[发明专利]用于功率变换器的瞬态电压阻断

说明书

背景技术

本发明一般涉及DC至DC功率变换器，并且更具体涉及用于电力系统的DC至DC功率变换器，例如，用在车辆的电力系统中。

直流至直流(DC-DC或DC至DC)功率变换器被用于在车辆中升压和／或调节电压。例如，DC至DC功率变换器可用于从车辆的主功率总线给防抱死系统(ABS)供电。功率总线的电压可从发动机启动期间的最小值大约7伏显著变化到当牵引负载系统(例如，车头灯)关闭时的最大值大约50伏。如果主功率总线标称电压为12伏，DC至DC功率变换器可用于将电压升压至ABS刹车的24伏。如果主功率总线标称电压为24伏，当总线电压超过24伏时，DC至DC功率变换器将总线电压传输给ABS刹车，并且当总线电压小于24伏时升压。在这种类型的应用中，一种DC至DC功率变换器的类型为升压功率变换器。升压功率变换器将低于目标输出电压的输入电压升压并且将高于目标输出电压的输入电压输出。升压功率变换器可能被过大的输入电压或者当将高于输出电压的输入电压传输给升压功率变换器的输出端时产生的热量损坏。需要提供DC至DC升压功率变换器，其有效率地将超出目标输出电压的输入电压输出，防止输入电压超过目标输出电压。

附图说明

描述了连同附图标记的非限制和非穷举实施例，其中相同的附图标记代表全部不同附图中的相同的部分，除非以别的方式指明。

图1是包括升压功率变换器的车辆电气系统的框图。

图2是瞬态电压保护电路的示意图。

图3是保护功率变换器不受瞬态电压影响的方法的流程图。

图4是瞬态电压旁路电路的示意图。

图5是可选择地给功率变换器的功率级设旁路的方法流程图。

具体实施方式

这里公开的DC至DC升压功率变换器包括瞬态电压保护电路和旁路电路。一般地，如果升压功率变换器的输入电压超过了预设阈值，瞬态电压保护电路阻断来自于升压功率变换器的输入电压。当输入电压超过升压功率变换器的目标输出电压时，旁路电路提供平行于升压功率变换器的较低损耗电流路径。较低损耗电流路径增加了升压功率变换器的传输效率，防止升压功率变换器过多的热量累积。在一个实施例中，较低损耗电流路径具有小于正向偏压二极管的电压降的电压降。电流路径能通过偏压半导体开关(例如，双极结型晶体管、MOSFET等)提供，从而在开关的输入端和输出端之间传导电流。当偏置导通时，半导体开关也可具体选择或者配置为低于标准漏源电阻。瞬态电压保护电路和旁路电路结合其在升压功率变换器的应用一并描述。应知晓瞬态电压保护电路和旁路电路可用于其他类型的功率变换器。

如图1所示，在电气系统100中的升压功率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，瞬态电压保护电路200，瞬态电压旁路电路400，升压功率级108，脉冲宽度调制(PWM)控制器110，调制供电电压112，以及输出EMI滤波器114。电气系统100是包括供电源150的车辆的一部分。在一个实施例中，供电源150为机械式供电源，比如发电机或从内燃引擎转换为电能的机械能交流发电机。输入EMI滤波器102具有接收输入电压(例如，12伏DC标称电压具有从大约7伏到50伏的范围)的输入端以及点火输入端，用于接收指示升压功率变换器是否应该将输入电压升压到目标输出电压的点火信号。输入EMI滤波器102还包括：诊断端口，用于提供关于升压功率变换器的操作信息，用于连接至输入电压的接地参考的返回端；以及用于连接至系统接地(例如，底盘接地)的系统接地端116。输入EMI滤波器102减小了来自于升压功率变换器的辐射以及将接收到的输入电压分配到升压功率变换器的其他部分。在车辆应用中，输入端连接至电池的正极，以及返回端连接到电池的负极。交流发电机或发电机可同电池并联。反向电压保护MOSFET118连接在电路接地118和系统接地116之间，在升压功率变换器连接至负极电压源的情况下，比如如果输入和返回端在安装期间反接，防止升压功率变换器损坏。

调制供电电压112连接至升压功率级108的输出端和电路接地端118。调制供电电压112提供多种调制的内务处理电压给升压功率变换器的多个部分。应知晓，调制的供电电压112可接收来自于除了升压功率变换器108的输出端以外的电源的能量，比如来自于输入EMI滤波器102的输入端处的输入电压。