用于操作DC-DC转换器的方法、控制装置以及DC-DC转换器制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于操作DC‑DC电压转换器(10)的方法，DC‑DC电压转换器在输出端(13)处借助于调节器单元(19)将输出变量(U输出)调整为规定的设定值(21)，取决于输出变量的实际值(22)，调节器单元设定脉宽调制的占空比，调节器单元具有至少一个操作参数。操作参数是可变的，通过控制装置(25)改变为新参数值(26)，通过未经改变的设定值和新参数值进行验证，以便判定调节器单元是否为调整输出变量而设定了比设定对应的新参数值之前更低的占空比，在这种情况下，新参数值被保留，在相反的情况下，新参数值被改变回去。作为操作参数，脉宽调制的周期和/或切换边缘的边缘陡度借助于对应的新参数值而被改变。

Method, control device and DC-DC converter for operation of DC-DC converter

The invention relates to a method for operating a DC DC voltage converter (10). The DC DC voltage converter adjusts the output variable (U output) to a specified set value (21) at the output terminal (13) by means of the regulator unit (19), depending on the actual value of the output variable (22), the regulator unit sets the duty cycle of pulse width modulation, and the regulator unit has at least one operation parameter. Operating parameters are changeable. By changing the control device (25) to the new parameter value (26), the new parameter value is verified by unchanged setting value and new parameter value, so as to determine whether the regulator unit has set a duty cycle lower than that before setting the corresponding new parameter value. In this case, the new parameter value is retained, and in the opposite case, the new parameter value is changed. Turn back. As operating parameters, the period of pulse width modulation and/or the edge steepness of switching edges are changed by means of corresponding new parameter values.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于操作DC-DC转换器的方法、控制装置以及DC-DC转换器本专利技术涉及一种用于操作DC-DC电压转换器以使该DC-DC转换器自主地配置自身从而确保尽可能最高效的操作的方法。本专利技术还包括一种用于该DC-DC电压转换器的控制装置以实施根据本专利技术的方法。最后，本专利技术还包括一种DC-DC电压转换器，该DC-DC电压转换器包括根据本专利技术的控制装置。DC-DC电压转换器或DC-DC转换器在不同的操作点处总是应当具有最佳的功率效率，也就是说在不同的载荷情况或交替载荷的情况下，也就是说假设在输入端和输出端处具有不同的边界条件，其总是应当找到最佳工作点。在US2009/0179619A1中，建立了输入电压、输入电流、输出电流以及占空比之间的效率的对应关系以便找到最佳工作点。根据US2005/0219883A1可知，可以借助于微控制根据检测到的变量来配置DC-DC电压转换器以便设定DC-DC电压转换器的高效操作。本专利技术基于以下目的：针对每种情况下的不同边界条件以实现最佳能效的方式操作DC-DC电压转换器。该目的借助于独立权利要求的主题来实现。通过从属权利要求、以下说明和附图描述了本专利技术的有利改进。本专利技术的一方面描述了一种操作DC-DC电压转换器或DC-DC转换器的方法。此处，借助于脉宽调制对DC-DC电压转换器进行操作，也就是说，在输出端处，借助于调节器单元将输出变量，例如输出电压调整为规定的设定值。输出变量因此构成调节变量。在这种情况下，取决于输出变量的实际值，调节器单元基于调节规范设定DC-DC电压转换器的切换晶体管的经脉宽调制切换信号的占空比。在包括整流二极管的DC-DC电压转换器的情况下，可以提供单个切换晶体管。整流二极管也可以由第二晶体管代替，其结果是产生所述同步转换器。因此，调节器单元调整占空比以调整调节变量。然而，占空比并不是脉宽调制的唯一操作参数或唯一特征值。例如，周期或PWM(脉宽调制)频率是另外的操作参数。调节器单元具有至少一个用于提供脉宽调制的这种操作参数，然而，所述操作参数不用于进行调整，而是独立于输出变量的实际值被指定。换句话说，所述操作参数不用于调整输出变量。现在，为了以实现最佳效率的自动方式配置DC-DC电压转换器的操作，在根据本专利技术的所提及方面的方法中还提供了以下内容。该至少一个操作参数被设计成是可变的。换句话说，该操作参数不是基于电路技术而规定的，而是可以通过控制装置进行设定或改变。为此，该至少一个操作参数通过控制装置，具体地在试验的基础上或初始地在临时的基础上被改变为对应的新参数值。然后，调节器单元对此做出反应，其方式为使得调节器单元进一步尝试调整输出变量的设定值，并为此根据调节规范调整占空比。由于边界条件，即该至少一个操作参数，如例如PWM频率已经改变，所以此处可以产生新的占空比值。控制装置通过未经改变的设定值和对应的新参数值验证调节器单元是否为调整输出变量而设定了比设定对应的新参数值之前更低的占空比(D)。在这种情况下，也就是说，当调节器单元降低占空比时，对应的新参数被保留。在相反的情况下，也就是说，当调节器单元增大占空比时，对应的新参数值被改变回去。也就是说，在设定新参数值之前存在或设定的对应参数值被再次设定。控制装置因此以调节器单元的该至少一个操作参数的形式在试验的基础上改变边界条件。在这种情况下，调节器单元继续根据调节规范操作其锁相环并且设定与该至少一个操作参数相关联的占空比以调整设定值。在这种情况下，控制装置改变该至少一个参数值，只要因此产生占空比的降低即可。因此，在给定设定值的情况下，DC-DC电压转换器总体上朝着最低占空比靠拢。这对应于DC-DC电压转换器的效率的最大化，如将在以下文本中结合对示例性实施例的描述总体上得出的。因此，控制装置可以以所描述的方式改变调节器单元的不同操作参数以便由此优化其操作从而提高效率。作为该至少一个操作参数，脉宽调制的周期(也就是说，PWM频率的倒数)被更改或改变以获得新参数值。此外或作为这种情况的替代方案，可以借助于该对应的新参数值来改变切换边缘的边缘陡度。本专利技术还包括可选的技术特征，这些技术特征各自产生额外的优势。具体地，由于占空比总体上通过该至少一个新参数值的重复设定而被最小化的事实，实现了在功率效率或简称效率方面的最佳工作点。如上所述，输出变量由调节器单元进行调节。在这种情况下，优选地规定：在该DC-DC电压转换器中，在输入端处接收输入电压，并且作为该输出变量的输出电压或输出电流或输出功率在该输出端处被调节为该设定值。由于控制装置不是调节器单元本身的一部分，但是其通过改变该至少一个参数值从外部影响所述调节器单元，所以控制装置必须能够识别由调节器单元设定的所得占空比。为此，优选地规定：该占空比由该控制装置基于对该输出变量的切换边缘的时间测量进行测量。为此，控制装置与调节器单元的直接互连则是不必要的。因此，控制装置可以回顾性地耦合到调节器单元。作为这种情况的替代方案，可以规定：该占空比由该控制装置基于该切换信号来标识，该DC-DC电压转换器的至少一个切换晶体管或简称晶体管借助于该切换信号进行切换。例如，可以在晶体管的栅极处施加或生成所述切换信号。这产生以下优点：占空比的测量结果不会因例如连接在DC-DC电压转换器下游的电容负载或电感负载而失真。第三替代方案包括：控制装置借助于从调节器单元接收到的数字数据值从调节器单元中直接数字地检测该占空比，该调节器单元已经借助于处理器设备标识该数字数据值。在这种情况下，所涉及的是理论上需要的占空比，也就是说，未因为线路阻抗而失真的占空比。因此，三个测量选项可用于标识真实占空比，即时间测量、对采用例如栅极信号的形式的积分信号的测量以及所需占空比的计算值。控制装置以所描述的方式改变调节器单元的不同操作参数以便由此优化其操作从而提高效率。除了所提及的操作参数，也就是说脉宽调制的周期和/或切换边缘的边缘陡度之外，还可以借助于参数值来设定被反相同步切换的晶体管之间的死区时间。在验证占空比的变化时，应当确保调节器单元当前处于稳定状态，也就是说，占空比甚至未由于例如设定值或输出变量或所连接电负载的变化而变化。具体地，此处可以规定：该至少一个操作参数被首先改变或者仅在该控制装置检测到该实际值与该设定值的偏差满足预定稳态标准时才被该控制装置改变。稳态标准可以指示例如实际值与设定值之间的差值的大小必须小于预定阈值。此外或作为这种情况的替代方案，稳态标准可以规定：例如该偏差在预定时间段内的波动必须小于预定容差值。换句话说，调节变量或输出变量与其设定值的偏差因此必须很低(大小低于阈值)。此外，调节器单元应当处于稳定状态，也就是说，在最小时间段内，偏差应当小于容差值。也就是说，当设定了该至少一个新参数值时，调节器单元本身因此处于稳态相位或稳定状态，也就是说，处于调整相位之外。因此，可以假设占空比的变化可以归因于该至少一个参数值的变化。为了实施根据本专利技术的前述方面的方法，本专利技术的另外方面提供了一种用于DC-DC电压转换器的控制装置。该控制装置可以例如基于微控制器或作为集成电路(IC)的一部分或通过计算单元来实现。该控制装置被设计成标识该DC-DC电压转换器的调节器单元已经设定的占空比。此外，该控制装置被设计成调整本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于操作DC‑DC电压转换器(10)的方法，所述DC‑DC电压转换器在输出端(13)处借助于调节器单元(19)将输出变量(U输出)调整为规定的设定值(21)，其中，取决于所述输出变量(U输出)的实际值(22)，所述调节器单元(19)根据预定调节规范(23)设定对所述DC‑DC电压转换器(10)的至少一个切换晶体管(16)的切换信号(20`)的脉宽调制(20)的占空比(D)，并且其中，所述调节器单元(19)具有至少一个用于提供所述脉宽调制(20)的操作参数，所述操作参数是独立于所述实际值(22)而对所述调节器单元(19)规定的，其中，所述至少一个操作参数被设计成是可变的，并且所述至少一个操作参数通过控制装置(25)被改变为对应的新参数值(26)并且然后通过未经改变的设定值(21)和所述对应的新参数值(26)被进行验证以便判定所述调节器单元(19)是否为调整所述输出变量(U输出)而设定了比设定所述对应的新参数值(26)之前更低的占空比(D)，并且在这种情况下，所述对应的新参数值(26)被保留，并且在相反的情况下，所述对应的新参数值(26)被改变回去，其中，作为所述至少一个操作参数，所述脉宽调制(20)的周期(T)和/或切换边缘的边缘陡度借助于所述对应的新参数值(26)而被改变。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.17 DE 102016220204.91.一种用于操作DC-DC电压转换器(10)的方法，所述DC-DC电压转换器在输出端(13)处借助于调节器单元(19)将输出变量(U输出)调整为规定的设定值(21)，其中，取决于所述输出变量(U输出)的实际值(22)，所述调节器单元(19)根据预定调节规范(23)设定对所述DC-DC电压转换器(10)的至少一个切换晶体管(16)的切换信号(20`)的脉宽调制(20)的占空比(D)，并且其中，所述调节器单元(19)具有至少一个用于提供所述脉宽调制(20)的操作参数，所述操作参数是独立于所述实际值(22)而对所述调节器单元(19)规定的，其中，所述至少一个操作参数被设计成是可变的，并且所述至少一个操作参数通过控制装置(25)被改变为对应的新参数值(26)并且然后通过未经改变的设定值(21)和所述对应的新参数值(26)被进行验证以便判定所述调节器单元(19)是否为调整所述输出变量(U输出)而设定了比设定所述对应的新参数值(26)之前更低的占空比(D)，并且在这种情况下，所述对应的新参数值(26)被保留，并且在相反的情况下，所述对应的新参数值(26)被改变回去，其中，作为所述至少一个操作参数，所述脉宽调制(20)的周期(T)和/或切换边缘的边缘陡度借助于所述对应的新参数值(26)而被改变。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述占空比(D)通过至少一个新参数值(26)的重复设定而被最小化。3.如以上权利要求之一所述的方法，其中，在所述DC-DC电压转换器(10)中，在输入端(11)处接收输入电压(U输入)，并且输出电压(U输出)或输出电流或输出功率作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·施特格尔，E·柯瓦车夫，
申请(专利权)人：大陆汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE