[发明专利]自动电源变换器旁路

说明书

背景技术

本发明的领域一般涉及DC到DC电源变换器，特别是涉及用在电力系统(例如，车辆的电源系统)中的DC到DC电源变换器。

直流到直流(DC-DC或者DC到DC)电源变换器被用于车辆以便升压和／或调节电压。例如，DC到DC电源变换器可以被用于从车辆的主电源总线中为防抱死制动系统(ABS)供电。电源总线的电压范围可以是非常大的，可以从发动机加速期间大约7伏特的最小值到当承载负载(例如前灯)的系统被关闭时大约50伏的最大值。如果主电源总线额定值为12伏特，DC到DC电源变换器可以被用来将电压升压到用于ABS制动的24伏特。如果主电源总线额定值为24伏特，当该总线电压超过24伏特时，DC到DC电源变换器可以将总线电压输送到ABS制动，当总线电压小于24伏特则将该电压升压。一种在该类型应用中有用的DC到DC电源变换器是升压电源变换器。升压电源变换器提升小于目标输出电压的输入电压并且传送超过目标输出电压的输入电压。升压电源变换器可能被过大的输入电压所破坏，或被输送大于目标输出电压的输入电压通过升压电源变换器的输出时所产生的热量所破坏。这就需要提供一种DC到DC升压电源变换器，其有效地输送超过目标输出电压的输入电压并且保护电源变换器不受超过目标输出电压的输入电压影响。

附图说明

参考以下附图来描述非限制性的以及非详尽的实施例，其中，在各个附图中类似的附图标记涉及类似的部分，除非有其他特别说明。

图1是包括升压电压变换器的车辆电气系统的框图。

图2是瞬时电压保护电路的示意图。

图3是用于保护电源变换器不受瞬时电压影响的方法的流程图。

图4是瞬时电压旁路电路的示意图。

图5是用于选择性地给电源变换器的功率级设旁路的方法的流程图。

具体实施方式

这里公开的DC到DC升压电源变换器包括瞬时电压保护电路和旁路电路。一般来说，如果输入到升压电源变换器的输入电压超过预定阈值，那么瞬时电压保护电路阻止来自升压电源变换器的输入电压。当输入电压超过升压电源变换器的目标输出电压时，旁路电路提供一条与升压电源变换器并联的较低损耗的电流路径。较低损耗的电流路径增加升压电源变换器的传递效率，从而保护升压电源变换器不受过大的热累积影响。在一个实施例中，较低损耗的电流路径的电压降小于正向偏压二极管的电压降。该电流路径能够由偏置的半导体开关(例如双极结型晶体管，MOSFET等)来提供，以致于在开关的输入端和输出端之间导通电流。在被偏置导通时，半导体开关也可以特别地被选择或配置为用于一种低于标准的漏极到源极的电阻。这里描述瞬时电压保护电路和旁路电路时结合了其应用到升压电源变换器的情况。应该理解的是，瞬时电压保护电路和旁路电路可以被用于其他类型的电源变换器。

参考图1，电气系统100的升压电源变换器的一个实施例包括输入电磁干扰(EMI)滤波器102、反向电压保护MOSFET104、瞬时电压保护电路200、瞬时电压旁路电路400、升压功率级108、脉冲宽度调制(PWM)控制器110、调节电压电源112以及输出EMI滤波器114。电气系统100是包括电源150的车辆的一部分。在一个实施例中，电源150是机械型电源，比如将内燃机发动机中的机械能转换成电能的发电机或交流发电机。输入EMI滤波器102具有接收输入电压(例如额定值为12伏DC的从大约7伏到50伏的范围)的输入端子和用于接收指示升压电源变换器是否应该将输入电压升压转换成目标输出电压的点火信号的点火输入端。输入EMI滤波器102也包括为升压电源变换器操作提供信息的诊断端口、用于连接到输入电压的接地参考位的返回端子以及用于连接到系统接地(例如，底盘接地)的系统接地端子116。输入EMI滤波器102减少从升压电源变换器的散热并且分配所接收的输入电压到升压电源变换器的其他部分。在汽车应用中，输入端子被连接到电池的正极端，返回端子被连接到电池的负极端。交流发电机或发电机可以与电池并联连接。反向电压保护MOSFET118被连接在电路接地端118和系统接地端116之间以便阻止升压电源变换器在升压电源变换器连接到负极性电压源时的损坏，比如如果输入和返回端子在安装时被反向安装。

调节电压电源112被连接到升压功率级108的输出端以及电路接地118。调节电压电源112提供多种调节的家用电压给升压电源变换器的部分。可以理解的是，调节电压电源11可以从除了升压功率级108的输出端之外的源接收功率，比如，从输入EMI滤波器102输入端子上的输入电压接收功率。