DC-DC转换器、用于电力供应和控制的系统及交通工具的制作方法

dc-dc转换器、用于电力供应和控制的系统及交通工具
技术领域
1.本实用新型总体上涉及电子器件领域。
2.更具体地，本实用新型涉及dc-dc转换器。


背景技术：

3.dc-dc转换器是一种将直流(dc)电源从一个电压电平转换成另一个电压电平的电子电路。
4.如今，dc-dc转换器被用于例如便携式电子设备，诸如智能手机和便携式个人计算机，以便将由电源电池生成的电压电平转换成能够正确地为安装在便携式电子设备内部的电子板上的电子部件供电的一个或更多个不同的电压电平。
5.现代dc-dc转换器通过首先利用变压器进行从直流电压电平到高频交流电压(ac)的转换来转换电压电平，以便改变电压电平，然后整流交流电压，以便生成不同电平的直流电压。
6.此外，现代dc-dc转换器使用开关技术进行转换，这允许(与线性电压调节器相比)显著提高效率，以减少占用的空间，因为它们使用更小的电子部件，并且也呈现更少的散热问题。
7.开关型dc-dc转换器(称为“开关模式dc-dc转换器”)将电能暂时存储在磁存储部件(电感器、变压器)或电存储部件(电容器)中，以及然后以不同的电压电平释放存储的电能。
8.以快速上升和下降时间执行切换的电子器件(诸如功率fet晶体管) 被用于高效切换。
9.一些dc-dc转换器也是双向的，即两个转换器端口可以是一个输入端和一个输出端，反之亦然，其中两个端口在不同的标称电压下工作，并且因此被称为高压hv端口和低压lv端口。
10.输入端口和输出端口之间的功率传输被称为：
11.‑“
降压”，如果输入端口是高压hv端口并且输出端口是低压lv端口，
12.‑“
升压”，如果输入端口是低压lv端口并且输出端口是高压hv端口。
13.例如，双向dc-dc转换器被用在混合热电机动车中，该混合热电机动车使用制动来回收能量，以对给电动机提供功率的电池进行再充电。
14.磁存储型dc-dc转换器以几千赫到10兆赫之间的开关频率周期性地将能量存储在电感器或变压器的磁场中，然后以相同的开关频率释放存储在电感器或变压器磁场中的能量。
15.通过改变电感负载电流占空比或变压器负载电压，能够很容易地控制传输到连接到dc-dc转换器的负载的功率量，其中占空比是闭合时间间隔和周期长度的比值。
16.ep 1677410公开了一种双向开关模式dc-dc转换器，该转换器使用变压器来存储和释放能量，以便执行电压电平的转换。
17.ep 1677410中公开的dc-dc转换器使用箝位电路70(见图1)来防止在低电压侧生成电压峰值，在低电压侧生成电压峰值将导致效率降低，并且甚至可能导致dc-dc转换器的低电压侧的开关故障；箝位电路70的操作由生成合适信号的控制单元72控制。
18.ep 1677410的dc-dc转换器具有的缺点是箝位电路70的控制单元 72过于复杂。
19.此外，ep 1677410的dc-dc转换器具有的缺点是，当在输出直流电压的值相对于输入电压增加的升压模式下操作时，在高电压侧的电压发生器10没有电压的情况下，它不允许调节朝着相同的电压发生器10的负载电流。
20.ep 3136577公开了一种开关模式电源，该开关模式电源包括输入电源、前级电路和后级隔离电路，其目的是解决占空比变化范围大、效率低的问题。
21.ep 3301799公开了一种具有改进的稳定性的双向dc-dc转换器，该转换器包括高压源、低压源、多个电容器、dc-dc转换单元和多个保护开关。


技术实现要素：

22.本实用新型涉及dc-dc转换器。
23.申请人已经认识到，根据本实用新型的dc-dc转换器具有以下优点：
[0024]-除了降压模式和升压模式之外，其还能够在称为“升压限制”的另一种模式下操作，在该另一种模式下输入端口是低压lv端口，而输出端口是高压hv端口，其中高压hv远低于标称电压或接近零；
[0025]-在升压限制操作模式下，其允许限制流向高压发生器的负载电流值；
[0026]-在降压操作模式下，其允许限制低电压侧整流器电路中反向过电压的值；
[0027]-在降压运行模式下，如果低电压侧出现部件故障(例如开关)，其会阻止低压电池放电；
[0028]-其使用更简单的驱动模式。
[0029]
本实用新型的另一个目的是用于电力供应和控制的系统。
[0030]
本实用新型的另一个目的是提供一种交通工具，其具有电动机或热/ 电混合电动机(hybrid thermal/electric motor)。
[0031]
本技术提供了以下方面：
[0032]
1)dc-dc转换器，所述dc-dc转换器包括：
[0033]
整流器，所述整流器适于生成第一直流电压电平；
[0034]
变压器，所述变压器包括连接到所述整流器的初级绕组并且包括次级绕组，所述变压器具有限定的电压变压比；
[0035]
谐振电感器，所述谐振电感器插在所述整流器和所述初级绕组之间；
[0036]
第一开关和第二开关，所述第一开关和所述第二开关彼此串联连接，所述串联与所述次级绕组并联放置，其中，所述第一开关和所述第二开关包括相应控制端子，所述相应控制端子适于分别接收对所述第一开关和所述第二开关进行断开和闭合的第一控制信号和第二控制信号；
[0037]
第一电感器，所述第一电感器具有连接到所述次级绕组的第一端子的第一端子；
[0038]
第二电感器，所述第二电感器具有连接到所述次级绕组的第二端子的第一端子，并且具有连接到所述第一电感器的第二端子的第二端子；
[0039]
续流二极管，所述续流二极管具有连接到所述第一电感器的第二端子的阴极端子，并且具有连接到在所述第一开关和所述第二开关之间的公共节点的阳极端子，其中，所述续流二极管的阳极端子适于接收第二直流电压电平的较低值；
[0040]
限位开关，所述限位开关具有：
[0041]
·
连接到所述第一电感器和所述第二电感器的第二端子并进一步连接到所述续流二极管的阴极端子的第一端子；
[0042]
·
适于接收所述第二直流电压电平的较高值的第二端子；
[0043]
·
适于接收对所述限位开关进行断开和闭合的第三控制信号的控制端子；
[0044]
电子驱动器件，所述电子驱动器件适于生成所述第一控制信号、所述第二控制信号和第三控制信号，
[0045]
所述dc-dc转换器被构造成在第一操作模式下操作，其中输入是所述第二直流电压电平，以及输出是所述第一直流电压电平；
[0046]
其中，所述续流二极管被构造成：
[0047]
当所述限位开关处于断开位置时，以正向偏置操作；
[0048]
当所述限位开关处于闭合位置时，以反向偏置操作。
[0049]
2)根据1)所述的dc-dc转换器，其中，所述电子驱动器件被构造为生成所述第一控制信号和所述第二控制信号，使得：
[0050]
当所述第二开关断开时，所述第一开关闭合；
[0051]
当所述第二开关闭合时，所述一开关断开。
[0052]
3)根据1)或2)所述的dc-dc转换器，还包括：
[0053]
具有桥拓扑结构的多个开关，所述桥拓扑结构包括第一支路和第二支路，所述两个支路适于接收所述第一直流电压电平，其中，所述多个开关被构造成根据对应的多个控制信号在断开位置和闭合位置之间周期性地切换；
[0054]
整流器电路，所述整流器电路并联连接在所述第一电感器的第一端子和所述第二电感器的第一端子之间；
[0055]
保护二极管，所述保护二极管具有连接到所述限位开关的第一端子的阳极端子，并且具有连接到所述限位开关的第二端子的阴极端子；
[0056]
所述dc-dc转换器还被构造成在第二操作模式下操作，其中输入是所述第一直流电压电平，且输出是所述第二直流电压电平，其中，所述第二直流电压电平低于所述第一直流电压电平，
[0057]
其中，所述电子驱动器件被构造成生成所述第三控制信号，所述第三控制信号在所述第二操作模式下闭合所述限位开关，
[0058]
并且其中，所述限位开关还被构造成在所述第二操作模式下，当所述第一开关和/或所述第二开关中出现故障的情况下，切换到断开位置；
[0059]
并且其中，所述保护二极管被构造成在所述第二操作模式下，在所述限位开关不期望地断开的情况下，切换到正向偏置。
[0060]
4)根据1)-3)中任一项所述的dc-dc转换器，还包括箝位电路，所述箝位电路包括：
[0061]
第一箝位二极管，所述第一箝位二极管具有适于接收所述第一直流电压电平的较低值的阳极端子并且具有连接到在所述谐振电感器和所述初级绕组之间的公共节点的阴
极端子；
[0062]
第二箝位二极管，所述第二箝位二极管具有适于接收所述第一直流电压电平的较高值的阴极端子并且具有连接到所述第一箝位二极管的阴极端子的阳极端子；
[0063]
其中，第一二极管和第二二极管被构造成在所述第一操作模式下，在反向偏置和正向偏置之间切换，
[0064]
以及其中：
[0065]
当所述第一箝位二极管处于正向偏置状态时，所述第二箝位二极管处于反向偏置状态；
[0066]
当所述第二箝位二极管处于正向偏置状态时，所述第一箝位二极管处于反向偏置状态。
[0067]
5)根据1)-4)中任一项所述的dc-dc转换器，包括另一箝位电路，所述另一箝位电路包括：
[0068]
另一第一箝位二极管和另一第二箝位二极管，所述另一第一箝位二极管和所述另一第二箝位二极管具有共同连接的阴极端子，其中，所述另一第一箝位二极管的阳极连接到所述次级绕组的第一端子并连接到所述第一电感器的第一端子，以及所述另一第二箝位二极管的阳极连接到所述次级绕组的第二端子并连接到所述第二电感器的第一端子；
[0069]
电阻器，所述电阻器具有连接到在所述另一第一箝位二极管和所述另一第二箝位二极管之间的公共阴极的第一端子，并且具有连接到在所述第一电感器和所述第二电感器之间的公共节点的第二端子；
[0070]
电容器和第一阻尼电阻器的串联连接，其中，所述串联连接插在所述另一第一箝位二极管和所述另一第二箝位二极管之间的公共阴极和所述第二直流电压电平的较低值之间。
[0071]
6)根据5)所述的dc-dc转换器，其中，所述另一箝位电路还包括彼此串联连接的第三开关和第四开关，所述串联连接与所述次级绕组并联放置，
[0072]
所述第三开关和所述第四开关包括适于分别接收对所述第三开关和所述第四开关进行断开和闭合的第三控制信号和第四控制信号的相应控制端子，
[0073]
其中，所述另一第一箝位二极管并联连接到所述第三开关，并且所述另一第二箝位二极管并联连接到所述第四开关。
[0074]
7)根据5)或6)所述的dc-dc转换器，还包括第五开关和第二阻尼电阻器的串联连接，其中，所述串联连接与所述第一阻尼电阻器并联放置，
[0075]
其中，所述电子驱动器件被构造成生成对所述第五开关进行断开和闭合的控制信号。
[0076]
8)根据1)-7)中任一项所述的dc-dc转换器，还包括电容器，所述电容器具有连接到所述限位开关的第二端子的第一端子并具有连接到所述续流二极管的阳极端子的第二端子。
[0077]
9)根据1)-9)中任一项所述的dc-dc转换器，其中，所述谐振电感器被集成到所述变压器中，所述变压器包括所述初级绕组的漏电感。
[0078]
10)一种用于电力供应和控制的系统，所述用于电力供应和控制的系统包括：
[0079]
根据1)-9)中任一项所述的dc-dc转换器；
[0080]
第一电池，所述第一电池具有适于接收所述第一直流电压电平的较高值的正极端子；
[0081]
第二电池，所述第二电池具有适于接收所述第二直流电压电平的较高值的正极端子；
[0082]
第一电负载，所述第一电负载与所述第一电池并联连接；
[0083]
第二电负载，所述第二电负载与所述第二电池并联连接。
[0084]
11)一种交通工具，其具有电动机或热/电混合电动机，包括根据10) 所述的用于电力供应和控制的系统。
附图说明
[0085]
本实用新型的附加特征和优点将从以下参考附图以示例的方式提供的优选实施例及其变体的描述中变得更加明显，在附图中：
[0086]-图1示出了根据本实用新型第一实施例的dc-dc转换器的框图；
[0087]-图2a示出了根据本实用新型第二实施例的dc-dc转换器的框图；
[0088]-图2b示出了根据本实用新型第二实施例的变体的dc-dc转换器的框图；
[0089]-图3a示出了根据本实用新型第三实施例的dc-dc转换器的框图；
[0090]-图3b示出了根据本实用新型第三实施例的变体的dc-dc转换器的框图；
[0091]-图4示意性地示出了一种用于电力供应和控制的系统，其可选地包括图1、图2a、图2b、图3a、图3b的dc-dc转换器；
[0092]-图5a-5d示意性地示出了在图3a-3b的dc-dc转换器和图4的系统中在“升压”操作模式期间生成的一些信号的可能趋势；
[0093]-图6a-6d示意性地示出了在图3a-3b的dc-dc转换器和图4的系统中在“降压”操作模式期间生成的一些信号的可能趋势；
[0094]-图7a-7d示意性地示出了在图3a-3b的dc-dc转换器和图4的系统中在“升压限制”操作模式期间生成的一些信号的可能趋势。
具体实施方式
[0095]
应当观察到，在以下描述中，相同或类似的块、组件或模块在图中是用相同的附图标记表示，即使它们在本实用新型的不同实施例中示出。
[0096]
参考图1，它示出了根据本实用新型第一实施例的dc-dc型(dc＝直流)转换器1。
[0097]
dc-dc转换器1在两个不同的直流电压电平之间执行电压转换，该两个不同的直流电压电平用第一直流电压电平δhv(也称为“高电压”)和第二直流电压电平δlv(也称为“低电压”)指示。
[0098]
此外，dc-dc转换器1是双向的，它配备有变压比为n的变压器隔离，并且其比如可以根据三种可能的模式操作：
[0099]-降压操作模式(在图1中读取方向为从左到右的方向)，其中dc-dc 转换器1执行直流电压电平从高电压δhv到低电压δlv的转换，其中低电压δlv小于δhv/n(例如，δhv＝240v，n＝6，δlv＝12v)；
[0100]-升压操作模式(在图1中读取方向为从右向左的方向)，其中dc-dc 转换器1执行
直流电压电平从低电压δlv到高电压δhv的转换，δhv/n 大于δlv(例如，δlv＝12v，n＝6，δhv＝360v)；
[0101]-升压限制操作模式(在图1中读取方向为从右向左的方向)，其中dc-dc转换器1执行直流电压电平从低电压δlv到高电压δhv的转换，δhv/n小于δlv(例如，δlv＝12v，n＝6，δhv＝6v)。
[0102]
dc-dc转换器1包括第一输入/输出端子hv+和第二输入/输出端子 hv-，其中高直流电压电平δhv是第一输入/输出端子hv+和第二输入/输出端子hv-之间的电位差；因此，第一输入/输出端子hv+适于接收/生成高直流电压电平δhv的较高值，而第二输入/输出端子hv-适于接收/生成高直流电压电平δhv的较低值。
[0103]
dc-dc转换器1还包括第三输入/输出端子lv+和第四输入/输出端子 lv-，其中低直流电压电平δlv是第三输入/输出端子lv+和第四输入/输出端子lv-之间的电位差；因此，第三输入/输出端子lv+适于接收/生成低直流电压电平δlv的较高值，而第四输入/输出端子lv-适于接收/生成低直流电压电平δlv的较低值。
[0104]
构成dc-dc转换器1的电气和电子部件如图1所示进行电连接。
[0105]
dc-dc转换器1包括通过变压器10彼此分开的高电压部分和低电压部分，其中高电压部分显示在图1的左侧部分(相对于图1的读取方向)，而低电压部分显示在图1的右侧部分。
[0106]
术语“高电压”指的是低于第一定义最大值δhvmax的正电压电平，即0v《δhv《δhvmax。
[0107]
术语“低电压”是指低于第二定义最大值δlvmax的正电压电平δlv，其中第二定义最大值δlvmax低于第一定义最大值δhvmax，即 0v《δlv《δlvmax《δhvmax。
[0108]
例如，δhvmax＝400v并且δlvmax＝14v，导致0v《δhv《400v并且 0v《δlv《14v。
[0109]
特别地，dc-dc转换器1的高电压部分包括：
[0110]-全桥整流器5，其包括四个二极管ds1、ds2、ds3、ds4；
[0111]-四个开关s1、s2、s3、s4，其具有h桥拓扑结构；
[0112]-谐振电感器l_res；
[0113]-一对箝位二极管d1、d2；
[0114]-变压器10的初级绕组10.1。
[0115]
dc-dc转换器1的低电压部分包括：
[0116]-变压器10的次级绕组10.2；
[0117]-同步整流器电路11；
[0118]-两个开关s5、s6；
[0119]-输出滤波器，其包括第一电感器l1、第二电感器l2和电容器c5；
[0120]-限位开关s10；
[0121]-续流二极管d3。
[0122]
变压器10具有执行将初级绕组10.1两端的初级电压vpr转换成次级绕组10.2两端的具有低于初级电压vpr值的次级电压vsec的功能；反之亦然，变压器10还具有执行将次级电压vsec转换成具有大于次级电压 vsec的值的初级电压vpr的功能。
[0123]
因此，变压器10包括初级绕组10.1、次级绕组10.2和磁芯10.3，磁芯10.3用于将初
级绕组10.1与次级绕组10.2电感耦合，其中初级绕组10.1 和次级绕组10.2之间的电压变换比等于值n》0(例如，n＝6)。
[0124]
初级绕组10.1包括连接到全桥整流器5的第一端子(如下面将进一步解释的)，并且包括连接到谐振电感器l_res的第二端子。
[0125]
次级绕组10.2包括第一端子(也称为节点n1)，所述第一端子连接到整流器电路11的第一端子并连接到第一电感器l1；次级绕组10.2还包括第二端子(也称为节点n2)，该第二端子连接到整流器电路11的第二端子并连接到第二电感器l2。
[0126]
全桥整流器5的二极管ds1、ds2、ds3、ds4具有在升压操作模式期间和在升压限制操作模式期间对在初级绕组10.1两端生成的初级电压 vpr进行整流的功能。
[0127]
然而，在降压操作模式期间，二极管ds1、ds2、ds3、ds4在切换开关s1、s2、s3和s4的断开/闭合状态所需的短停机(short downtime) 时间内被直接正向偏置，否则二极管ds1、ds2、ds3、ds4被反向偏置。
[0128]
谐振电感器l_res在降压操作模式下具有允许开关s1、s2、s3和s4 的零电压切换(zero voltage switching)(zvs)的功能，这是由于开关s1、 s2、s3和s4其本身的寄生谐振能力。
[0129]
谐振电感器l1_res包括第一端子，该第一端子连接到二极管ds1的阳极端子和二极管ds4的阴极端子，并且谐振电感器l1_res包括连接到初级绕组10.1的第二端子的第二端子。
[0130]
注意，为了解释本实用新型，谐振电感器l_res已经被示出为单独的元件，但是谐振电感器l_res也能够集成到变压器10中，谐振电感器l_res 由变压器10本身的初级绕组10.1的漏电感形成。
[0131]
四个开关s1、s2、s3、s4具有h桥拓扑结构，该h桥拓扑结构由两个支路组成，其中第一个支路由开关s1和s4串联连接而成，而第二个支路由开关s2和s3串联连接而成。
[0132]
此外，四个开关s1、s2、s3、s4分别并联连接到四个二极管ds1、 ds2、ds3、ds4。
[0133]
在降压操作模式下，四个开关s1、s2、s3、s4在闭合位置和断开位置之间切换，在闭合位置它们基本上等同于短路，在断开位置它们等同于开路。
[0134]
在升压操作模式和升压限制操作模式期间，开关s1、s2、s3、s4而是处于断开位置。
[0135]
在降压操作模式下，四个开关s1、s2、s3、s4具有交替地将高直流电压电平δhv连接到初级绕组10.1/从初级绕组10.1断开的功能，适当地控制初级绕组10.1两端的初级电压vpr的生成，从而控制次级绕组10.2 两端的次级电压vsec的生成；通过四个开关s1、s2、s3、s4的切换，在降压操作模式期间，低直流电压电平δlv交替地连接到第一电感器l1和第二电感器l2/从第一电感器l1和第二电感器l2断开，这将在下面更详细地解释。
[0136]
例如，开关s1、s2、s3、s4是用mosfet晶体管或双极晶体管实现的。
[0137]
二极管ds1并联连接到开关s1，二极管ds2并联连接到开关s2，二极管ds3并联连接到开关s3并且二极管ds4并联连接到开关s4。
[0138]
注意，为了解释本实用新型，二极管ds1、ds2、ds3和ds4被认为是单独的元件，但是二极管ds1、ds2、ds3和ds4也可以分别是开关s1、 s2、s3和s4的任何mosfet结构的体二极管。
[0139]
开关s1包括连接到第一输入/输出端子hv+和二极管ds1的阴极端子的第一端子i；
开关s1还包括连接到二极管ds1的阳极端子、连接到开关 s4、连接到二极管ds4并且连接到谐振电感器l1的第一端子的第二端子 o。
[0140]
开关s1还包括适于接收第一信号pwm1a的控制端子c，该第一信号pwm1a在降压操作模式下控制开关s1的周期性断开和闭合，并且在升压操作模式和升压限制操作模式下保持开关s1断开。
[0141]
开关s2包括连接到第一开关s1的第一端子i(并因此连接到第一输入/输出端子hv+)并连接到二极管ds2的阴极端子的第一端子i；开关 s2还包括连接到二极管ds2的阳极端子、连接到初级绕组10.1的第一端子、连接到开关s3并连接到二极管ds3的第二端子o。
[0142]
开关s2还包括适于接收第二信号pwm2a的控制端子c，该第二信号pwm2a在降压操作模式下控制开关s2的周期性断开和闭合，并且在升压操作模式和升压限制操作模式下保持开关s2断开。
[0143]
开关s4包括连接到二极管ds4的阴极端子并连接到开关s1的第二端子o(并因此连接到谐振电感器l_res的第一端子)的第一端子i；开关 s4还包括连接到二极管ds4的阳极端子、连接到第二输入/输出端子hv-、连接到开关s3并连接到二极管ds3的第二端子o。
[0144]
开关s4还包括适于接收第四信号pwm1b的控制端子c，该第四信号pwm1b在降压操作模式下控制开关s4的周期性断开和闭合，并且在升压操作模式和升压限制操作模式下保持开关s4断开。
[0145]
开关s3包括连接到二极管ds3的阴极端子并连接到开关s2的第二端子o(并因此连接到初级绕组10.1的第一端子)的第一端子i；开关s3还包括连接到二极管ds3的阳极端子并连接到开关s4的第二端子(并因此连接到第二输入/输出端子hv-)的第二端子o。
[0146]
开关s3还包括适于接收第三信号pwm2b的控制端子c，该第三信号pwm2b在降压操作模式下控制开关s3的周期性断开和闭合，并且在升压操作模式和升压限制操作模式下保持开关s3断开。
[0147]
在升压操作模式和升压限制操作模式下，所有信号pwm1a、pwm1b、 pwm2a、pwm2b都处于低逻辑值。
[0148]
如图6a所示，在降压操作模式下，信号pwm1a相对于信号pwm1b 移位180度，并且信号pwm2a相对于信号pwm2b移位180度。
[0149]
此外，如图6a所示，在降压操作模式下，信号pwm1a相对于信号 pwm2a移位了在0至180度之间的特定角度；换句话说，信号pwm1a 和pwm2a在0与最大半个开关周期(a maximum of half the switchingperiod)之间的时间间隔内同时有效。
[0150]
类似地，如图6a所示，在降压操作模式下，信号pwm1b相对于信号pwm2b移位了在0至180度之间的特定角度；换句话说，信号pwm1b 和pwm2b在0和半个周期的时间间隔内同时有效。
[0151]
同样在降压操作模式下，分别控制开关s5、s6的信号sinc2、sinc1 与控制信号pwm1a、pwm1b、pwm2a、pwm2b的边沿同步生成，这将在下面更详细地解释。
[0152]
同步整流器电路11并联连接在第一电感器l1的第一端子和第二电感器l2的第一端子之间。
[0153]
特别地，同步整流器电路11包括两个整流二极管ds5、ds6，整流二极管ds5、ds6分别并联到开关s5、s6。
[0154]
在降压操作模式期间，整流二极管ds5、ds6具有整流次级绕组10.2 两端生成的次级电压vsec的功能。
[0155]
另一方面，在升压操作模式期间，整流二极管ds5、ds6被反向偏置，并且因此相当于开路。
[0156]
整流二极管ds5包括连接到开关s5的端子i、连接到次级绕组10.2 的第一端子并连接到第一电感器l1的第一端子的阴极端子；整流二极管ds5包括连接到开关s5的端子o、连接到整流二极管ds6的阳极、连接到开关s6、连接到续流二极管d3、连接到电容器c5以及连接到第四输入 /输出端子lv-的阳极端子。
[0157]
整流二极管ds6包括连接到开关s6的端子i并连接到整流二极管ds5 (并因此连接到第四输入/输出端子lv-)的阳极端子；整流二极管ds6包括连接到开关s6的端子o，连接到次级绕组10.2的第二端子并连接到第二电感器l2的第一端子的阴极端子。
[0158]
开关s5、s6彼此串联连接，并且所述串联与次级绕组10.2并联放置。
[0159]
开关s5、s6包括相应控制端子c，相应控制端子c适于分别接收第一控制信号sinc1和第二控制信号sinc2，以分别控制开关s5、s6的断开和闭合。
[0160]
开关s5、s6在升压操作模式的每个周期期间具有分别根据控制信号 sinc2、sinc1的值在闭合位置和断开位置之间切换的功能，以便将能量从第一电感器l1和第二电感器l2传输到次级绕组10.2，这将在下面结合图5a的描述进行更详细地解释。
[0161]
然而，在降压操作模式下，开关s5、s6相对于全桥整流器5的开关s1、s2、s3、s4同步地在断开位置和闭合位置之间切换，这将在下面结合图6a-6d的描述进行更详细的解释。
[0162]
开关s5、s6例如用mosfet晶体管或双极晶体管实现。
[0163]
在升压限制操作模式下，信号sinc2、sinc1、s_sf分别以周期性趋势控制开关s5、s6、s10，这将在下面结合图7a-7d的描述进行更详细的解释；特别地，在升压限制操作模式下，电子驱动器件30被配置成生成信号sinc2、sinc1，以分别控制开关s5、s6的断开和闭合，使得开关 s5、s6从不同时闭合。
[0164]
此外，开关s5、s6具有在降压操作模式的每个周期期间相对于四个开关s1、s2、s3、s4同步地在断开位置和闭合位置之间切换的功能，以便交替地将第一电感器l1和第二电感器l2连接到低直流电压电平δlv/ 从低直流电压电平δlv断开，这将在下面更详细地解释。
[0165]
特别地，开关s5包括连接到次级绕组10.2的第一端子(节点n1)和第一电感器l1的第一端子(节点n1)的第一端子i，并且开关s5包括连接到开关s6、续流二极管d3和第四输入/输出端子lv-的第二端子o。
[0166]
开关s5还包括适于接收控制其断开和闭合的信号sinc2的控制端子 c。
[0167]
整流二极管ds5并联连接到开关s5，即整流二极管ds5的阴极端子连接到开关s5的第一端子i，而整流二极管ds5的阳极端子连接到开关 s5的第二端子o。
[0168]
开关s6包括连接到开关s5的第二端子o(因此连接到第四输入/输出端子lv-和续流二极管d3)的第一端子i，并且包括连接到次级绕组10.2 的第二端子和第二电感器l2的第一端子(节点n2)的第二端子o。
[0169]
开关s6还包括适于接收控制其断开和闭合的信号sinc1的控制端子 c。
[0170]
整流二极管ds6并联连接到开关s6，即整流二极管ds6的阳极端子连接到开关s6的
第一端子1，而整流二极管ds6的阴极端子连接到开关s6的第二端子o。
[0171]
输出滤波器包括第一电感器l1、第二电感器l2和电容器c5。
[0172]
第一电感器l1具有在升压操作模式和升压限制操作模式期间存储能量并且然后将存储的能量释放到次级绕组10.2的功能；相反，在降压操作模式下，第一电感器l1具有(与电容器c5一起)执行低通滤波的功能。
[0173]
第一电感器l1包括连接到次级绕组10.2的第一端子的第一端子(节点n1)，并且包括连接到第二电感器l2的第二端子；此外，第一电感器 l1的第二端子连接到续流二极管d3的阴极端子和限位开关s10。
[0174]
第二电感器l2具有在升压操作模式和升压限制操作模式期间存储能量然后将存储的能量释放到次级绕组10.2的功能；相反，在降压操作模式下，第二电感器l2具有(与电容器c5一起)执行低通滤波的功能。
[0175]
第二电感器l2包括连接到次级绕组10.2的第二端子的第一端子(节点n2)，并且包括连接到第一电感器l1的第二端子(节点n3)的第二端子；此外，第二电感器l2的第二端子连接到续流二极管d3的阴极端子和限位开关s10。
[0176]
s5、s6和输出滤波器(包括l1、l2、c5)的集合产生同步电流倍增器。
[0177]
续流二极管d3和限位开关s10的集合构成了偏置电路，该偏置电路允许在端子hv+和端子hv-之间的电压差小(例如，等于6v)的升压限制操作模式下限制流向高压电池40的负载电流的值(并且因此允许调节高电压负载45上的电流)，这将在下面结合图7a-7d的描述进行更详细的解释，图7a-7d示出了在升压限制模式下dc-dc转换器的操作。
[0178]
在升压限制操作模式下，这是通过续流二极管d3与限位开关s10反相工作来实现的，即：
[0179]-当续流二极管d3导通(即正向偏置)时，限位开关s10断开；
[0180]-当续流二极管d3不导通(即反向偏置)时，限位开关s10闭合。
[0181]
因此，续流二极管d3和限位开关s10的集合具有限制在dc-dc转换器1的低电压侧流动的电流值的功能，从而减少存储到电感器l1和l2中的能量。
[0182]
另一方面，在降压操作模式和升压操作模式下，续流二极管d3被反向偏置。
[0183]
续流二极管d3包括连接到第一电感器l1的第二端子(节点n3)的阴极端子；此外，续流二极管d3的阴极端子连接到第一电感器l1的第二端子、第二电感器l2的第二端子和限位开关s10。
[0184]
续流二极管d3包括连接到电容器c5的阳极端子、第四输入/输出端子lv-和在开关s5和s6之间的公共节点(即续流二极管d3的阳极端子连接到开关s5的端子o并连接到开关s6的端子i)。
[0185]
限位开关s10包括连接到第一电感器l1的第二端子(节点n3)和第二电感器l2的第二端子(因此连接到续流二极管d3的阴极端子)的第一端子i。
[0186]
限位开关s10还包括连接到电容器c5和第三输入/输出端子lv+的第二端子o。
[0187]
在升压限制操作模式期间，限位开关s10具有周期性地在断开位置和闭合位置之间切换的功能，以便(结合续流二极管d3)限制在dc-dc转换器1的低电压侧流动的电流的值。
[0188]
另一方面，在降压操作模式下，限位开关s10具有附加的保护功能，因为如果它检
测到dc-dc转换器1的低电压部分中的部件的故障(例如，开关故障或内部短路)，则它切换到断开位置，以便将dc-dc转换器1的低电压部分与低电压电池41断开，从而避免低电压电池41放电。
[0189]
dc-dc转换器1的低电压部分中的部件故障可能是例如：
[0190]-二极管d3上的短路；
[0191]-开关s5或s6上的故障或短路；
[0192]-整流二极管ds5或ds6上的故障或短路。
[0193]
特别地，dc-dc转换器1的低电压部分的所述断开是由于将第三输入/输出端子lv+与l2的第一电感器l1和第二电感器l2共用的节点n3电隔离而发生的。
[0194]
电容器c5并联连接到第三和第四输入/输出端lv+、lv-。
[0195]
电容器c5包括连接到限位开关s10和第三输入/输出端子lv+的第一端子。
[0196]
电容器c5还包括连接到开关s5的端子o、开关s6的端子i和续流二极管d3的阳极端子的第二端子。
[0197]
电容器c5的第二端子还连接到第四输入/输出端子lv-；因此，低直流电压电平δlv表示电容器c5两端的电压降。
[0198]
在降压操作模式下，电容器c5具有(与第一l1或第二电感器l2一起)执行低通型滤波的功能。
[0199]
在升压操作模式和升压限制操作模式下，电容器c5具有使流向电感器l1和l2的电流的交流分量循环的功能。
[0200]
优选地，dc-dc转换器1还包括与限位开关s10并联连接的保护二极管d6。
[0201]
特别地，保护二极管d6包括连接到限位开关s10的第一端子i的阳极端子和连接到限位开关s10的第二端子o的阴极端子。
[0202]
因此，保护二极管d6的阳极端子连接到第一电感器l1的第二端子(节点n3)和第二电感器l2的第二端子，并且连接到续流二极管d3的阴极端子。
[0203]
保护二极管d6的阴极端子因此连接到电容器c5的第一端子和第三输入/输出端子lv+。
[0204]
保护二极管d6在降压操作模式下具有安全功能，以防限位开关s10 (在降压模式下总是闭合的)不受控制地断开(例如，由于故障)：二极管d6允许离开电感器l1和l2的电流流向低电压输出δlv，持续检测故障必要的时间，避免低电压侧节点n3处的过电压。
[0205]
注意，二极管d6已经被示出为单独的元件，但是如果限位开关s10 用mosfet晶体管实现，二极管d6可以是同一mosfet晶体管s10的体二极管。
[0206]
优选地，dc-dc转换器1的高电压部分还包括一对箝位二极管d1、 d2，其分别连接在第一输入/输出端子hv+和谐振电感器l_res之间以及在谐振电感器l_res和第二输入/输出端子hv-之间。
[0207]
箝位二极管d1、d2在降压、升压和升压限制操作模式下具有在它们的公共节点和高直流电压电平δhv之间提供低阻抗路径的功能，绕过由谐振电感器l_res提供的高阻抗路径。
[0208]
特别地，箝位二极管d2的阴极端子连接到第一输入/输出端子hv+，箝位二极管d1的阳极端子连接到第二输入/输出端子hv-，箝位二极管d1 的阴极端子连接到谐振电感器
l_res的第二端子，并且箝位二极管d2的阳极端子也连接到谐振电感器l_res的第二端子(因此箝位二极管d1和 d2的公共节点连接到谐振电感器l_res的第二端子)。
[0209]
参考图2a，其示出了根据本实用新型第二实施例的dc-dc转换器101。
[0210]
图2a的转换器101与图1的转换器的不同之处在于，它包括另一箝位电路12，箝位电路12包括：
[0211]-箝位二极管d4；
[0212]-箝位二极管d5；
[0213]-电阻器r2；
[0214]-电容器c1；
[0215]-第一阻尼电阻器r1_dmp。
[0216]
在降压操作模式、升压操作模式和升压限制操作模式下，箝位电路12 具有限制dc-dc转换器101的低电压侧过电压的值的功能，特别是通过限制节点n1(借助箝位二极管d4和电容器c1)和节点n2(借助箝位二极管d5和电容器c1)上的过电压，限制节点n1和节点n2上的电压不超过电容器c1的电压，从而限制包括整流二极管ds5、ds6的整流器电路11中的过电压。
[0217]
箝位二极管d4包括连接到次级绕组10.2的第一端子(节点n1)的阳极端子；此外，箝位二极管d4的阳极端子连接到第一电感器l1的第一端子、开关s5和整流二极管ds5。
[0218]
箝位二极管d4包括连接到电阻器r2、电容器c1和箝位二极管d5 的阴极端子。
[0219]
箝位二极管d5包括连接到箝位二极管d4的阴极端子的阴极端子；此外，箝位二极管d5的阴极端子连接到电阻器r2和电容器c1。
[0220]
箝位二极管d5包括连接到次级绕组10.2的第二端子(节点n2)的阳极端子；此外，箝位二极管d5的阳极端子连接到第二电感器l2的第一端子、开关s6和整流二极管ds6。
[0221]
电阻器r2包括连接到箝位二极管d4的阴极端子和箝位二极管d5的阴极端子的第一端子，并且电阻器r2包括连接到第一电感器l1和第二电感器l2的公共节点的第二端子(即，电阻器r3的第二端子连接到第一电感器l1的第二端子(节点n3)以及连接到第二电感器l2的第二端子)。
[0222]
电容器c1串联连接到第一阻尼电阻器r1_dmp，并且所述串联连接插在箝位二极管d4、d5之间的公共节点和续流二极管d3的阳极端子之间。
[0223]
特别地，电容器c1包括连接到箝位二极管d4、d5的阴极端子的第一端子，并且包括连接到第一阻尼电阻器r1_dmp的第二端子。
[0224]
第一阻尼电阻器r1_dmp包括连接到电容器c1的第二端子的第一端子，并且包括连接到续流二极管d3的阳极端子和电容器c5的第二端子(且因此第一阻尼电阻器r1_dmp的第二端子连接到第四输入/输出端子lv-)。
[0225]
二极管d4和d5分别限制节点n1和节点n2处的电压不超过电容器 c1的电压。
[0226]
电阻器r2与电容器c1一起形成低通滤波器，使得后者上的电压趋于节点n3上的电压。
[0227]
阻尼电阻器r1_dmp在电容器c1的瞬变期间执行阻尼。
[0228]
参考图2b，其示出了根据本实用新型的第二实施例的变体的dc-dc 转换器102。
[0229]
图2b的dc-dc转换器102相对于图2a的dc-dc转换器101的不同之处在于，电阻器r2
的第二端子连接到开关s5、s6之间的公共节点。
[0230]
参考图3a，其示出了根据本实用新型的第三实施例的dc-dc转换器 151。
[0231]
图3a的转换器151相对于图2a的转换器的不同之处在于，箝位电路还包括：
[0232]-开关s7；
[0233]-开关s8，
[0234]-开关s9；
[0235]-第二阻尼电阻器r2_dmp。
[0236]
开关s7、s8彼此串联连接，并且所述串联连接与次级绕组10.2并联放置。
[0237]
在降压操作模式、升压操作模式和升压限制操作模式下，开关s7、s8 在断开位置和闭合位置之间切换，以便执行同步箝位动作，绕过由d4和 d5执行的异步箝位，以便获得较低的功耗并提高dc-dc转换器151的整体效率。
[0238]
开关s7并联连接到箝位二极管d4，并且包括连接到箝位二极管d4 的阳极端子的第一端子i和连接到箝位二极管d4的阴极端子的第二端子o。
[0239]
此外，开关s7的第一端子i连接到次级绕组10.2的第一端子、第一电感器l1的第一端子、开关s5和整流二极管ds5。
[0240]
开关s7的第二端子o还连接到电阻器r2的第一端子和电容器c1的第一端子。
[0241]
开关s7还包括适于接收控制信号sc2的控制端子c，该控制信号sc2 控制开关s7的周期性断开和闭合。
[0242]
开关s8并联连接到箝位二极管d5，并且包括连接到箝位二极管d5 的阴极端子的第一端子i和连接到箝位二极管d5的阳极端子的第二端子o。
[0243]
此外，开关s8的第一端子i连接到开关s7的端子o、电阻器r2的第一端子和电容器c1的第一端子。
[0244]
开关s9的第二端子o还连接到次级绕组10.2的第二端子、第二电感器l2的第一端子、开关s6和整流二极管ds6。
[0245]
开关s8还包括适于接收控制信号sc1的控制端子c，该控制信号sc1 控制开关s8的周期性断开和闭合。
[0246]
第二阻尼电阻器r2_dmp和开关s9串联连接，并且所述串联连接与第一阻尼电阻器r1_dmp并联放置。
[0247]
开关s7和s8分别与开关s5和s6反相操作，也就是说，不影响允许切换的短停机时间：
[0248]-当开关s7断开时，开关s5闭合，而当开关s7闭合时，开关s5断开；
[0249]-当开关s8断开时，开关s6闭合，而当开关s8闭合时，开关s6断开。
[0250]
阻尼电阻r2_dmp通过闭合开关s9并联连接到阻尼电阻r1_dmp，改变总阻尼电阻，以便优化箝位电路12在升压操作模式、降压操作模式和升压限制操作模式下的操作。
[0251]
图5a-5d示出了在升压模式下和图4的系统中操作的图3a-3b的 dc-dc转换器151中生成的一些信号的周期长度δtb(例如等于10us)的可能趋势；信号在随后的周期中周期性地重复。
[0252]
图5a-5d所示的信号具有以下含义：
[0253]-sinc1(s6)：开关s6的控制信号；
[0254]-sc1(s8)：开关s8的控制信号；
[0255]-sinc2(s5)：开关s5的控制信号；
[0256]-sc2(s7)：开关s7的控制信号；
[0257]-i(s10)：流经限位开关s10的电流；
[0258]-i(d4)：流经箝位二极管d4的电流；
[0259]-i(d5)：流经箝位二极管d5的电流；
[0260]-i(l1)：流经第一电感器l1的电流；
[0261]-i(l2)：流经第二电感器l2的电流；
[0262]-isec：流经次级绕组10.2的电流；
[0263]-vsec：次级绕组10.2两端的电压；
[0264]-vpr：初级绕组10.1两端的电压；
[0265]-i(d1)：流经箝位二极管d1的电流；
[0266]-i(d2)：流经箝位二极管d2的电流；
[0267]-i(ds2)：流经二极管ds2的电流；
[0268]-i(ds3)：流经二极管ds3的电流。
[0269]
在图5a中，考虑到了开关的控制信号具有断开开关的低逻辑值(v_l) 和闭合开关的高逻辑值(v_h)。
[0270]
图6a-6d示出了在降压模式下和图4的系统中操作的图3a-3b的 dc-dc转换器151中生成的一些信号的周期长度δtk(例如等于10us)的可能趋势；信号在随后的周期中周期性地重复。
[0271]
在图6a和图6c中，考虑到了开关的控制信号具有断开开关的低逻辑值(v_l)和闭合开关的高逻辑值(v_h)。
[0272]
图6a-6d中所示的信号具有以下含义：
[0273]-pwm2a(s2)：开关s2的控制信号；
[0274]-pwm2b(s3)：开关s3的控制信号；
[0275]-pwm1b(s4)：开关s4的控制信号；
[0276]-pwm1a(s1)：开关s1的控制信号；
[0277]-vpr：初级绕组10.1两端的电压；
[0278]-ipr：流经初级绕组10.1的电流；
[0279]-i(l1)：流经第一电感器l1的电流；
[0280]-i(l2)：流经第二电感器l2的电流；
[0281]-sinc1(s6)：开关s6的控制信号；
[0282]-sc1(s8)：开关s8的控制信号；
[0283]-sinc2(s5)：开关s5的控制信号；
[0284]-sc2(s7)：开关s7的控制信号；
[0285]-i(d4)：流经箝位二极管d4的电流；
[0286]-i(d5)：流经箝位二极管d5的电流；
[0287]-i(ds5)：流经整流二极管ds5的电流；
[0288]-i(ds6)：流经整流二极管ds6的电流；
[0289]-i(s5)：流经开关s5的电流；
[0290]-i(s6)：流经开关s6的电流；
[0291]-i(s7)：流经开关s7的电流；
[0292]-i(s8)：流经开关s8的电流；
[0293]-v(n1)：节点n1的电压(等于开关s5两端的电压降)；
[0294]-v(n2)：节点n2的电压(等于开关s6两端的电压降)；
[0295]
在图6a和图6c中能够看出，开关s1、s2、s3、s4相对于开关s5、 s6是同步的。
[0296]
图7a-7d示出了在升压限制模式下和图4的系统中操作的图3a-3b 的dc-dc转换器151中生成的一些信号的周期长度δtl(例如等于10us) 的可能趋势；信号在随后的周期中周期性地重复。
[0297]
图7a-7d所示的信号具有以下含义：
[0298]-sinc1(s6)：开关s6的控制信号；
[0299]-sc1(s8)：开关s8的控制信号；
[0300]-sinc2(s5)：开关s5的控制信号；
[0301]-sc2(s7)：开关s7的控制信号；
[0302]-s_sf(s10)：限位开关s10的控制信号；
[0303]-i(d3)：流经续流二极管d3的电流；
[0304]-i(s10)：流经限位开关s10的电流；
[0305]-i(d4)：流经箝位二极管d4的电流；
[0306]-i(d5)：流经箝位二极管d5的电流；
[0307]-i(l1)：流经第一电感器l1的电流；
[0308]-i(l2)：流经第二电感器l2的电流；
[0309]-v(n3)：相对于端子lv-测量的节点n3(第一电感器l1和第二电感器l2的公共节点)的电压；
[0310]-isec：流经次级绕组10.2的电流；
[0311]-vsec：次级绕组10.2两端的电压；
[0312]-vpr：初级绕组10.1两端的电压；
[0313]-i(d1)：流经箝位二极管d1的电流；
[0314]-i(d2)：流经箝位二极管d2的电流；
[0315]-i(ds2)：流经二极管ds2的电流；
[0316]-i(ds3)：流经二极管ds3的电流。
[0317]
在图7a中，考虑到了开关的控制信号具有断开开关的低逻辑值(v_l) 和闭合开关的高逻辑值(v_h)。
[0318]
在图7b中可以观察到，续流二极管d3与限位开关s10反相操作，且这允许即使在端子hv+和端子hv-之间的电压差很小(例如，等于6v) 也限制在dc-dc转换器151的低电压侧流动的电流的值(从而减少存储在电感器l1和l2中的能量)。
[0319]
特别地，对于升压限制操作模式的每个操作周期，可以观察到：
[0320]-在第一时间间隔δt1l和第二时间间隔δt2l期间(在δt1l之后)，续流二极管d3被正向偏置，而限位开关s10断开；
[0321]-在第三时间间隔δt3l(在δt2l之后)期间，续流二极管d3被反向偏置，同时限位开关s10闭合；
[0322]-在第四时间间隔δt4l(在δt3l之后)和第五时间间隔δt5l(在δt4l 之后)期间，续流二极管d3被正向偏置，同时限位开关s10断开；
[0323]-在第六时间间隔δt6l(在δt5l之后)期间，续流二极管d3被反向偏置，同时限位开关s10闭合。
[0324]
此外，在图7a中可以观察到，开关s5、s6从不同时闭合(它们反相操作)，即：
[0325]-当开关s5闭合时，开关s6断开；
[0326]-当开关s5断开时，开关s6闭合。
[0327]
在图7d中还可以观察到，第一箝位二极管d1与第二箝位二极管d2 反相操作，且这允许在它们的公共节点和高直流电压电平δhv之间提供低阻抗路径，绕过由谐振电感器l_res提供的高阻抗路径。
[0328]
特别地：
[0329]-在第一时间间隔δt1l期间和在第二时间间隔δt2l的第一部分期间，第一箝位二极管d1处于反向偏置状态，而第二箝位二极管d2处于正向偏置状态；
[0330]-在第二时间间隔δt2l的第二部分期间、在第三时间间隔δt3l期间，以及在第四时间间隔δt4l的第一部分期间，第一箝位二极管d1处于正向偏置状态，而第二箝位二极管d2处于反向偏置状态；
[0331]-在第四时间间隔δt4l的第二部分期间、在第五时间间隔δt5l期间以及在第六时间间隔δt6l期间，第一箝位二极管d1处于反向偏置状态，而第二箝位二极管d2处于正向偏置状态。
[0332]
参考图3b，其示出了根据本实用新型的第三实施例的变体的dc-dc 转换器152。
[0333]
图3b的dc-dc转换器152相对于图3a的dc-dc转换器151的不同之处在于，电阻器r2的第二端子连接到开关s5、s6之间的公共节点。
[0334]
图4示出了用于电力供应和控制的系统50，其包括：
[0335]-dc-dc转换器，其由上述指示的实施例的1、101、102、151、152 可选类型；
[0336]-驱动器件30；
[0337]-高电压电池40，其并联连接到高电压侧(即，连接到第一和第二输入/输出端子hv+、hv-)；
[0338]-连接到高电压电池40的高电压负载45；
[0339]-低电压电池41，其并联连接到低电压侧(即，连接到第三和第四输入/输出端子lv+，lv-)；
[0340]-连接到低电压电池41的低电压负载46。
[0341]
高电压负载45例如是电动交通工具或混合电动内燃机(即混合动力交通工具)的电动机，而低电压负载46例如由同一交通工具的乘客舱中的电气服务构成。
[0342]
驱动器件30具有以下功能：适当地生成逻辑信号pwm1a、pwm1b、 pwm2a、pwm2b、sinc2、sinc1、sc2、sc1、s_md、s_sf的值，以分别控制开关s1、s4、s2、s3、s5、s6、s7、s8、s9、s10。
[0343]
特别地：
[0344]-在降压操作模式下，驱动器件30生成周期性可变信号pwm1a、 pwm1b、pwm2a、pwm2b、sinc2、sinc1、sc2、sc1，并生成恒定信号s_md、s_sf；
[0345]-在升压操作模式下，驱动器件30生成周期性可变信号sinc2、sinc1、 sc2、sc1，并生成恒定信号pwm1a、pwm1b、pwm2a、pwm2b、s_md、 s_sf；
[0346]-在升压限制操作模式下，驱动器件30生成周期性可变信号sinc2、 sinc1、sc2、sc1、s_sf，并生成恒定信号pwm1a、pwm1b、pwm2a、 pwm2b、s_md。
[0347]
下文将描述图3a的dc-dc转换器151在降压操作模式下的操作，同时参考图1、图2a、图3a、图4和图6a-6d。
[0348]
图6a-6d显示了周期δtk，周期δtk包括以下八个连续的时间间隔δt1k、δt2k、δt3k、δt4k、δt5k、δt6k、δt7k、δt8k，其中：
[0349]-在第一时间间隔δt1k期间(在初始时刻t21和时刻t23之间)，开关 s2、s4闭合，开关s3、s1断开，初级绕组10.1两端的初级电压vpr大于零，初级电流ipr具有增加的趋势，以便将能量加载到初级绕组10.1中，信号sc2具有断开开关s7的低逻辑值，箝位二极管d4被反向偏置，信号sc1具有保持开关s8断开的低逻辑值，箝位二极管d5被反向偏置，信号sinc2具有保持开关s5断开的低逻辑值，整流二极管ds5被反向偏置，信号sinc1具有保持开关s6闭合的高逻辑值，整流二极管ds6被反向偏置，信号s_md具有保持开关s9断开的低逻辑值，信号s_sf具有保持限位开关s10闭合的高逻辑值，第一电感器l1、第二电感器l2、电容器c5的集合执行低通滤波，然后生成通过电感器l1和l2以及开关s10 流向输出端子lv+的电流；
[0350]-在第二时间间隔δt2k期间(在时刻t23和时刻t24之间)，开关s2、 s1闭合，开关s3、s4断开，初级绕组10.1两端的初级电压vpr具有基本上等于零的值，初级电流ipr具有减小的趋势且为正值，信号sc2具有保持开关s7断开的低逻辑值，箝位二极管d4被反向偏置，信号sc1具有保持开关s8断开的低逻辑值，箝位二极管d5被反向偏置，信号sinc2 切换到闭合开关s5的高逻辑值，整流二极管ds5被反向偏置，信号sinc1 具有保持开关s6闭合的高逻辑值，整流二极管ds6被反向偏置，信号s_md 具有保持开关s9断开的低逻辑值，信号s_sf具有保持限位开关s10闭合的高逻辑值，第一电感器l1、第二电感器l2、电容器c5的集合执行低通滤波，然后生成通过电感器l1和l2以及限位开关s10流向输出端子lv+ 的电流；
[0351]-在第三时间间隔δt3k期间(在时刻t24和时刻t28之间)，开关s3、 s1闭合，开关s2、s4断开，初级绕组10.1两端的初级电压vpr具有逐步减小的趋势且值小于零，初级电流ipr具有从正值到负值的减小趋势，信号sc2具有保持开关s7断开的低逻辑值，箝位二极管d4被反向偏置，信号sc1具有保持开关s8断开的低逻辑值，箝位二极管d5在时刻t24和 t26之间(不包括t26)被反向偏置，然后箝位二极管d5在时刻t26切换为正向偏置以便限制节点n2上的电压，并且然后箝位二极管d5在时刻t27 再次切换为反向偏置，信号sinc2具有保持开关s5闭合的高逻辑值，整流二极管ds5被反向偏置，信号sinc1切换到断开开关s6的低逻辑值，整流二极管ds6在时刻t24切换为正向偏置，并且然后在时刻t25切换为反向偏置，信号s_md具有保持开关s9断开的低逻辑值，信号s_sf具有保持限位开关s10闭合的高逻辑值，第一电感器l1、第二电感器l2，电容器c5的集合执行低通滤波，然后生成通过电感器l1和l2以及限位开关s10流向输出端子lv+的电流；
[0352]-在第四时间间隔δt4k期间(在时刻t28和时刻t29之间)，开关s3、 s1闭合，开关s2、s4断开，箝位二极管d2、d1被反向偏置，初级绕组 10.1两端的初级电压vpr小于零，初级
电流ipr具有减小的趋势且为负值，信号sc2具有保持开关s7断开的低逻辑值，箝位二极管d4被反向偏置，信号sc1具有保持开关s8闭合的高逻辑值，箝位二极管d5被反向偏置，信号sinc2具有保持开关s5闭合的高逻辑值，整流二极管ds5被反向偏置，信号sinc1切换到断开开关s6的低逻辑值，整流二极管ds6被反向偏置，信号s_md具有保持开关s9断开的低逻辑值，信号s_sf具有保持限位开关s10闭合的高逻辑值，第一电感器l1、第二电感器l2、电容器 c5的集合执行低通滤波，然后生成通过电感器l1和l2以及限位开关s10 流向输出端子lv+的电流；
[0353]-在第五时间间隔δt5k期间(在初始时刻t29和时刻t30之间)，开关 s2、s4断开，开关s3、s1闭合，初级绕组10.1两端的初级电压vpr小于零，初级电流ipr具有减小的趋势以便将能量加载到初级绕组10.1中，信号sc2具有断开开关s7的低逻辑值，箝位二极管d4被反向偏置，信号 sc1具有保持开关s8断开的低逻辑值，箝位二极管d5被反向偏置，信号 sinc2具有保持开关s5闭合的高逻辑值，整流二极管ds5被反向偏置，信号sinc1具有保持开关s6断开的低逻辑值，整流二极管ds6被反向偏置，信号s_md具有保持开关s9断开的低逻辑值，信号s_sf具有保持限位开关s10闭合的高逻辑值，第一电感器l1、第二电感器l2、电容器c5 的集合执行低通滤波，然后生成通过电感器l1和l2以及限位开关s10流向输出端子lv+的电流；
[0354]-在第六时间间隔δt6k期间(在时刻t30和时刻t32之间)，开关s2、 s1断开，开关s3、s4闭合，初级绕组10.1两端的初级电压vpr具有基本上等于零的值，初级电流ipr具有增加的趋势且为负值，信号sc2具有保持开关s7断开的低逻辑值，箝位二极管d4被反向偏置，信号sc1具有保持开关s8断开的低逻辑值，箝位二极管d5被反向偏置，信号sinc2 具有保持开关s5闭合的高逻辑值，整流二极管ds5被反向偏置，信号 sinc1切换到闭合开关s6的高逻辑值，整流二极管ds6被反向偏置，信号s_md具有保持开关s9断开的低逻辑值，信号s_sf具有保持限位开关 s10闭合的高逻辑值，第一电感器l1、第二电感器l2、电容器c5的集合执行低通滤波，然后生成通过电感器l1和l2以及限位开关s10流向输出端子lv+的电流；
[0355]-在第七时间间隔δt7k期间(在时刻t32和时刻t40之间)，开关s3、 s1断开，开关s2、s4闭合，初级绕组10.1两端的初级电压vpr具有逐步增加的趋势且值大于零，初级电流ipr具有从负值到正值的增加的趋势，信号sc2具有保持开关s7断开的低逻辑值，箝位二极管d5被反向偏置，信号sc1具有保持开关s8断开的低逻辑值，箝位二极管d4在时刻t32和 t34之间(不包括t34)被反向偏置，然后箝位二极管d4在时刻t34切换为正向偏置以便限制节点n3上的电压，且然后箝位二极管d4在时刻t35 再次切换为反向偏置，信号sinc2切换到断开开关s5的低逻辑值，整流二极管ds6被反向偏置，信号sinc1具有保持开关s6闭合的高逻辑值，整流二极管ds5在时刻t32切换为正向偏置，且然后在时刻t33切换为反向偏置，信号s_md具有保持开关s9断开的低逻辑值，信号s_sf具有保持限位开关s10闭合的高逻辑值，第一电感器l1、第二电感器l2，电容器c5的集合执行低通滤波，然后生成通过电感器l1和l2以及限位开关 s10流向输出端子lv+的电流；
[0356]-在第八时间间隔δt8k期间(在时刻t40和时刻t42之间)，开关s3、 s1断开，开关s2、s4闭合，箝位二极管d2、d1被反向偏置，初级绕组 10.1两端的初级电压vpr大于零，初级电流ipr具有增加的趋势且为正值，信号sc2具有保持开关s7闭合的高逻辑值，箝位二极管d4被反向偏置，信号sc1具有保持开关s8断开的低逻辑值，箝位二极管d5被反向偏置，信号
sinc2切换到断开开关s5的低逻辑值，整流二极管ds5被反向偏置，信号sinc1具有保持开关s6闭合的高逻辑值，整流二极管ds6被反向偏置，信号s_md具有保持开关s9断开的低逻辑值，信号s_sf具有保持限位开关s10闭合的高逻辑值，第一电感器l1、第二电感器l2、电容器c5 的集合执行低通滤波，然后生成通过电感器l1和l2以及限位开关s10流向输出端子lv+的电流。
[0357]
下文将描述图3a的dc-dc转换器151在升压操作模式下的操作，也参考图1、图4和图5a-5d。
[0358]
图5a-5d示出了周期δtb，所述周期δtb包括以下四个连续的时间间隔δt1b、δt2b、δt3b、δt4b，其中：
[0359]-在第一时间间隔δt1b期间(在初始时刻t1和时刻t3之间)，控制信号sinc2具有闭合开关s5的高逻辑值，控制信号sinc1切换到闭合开关 s6的高逻辑值，电流以增加的趋势流过被充电的第一电感器l1，电流以增加的趋势流过被充电的第二电感器l2，次级绕组10.2两端的次级电压 vsec为零，流过次级绕组10.2的次级电流isec具有负值；
[0360]-在第二时间间隔δt2b期间(在时刻t3和时刻t5之间)，控制信号 sinc2切换到断开开关s5的低逻辑值，控制信号sinc1具有保持开关s6 闭合的高逻辑值，电流以减小的趋势流过被放电的第一电感器l1，电流以增加的趋势流过被充电的第二电感器l2，次级绕组10.2两端的次级电压 vsec具有正脉冲，且然后稳定在正值+δhv除以变压比处，通过第一电感器l1的电流流过变压器10的次级绕组10.2，且能量因此从次级绕组10.2 传递到初级绕组10.1，二极管d1和ds2被正向偏置并整流初级电压vpr，而二极管d2和ds3被反向偏置；
[0361]-在第三时间间隔δt3b期间(在时刻t5和时刻t7之间)，控制信号sinc2具有闭合开关s5的高逻辑值，控制信号sinc1具有闭合开关s6 的高逻辑值，电流以增加的趋势流过被充电的第一电感器l1，电流以增加的趋势流过被充电的第二电感器l2，次级绕组10.2两端的次级电压vsec 为零，通过次级绕组10.2的次级电流isec具有正值；
[0362]-在第四时间间隔δt4b期间(在时刻t7和时刻t10之间)，控制信号 sinc2具有闭合开关s5的高逻辑值，控制信号sinc1具有断开开关s6 的低逻辑值，电流以增加的趋势流过被充电的第一电感器l1，电流以减小的趋势流过被放电的第二电感器l2，次级绕组10.2两端的次级电压vsec 具有负脉冲，且然后稳定在负值-δhv除以变压比处，通过第二电感器l2 的电流流过变压器10的次级绕组10.2，且因此能量从次级绕组10.2传递到初级绕组10.1，二极管d2和ds3被正向偏置并整流初级电压vpr，而二极管d1和ds2被反向偏置；
[0363]
下文将描述图3a的dc-dc转换器151在升压限制操作模式下的操作，也参考图1、图2a、图3a、图4和图7a-7d。
[0364]
图7a-7d示出了周期δtb，所述周期δtb包括以下六个连续的时间间隔δt1l、δt2l、δt3l、δt4l、δt5l、δt6l，其中：
[0365]-在第一时间间隔δt1l期间(在初始时刻t50和时刻t52之间)，控制信号sinc2具有保持开关s5闭合的高逻辑值，控制信号sinc1具有保持开关s6断开的低逻辑值，控制信号s_sf具有断开限位开关s10的低逻辑值，流过第一电感器l1的电流再循环通过闭合的开关s5和被正向偏置的续流二极管d3，而通过第二电感器l2的电流流过变压器10的次级绕组 10.2，将能量从次级绕组10.2传递到初级绕组10.1，次级绕组10.2两端的次级电压vsec等于电压+δhv除以变压比n，二极管d1、ds2被反向偏置，二极管d2、ds3被正向偏置；
[0366]-在第二时间间隔δt2l期间(在时刻t52和时刻t54之间)，控制信号 sinc2具有从高逻辑值到断开开关s5的低逻辑值的转变，控制信号sinc1 具有从低逻辑值到闭合开关s6的高逻辑值的转变，控制信号s_sf具有保持限位开关s10断开的低逻辑值，流过第二电感器l2的电流再循环通过闭合的开关s6和被正向偏置的二极管d3，而通过第一电感器l1的电流流过变压器10的次级绕组10.2，将能量从次级绕组10.2传递到初级绕组 10.1，次级绕组10.2两端的次级电压vsec具有正脉冲，且然后稳定(settle) 在电压+δhv除以变压比n处，通过次级绕组10.2的次级电流isec变为正，初级绕组10.1两端的初级电压vpr在短停机时间后变为等于+δhv，二极管d1和ds2在短停机时间后切换到正向偏置状态并整流初级电压vpr，而二极管ds3和d2在短停机时间后切换到反向偏置状态；
[0367]-在第三时间间隔δt3l期间(在时刻t54和时刻t56之间)，控制信号 sinc2具有保持开关s5断开的低逻辑值，控制信号sinc1具有保持开关 s6闭合的高逻辑值，控制信号s_sf具有从低逻辑值到闭合限位开关s10 的高逻辑值的转变，电流以增加的趋势流过第二电感器l2，该第二电感器l2借助于从第三端子lv+经过限位开关s10、第二电感器l2和开关s6 流到第四端子lv-的电流充电，续流二极管d3从正向偏置状态切换到反向偏置状态，次级绕组10.2两端的次级电压vsec保持值恒定，次级电流isec 为正，初级绕组10.2两端的初级电压vpr恒定且为正，二极管d2、ds3 被反向偏置，二极管d1、ds2被正向偏置；
[0368]-在第四时间间隔δt4l期间(在时刻t56和时刻t58之间)，控制信号 sinc2具有保持开关s5断开的低逻辑值，控制信号sinc1具有保持开关 s6闭合的高逻辑值，控制信号s_sf具有从高逻辑值到断开限位开关s10 的低逻辑值的转变，流过第二电感器l2的电流再循环通过闭合的开关s6 和被正向偏置的续流二极管d3，而通过第一电感器l1的电流流过变压器 10的次级绕组10.2，将能量从次级绕组10.2传递到初级绕组10.1，次级绕组10.2两端的次级电压vsec保持正，初级绕组10.1两端的初级电压vpr 也为正且恒定，二极管d2、ds3被反向偏置，二极管d1、ds2被正向偏置；
[0369]-在第五时间间隔δt5l期间(在时刻t58和时刻t60之间)，控制信号 sinc2具有从低逻辑值到闭合开关s5的高逻辑值的转变，控制信号sinc1 具有从高逻辑值到断开开关s6的低逻辑值的转变，控制信号s_sf具有保持限位开关s10断开的低逻辑值，第一电感器l1中的电流在循环通过闭合的开关s5和续流二极管d3，而通过第二电感器l2的电流流过变压器10的次级绕组10.2，将能量传递到初级绕组10.1，次级绕组10.2两端的次级电压vsec具有负脉冲，且然后稳定在电压-δhv除以变压比处，通过次级绕组10.2的次级电流isec变为负，初级绕组10.2两端的初级电压vpr 在短停机时间后变为等于-δhv，二极管ds3和d2在短停机时间后切换到正向偏置状态并整流初级电压vpr，二极管d1和ds2在短停机时间后切换到反向偏置状态；
[0370]-在第六时间间隔δt6l期间(在时刻t60和时刻t62之间)，控制信号 sinc2具有保持开关s5闭合的高逻辑值，控制信号sinc1具有保持开关 s6断开的低逻辑值，控制信号s_sf具有从低逻辑值到闭合限位开关s10 的高逻辑值的转变，电流以增加的趋势流过第一电感器l1，该第一电感器 l1借助于从第三端子lv+经过限位开关s10、第一电感器l1和开关s5 流到第四端子lv-的电流充电，续流二极管d3从正向偏置状态切换到反向偏置状态，次级绕组10.2两端的次级电压vsec保持为负但不恒定，次级电流isec为负，初级绕组10.2两端的初级电压vpr保持为负且恒定，二极管d1、ds2被反向偏置，二极管d2、ds3被正向偏置。
[0371]
请注意，在升压限制操作模式下，二极管ds1、ds4和开关s1、s4 由于谐振电感器l_res呈现的高阻抗而基本上不对直流-直流转换做出贡献。