换器的开关损失并且提 高DC/DC变换器的效率.
[0012] 为此优选在各个反并联的半导体开关二极管导通之后，接通半导体开关并且当达 到所属的最小电流值或者最大电流值时关断半导体开关.这使得能够特别简单地实现DC/ DC变换器的调节方法.
[0013]当相应地预定最小电流值和/或最大电流值时能够简单地调整DC/DC变换器的预 定的输出电流或者输出端上的预定的直流电压.这也使得能够实现一种用于DC/DC变换器 的简单的调节方法。
[0014]当相位错开地操控所属两个DC/DC变换器单元的半导体开关时是特别有利，因为 由此能够明显减小产生的输出电流的电流波动.
[0015]如果第一半导体开关与第二半导体开关以及第三半导体开关与第四半导体开关 交替地接通，则这样产生一种无缝运行并且能够为所有开关过程实现ZVS(零电压开关）。因 此几乎没有开关损失并且调节既简单又鲁棒.
[0016] 如果保证半导体开关如此开关，使得始终至少第二半导体开关或者第四半导体开 关导通，则这样产生较高可能的变压比，因为第二或者第四半导体开关较长地接通.由此在 相移的情况下同样产生第二半导体开关和第四半导体开关的重叠的接通时间.
【附图说明】
[0017]下面参照图1到12更详细说明本发明，所述附图示例性地、示意性地并且不局限性 地驶出本发明的有利的设计方案.图中：
[0018]图1示出一种按照本发明的DC/DC变换器，
[0019]图2到9示出所述DC/DC变换器的半导体开关的在一个切换周期期间的开关状态，
[0020] 图10示出在这种情况下产生的线圈电流，
[0021]图11示出线圈电流和输出电流的电流曲线，和[0022]图12示出用于调节本发明的DC/DC变换器的调节构思.
【具体实施方式】
[0023]图1示出本发明的DC/DC变换器1，而没有在电流上的分开，用于将DC/DC变换器1的 输入端上的第一直流电压UIN变换为DC/DC变换器1的输出端上的第二直流电压UQUT，所述第 二直流电流存在于电气负载B上.运行中，电气负载B吸取(ziehen)输出电流IQUT(例如给蓄 电池充电），所述输出电流引起DC/DC变换器1内的输入电流IIN，该输入电流IIN例如从一个 未示出的DC中间电路获取.在输入支路和/或在输出支路内可以以已知的方式还设有滤波 线圈LIN、LQUT，以便减小电流波动.本发明的DC/DC变换器1是双向的，使得也能够反转输入端 和输出端和因此反转电流或者功率流P的方向，如图1所示.在反转的功率流方向的情况下 例如电能从负载B例如蓄电池向输入端上的中间电路例如光伏逆整流器流动。也就是说按 照该例，光伏逆整流器通过蓄电池给用电器供电.图1中DC/DC变换器1作为降压变换器工 作，这意味着第二直流电压UQUT小于第一直流电压UIN。因此，DC/DC变换器1以反方向作为升 压变换器工作.在这种情况下，输入电压是第二直流电压Uout并且输出电压是第一直流电压 UIN，相同的内容类似地适用于输入和输出电流.但是为简单起见，仅为电流方向如图1所示 地说明DC/DC变换器1的功能，其中，对于反向运行，下面的说明以交换的输入端和输出端类 似地适用于相反的运行.
[0024]DC/DC变换器1由一个由至少三个电容器C1、C2、C3组成的电容器串联电路2组成， 其中，作为输入电压在电容器串联电路2上存在第一直流电压UIN.由此电容器串联电路2构 成一个电容性的分压器，其将第一直流电压Uin分配在电容器串联电路2的电容器Cl、C2、C3 上.在电容器串联电路2的中间的第三电容器C3上存在第二直流电压UQUT，该第二直流电压 在这里作为DC/DC变换器1的输出电压截取.电容器串联电路2理解为电容器的电路连接，其 中，在电容器串联电路2的所有电容器C1、C2、C3上都存在相同极性的电压1^、说2、1](^。一种 在电容器上存在不同极性的电压(例如在开头援引的现有技术）的电容器的电路连接在本 发明的意义上不作为电容器的串联电路来理解.
[0025] 第一开关串联电路3包括与电容器串联电路2的串联的第一和第三电容器Cl、C3 并联接通的两个串联的半导体开关G1、G2.电容器Cl相应地用于稳定第一直流电压UIN.在第 一开关串联电路3的第一和第二半导体开关G1、G2之间分支出一条第一电气连接4,在其内 设置第一线圈L1.该第一电气连接4在第一和中间的电容器C1、C3之间与电容器串联电路2 连接.包括第一开关串联电路3、电容器串联电路2的串联的第一和中间的第三电容器Cl、C3 和作为桥支路的具有线圈L1的电气连接4的该桥接电路构成一个充分已知的双向的第一逆 变换器7,它也称为"反相降压升压变换器".
[0026] 第二开关串联电路5包括电容器串联电路2的串联的第二和中间的第三电容器C2、C3并联接通的两个串联的半导体开关G3、G4.电容器C2相应地用于稳定第一直流电压UIN.在 第二开关串联电路5的第三和第四半导体开关G3、G4之间分支出一条第二电气连接6,在其 内设置第二线圈L2.该第二电气连接6在第二和中间的电容器C2、C3之间与电容器串联电路 2连接。包括第二开关串联电路5、电容器串联电路2的第二和中间的第三电容器C2、C3和作 为桥支路的具有线圈L2的电气连接6的该桥接电路构成一个充分已知的双向的第二逆变换 器8，它也称为"反相降压升压变换器"。
[0027]除形式为电容器串联电路2的电容性分压器外，本发明的DC/DC变换器1的电路中 的特别之处在于，所述两个逆变换器7、8共享电容器串联电路2的中间的电容器C3.由此所 述两个逆变换器7、8叠置，并且第二逆变换器8相对于第一逆变换器7呈镜像地设置，由此产 生一个对称的电路。
[0028]由于该叠置的布置结构并且由于电容性的分压器，在电容器C1、C2的电容值相同 的前提下，第一直流电压UIN有利地以相同的份额分配在所述两个逆变换器7、8上并且相应 地存在于C1和C2的连接点处。由此以强制的方式对逆变换器7、8的半导体开关G1、G2、G3、G4 产生明显更低需要的耐压强度.通过将第一直流电压UIN的电压范围分在逆变换器7、8上也 能够相应地减小半导体开关61、62、63、64必需的耐压强度，这使得能够使用低成本的标准 M0SFET和降低本发明的DC/DC变换器1的制造成本。此外与具有高的关断损失的IGBT相比， M0SFET的使用使得能够在软开关地操控半导体开关61、62、63、64的情况下实现没有开关损 失的切换，如在下面还将继续说明的那样。由此能够进一步提高效率.因此半导体开关G1、 G2、G3、G4具有显著较低的导线电阻，由此能够显著减低线路损耗和改善效率.此外第一直 流电压UIN的减半引起半导体开关G1、G2、G3、G4的操控的占空比加倍，由此也显著改善DC/ DC变换器1的调节.
[0029]由于本发明的DC/DC变换器1的逆变换器7、8的叠置且镜像的设置，在电容器(：1、〇2 上也始终存在小于第一直流电压UIN的一半的电压并且电容器串联电路2的所有的电容器 C1、C2、C3都是相同极性.由此减低了电容器C1、C2需要的耐压强度。由此看出，在电路中不 会出现相反极性的电压，这减低了对安全和保护电路的需求。
[0030] 如果第三电容器C3的容量较大，特别至少比第一电容器C1和第二电容器C2的容量 的和大两倍，则即使在较大的变压比的情况下也能够有利地减低瞬时事件、例如接通过程 或者负载跳变的作用.利用如此匹配的第三电容器C3也能够实现输出电压变为输入电压的 十分之一那样的应用.一般说来电容器的匹配从大于1到3的变压比起是有利的.可能发生 的电压尖峰按照第三电容器C3相对于电容Cl、C2、C3的和的电容比减小。即使在高的变压比 下也能够避免可能导致部件或者在下游连接的电路寿命缩短甚至损坏的过负载.这也可以 允许为变压比可能要求大于1到10的蓄电池充电站使用本发明的DC/DC变换器1。
[0031] 线圈L1、L2各自引导一个线圈电流iL1、iL2,这些线圈电流各自可以通过适宜的测 量器件S1、S2确定。
[0032]通过DC/DC变换器1的按照本发明的电路也能够将所述两个逆变换器7、8的线圈电 流iu、k2减半，因为输出电流Iolit由电路决定由线圈电流iu、k2和其他的电流的叠加产生. 此外通过所述两个逆变换器7、8的镜像的结构不用中间存储保证从输入端到输出端的完全 的功率传输.电容器C3在这里不用作电能的中间存储器，而是仅更多地吸收输出电流的一 个小的交流部分，这在下面进一步说明.这也导致电容器C1、C2、C3的显著更小的电流负载. [0033]如果这样选择第一线圈L1和第二线圈L2的电感值，使得通过第一线圈L1和第二线 圈L2的线圈电流iu、k2在半导体开关61、62、63、64的一个切换周期期间变换符号，则所述 半导体开关61、62、63、64能够损失很小地以2￥3(零电压开关)切换，这在下面还将详细说 明.从在一个切换周期内由电感值的相应的规格产生的正的和负的线圈电流iu、iL2能够不 用附加的部件简单地实现ZVS。通过线圈电流的流动方向的变化在正导通的半导体开关G1、 G2、G3、G4的关断过程之后、例如在使用M0SFET的情况下其漏极-源极电容被充电，而接纳电 流的半导体开关61、62、63、64的漏极-源极电容被放电.在成功的重充电过程后，接纳电流 的半导体开关61、62、63、64的反并联的二极管导通，由此半导体开关61、62、63、64能够无电 压地接通.在使用其他的半导体开关的情况下产生相似的重充电过程.此外本发明的DC/DC 变换器1的对称的结构保证对于两个功率流动方向的相同的效率并且因此为DC/DC变换器1 在两个方向上保证最大的效率.
[0034]下面说明半导体开关Gl、G2、G3、G4的特别的操