专利名称：用于变换电功率的电变换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于变换电功率的电变换器。
背景技术：
在电子电源的领域中，电变换器一般是公知的，其从输送的电功率储存和释放电能。这种变换器通常通过使用电子开关来操作以使电流流过电感器，然后周期性地中断电流，从而产生通过二极管传送到电容性负载的“逆程”电压。这些变换器例如被用在诸如便携式通信接收机的电池供电的设备中。在这种设备中，电池通常必须连接到110V或220V的AC电源上，而电池必须用1.5V的DC电流来充电。
美国专利公开文献5864225公开了一种DC-DC双重可调电压调节器。可调电压调节器包括作为与二极管串联的开关操作的场效应晶体管。电感器的触点连接到场效应晶体管和二极管之间的节点上。电感器的另一触点经电阻器与电源电压输出串联。场效应晶体管的栅极连接到开关调节器电路，该开关调节器电路控制栅极的电压，并由此控制场效应晶体管的开关。这样，开关调节器电路还控制可调电压调节器中的能量的储存和释放。开关调节器电路具有固定导通时间、可变截止时间电路，该固定导通时间、可变截止时间电路经缓冲电路控制场效应晶体管的开关。固定导通时间、可变截止时间电路的截止时间经反馈控制电路被控制，该反馈控制电路在可调电压调节器电路的输出处的输出负载电流和电压的基础上控制固定导通时间、可变截止时间电路中的振荡器电路。因此，固定可调电压调节器电路的导通时间，同时根据输出负载电流和输出电压改变截止时间。因此，可调电压调节器电路的操作取决于输出负载电流和输出电压。
从所述美国专利公开文献中得知的该电路的缺陷是可调电压调节器电路的操作取决于连接到输出上的负载，因为在反馈中使用输出负载电流和输出电压来确定可变截止时间。另一缺陷是这种公知电路需要复杂的反馈电路，因为输出负载电流和输出电压均被反馈。
发明内容
本发明的一般目的是提供一种改进的电变换器，更具体地说是提供一种输出独立于变换器的输出电压的电流的电变换器。为了此目的，本发明提供一种根据权利要求1的电变换器。
确定了在首次行程周期(stroke period)和二次行程周期期间的平均电流，因为第一时间控制装置限制了首次行程周期和二次行程周期期间的电流等于或低于预定的最大电流。第二时间控制装置控制截止周期的持续时间，因此确定了开关周期期间的平均电流。因此，时间控制装置，周期的控制只基于流过电能储存装置的电流。因此，平均变换器电流不取决于变换器的输出电压。
本发明进一步提供一种根据权利要求11的电气设备。在这种设备中，平均变换器电流与变换器装置的输出电压无关。
本发明的具体实施例体现在从属权利要求中。本发明的进一步的细节、方面和实施例将在下面通过参照附图仅以举例的形式进行说明。
图1示意性地表示根据本发明的电变换器的例子的电路图。
图2A-B示意性地表示作为时间的函数的根据图1的本发明的变换器的不同部分中的电流和电压的图。
图3表示适合于根据图1的本发明的电变换器的例子的开关控制装置的例子的电路图。
图4-6示意性地表示适合于图3的开关控制装置的例子的电压-电流变换器的例子的电路图。
图7示意性地表示根据本发明的电变换器的另一例子的电路图。
图8表示包括根据本发明的电变换器的电气设备的例子。
具体实施例方式
图1所示的根据本发明的电变换器1的例子是不连续电流模式(DCM)变换器。DCM变换器在本领域中一般是公知的。变换器1是下变换器，其具有用于接收电功率(如DC电压)的变换器输入IN1、IN2和用于输出被变换的电功率(例如DC电流或DC电压)的变换器输出OUT1、OUT2。在本例中，变换器输出OUT1、OUT2是电流输出。变换器输出OUT1、OUT2连接到电池7，该电池7在不同于施加给变换器输入IN1、IN2的电压的电压下进行操作。但是，其它类型的装置也可以连接到变换器输出，而代替电池7。
变换器1具有用于从接收到的电功率交替地储存和释放电能的电能储存装置2。在本例中，电能储存装置是电感器2，该电感器2能在电磁场中储存电能并通过减少电磁场中的能量而释放电能。
在图1中，电感器2与电阻器5和开关3串联连接到输入IN1。单向导电装置(例如二极管6)将第二输入IN2在开关3和电感器2之间的节点32处连接到电感器2。二极管6具有从输入IN2到电感器2的正向和从电感器2到输入IN2的反向。这样，电流可以通过二极管6沿正向从输入节点IN2到电感器2流到输出节点OUT1，并且基本上没有电流在朝向输入节点IN2或输出节点OUT2的反方向中流动。其它类型的单向导电装置也可以使用，从而代替二极管。例如，可以使用同步整流场效应晶体管，其响应电流的方向进行打开和闭合，或者也可以使用其它装置。
开关3具有电连接到变换器输入IN1的第一开关触点，在本例中第一开关触点经电阻器5电连接到变换器输入IN1。开关3还具有电连接到电能储存装置(例如电感器2)的第二开关触点。在开关3的导电状态下，第一开关触点电连接到第二开关触点。在这种导电状态下，该开关被认为是闭合的。因此开关3在导电状态下能实现储存输入和变换器输入IN1、IN2之间的电接触。在这种导电状态下，电流可以从输入节点IN1经电阻器5、开关3和电感器2流到输出节点OUT1，并且在这个状态下在电感器2中储存电能。在开关3的非导电状态下，第一开关触点与第二开关触点电断开。在非导电状态下，开关被认为是打开的。因此，在非导电状态下，电感器2和变换器输入IN1之间的电接触被中断。
在非导电状态下，基本上没有电流从输入节点IN1流过。然而，在非导电状态下，电流可以从输入节点IN2经二极管6和电感器2流到输出节点OUT1，并且通过电感器2向输出OUT1释放电能。在使用中，开关3通过开关控制装置4从导电状态切换到非导电状态，反之亦然，并且交替地在电感器中储存能量和释放能量。由此可以控制在变换器输出上的电功率的平均电流和/或电压，从而可以变换功率。
在图2A中，通过实线I2示出了储存和释放能量的过程的连续阶段，该实线I2表示作为时间t的函数的从电感器2向输出OUT1流动的电流的量。如图2A所示，如果开关3处于导电状态，则电流从输入IN1经过电感器2流到输出OUT1，并且在所谓的首次行程周期tprim的时间期间在电感器中储存能量。在电感器的电磁场中储存的能量越多，则从电流取走的功率越少，因此有越多的电流将流过电感器。在首次行程中，能量被电感器2经电流释放到变换器输出OUT1；但是，作为净结果，在首次行程tprim期间电感器2中储存的能量增加了。
在某一时刻，开关3切换到非导电状态。结果是，不再有功率输送给电感器2，并且当电流在所谓的二次行程tsec的时间周期期间时从电感器2释放能量。首次行程tprim和二次行程tsec一起还被称为变换器1的导通时间ton。在图1的例子中，当流过电感器2的电流已经到达预定最大值时，控制装置4将开关3切换到非导电状态。预定最大值可以是适合于特定实施的任何最大值，并且可以具有恒定值或具有可变值，例如通过某种算法来预定。同样，预定最大值可以是固定的或可调的。为了补偿电变换器中的延迟，控制装置4可以在电流实际达到预定最大值之前开始切换开关3，例如通过计算流过电感器的电流将达到预定最大值的期望时刻并切换开关3，从而在期望时刻使开关3处于非导电状态。
在电感器2已经基本上释放了所有所储存的能量之后，基本上没有电流从电感器2流到输出OUT1。二次行程之后的基本上没有电流流过的这个间隔被称为截止时间toff。在截止时间toff，开关3仍然处于非导电状态。首次行程tprim、二次行程tsec和截止时间toff一起被称为变换周期T，这还被称为切换周期T。图2A表示三个变换周期。在截止时间toff之后，开关3将返回到导电状态，并且可以再次进行储存和释放能量的循环。在图1的例子中，当流过电感器的平均电流已经达到预定值时，截止时间toff结束。该平均是在一个变换周期T上取得的。
在首次行程和二次行程期间流过电感器2的平均电流由最大电流来确定。一般情况下，因为电阻器5和电感器2电流在首次行程期间呈指数地增加，并在二次行程期间呈指数地下降。在本例中，电阻器5具有小电阻，并且电流具有作为时间函数的大约线性的性能。因此在导通时间ton期间的平均电流大致等于预定最大电流的一半。因此，通过改变截止时间toff，可以控制变换周期的平均电流。利用数学方式
I平均＝Imax*(tprim+tsec)/(2*T)(1)在这个公式(1)中，I平均表示平均电流，Imax表示预定最大电流。这样，通过截止时间toff的持续时间的控制来改变变换周期T，可以控制变换周期期间的平均电流。因此，当预定值是最大电流Imax的系数α倍时，将截止时间toff控制为toff＝(1-α)(tprim+tsec)/α (2)应该注意到，在本例中，在首次行程和二次行程期间流过电感器2的电流作为导通时间的函数基本上是线性的。然而，在根据本发明的变换器中，电流可以不同地运行，例如，可以是时间的二次方或其它函数。
在图1的例子中，电阻器5是检测从输入节点IN1流过电感器2到达输出OUT1的电流的电流检测装置，因为电阻器5两端的电压V5等于这个电流乘以电阻器5的电阻倍数。一般情况下，这个电流具有在1-10安培范围内的最大值，并且电阻器5可以具有适合于特定应用的任何电阻。为了减少变换器中的功率损失，电阻应该尽可能地低并且在例如10-100mΩ的范围内。这种电阻导致电阻5两端的电压降在0.01到1V的范围内，这是很容易测量的。但是，流过电感器2的电流、电阻器5的电阻以及电阻器5两端的电压降也可以具有适合于特定应用的任何其它值。
在图1的例子中，电流检测装置和开关3被实现为分离装置，即，电阻器5和开关3。然而，电流检测装置和开关3也可选地可以是单一装置，例如本领域中作为sensefet公知的检测场效应晶体管。一般情况下，检测场效应晶体管可以检测流过源极和漏极的电流并切换到导电状态和非导电状态。这样，连接在输入节点IN1和电感器2之间的检测场效应晶体管可以执行电流检测功能以及开关功能。
在图1的例子中，电流检测装置(例如电阻器5)还限制了流到电感器2的电流为最大值。因此电阻器5用做开关3的导电状态下的限制器。但是，当开关3处于非导电状态下时，例如在二次行程期间和在截止时间中，电阻器5不限制电流，因为没有电流流过电阻器5。因此，在二次行程和截止时间时，电阻器5不消耗从电感器2向变换器输出OUT1释放的能量。流过电阻器5的最大电流例如可以等于预定最大电流Imax，该预定最大电流Imax触发开关3的切换，由此触发首次行程tprim的结束和二次行程tsec的开始。
如图2A所示，随着更多的能量被储存在电感器2中，在电磁场中储存能量期间(例如在首次行程tprim期间)流过电感器2的电流增加。饱和电流是在没有更多的能量可以被储存在电感器2中时流过电感器2的电流。通过设置预定最大电流Imax低于饱和电流，可以将电阻器5或控制装置4所允许的最大电流例如设置为低于或等于电感器2的饱和电流，由此在电感器2饱和之前自动切换开关3。由此电感器2自动地相对于饱和状态被保护。如图3和4中更详细示出的，在图1的例子中经过控制装置4自动获得所希望的平均电流。在本例中，控制装置4是切换开关3的开关控制装置，因而给出合适的变换器1的导通时间和截止时间toff，平均电流等于预定值。一般情况下，开关控制装置4可以适合于特定实施的任何方式来实现，从而控制根据本发明的电变换器装置的状态。图3表示了可以用在图1的电变换器1的例子中的用于自动切换的开关控制装置4的例子。应该注意到，开关3也可以不同的方式进行切换。控制装置4可包括例如适当编程的微处理器，该微处理器在首次行程和二次行程期间测量最大电流，计算适合于实现预定平均电流的截止时间周期和相应地切换开关3或进行其它操作。
在第一信号V5与参考信号Vref的比较已经产生满足打开标准的结果之后，图3中的开关控制装置4打开开关3。在本例中，开关控制装置4具有第一时间控制装置，该第一时间控制装置包括可以测量流过电阻器5的电流和比较所测量的电流与参考值的比较器44，在本例中，它通过测量电阻器5两端的电压V5和比较电压V5与参考电压Vref来操作的。当电压V5超过参考电压Vref时，控制装置4打开开关3并且首次行程tprim结束。这样，通过改变使第一时间控制装置打开开关3的标准(例如，通过调整参考电压Vref)，可以很容易地调节流过电感器2的峰值电流Ipeak和所希望的平均电流量。
开关控制装置4比较第二信号与参考信号Vtr，并且如果比较结果满足闭合标准则使开关3闭合。为此，开关控制装置4具有第二时间控制装置40，其具有比较节点431上的电压V431与触发电压Vtr的第二比较器装置43。当电压V431超过触发电压Vtr时，开关控制装置4使开关3闭合，由此首次行程开始。这样，可以很容易地调节流过电感器2的平均电流I平均。平均电流I平均例如可以通过第二信号被产生的方式进行改变，例如通过改变第一导通截止周期控制装置41中的系数α来进行改变，如在下面更详细的解释，或者可以以某些其他方式进行改变。
在图3的例子中，开关控制装置4具有第一导通截止周期控制装置41。第一导通截止周期控制装置41具有表示为积分电容器413的第一电容器、第一电流源412、和开关414，它们彼此连接并形成可中断的电流回路。开关414用做中断器和可以打开和闭合可中断电流回路。在积分电容器413的一个节点上，可中断电流回路连接到第二电流源411。这样，当开关414保持回路打开时，没有电流流过该回路并且电流只能从第二电流源411流到连接到第二电流源411的积分电容器413的上述节点上。在打开回路状态下，积分电容器413被充电，因此积分电容器413两端的电压增加。当该回路被开关414闭合时，电流可以流过该回路。因此，积分电容器413将放电并且积分电容器413两端的电压将减小。
在图3的例子中，在首次行程和二次行程期间第一导通截止周期控制装置41的回路被闭合，并且在截止时间toff期间该回路被打开。这样，在首次行程tprim和二次行程tsec期间开关414闭合，或者在导电状态和截止时间toff中，开关414打开或处于非导电状态下。因此，在首次行程tprim和二次行程tsec期间电压V413减小，并且在截止时间toff期间增加。流到积分电容器413的电流在图2A中用虚线I413示出。积分电容器413两端的电压在图2B中作为时间的函数用虚线V413示出。如图2B所示，积分电容器413两端的电压在DC偏置电平VDC周围交替地增加和减小。
在所示例子中，第一电流源412沿所示方向输送电流Iref，第二电流源411设置成沿箭头所示的方向输送电流Iref*α，其中α是小于1的系数。因此，在闭合回路状态下，积分电容器413两端的电压V413可以表述为V413＝V0-((1-α)*Iref*t闭合)/C413，C413表示积分电容器413的电容；V0表示在回路闭合时刻积分电容器413两端的电压，t闭合表示回路闭合之后所经过的时间。
当该回路打开时，积分电容器413两端的电压可以表述为V413＝V0+(α*Iref*t打开)/C413，其中t打开表示利用开关414打开该回路之后所经过的时间，V0表示在回路打开时刻积分电容器413两端的电压。打开时间t打开等于变换器1的截止时间，闭合时间t闭合等于变换器1的导通时间ton。这样，如果积分电容器413两端的电压用做第二信号V431，而触发电压Vtr设置为V0，则开关3闭合，即，当截止时间已经等于(1-α)(tprim+tsec)/α并且平均电流具有预定值时，开始首次行程tprim。
根据本发明的变换器的平均电流可以很容易地通过改变电流源411、412的电流的比例α来调节，其中本发明的变换器具有包括如图3所示的第一导通截止周期控制装置41的控制装置。例如，可以通过交替地使电流从第二电流源411流动和使其不流动而控制从第二电流源411流到积分电容器413的平均电流(以及因此的常数α)。那么从第二电流源411流到积分电容器413的平均电流等于α乘以Iref乘以使能和不使能的占空比。来自第二电流源411的电流则将具有使能和不使能的频率。然而，这个频率成分通过积分电容器413的积分属性消除。利用从第二电流源411流到积分电容器413的电流的交替使能和不使能，平均变换器电流线性地取决于占空比，因此通过占空比的控制获得了平均电流的线性控制。例如通过在第二电流源411和开关的积分电容器413之间提供开关和通过合适的开关控制装置交替地打开和闭合该开关，可以实现上述使能和不使能。
变换器的电流同样可以经过积分电容器413两端的电压来控制。例如，场效应晶体管可以通过其源极和漏极连接到积分电容器413的相应电极上。通过给场效应晶体管的栅极施加合适的电压，可以使电流流经积分电容器413的电极之间的场效应晶体管，由此积分电容器413放电并且改变积分电容器413两端的电压。
第一导通截止周期控制装置41和任选的第二导通截止周期控制装置42是简单的并使用很少的部件。此外，第一导通截止控制装置41形成一阶积分控制回路，其中导通时间ton作为其输入，截止时间toff作为其输出。这样，开关控制装置4不使用反馈回路，因此没有由反馈引起的稳定性问题。
在图3的例子中，积分电容器413连接到第二导通截止周期控制装置42的电压-电流变换器421的电压输入415。电压-电流变换器421输出电流I，该电流I是存在于其输入端的电压V的函数，例如用数学符号I＝f(V)表示。图4-6表示电压-电流变换器421的例子。在图3的例子中，假设电压-电流变换器421如图4中所描述地那样实施。
电压-电流变换器421的电流输出连接到第二电容器422的触点。由此响应积分电容器413两端的电压V413，利用来自电流输出的电流给第二电容器422充电。因此，馈送给第二电容器422的电流量以及第二电容器422两端的电压V422取决于积分电容器413两端的电压V413以及取决于系数α。相应地截止时间也同样取决于系数α。此外，变换器可以经过电压-电流变换器421和积分电容器413软起动。初始地，只有低电压将存在于积分电容器413两端，这个电压将在一些开关操作之后增加。几个周期之后，积分电容器413两端的电压将具有DC-偏置VDC，如图2B所示。当积分电容器413两端的电压很低时，只有小电流将被电压-电流变换器421输出，因此第二电容器422将被相对缓慢地充电，并且它将花费较长的时间，直到第二电容器422两端的电压达到触发电压Vtr为止。这样，使用积分电容器413的合适电容，用于给第二电容器422充电到Vref的时间将相对长，并且在变换器输出OUT1提供的功率量可以初始地设置为很低，然后随着时间而增加。用于充电和放电的时间也可以经过第二电流源411的常数α来调整。
第二导通截止周期控制装置42连接到第二比较器43的输入。在图2B中，线V422表示作为时间函数的在正输入431上的电压。触发电压Vtr用虚线Vtr表示。第二电容器422连接到开关423并与这个开关423形成电流回路。开关423可以打开和闭合该回路。在第二电容器423的一个节点上，该回路连接到第二比较器43的正输入431。这样，第二电容器422两端的电压V422被输送给第二比较器43。开关423与流过图1的变换器的电感器2的电流无关地切换，并且在流过电感器2的电流达到其最大值的时刻开关423打开，如图2A中利用虚线Imax所示。
在图3的例子中，当首次行程tprim开始时，开关423闭合，即，开关423被切换到导电状态。因此，在开始首次行程tprim时，第二电容器422被短路和放电，如图2B中利用实线V422所示。由此防止首次行程tprim的太短时间周期，如果必须以高精度控制在变换器输出OUT1、OUT2上的输出电流量，则这尤其是有用的。
在图3的例子中，在整个首次行程tprim期间，开关423保持闭合，但是，同样可能只在首次行程tprim开始时在短周期内闭合开关423，例如利用脉冲方式使其闭合。还可能根据第二电容器422两端的电压保持开关423闭合，例如直到第二电容器422两端的电压基本上为零。
电压-电流变换器421可以例如如图4所示那样实施，但是也可以不同方式实施，例如，如图5和6所示，或利用其它方式。一般情况下，电压-电流变换器421可以适合于特定应用的任何方式来实施。
在图4的电压-电流变换器421中，放大器4211的输出连接到双极晶体管4224的基极。放大器4211的反向输入连接到双极晶体管4224的发射极。该发射极经电阻器4222进一步连接到地gnd。双极晶体管4224的集电极连接到电流反射镜4223的输入，该电流镜在输出端输出与通过双极晶体管4224从电流反射镜4223提取的电流成比例的电流，这些电流具有A∶1的比例。因此，电流反射镜4223的输出上的电流线性地取决于施加于放大器4211的非反向输入的电压。
在图5的例子中，双极晶体管4225用其基极连接到第一时间控制装置。双极晶体管的集电极连接到电流镜，并且发射极连接到地。因此，在电流反射镜4223的输出上的电流与施加于晶体管的基极的电压呈指数关系。
在图6中，场效应晶体管4226的栅极连接到第一时间控制装置41。源极连接到地，漏极连接到电流反射镜。这样，在电流反射镜4223的输出上的电流或多或少地与施加于场效应晶体管4226的控制电压呈二次方的关系。
根据本发明的变换器的切换只取决于流过电能储存装置的电流。因此，该切换基本上独立于变换器的输入电压或输出电压，也同样独立于电感器2的电感。因此根据本发明的变换器的输出电流也与变换器的输入电压或输出电压无关，同样与电感器2的电感无关。
图3和4的开关控制装置4的例子具有内在的稳定性，因为不存在反馈并以前馈方式控制截止时间。因此为了稳定根据本发明的电变换器而不需要附加措施。此外，如果使用第二导通截止周期控制装置42，第一导通截止周期控制装置41中的电容器413对于根据本发明的电变换器的机能不是关键性的。只要积分电容器413两端的电压不被箝位，则经过导通截止周期控制装置41、42中的电流平衡将获得所希望的平均电流。此外，因为电流平衡，例如由toff的不规则变化引起的次谐波变化不会明显地干扰平均电流。然而，在根据本发明的电变换器中，开关控制装置4可以同样只具有第一导通截止周期控制装置而没有第二导通截止周期控制装置。
图7表示根据本发明的电变换器电路的另一例子。在图7的例子中，因为电感器在回路中与二极管和电池相连，所以在首次行程期间基本上没有电流流过电池，而电感器和二极管之间的节点经开关连接到输入，并且二极管和电池之间的节点连接到另一输入。在图7的例子中，开关可以由类似于图3的例子的控制电路来控制。但是，在一个变换周期期间经过电感器2流到电池的平均电流等于(1/2*Ipeak*tsec)/T，而不是1/2*Imax*(tprim+tsec)/T，并通过例如在tsec而不是ton切换开关413，也可以经过截止时间toff来控制平均电流。
图1和6的根据本发明电变换器的例子的变换器输出OUT1、OUT2是电流输出。然而，根据本发明的电变换器也可以具有为电压输出的变换器输出。例如，图1中的电变换器1的例子的变换器输出OUT1、OUT2可以连接到输出电压控制电路，该输出电压控制电路检测变换器输出上的输出电压并调节在变换器输出上输出的电流，以便保持特定的输出电压。输出电压控制电路可以例如通过合适的装置(如上面更详细地所述的开关的占空比)来调节图1的开关控制装置4中的第二电流源411的常数α。
根据本发明的电变换器适合于具有可再充电电池的各种设备，该可再充电电池从电源电压被充电，特别是可再充电的电动剃须刀和牙刷。图8以举例形式表示具有驱动剃须头SH的电机M的剃须刀SVR。电机M与开关SW啮合，该开关SW将电机M连接到可再充电电池B上，该可再充电电池与其它电子部件(例如图1和3中所示的电路的部件)一起被容纳在剃须刀SVR中的印刷电路板PCB上。图8进一步表示了包含电变换器装置的部件的电源单元PSU。电源单元PSU具有用于连接到电源电压的集成电源插头PLG和连接塞绳CRD，该连接带CRD通过出口OTL耦合到剃须刀SVR的入口插座(未示出)上。
权利要求
1.一种电变换器(1)，其包括-用于接收电功率的至少一个变换器输入(IN1、IN2)；-用于释放电功率的至少一个变换器输出(OUT1、OUT2)；-电能储存装置(2)，其具有连接到至少一个变换器输入(IN1、IN2)的储存输入并具有连接到至少一个变换器输出(OUT1、OUT2)的储存输出，用于在首次行程周期(tprim)期间储存来自接收到的电功率的电能，和用于在二次行程周期(tsec)期间将电能释放到变换器输出(OUT1、OUT2)，所述电变换器(1)还包括控制装置(4)，该控制装置(4)包括-用于检测流到电能储存装置(2)的电流量的电流传感器(5)；-可通信地连接到电流检测装置的第一时间控制装置(44)，用于控制所述行程周期中的至少一个的持续时间，从而使在所述行程周期期间流到电能储存装置(2)的电流基本上等于或低于预定最大电流(Imax)；和-第二时间控制装置(40)，用于控制电能储存装置(2)基本上不释放电能的截止时间周期(toff)的持续时间，从而流到电能储存装置(2)的电流的时间平均值等于预定值，该时间平均值是在包括首次行程周期(tprim)、二次行程周期(tsec)和截止时间周期(toff)的切换周期上的平均值。
2.根据权利要求1所述的电变换器(1)，其中第一时间控制装置(44)包括在流到电能储存装置(2)的电流等于预定最大电流(Imax)时用于结束首次行程周期(tprim)的装置。
3.根据权利要求1或2所述的电变换器(1)，其中第二时间控制装置(40)包括当在切换周期期间流到电能储存装置(2)的平均电流等于预定值时用于结束截止时间周期(toff)的装置。
4.根据权利要求3所述的电变换器(1)，其中所述第二时间控制装置(40)包括第一导通截止周期控制装置(41)，用于确定对应电能储存装置(2)的首次和二次行程(tprim，tsec)的所希望时间的导通时间周期(ton)和对应电能储存装置(2)的所希望的截止时间周期(toff)的截止周期，该第一导通截止周期控制装置(41)具有用于输出截止时间结束信号的输出，该输出可通信地连接到电能储存装置(2)的控制端上。
5.根据权利要求4所述的电变换器(1)，其中第一导通截止周期控制装置(41)包括连接到可中断回路再(412-414)中的第一电流源(412)的第一电容器(413)，该可中断回路(412-414)还连接到第二电流源(411)，和中断器(414)，当检测到的电流等于预定最大电流(Imax)时，该中断器(414)用于中断所述可中断回路，并且当由电流检测装置检测到的电流基本上为零时，该中断器(414)用于闭合可中断回路。
6.根据权利要求4或5所述的电变换器(1)，其中第二时间控制装置(40)还包括可通信地连接到第一导通截止周期控制装置(41)的输出的第二导通截止周期控制装置(42)，用于确定对应二次行程周期(tsec)和截止时间周期(toff)的所希望组合时间的第二截止周期，该第二导通截止周期控制装置(42)设置成用于产生起始信号(strt tprim)，该起始信号(strt tprim)用于在第二截止周期结束时开始首次行程周期(tprim)。
7.根据权利要求6所述的电变换器，其中第二导通截止周期控制装置(42)包括电压-电流变换器(421)，其具有用于在电流输出端输出对应第一电容器(413)两端的电压(V413)的电流的电流输出，该电压-电流变换器(421)连接到第一电容器(413)，和利用触点与电流输出连接的第二电容器(422)，该触点也连接到比较器装置(43)，该比较器装置(43)用于将第二电容器(422)两端的电容器电压(V422)与触发电压(Vtr)相比较，并且如果触发电压(Vtr)低于电容器电压，则输出起始信号，和用于响应起始信号而使第二电容器放电的放电装置(423)。
8.根据前述权利要求的任一项的电变换器(1)，还包括至少一个开关(3)，当在导电状态下时，该开关(3)在储存输入和至少一个变换器输入(IN1、IN2)之间建立电接触以便在电能储存装置(2)中储存电能时并且当在非导电状态下时，该开关(3)中断电能储存装置(2)与变换器输入(IN1、IN2)的电接触以便从电能储存装置(2)向变换器输出(OUT1、OUT2)释放电能时，该开关(3)被所述控制装置(4)控制。
9.根据前述权利要求的任一项的电变换器(1)，其中电流检测装置(5)、开关(3)和电能储存装置(2)串联连接在第一变换器输入(IN1)和第一变换器输出(OUT1)之间，并且开关(3)和电能储存装置(2)之间的节点(32)利用单向导电装置(6)连接到第二变换器输入(IN2)。
10.根据前述权利要求的任一项的电变换器(1)，其中预定最大电流(Imax)低于或等于电能储存装置(2)的饱和电流。
11.一种电气设备(SVR)，其包括可再充电电池(B)、电机(M)、用于将电机(M)连接到电池(B)的开关(SW)以及如前述任一项权利要求所述的电变换器装置，该电变换器装置用于给电池(B)充电和/或给电机(M)供电。
全文摘要
一种电变换器(1)包括用于接收电功率的变换器输入(IN1、IN2)；用于释放电功率的变换器输出(OUT1、OUT2)；电能储存装置(2)，其具有连接到变换器输入(IN1、IN2)的储存输入端并具有连接到变换器输出(OUT1、OUT2)的储存输出。在首次行程周期(t
文档编号G05F1/10GK1742422SQ200480002629
公开日2006年3月1日 申请日期2004年1月14日 优先权日2003年1月23日
发明者J·R·德博尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司