具有可變的開(kāi)關(guān)頻率的受調(diào)節(jié)的諧振變換器的溫度監(jiān)控的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于對(duì)具有可變的開(kāi)關(guān)頻率的受調(diào)節(jié)的諧振變換器進(jìn)行溫度監(jiān)控的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]這種方法從現(xiàn)有技術(shù)中已知。
[0003]在此，通常借助于傳感設(shè)備測(cè)量絕對(duì)溫度。在達(dá)到過(guò)溫時(shí)能夠切斷諧振變換器以進(jìn)行保護(hù)。諧振變換器處于受調(diào)節(jié)的運(yùn)行中，以便將根據(jù)應(yīng)用期望的輸出變量(例如輸出電壓、輸出電流或輸出功率)保持在預(yù)設(shè)的水平上，其中通過(guò)改變開(kāi)關(guān)頻率來(lái)影響輸出變量。
[0004]圖1示出用于諧振變換器3的典型的控制回路的結(jié)構(gòu)，其調(diào)節(jié)變量為激發(fā)信號(hào)4的頻率F?？尚械睦碚撟兞亢蛯?shí)際變量XSc]1jP X Ist是諧振變換器3的輸出功率、輸出電壓或輸出電流。代替頻率F也能夠由調(diào)節(jié)器1相關(guān)于信號(hào)發(fā)生器2的較高的基礎(chǔ)頻率給出期望的周期持續(xù)時(shí)間或除法系數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明基于如下目的:提出一種用于對(duì)諧振變換器進(jìn)行改進(jìn)的溫度監(jiān)控的方法和設(shè)備。
[0006]所述目的通過(guò)對(duì)具有可變的開(kāi)關(guān)頻率的受調(diào)節(jié)的諧振變換器進(jìn)行溫度監(jiān)控的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述方法具有如下步驟:
[0007]-監(jiān)控開(kāi)關(guān)頻率或與其對(duì)應(yīng)的作為第一變量的變量相對(duì)于其在受調(diào)節(jié)運(yùn)行中的初始值的變化，和
[0008]-根據(jù)模型或表格評(píng)估該變化，所述模型或所述表格描述受監(jiān)控的變量的變化和溫度變化之間的關(guān)聯(lián)。
[0009]在此有利的是:該方法在沒(méi)有用于檢測(cè)溫度變化的傳感設(shè)備的情況下是夠用的。
[0010]本發(fā)明的有利的改進(jìn)形式能夠從從屬權(quán)利要求2至6中得出。
[0011]尤其有利的是:根據(jù)權(quán)利要求2，在測(cè)定變化之前預(yù)處理受監(jiān)控的變量。這種預(yù)處理適當(dāng)?shù)卮嬖谟谶^(guò)濾時(shí)。
[0012]為了避免有誤差地作用于要測(cè)定的溫度變化的影響，受監(jiān)控的第一變量的變化在第一變量在其評(píng)估之前改變了一個(gè)校正值。
[0013]通過(guò)如下方式在測(cè)定溫度變化時(shí)抑制作為受調(diào)節(jié)的輸出變量的變化結(jié)果的開(kāi)關(guān)頻率變化:即進(jìn)行對(duì)諧振變換器的受調(diào)節(jié)的輸出變量或其對(duì)應(yīng)的作為第二變量的變量相對(duì)于其在受調(diào)節(jié)的運(yùn)行中的初始值的變化的監(jiān)控，并且根據(jù)另一模型或另一表格通過(guò)評(píng)估變化確定校正值，所述另一模型或所述另一表格描述受監(jiān)控的第二變量的變化和受監(jiān)控的第一變量的變化之間的關(guān)聯(lián)。
[0014]此外，該目的還通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求7的用于執(zhí)行這種方法的溫度監(jiān)控設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0015]例如，這種溫度監(jiān)控設(shè)備有利地使用在諧振變換器中，所述諧振變換器構(gòu)建在用于電動(dòng)車(chē)的充電系統(tǒng)中。這不僅對(duì)于有線連接的充電系統(tǒng)而且對(duì)于感應(yīng)充電系統(tǒng)都是可行的。在此，表現(xiàn)為尤其有利的是:能夠棄用溫度傳感器，所述溫度傳感器的最佳定位顯示了獲得充分精確的溫度測(cè)量值的要求。
[0016]同樣能夠考慮的是:在開(kāi)關(guān)電源中的諧振變換器中使用，例如以用于工業(yè)PC、筆記本或工業(yè)應(yīng)用，例如像控制設(shè)備的電壓供應(yīng)。借助功率電子裝置和其控制裝置的繼續(xù)發(fā)展的集成，溫度傳感器和其評(píng)估裝置的棄用則做出有價(jià)值的貢獻(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]下面，根據(jù)附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明的實(shí)施例。在此示出:
[0018]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有可變的開(kāi)關(guān)頻率的受調(diào)節(jié)的諧振變換器的控制回路結(jié)構(gòu)，
[0019]圖2示出在電感保持不變的情況下的串聯(lián)振蕩回路的電容器電容和諧振頻率之間的關(guān)聯(lián)，
[0020]圖3示出降低的電阻值對(duì)諧振變換器的輸出特征曲線的影響，
[0021]圖4示出電容器的溫度相關(guān)性的實(shí)例，
[0022]圖5示出串聯(lián)振蕩回路中的溫度變化ΔΤ和諧振頻率變化AF之間的關(guān)聯(lián)ΔΤ =f (AF) ο
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明涉及對(duì)諧振變換器的運(yùn)行溫度進(jìn)行無(wú)傳感器的監(jiān)控，以便例如在過(guò)溫情況下能夠執(zhí)行切斷。
[0024]在不是確定絕對(duì)溫度，而是在諧振變換器受調(diào)節(jié)的運(yùn)行期間基于控制回路的運(yùn)行變量執(zhí)行溫度變化的評(píng)估，而沒(méi)有附加地應(yīng)用傳感裝置。通過(guò)評(píng)估該估算的溫度變化例如能夠做出切斷決定，以便保護(hù)變換器免受過(guò)溫。
[0025]溫度變化能夠從諧振變換器的總歸已知的運(yùn)行變量中測(cè)定。具體地，在此考慮根據(jù)圖1的調(diào)節(jié)器1的調(diào)節(jié)變量，只要其直接或間接地影響諧振變換器的開(kāi)關(guān)頻率。在數(shù)字式執(zhí)行的調(diào)節(jié)器(例如基于微控制器)中，存在調(diào)節(jié)變量-進(jìn)而與變換器的開(kāi)關(guān)頻率關(guān)聯(lián)的變量-作為調(diào)節(jié)算法的運(yùn)算結(jié)果。
[0026]諧振變換器的開(kāi)關(guān)頻率的工作點(diǎn)典型地位于變換器的諧振頻率附近，并且在此-在首先作為假設(shè)負(fù)載恒定的情況下-主要通過(guò)改變振蕩回路的電感L和電容C來(lái)影響。諧振回路的諧振頻率已知地通過(guò)fResonanz = 1/(2.π.L.C)給出。如果變量L或C中的至少一個(gè)變化，那么這在受調(diào)節(jié)的諧振變換器中引起開(kāi)關(guān)頻率的變化，以便將變換器的輸出變量(例如電壓、電流或功率)保持在預(yù)設(shè)水平上。在C變小的情況下例如根據(jù)圖2提高變量fResonanz。由此，開(kāi)關(guān)頻率平均地必須占據(jù)更高的數(shù)值，以便實(shí)現(xiàn)變換器的相同的輸出變量，如這在圖3中示出，所述輸出變量顯示出下降的電容值C(箭頭向下)對(duì)諧振變換器的輸出特征曲線的影響。為了保持輸出變量不變，則必須選擇更高的開(kāi)關(guān)頻率F或者在受調(diào)節(jié)的運(yùn)行中自動(dòng)地設(shè)定所述開(kāi)關(guān)頻率。
[0027]根據(jù)介電質(zhì)，在所使用的電容器中在溫度升高的情況下通常根據(jù)圖4進(jìn)行對(duì)電容值的負(fù)或正校正的變化。受調(diào)節(jié)的諧振變換器中的開(kāi)關(guān)頻率的溫度相關(guān)的變化在電容器的溫度系數(shù)相應(yīng)大的情況下基本上由該作用原理引起，這是因?yàn)閷?duì)電感L的溫度影響相比較能夠是可忽略的。
[0028]在圖4中示例示出的電容器溫度相關(guān)性(溫度T以攝氏度表示)是具有每開(kāi)爾文100至-750百萬(wàn)分之一溫度系數(shù)的兩個(gè)不同的電容器的理想的電容變化(相對(duì)于其初始值C。的改變的電容Λ C參照初始值C。以百分比表示的偏差)。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的思想來(lái)聯(lián)系該關(guān)聯(lián)。由于諧振變換器的受調(diào)節(jié)的運(yùn)行，在負(fù)載和輸出變量恒定的情況下，通過(guò)根據(jù)圖1的調(diào)節(jié)器直接或間接確定的開(kāi)關(guān)頻率平均地在溫度提高的情況下，根據(jù)其是否為具有負(fù)或正溫度系數(shù)的電容器來(lái)上升或下降。如果在更長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間段上觀察開(kāi)關(guān)頻率，那么由此能夠得出諧振變換器的溫度變化的結(jié)論。相應(yīng)地，根據(jù)該觀察例如在達(dá)到確定的頻率上限或下限時(shí)能夠觸發(fā)過(guò)溫切斷。
[0030]為了不僅實(shí)施切斷域，而且也能夠提供關(guān)于諧振變換器中的溫度發(fā)展的估計(jì)的信息，能夠在表格或數(shù)字模型△ T = f ( △ F)中存儲(chǔ)溫度變化△ T和頻率變化△ F之間的估計(jì)的關(guān)聯(lián)，例如作為多項(xiàng)式特征曲線。該特征曲線或該模型例如能夠從根據(jù)圖4的溫度和電容變化以及根據(jù)圖2的電容和諧振頻率變化的關(guān)聯(lián)中測(cè)定，但是或者在測(cè)量技術(shù)方面以實(shí)驗(yàn)的途徑測(cè)定(在運(yùn)行溫度不同的情況下測(cè)量開(kāi)關(guān)頻率作為特征曲線或模型的基礎(chǔ))。圖5展示出已經(jīng)能夠提供關(guān)聯(lián)ΔΤ = f(AF)的線性模型(直線方程)的精度。
[0031]在圖5中示出串聯(lián)振蕩回路中的溫度變化ΛΤ以及諧振頻率變化AF(以赫茲為單位:Hz)之間的關(guān)聯(lián)ΔΤ = f(AF)(虛線示出，在此作為實(shí)例的是L = 50 μ H，標(biāo)稱(chēng)電容C=20nF，電容器的電容變化假