电压转换器的制作方法

本发明总体上涉及电压转换器的领域。本发明特别是针对能够提供至少一个次级电压的直流电压转换器，包括在低初级电压的情况下也能如此。

背景技术：

如图1所示，已知使用自耦（àselfcouplées）降压转换器5来实现这样的电压转换器：其在输入端接收可在较大电压范围内变化的直流初级电压2（如来自电池的电压），并在输出端提供经调节的第一直流次级电压3和未经调节的第二直流次级电压4。众所周知，这样的降压转换器5能够在输出端提供经调节的第一直流次级电压3和未经调节的第二直流次级电压4。直流初级电压2有利地由滤波器模块f进行滤波。

还已知，为了减轻初级电压2的下降（例如在电池放电的情况下），将升压转换器（假定是已知的）置于降压转换器5的上游，以维持初级电压2。为了在此配置中确保其功能，在忽略第一次级电压3与第二次级电压4之间的相对电荷分布的情况下，应针对初级电压2的略微降低激活升压转换器，所述略微降低通常是针对初级电压2从标称初级电压（对应于电池的标称电荷）下降20％到25％。对于标称电压为12v的电池，应在初级电压2一降至9至10v以下就激活升压转换器。这会导致有害的频繁激活，这一方面是因为升压转换器的激活会产生显著的电磁干扰，并且另一方面是因为升压转换器的效率低下会加剧初级电压2上的能耗，因此加剧电池放电。此外，对于非常低的初级电压2，如果两个次级输出3、4之间的电荷分布不良，则仅升压转换器无法保证第二次级电压4的值。

技术实现要素：

本发明的目标是提出一种直流电压转换器，其不具有现有技术的缺陷，并且主要改善了第二次级电压的质量。

该目标是藉由一种电压转换器而达成的，所述电压转换器在输入端接收可在较大电压范围内变化的直流初级电压、并在输出端提供经调节的第一直流次级电压和未经调节的第二直流次级电压，所述电压转换器包括：双输出自耦降压转换器；升压转换器，其布置在降压转换器的上游，其能够在激活时使初级电压上升；以及电荷泵模块，其能够在激活时平衡第一次级电压与第二次级电压之间的电荷，升压转换器和电荷泵模块的激活是同时的。

这样，该解决方案使得能够达成前述目标，显著改善了现有技术的性能。

根据另一特征，升压转换器在激活时由第一控制器来操控，并且电荷泵模块在激活时由第二控制器来操控，第二控制器与第一控制器融为一体（confondu）。

根据另一特征，当第二次级电压低于阈值时执行共同激活，所述阈值优选地等于标称的第二次级电压减少10％。

根据另一特征，当初级电压低于阈值时执行共同激活，所述阈值优选地等于标称的初级电压的50％。

根据另一特征，降压转换器由与第一控制器和/或第二控制器融为一体的第三控制器来操控。

根据另一特征，降压转换器由与第一控制器和第二控制器分开的第三控制器来操控。

附图说明

通过阅读下面的描述，本发明的其他特征和创新优点将愈发显现，该描述被提供作为参考而绝非作为限制，并且是参照附图提供的，在附图中：

已描述了的图1示出了根据现有技术的包括降压转换器的转换器的示意图。

图2示出了根据本发明的一个优选实施例的转换器的示意图。

图3示出了根据现有技术和根据本发明的第二次级电压的对照图。

为了更加清楚，在所有图中，相同或相似的元件由相同的附图标记来标示。

具体实施方式

如图1所示，包括自耦降压转换器5（假定是已知的）的直流电压转换器使得能够从初级电压2产生第一直流次级电压3和第二直流次级电压4，初级电压2例如来自电池（如车辆电池），电池的标称电压为12v，但可在3至42v的较大电压范围内变化。众所周知，第一次级电压3可以由包括控制器8的反馈回路r来调节。该控制器8可以是任何类型的，并且例如为电流模式、电压模式、pwm（来自英语“pulsewidthmodulation（脉宽调制）”，意为幅宽调制）模式、磁滞模式、或任何其他等效模式。第一次级电压3通常较低，以便能够保证调节，包括针对低的初级电压2保证调节，第一次级电压3不能超过初级电压2。这样，有利地保留3.3v的值。这样的值更有利之处在于它使得能够馈送车辆计算机。

比如由降压转换器5产生的第二次级电压4是由第一次级电压3通过等于1+n2/n1的增益而得出的，其中n2是次级绕组的匝数，并且n1是初级绕组的匝数。这样，如果匝数相同，即n2=n1，则第二次级电压4是第一次级电压3的两倍，即等于6.6v。然而，由于该第二次级电压3未经调节，因此该第二次级电压3可能因不良电感耦合、或因第一次级输出3与第二次级输出4之间的电荷不平衡而受到干扰。该干扰可能导致第二次级电压4暴跌（effondrement），在初级电压2较低时灵敏度增加。

已知通过在降压转换器5的上游布置升压转换器6来弥补该问题，升压转换器6负责维持初级电压2并在初级电压2的值下降到阈值以下时被激活。为了确保使得能够获得第一次级电压3的调节，应针对初级电压2的略微降低激活升压转换器6，所述略微降低通常是针对初级电压2从其标称值下降20％到25％，即对于标称电压为12v的电池，应在初级电压2一降至9至10v以下就激活升压转换器６。这导致频繁的激活，具有前述双重危害。

如图2所示，根据本发明的一个实施例，转换器1大体上仍采用现有技术的转换器布置。同样的，根据本发明的电压转换器1在输入端接收可在较大电压范围内变化的直流初级电压2。根据本发明的电压转换器1在输出端提供经调节的第一直流次级电压3和未经调节的第二直流次级电压4。由此，该第二次级电压4取决于电荷、电感比、电感耦合等的特征。同样的，该第二次级电压4可能在极限配置下波动。两个次级电压3、4之间的电感耦合不良以及电荷不平衡可能会引起第二次级输出4暴跌，尤其是当初级电压较低时。

为了执行调节，转换器1包括双输出自耦降压转换器5。相对于现有技术，本发明增加了升压转换器6。升压转换器6除了其激活方面都与现有技术的升压转换器相似，后文会详述其激活方面。升压转换器6布置在降压转换器5的上游。升压转换器6在激活时能够使初级电压2上升，以帮助降压转换器5提供两个次级电压3、4和进行调节。本发明还增加了电荷泵模块7，其布置在第二次级电压4与第一次级电压3之间，并且在激活时能够平衡这两个输出3、4之间的电荷。根据本发明的一个特征，升压转换器6和电荷泵模块7的激活有利地是同时的。

可以注意到，升压转换器6在没有激活的情况下形成类似于现有技术的滤波器f的无源滤波器。

为了操控升压转换器6，已知需要第一控制器8，例如开关（àdécoupage）型控制器。类似地，为了操控电荷泵模块7，已知需要第二控制器8，例如开关型控制器。尽管它们共享共同的激活器9，但是升压转换器6和电荷泵模块7可以具有分开的控制器。然而，根据本发明的一个特征，第二控制器和第一控制器有利地融为一体。这使得能够实现高重用率，因此能节约组件。

由此，如果不考虑与升压转换器6共用的控制器8，则电荷泵模块7的增加仅需要几个成本低廉且体积不大的无源组件：两个二极管、一个电阻和一个电容。

如图2可见，升压转换器6和电荷泵模块7的共同激活由激活器9来执行。在存在信号“激活（enable）”10的情况下，该激活器9选择性地将在其输入端“输入”上接收到的来自控制器8的信号复制到其输出端“输出”上，而在相反的情况下则不进行该复制。当存在信号“激活”10时，来自控制器8的信号被同时传输到升压转换器6和电荷泵模块7。

这样，信号“激活”10使得能够激活或不激活升压转换器6和电荷泵模块7。根据本发明的一个特征，激活信号“激活”10源自于第二次级电压4与阈值的比较（未示出）。如果第二次级电压4（未经调节的电压）低于阈值，则激活信号10操控激活。如果第二次级电压4高于该阈值，则激活信号10不操控激活。

该阈值例如等于第二次级电压的标称值减少10％。这样，对于标称电压为12v的电池和值为6.6v的第二次级电压4，该阈值有利地等于6v。

关于该特征，本发明与现有技术的不同之处在于，升压器6（以及电荷泵模块7）的激活是相对于第二次级电压4来确定的，而现有技术是相对于初级电压2来确定的。这有利之处在于，激活的驱动直接由其值被指定的量值、即第二次级电压4来驱动。

根据另一可选特征（其是对前一特征的补充或替换），当初级电压低于阈值时执行共同激活。这样，在这种情况下，激活信号10源自于初级电压2与阈值的比较。如果初级电压2低于阈值，则激活信号10操控激活。如果初级电压2高于该阈值，则激活信号10不操控激活。

然而，由于根据本发明的转换器1的特定特征，如果使用针对初级电压的阈值来操控激活，则针对初级电压的阈值可能远低于现有技术中的阈值，所述阈值的值可以低至标称电压的50％。这样，对于标称电压为12v的电池，该阈值可以等于6v，而对于现有技术的转换器而言，阈值为9至10v。本发明的该有利特征使得能够仅在确实需要的情况下才激活具有上述缺陷的升压转换器6。

众所周知，为了运转降压转换器5，需要控制器8，例如开关型控制器。根据本发明的一个有利特征，该第三控制器与第一控制器和/或第二控制器融为一体。换言之，升压转换器6和/或电荷泵模块7所使用的控制器8有利地重用已经为降压转换器5预备的控制器8。这在节约组件以及因此节约成本和空间方面是有利的。

要注意到，降压转换器5永久连接到其控制器8，而不受制于选择性激活9，选择性激活9仅牵涉升压转换器6和电荷泵模块7。

如所述的本发明使得能够针对低至标称电压的25％的初级电压2、即针对12v的电池低至3v的初级电压2保证稳定的运行。

根据一个相反特征，第三控制器与第一控制器和第二控制器分开。该选项成本更高且更占空间，因为它使用至少两个控制器，但是在性能方面是有利的。这样的配置为初级电压2的上升提供了额外的裕度。该配置使得能够针对低于标称电压的25％的初级电压2、即针对12v的电池低于3v的初级电压2保证稳定的运行。

图3示出了藉由本发明获得的改善。图3是在横坐标上绘制初级电压2并在纵坐标上绘制第二次级电压4的图表，其针对第一次级输出3与第二次级输出4之间的高度不平衡的电荷分布、即针对最不利的情况示出了例示现有技术的第一曲线11和例示本发明的第二曲线12。可以注意到，对于曲线11，第二次级电压4尤其是在初级电压2减小时暴跌。相反，根据曲线12和本发明，第二次级电压4在接近初级电压2的低值时保持得显著更好。

上面通过示例描述了本发明。要理解到，本领域技术人员能够例如通过结合上述单独采用或组合地采用的各种特征来实现本发明的各种实施变型，而不会脱离本发明的范围。