用于定时传送电能的电装置的制造方法
【专利说明】用于定时传送电能的电装置
[0001]本申请要求2012年11月8日的欧洲专利申请EP 12 191 816.3的优先权，其内容通过引用成为本专利申请的主题。
[0002]本发明涉及开关电系统，例如电装置，通过其将电能定时地从输入端传送到输出端。
[0003]这种装置例如作为用于调节回路的开关调节器或者例如直流变压器而已知(例如参见US-A-2008/0175029和US-A-2012/0250378)。在开关电装置情况下，中间存储器(典型地为电容器的形式)用于定时地传送电能，该中间存储器可以定时地充电和放电。
[0004]对于开关电系统的不断要求的小型化要求使用越来越小的器件，这使得该系统工作的开关频率或者基本频率升高。该基本频率由此在确定的频带以上，其中在该频带内，该定时系统不允许发射电磁辐射。这例如可以通过结构上的和电路技术上的措施来防止或者至少根据EMV规定来减弱，然而这总是导致附加的开销。
[0005]本发明的任务是，实现一种开关的或者定时工作的电装置，其具有简化的可能性来防止/减少在可预先给定的频带中发射的功率。
[0006]为了解决该任务，借助本发明提出了一种用于定时传送电能的电装置或者能够定时传送电能的电装置，其中该装置设置有:
[0007]-输入端和输出端，
[0008]-连接在输入端和输出端之间的定时开关，以及
[0009]-激励单元，用于通过具有基本频率的脉宽调制或者脉冲密度调制来对开关定时控制，其中激励脉冲以该基本频率相继。
[0010]在此，根据本发明设置了，
[0011]-脉宽调制可以通过周期性的定时控制在分别仅仅一个激励脉冲组期间并且由此在基本频率的子谐波情况下工作，其中该激励脉冲组由可变的、可预先给定数目的相继的激励脉冲和/或激励间歇构成，以及
[0012]-选择激励脉冲组和/或激励间歇组的激励脉冲的最小允许的最小数目和最大允许的最大数目，用于选除在可预先给定的、基本频率以下的子频带内的子谐波。
[0013]借助本发明，在意义上并且概括性地提出了，在以相当高的基本频率定时控制/开关的电系统情况下，在系统工作时在部分负载区域中通过脉冲群调制(Puls-Paket-Modulat1n)控制基本频率的子谐波。通过该仅仅借助脉冲群的激励(即带有确定数目的激励脉冲的激励脉冲组和/或激励间歇(突发))，可以影响所得到的在频谱中出现的子谐波，其方式是相应地选择脉冲群的脉冲数目。在某种方式中，在部分负载运行中根据本发明设置的脉冲群调制可以等同于脉冲密度调制。
[0014]作为本发明的应用实例，可以举出用于各种目的、例如用于产生电压的开关调节器(DC/DC转换器)。此外，作为应用实例可以举出升压调节器(升压转换器，Boost-Konverter)、降压调节器(降压转换器，Buck-Konverter)、SEPIC 和 Cuk 转换器。
[0015]借助本发明例如可能的是，在开关的电系统中(该电系统脉宽调制地以若干兆赫兹(MHz)的基本频率工作)，在脉冲群调制时选择脉冲的数目，使得该系统例如不在AM带中以及不能以声学方式被感知地发射。能够以声学方式被感知的噪声在此会由于电器件的电激励、例如通常为了缓存电能所需的电容器或者电感的电激励通过机械特性而引起。通过事先分析，即例如通过仿真或者经验研宄，可以在分别预先给定的、要排除的频带或者单个频率中避免/抑制/减弱功率发射的观点下，确定脉冲群调制的脉冲数目的允许数值范围，其对于可开关电装置的部分负载运行是允许的。
[0016]在本发明的有利的改进方案中可以设计的是，电装置具有存储器(例如由电感和/或电容构成)用于缓存电能，以将输入端的输入直流电压转换为在输出端的输出直流电压，其中开关可以定时地接通和关断用于将存储器充电以及用于将存储的电能传送到输出端而对存储器进行放电。定时控制的开关位于针对特定的电路而分别设置的、在电装置的输入端和输出端之间的位置中，并且在本发明的该改进方案中用于交替地对存储器充电和放电，其中其例如是电容器。其他的电路技术的部件例如电感和续流二极管(Freilaufd1den)同样可以集成到该电路中，然而这本身在电开关调节器中原则上是已知的。
[0017]根据本发明的装置的主要特征可以总结如下:
[0018]-通过受控的脉冲群调制而进行的、关于可开关系统例如开关调节器的电磁波发射的控制(例如在通过开关调节器产生电压的应用中)；
[0019]-使用固定的或者频率调制的基本频率例如用于在开关调节器中传输能量，其例如能够实现外部部件的设计；
[0020]-尤其是并且特别是在不连续的开关运行的情况中，在可预先给定的确定的频带中，例如在用于机动车无线电中的广播接收的幅度调制频带中，避免发射；
[0021]-避免声学发射，该发射例如通过间歇性激励的电子部件例如电容器的机械特性而产生；
[0022]-使用脉冲密度函数来调制电装置的输出功率，其中其此外、然而并非一定可以借助可变频率来产生；
[0023]-通过施加边界条件如
[0024]-最小激活时间
[0025]-最小去激活时间，以及
[0026]-最大周期持续时间
[0027]形成开关过程(定时控制)的包络线；
[0028]-通过可选地并且尤其是可变地使用/利用前面提及的边界条件的至少之一来减小发射峰值。
[0029]下面借助实施例并且参照附图进一步阐述本发明。具体地，其中:
[0030]图1示例性地并且示意性地示出了用于车辆的DC/DC电压转换器形式的电开关系统的电路图；以及
[0031]图2示意性地示出了与在根据图1的开关系统的正常运行中在其他情况下进行的脉宽调制相对比的、在部分负载运行中的脉冲群调制的方案。
[0032]在图1中作为电路示出了电装置10，其中在该实施例中其为直流电压变换器(DC/DC电压转换器)，其例如由车辆的车载电网驱动。电压供给12于是通过车载电网提供，其中该装置10包括LC环节14，该LC环节带有连接到V车载电网(V