛A(chǔ)確定輸出電流。
[0022]根據(jù)進(jìn)一步有利的實(shí)施例，在特定的時(shí)間間隔內(nèi)確定激勵(lì)器的開(kāi)關(guān)程序的數(shù)量。
[0023]根據(jù)進(jìn)一步有利的實(shí)施例，在特定的時(shí)間間隔(負(fù)載循環(huán))內(nèi)確定激勵(lì)器的開(kāi)關(guān)周期。
[0024]根據(jù)進(jìn)一步有利的實(shí)施例，使用開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，所述開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器通過(guò)恒定持續(xù)時(shí)間的開(kāi)關(guān)程序來(lái)對(duì)輸出能量存儲(chǔ)器充電。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]在下面將參考可能的實(shí)施例以及附圖完全通過(guò)舉例來(lái)描述本發(fā)明。在南里示出了:
[0026]圖1根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的電路圖；以及[0027]圖2開(kāi)關(guān)程序與開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出電流之間的關(guān)系。
【具體實(shí)施方式】
[0028]在圖1中原理性示出了根據(jù)本發(fā)明的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器。所示的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器為降壓轉(zhuǎn)換器10，其由輸入電壓Vin供電。輸入電壓Vin首先被提供給控制單元12，并且也被提供給功率晶體管14?？刂茊卧?2電連接到功率晶體管14的門輸入端。如果功率晶體管14由控制單元12導(dǎo)電地接通，則電流流經(jīng)連接到功率晶體管14的輸出端的線圈16并對(duì)線圈16充電。在電解電容20被充電且輸出電流Itjut被輸出的情況下，二極管18被導(dǎo)通的功率晶體管14阻塞。
[0029]如果功率晶體管14被斷開(kāi)，S卩如果功率晶體管14阻塞，輸出電流Itjut由線圈16中和電解電容20中存儲(chǔ)的能量饋給。
[0030]輸出電壓Vwt通過(guò)分壓器22被提供給控制單元12。用于功率晶體管14的接通和斷開(kāi)時(shí)間以由控制單元12確定的輸出電壓Vout為基礎(chǔ)來(lái)確定。
[0031]配置為微處理器的檢測(cè)單元24確定輸出電流1_。為了這個(gè)目的，電平轉(zhuǎn)換器26連接在檢測(cè)單元24與功率晶體管14的開(kāi)關(guān)輸入端之間，在所述電平轉(zhuǎn)換器中，由控制單元12(圖2)產(chǎn)生的用于功率晶體管14的開(kāi)關(guān)信號(hào)34與檢測(cè)單元24的信號(hào)電平的電平匹配通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)晶體管28和兩個(gè)電阻器30a、30b而發(fā)生。因此檢測(cè)單元24可以識(shí)別功率晶體管14的開(kāi)關(guān)程序。
[0032]在降壓轉(zhuǎn)換器10的操作中，檢測(cè)單元24確定開(kāi)關(guān)信號(hào)24的發(fā)生或者功率晶體管14的開(kāi)關(guān)循環(huán)的持續(xù)時(shí)間、長(zhǎng)度和速率，并且從這些中確定輸出電流1_。
[0033]開(kāi)關(guān)程序34的發(fā)生的速率與輸出電流Itjut之間的示例性關(guān)系在圖2中示出。在這方面，如圖2所示的所有開(kāi)關(guān)程序34具有相同長(zhǎng)度。
[0034]圖2示出四個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)32，控制單元12用它們控制功率晶體管14。因此第一開(kāi)關(guān)信號(hào)32a僅以時(shí)間間隔T示出開(kāi)關(guān)程序34。開(kāi)關(guān)程序34在這方面包括功率晶體管14的接通和斷開(kāi)。檢測(cè)單元24根據(jù)開(kāi)關(guān)程序34確定OmA的輸出電流Iwt。
[0035]如果對(duì)于每個(gè)時(shí)間間隔T確定兩個(gè)開(kāi)關(guān)程序34，則檢測(cè)單元24確定IOmA的輸出電流Itjut，諸如通過(guò)舉例由第二開(kāi)關(guān)信號(hào)32b示出的。
[0036]開(kāi)關(guān)程序34的發(fā)生的速率與輸出電流U之間的進(jìn)一步的示例性關(guān)系由開(kāi)關(guān)信號(hào)32c和32d表示，其中，在時(shí)間間隔T中的三個(gè)和五個(gè)開(kāi)關(guān)程序34分別對(duì)應(yīng)于30mA或60mA的輸出電流IOTt。
[0037]檢測(cè)單元24輸出對(duì)應(yīng)于輸出電流U的信號(hào)。輸出電流可以根據(jù)針對(duì)每個(gè)時(shí)間間隔T的開(kāi)關(guān)程序34數(shù)量和/或持續(xù)時(shí)間來(lái)確定，例如通過(guò)數(shù)學(xué)公式或通過(guò)存儲(chǔ)在檢測(cè)單元24中的查找表中的經(jīng)驗(yàn)確定值來(lái)確定。
[0038]附圖標(biāo)記列表
[0039]10 降壓轉(zhuǎn)換器
[0040]12 控制單元
[0041]14 功率晶體管
[0042]16 線圈
[0043]18 二極管[0044]20電解電容
[0045]22分壓器
[0046]24 檢測(cè)單元
[0047]26電平轉(zhuǎn)換器
[0048]28場(chǎng)效應(yīng)晶體管
[0049]30電阻器
[0050]32開(kāi)關(guān)信號(hào)
[0051]34 開(kāi)關(guān)程序
[0052]T時(shí)間間隔`
【權(quán)利要求】
1.一種開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器(10)，包括檢測(cè)單元(24)、從中能獲取輸出電流(I?！沟妮敵瞿芰看鎯?chǔ)器(16，20)以及配置為對(duì)輸出能量存儲(chǔ)器(16，20)充電的激勵(lì)器(14)，其中: 所述檢測(cè)單元(24)以所述激勵(lì)器(14)的開(kāi)關(guān)程序(34)為基礎(chǔ)確定所述輸出電流(1ut) M及 所述開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器(10)包括分流器和評(píng)估電路，能夠由所述評(píng)估電路根據(jù)在所述分流器處的電壓降來(lái)確定所述輸出電流(Itjut)； 其特征在于: 所述分流器和所述評(píng)估電路被配置為檢測(cè)較高的輸出電流(I?！?；以及 所述檢測(cè)單元(24)被配置為檢測(cè)較小的輸出電流(I。」。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器(10)， 其特征在于: 所述檢測(cè)單元(24)以特定的時(shí)間間隔(T)確定所述激勵(lì)器(14)的開(kāi)關(guān)程序(34)的數(shù)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器(10)， 其特征在于: 所述檢測(cè)單元(24)以特定的時(shí)間間隔(T)確定所述激勵(lì)器(14)的開(kāi)關(guān)持續(xù)時(shí)間。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中 的任意一項(xiàng)的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器(10)， 其特征在于: 所述檢測(cè)單元(24)是微處理器。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器(10)， 其特征在于: 所述檢測(cè)單元(24)電連接到所述激勵(lì)器(14)的開(kāi)關(guān)輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器(10)， 其特征在于: 所述檢測(cè)單元(24)借助電平轉(zhuǎn)換器(26)連接到所述激勵(lì)器(14)的所述開(kāi)關(guān)輸入端。
7.一種確定開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器(10)的輸出電流(I?！沟姆椒ǎ鲩_(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器(10)包括分流器和評(píng)估電路、檢測(cè)單元(24)、從中能獲取輸出電流(Itjut)的輸出能量存儲(chǔ)器(16，20)以及配置為對(duì)輸出能量存儲(chǔ)器(16，20)充電的激勵(lì)器(14)，其中所述激勵(lì)器(14)的開(kāi)關(guān)程序(34)被檢測(cè)， 其特征在于: 以檢測(cè)到的所述激勵(lì)器(14)的開(kāi)關(guān)程序(34)為基礎(chǔ)，借助所述分流器和所述評(píng)估電路確定較高的輸出電流(Itjut)，以及借助檢測(cè)單元(24)確定較小的輸出電流(Iwt)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法， 其特征在于: 以特定的時(shí)間間隔⑴確定所述激勵(lì)器(14)的開(kāi)關(guān)程序(34)的數(shù)量。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或權(quán)利要求8的方法， 其特征在于: 以特定的時(shí)間間隔(T)確定所述激勵(lì)器(14)的所述開(kāi)關(guān)持續(xù)時(shí)間。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中的任意一項(xiàng)的方法，其特征在于: 使用開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器(10)，所述開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器(10)通過(guò)恒定持續(xù)時(shí)間的開(kāi)關(guān)程序(34)來(lái)對(duì)所述輸 出能量存儲(chǔ)器(16，20)充電。
【文檔編號(hào)】H02M3/156GK103812340SQ201310687997
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月8日
【發(fā)明者】E·韋特格, A·沃爾夫 申請(qǐng)人:德?tīng)柗萍夹g(shù)公司