多级功率转换器和控制制造技术

本公开的实施例涉及多级功率转换器和控制。本公开包括实现为负载供电的电源的新颖方式。更具体地，电源包括控制器。控制器控制第一功率转换器级和第二功率转换器级的操作，以将输入电压转换为输出电压。例如，第一功率转换器级可操作以接收输入电压并将输入电压转换成中间电压。诸如无变压器的开关电容器转换器之类的第二功率转换器级耦联到第一功率转换器级。第二功率转换器级接收中间电压并将中间电压转换成输出电压以对负载供电。电压转换成输出电压以对负载供电。电压转换成输出电压以对负载供电。

【技术实现步骤摘要】
多级功率转换器和控制


[0001]本公开涉及多级功率转换器和控制。具体而言，本公开涉及一种用于为负载供电的设备、方法、计算机可读存储介质、控制器、系统以及制造方法。

技术介绍

[0002]存在多种类型的开关功率转换器。例如，一种类型的常规开关功率转换器是降压转换器。通常，为了将输出电压维持在期望的范围内，与降压转换器相关联的控制器将所生成的输出电压的幅度与设定点参考电压进行比较。基于相应的误差电压，控制器修改与激活降压转换器中的高侧开关电路系统或低侧开关电路系统相关联的相应开关频率和/或脉冲宽度调制。
[0003]另一类型的功率转换器是所谓的开关电容器转换器。通常，开关电容器电压转换器使用电容器执行能量传输和电压转换。
[0004]下一代通信服务将包括具有增加的功率需求的基站。典型的设置可以包括在遥测塔基部处的交流(AC)
‑
直流(DC)转换器，从该 AC
‑
DC转换器，
‑
48V总线被路由到塔顶处的天线。在那里，总线电压将需要被转换成不同的电压值。由于总线电压可能在不同供应商之间变化，并且还由于电缆中的电压降，所以该转换器的输入电压可能在例如
‑
35V到
‑
75V之间变化，其中，短尖峰高达
‑
100V。

技术实现思路

[0005]清洁能源(或绿色技术)的实施对于减少人类对环境的影响是非常重要的。通常，清洁能源包括任何发展的方法和材料，以减少能量消耗对环境的总体毒性。
[0006]本公开包括观察到(例如从绿色能源或非绿色能源接收的)原始能量通常在其可以用于为终端装置(例如服务器、计算机、移动通信装置、无线基站等)供电之前需要被转换成适当的形式(例如期望的 AC电压、DC电压等)。无论是从绿色能源还是从非绿色能源接收能量，都期望最有效地利用由这样的系统提供的原始能量以减少人类对环境的影响。本公开有助于减少人类的碳足迹并且通过更有效的能量转换更好地利用能量。
[0007]本文的实施例包括实现为负载供电的电源的新颖方式。更具体地，本文的实施例包括一种包括控制器的设备和/或系统。控制器控制第一功率转换器级和第二功率转换器级的操作，以将输入电压转换为输出电压。例如，在一个实施例中，第一功率转换器级可操作以接收输入电压并将输入电压转换成中间电压。例如实现为无变压器的开关电容器转换器的第二功率转换器级耦联到第一功率转换器级。第二功率转换器级接收中间电压并将中间电压转换成输出电压，以对负载供电。
[0008]在一个实施例中，由第一功率转换器级产生的中间电压是负电压。第二功率转换器级是可操作以将中间电压转换成输出电压的电压逆变器，输出电压是正电压。因此，本文的实施例包括在第一功率转换器级处接收(负极性的)输入电压，并且将输入电压从第一功率转换器级转换成负极性的中间电压。第二功率转换器级将负中间电压转换成正输出电
压。在另外的示例实施例中，输出电压的幅度基本上等于中间电压的幅度。在这种情况下，第二功率转换器级是逆变器。
[0009]本文的另外的实施例包括控制器。控制器可操作以：i)接收从所述输出电压得到的输出电压反馈信号，以及ii)基于所述输出电压反馈信号的幅度来调节所述中间电压和/或输出电压的生成。
[0010]根据另外的示例实施例，第二功率转换器级可操作以提供中间电压到输出电压的未调节转换。
[0011]本文的另外的实施例包括控制器，控制器可操作以：i)接收从所述中间电压得到的中间电压反馈信号，以及ii)基于所述中间电压反馈信号来调节所述中间电压的生成。
[0012]在其他另外的示例实施例中，控制器可操作以：i)改变操作第一功率转换器级(例如降压转换器或其他合适的实体)中的开关的开关频率，以将输入电压转换成中间电压，以及ii)将第二功率转换器级的开关频率设置为预定的开关频率值。在一个实施例中，第二功率转换器级的开关频率被设置成与第二功率转换器级中的开关电容器转换器相关联的谐振频率。
[0013]第二功率转换器级可以以任何合适的方式配置。例如，在一个实施例中，第二功率转换器级包括：i)第一谐振电容器和第二谐振电容器；以及ii)耦联第一谐振电容器和第二谐振电容器的电感器，该电感器支持第二功率转换器级中的开关的零电压开关，以将中间电压转换成输出电压。
[0014]在另外的示例实施例中，第二功率转换器级包括：第一电容器、多个开关、第二电容器、接收中间电压的输入电压节点、以及输出该输出电压的输出电压节点。
[0015]通过非限制性示例实施例，多个开关包括：第一对开关，可操作以在将所述第一电容器的第一节点连接于所述输出节点与接地参考电压之间进行切换；第二对开关，可操作以在将所述第一电容器的第二节点连接于所述接地参考电压与所述输入电压节点之间进行切换；第三对开关，可操作以在将所述第二电容器的第一节点连接于所述输出节点与所述接地参考电压之间进行切换；以及第四对开关，可操作以在将所述第二电容器的第二节点连接于所述输出节点与所述接地参考电压之间进行切换。
[0016]在其他另外的示例实施例中，第二功率转换器级包括在第一电容器的第一节点与第二电容器的第一节点之间延伸的电路路径。电感器支持第二功率转换器级中的开关的零电压开关，以将中间电压转换成输出电压。第二功率转换器级包括第三电容器。在一个实施例中，第三电容器是诸如与零电压开关电感器串联的DC偏压阻塞电容器。因此，第三电容器被布置在任何合适的位置，例如和第一电容器的第一节点与第二电容器的第一节点之间的电感器串联。
[0017]在其他另外的示例实施例中，第一对开关和第二对开关串联布置在输出电压节点与输入电压节点之间。第三对开关和第四对开关串联布置在输出电压节点与输入电压节点之间。
[0018]本文的实施例包括一个或多个以下特征：
[0019]·
无变压器的电压调节和逆变能力处于最高功率密度和效率
[0020]·
与标准反相降压
‑
升压转换器相比，半导体装置(开关)的额定电压较低，这允许利用这些装置的优良FOM以用于高频操作
[0021]·
在负载范围内的高且平坦的效率曲线
[0022]·
通过利用具有标准CCM(连续传导模式)固定频率操作的降压级和用于电压反转的未调节的ZSC(零开关电流)级来调节输出电压的简单控制概念
[0023]·
容易以降压级启动而不需要任何附加的电熔丝等。
[0024]将在下面更详细地公开这些和其他更具体的实施例。
[0025]注意，尽管这里讨论的实施例可以应用于功率转换器，但是这里公开的概念可以有利地应用于任何其他合适的拓扑以及一般的电源控制应用。
[0026]注意，如本文所讨论的任何资源可以包括一个或多个计算机化装置、控制器、移动通信装置、服务器、基站、无线通信设备、通信管理系统、工作站、用户设备、手持或膝上型计算机等，以执行和/或支持本文所公本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种设备，包括：第一功率转换器级，能操作以接收输入电压并将所述输入电压转换成中间电压；第二功率转换器级，耦联到所述第一功率转换器级，所述第二功率转换器级能操作以接收所述中间电压并将所述中间电压转换成输出电压以对负载供电；并且所述第二功率转换器级是无变压器的开关电容器转换器。2.根据权利要求1所述的设备，其中由所述第一功率转换器级产生的所述中间电压是负电压；并且其中所述第二功率转换器级是能操作以将所述中间电压转换成所述输出电压的电压逆变器，所述输出电压是正电压。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述输出电压的幅度基本上等于所述中间电压的幅度。4.根据权利要求1所述的设备，还包括：控制器，能操作以：i)接收从所述输出电压得到的输出电压反馈信号，以及ii)基于所述输出电压反馈信号的幅度来调节所述中间电压的生成。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二功率转换器级能操作以提供所述中间电压到所述输出电压的未调节转换。6.根据权利要求1所述的设备，还包括：控制器，能操作以：i)接收从所述中间电压得到的中间电压反馈信号，以及ii)基于所述中间电压反馈信号来调节所述中间电压的生成。7.根据权利要求1所述的设备，还包括：控制器，能操作以：i)改变操作所述第一功率转换器级中的开关的开关频率，以将所述输入电压转换成所述中间电压，以及ii)将所述第二功率转换器级的开关设置为预定的开关频率值。8.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二功率转换器级包括：i)第一谐振电容器和第二谐振电容器；以及ii)耦联所述第一谐振电容器和所述第二谐振电容器的电感器，所述电感器支持所述第二功率转换器级中的开关的零电压开关，以将所述中间电压转换成所述输出电压。9.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二功率转换器级包括：第一电容器；第二电容器；输入节点，能操作以接收所述中间电压；输出节点，能操作以输出所述输出电压；多个开关，包括：第一对开关，能操作以在将所述第一电容器的第一节点连接于所述输出节点与接地参考电压之间进行切换；第二对开关，能操作以在将所述第一电容器的第二节点连接于所述接地参考电压与所述输入电压节点之间进行切换；第三对开关，能操作以在将所述第二电容器的第一节点连接于所述输出节点与所述接地参考电压之间进行切换；以及
第四对开关，能操作以在将所述第二电容器的第二节点连接于所述接地参考电压与所述输入电压节点之间进行切换。10.根据权利要求9所述的设备，其中所述第二功率转换器级包括在所述第一电容器的第一节点与所述第二电容器的第一节点之间延伸的电路路径，电感器能操作以支持所述第二功率转换器级中的开关的零电压开关，以将所述中间电压转换成所述输出电压。11.根据权利要求10所述的设备，其中所述第二功率转换器级包括第三电容器，所述第三电容器是DC偏压阻塞电容器；以及其中所述第三电容器和所述电感器串联布置在所述第一电容器的所述第一节点与所述第二电容器的所述第一节点之间。12.根据权利要求9所述的设备，其中，所述第一对开关和所述第二对开关串联布置在所述输出电压节点与所述输入电压节点之间；以及其中所述第三对开关和所述第四对开关串联布置在所述输出电压节点与所述输入电压节点之间。13.一种方法，包括：经由第一功率转换器级，将所接收的输入电压转换成中间电压；以及经由耦联到所述第一功率转换器级的无变压器的第二功率转换器级，将所述中间电压转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：