CN107005174B

CN107005174B - 隔离直流/直流转换器及电压转换方法

Info

Publication number: CN107005174B
Application number: CN201580065860.6A
Authority: CN
Inventors: 路尔斯·迪苏萨
Original assignee: Vero Engine Control System
Current assignee: Valeo eAutomotive France SAS
Priority date: 2014-10-16
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2021-01-26
Anticipated expiration: 2035-10-16
Also published as: WO2016059354A1; FR3027470A1; CN107005174A; FR3027470B1

Abstract

本发明涉及一种隔离直流/直流转换器及电压转换方法。隔离直流/直流转换器包括：第一分支，包括串联连接的开关；第二分支，包括电感，电感具有第一端子及第二端子，第一端子连接至分支的中点，第二端子连接至隔离直流/直流转换器的输入；电容器，连接在第一分支的端部端子之间；第三分支，连接至第一分支的中点且包括磁性组件，磁性组件具有通过电隔离隔板分隔开的一次电路与二次电路，所述磁性组件被配置成当隔离直流/直流转换器的输入电压被转换成输出电压时，磁性组件用作从一次电路至二次电路的变压器且在一次电路中用作存储电力的阻抗。

Description

隔离直流/直流转换器及电压转换方法

技术领域

本发明涉及一种隔离直流/直流转换器以及一种使用根据本发明的所述转换器实施的电压转换方法。

背景技术

隔离DC/DC(直流/直流)转换器可执行零电压开关(ZVS)或零电流开关(ZCS)，以便能够通过在电压转换期间进行开关来减少损耗。这些转换器因此在其中能量资源有限的汽车应用中特别有利。在交通工具中，可使用电压转换器在交通工具的若干电气网络之间修改电压电平或在能量来源与交通工具所搭载的耗电体之间进行电压转换。

一种隔离直流/直流转换器公开在专利US5754413中且示于图1中。此转换器包括两个开关Q1、Q2，这两个开关Q1、Q2在其中点处连接至包括两个串联连接变压器的分支。所述转换器被排列成半桥(half-bridge)形式。开关对通过变压器进行的能量传输进行控制以实现将来自转换器的输入电压转换成输出电压。连接至变压器的二次绕组的二极管能够对输出信号进行整流。通过对开关的循环比进行控制来获得输出电压。图2示出表示现有技术隔离直流/直流转换器的增益G随隔离直流/直流转换器的循环比α而变化的曲线图。增益G对应于隔离直流/直流转换器的输出电压对隔离直流/直流转换器的输入电压的比率。通过改变所述循环比以达到输出电压目标值，对转换器增益进行调整以达到输出电压目标值。具体来说，当隔离直流/直流转换器的输入电压变化时，已知会使隔离直流/直流转换器的循环比变化来调节其输出电压，换句话说，以将其输出电压维持为期望值。

然而，整流二极管的电压应力依赖于转换器开关的循环比。此应力在循环比接近于0％或100％时可变得显著。为了限制整流二极管的电压应力，对所述两个变压器分别提供不同的变压比。但此会使转换器的设计复杂化，因为变压器不可能为相同的且二次绕组中的电流具有不连续性。

此外，当以可变循环比来工作时，输出电流纹波可急剧变化，从而导致转换器的效率变化。为了维持高效率运行，循环比必须变化非常小。现在，图2中所示的曲线的形状为抛物线型，因而为了获得增益变化，必须使隔离直流/直流转换器的循环比α显著地变化。另一方面，在交通工具中，能量来源(例如电池)的电压可随着可供利用的能量而显著地变化。转换器的输入处的此种变化会涉及到使增益变化，且因此循环比会对应地变化，此限制了隔离直流/直流转换器在交通工具中的使用。

因此需要一种解决方案来改善隔离直流/直流转换器的性能以使其能够在机动车中使用。

发明内容

为了解决这个问题，本发明涉及一种隔离直流/直流转换器，所述隔离直流/直流转换器包括：

第一分支，包括串联连接的开关；

第二分支，包括电感，所述电感具有第一端子及第二端子，所述第一端子连接在所述分支的中点处，所述第二端子连接至所述隔离直流/直流转换器的输入；

电容器，连接在所述第一分支的端部端子之间；

第三分支，连接在所述第一分支的所述中点处，包括磁性组件，所述磁性组件具有通过电隔离隔板分隔开的一次电路与二次电路，所述磁性组件被配置成当所述隔离直流/直流转换器的输入电压被转换成输出电压时，所述磁性组件用作从所述一次电路至所述二次电路的变压器且在所述一次电路中用作存储电力的阻抗。

所述第一分支以及所述电容器及所述第二分支的电感有助于控制通过磁性组件来传递能量。由于其构型，根据本发明的隔离直流/直流转换器具有随着其循环比而线性变化的增益。因此，在根据本发明的隔离直流/直流转换器中，增益相对于循环比的变化比在现有技术的转换器中大。与现有技术相反，不必使循环比显著变化来使根据本发明的隔离直流/直流转换器的增益变化。

特别地，所述第二分支的电感直接连接至隔离直流/直流转换器的输入。具体来说，所述隔离直流/直流转换器的输出电压是在所述磁性组件的二次电路的端子处得到。

具体来说，将第一分支的开关相继地断开及闭合使得能够通过磁性组件将输入电压转换成输出电压。

具体来说，磁性组件在转换器运行的同一周期中用作从所述一次电路至所述二次电路的变压器且在所述一次电路中用作存储电力的阻抗。具体来说，第一分支是通过脉冲宽度调制来控制，且在同一调制周期中，磁性组件用作从一次电路至二次电路的变压器并在一次电路中用作存储电力的阻抗。

根据实施例，所述第一分支被配置成通过改变所述第一分支的循环比来控制所述隔离直流/直流转换器的所述输出电压。因此，通过调整第一分支的循环比以获得能够递送所期望输出电压值的增益值来获得隔离直流/直流转换器的所期望输出电压值。举例来说，第一分支的循环比的值对应于隔离直流/直流转换器的每一所期望输出电压值。

具体来说，通过使第一分支的循环比变化，隔离直流/直流转换器能够针对任何输入电压或在运行范围内运行。举例来说，隔离直流/直流转换器的输入电压的最小值与最大值之间的差值处于150V与500V之间；举例来说，输入电压的最小值处于400V与500V之间，或甚至处于400V与650V之间。

具体来说，通过使第一分支的循环比变化，隔离直流/直流转换器能够针对任何输入电压或在运行范围内运行。运行范围对应于最小值Uout_min1与最大值Uout_max1之间的输出电压Uout。举例来说，隔离直流/直流转换器的目标输出电压Uout处于12V与16V之间。举例来说，输出电压的最小值Uout_min1处于8V与14V之间，且输出电压的最大值Uout_max1处于15V与16V之间。

根据实施例，所述第一分支被配置成使其循环比具有标称值，所述标称值特别地实质上等于50％。标称值意指优选的运行值，循环比在此优选值周围变化。具体来说，标称值是转换器的损耗最小或转换器的效率最大时的循环比的值。具体来说，当标称值为50％时，隔离直流/直流转换器的输出电流、更具体来说磁性组件的二次电路的输出电流具有小的纹波，这是因为隔离直流/直流转换器的磁化电感中的电流的纹波、具体来说磁性组件的磁化电感中的电流的纹波被抵消。

根据实施例，所述转换器包括电路，所述电路被设计成使用环路来将所述第一分支的循环比抑制至所述隔离直流/直流转换器的输出电压的值与所述隔离直流/直流转换器的输出电压设定点之间的差值。

根据实施例，所述磁性组件被配置成使得：

在所述转换器的运行周期的第一部分期间，所述一次电路的第一部分将电力传递至所述二次电路的第一部分，且所述一次电路的第二部分形成存储能量的电感；

在所述运行周期的第二部分期间，所述一次电路的第二部分将电力传递至所述二次电路的第二部分，且所述一次电路的所述第一部分形成存储电力的电感。

具体来说，所述第一分支通过脉冲宽度调制来控制；所述运行周期的第一部分对应于所述调制周期的第一部分；且所述运行周期的第二部分对应于所述调制周期的第二部分。这些第一部分及第二部分特别地取决于所述第一分支的循环比。

根据一种变型，所述磁性组件的所述一次电路包括一次绕组，且所述磁性组件的所述二次电路包括至少一个第一二次绕组及至少一个第二二次绕组，所述至少一个第一二次绕组与所述至少一个第二二次绕组在磁性上不连接至彼此，所述第一二次绕组及所述第二二次绕组在磁性上连接至所述一次绕组。必须理解，所述二次电路包括至少一个一次绕组、至少一个第一二次绕组及至少一个第二二次绕组。具体来说，所述磁性组件的一次电路仅包括一个一次绕组。具体来说，所述第一绕组连接在所述第一分支的中点处。

具体来说，所述隔离直流/直流转换器的输出电压是在一个或多个第一二次绕组和/或一个或多个第二二次绕组的端子处得到。

根据特定变型，磁性组件被配置成一方面用作从所述一次绕组至所述二次绕组、特别地从所述一次绕组的一部分至所述二次绕组的变压器；且另一方面在所述一次绕组中、特别地在所述一次绕组的另一部分中用作存储电力的阻抗。

具体来说，所述磁性组件被配置成用作从所述一次绕组、特别地从所述一次绕组的一部分至一个或多个第一二次绕组或者至一个或多个第二二次绕组的变压器；同时还在所述一次绕组中、特别地在所述一次绕组的另一部分中用作存储能量的阻抗。

根据特定变型，所述磁性组件用作变压器时所朝向的二次绕组依赖于在一次绕组处提供的电压。换句话说，根据在一次绕组处提供的电压而定，所述磁性组件用作朝向一个或多个第一二次绕组或者朝向一个或多个第二二次绕组的变压器。

根据一种变型，所述磁性组件包括串联连接的至少一个第一变压器及至少一个第二变压器。

根据特定变型：

所述第一变压器的一次形成所述一次电路的所述第一部分，且所述第一变压器的二次形成所述二次电路的所述第一部分；

所述第二变压器的一次形成所述一次电路的所述第二部分，且所述第二变压器的二次形成所述二次电路的所述第二部分。

具体来说，所述变压器的一次串联连接在所述第一分支的中点处。具体来说，所述隔离直流/直流转换器的输出电压是在所述第一变压器和/或所述第二变压器的一个或多个二次的端子处得到。

根据实施例，包括磁性组件的第一分支与第三分支形成半桥结构。具体来说，包括磁性组件的第三分支一方面连接至第二分支的中点且另一方面连接至隔离直流/直流转换器的接地端。

作为另外一种选择，包括磁性组件的第一分支与第三分支形成具有其他开关的完整桥结构。具体来说，包括磁性组件的第三分支一方面连接至第一分支的中点且另一方面连接至包括串联连接开关的第四分支的中点。

根据实施例，所述开关中的至少一者包括并联的电容器，特别地是第一分支和/或第四分支的开关。

本发明还涉及一种电压转换方法，所述方法所包括的步骤在于：

提供至少一个根据本发明的隔离直流/直流转换器；

将所述隔离直流/直流转换器的输入电压转换成输出电压。

具体来说，所述将输入电压转换成输出电压包括将第一分支的开关相继地断开及闭合，从而能够通过磁性组件将输入电压转换成输出电压。

根据实施例，所述第一分支的循环比具有标称值，所述标称值特别地实质上等于50％。

根据本发明的方法可包括以上关于根据本发明的隔离直流/直流转换器阐述的特征中的一个。

附图说明

参考附图将会更好地理解本发明，在附图中：

图1已在上文加以阐述，其示出根据现有技术的隔离直流/直流转换器的实例；

图2已在上文加以阐述，其示出表示图1所示转换器的增益随循环比而变化的曲线图；

图3示出根据本发明的隔离直流/直流转换器的实例；

图4及图5包括在运行周期的不同部分期间图3所示转换器的等效电路；

图6包括示出图3所示转换器的运行的时间线；

图7示出表示图3所示转换器的增益随循环比而变化的曲线图。

图8示出图3所示转换器的变型；

图9示出图3所示转换器的磁性组件的变型；

图10a至图10e示出图9中所示磁性组件的实施例的实例。

[符号的说明]

1：隔离直流/直流转换器；

5：控制单元；

31：磁性组件；

33：一次绕组；

35a：二次绕组/第一二次绕组；

35b：二次绕组/第二二次绕组；

51：控制器；

A：第一分支/分支；

B：第二分支；

C：第三分支/电容器；

C’、C1、C2、C33、CA1、CA2：电容器；

D1、D2、D31、D32：二极管；

G、K1：增益；

GND1：第一接地端；

GND2：第二接地端；

I_C33、I_D31、I_D32：电流；

Ie：输入电流；

Iout：输出电流；

L：电感；

L11：第一部分/一次；

L12：第一部分/二次；

L21：第二部分/一次；

L22：第二部分/二次；

MA1、MA2：串联连接的开关/开关；

Q1、Q2：开关；

S2：脉冲宽度调制信号/信号；

t：时间；

T：调制时间/变压器；

T’：变压器；

T1：变压器/第一变压器；

T2：变压器/第二变压器；

U*：电压设定点；

UC1：电压；

Ue：输入电压；

Uout、Vout：输出电压；

Uout_mes：输出电压的值/电压；

α：循环比；

αT：第一周期；

(1-α)T：第二部分。

具体实施方式

参考图3将会更好地理解根据本发明的转换器，图3示出根据本发明的隔离直流/直流转换器的实例。

隔离直流/直流转换器1包括串联连接的开关的第一分支A。分支A包括开关MA1、MA2，将开关MA1、MA2相继地断开及闭合能够对隔离直流/直流转换器的输出进行控制。开关MA2(被称为低侧开关)连接至电压源的低的端子。此低的端子具体来说对应于隔离直流/直流转换器1的第一接地端GND1。另一开关MA1(被称为高侧开关)连接至电容器C1的端子。

这些开关可为晶体管，例如金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)、绝缘栅极双极晶体管(IGBT)或其他晶体管。隔离直流/直流转换器1的一部分(特别地是第一分支A的开关)或整个隔离直流/直流转换器1可由半导体材料制成，例如由硅(Si)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)或任何其他半导体材料制成。每一开关MA1、MA2可包括与续流二极管和/或电容器CA1、CA2并联连接的晶体管。这些电容器CA1、CA2用于当开关MA1、MA2断开时执行零电压开关(ZVS)。在将开关MA1、MA2断开时，使用电感、尤其是下文所述的磁性组件的漏电感来对位于开关的端子处的电容器CA1、CA2进行放电及再充电。一旦电压接近于0V，则对开关进行操作，且因此进行零电压开关，由此显著地减少开关损耗。这些电容器CA1、CA2可作为寄生元件固有地存在于包括开关MA1、MA2的半导体的结构中。开关MA1、MA2的寄生电容器因此可足以在不添加额外电容器的条件下执行零电压开关。开关MA1、MA2可省却这些电容器CA1、CA2。

电容器C1连接在第一分支A的端部端子之间。具体来说，电容器C1连接至第一分支A的高侧开关MA1且连接至第一分支A的低侧开关MA2的相应的端子，所述相应的端子不同于第一分支A的中点。电容器C1使得能够在隔离直流/直流转换器1的内部形成直流母线。

隔离直流/直流转换器1包括具有电感L的第二分支B。电感L具有连接在第一分支A的所述两个开关MA1、MA2的中点处的第一端子以及连接至隔离直流/直流转换器1的输入的第二端子。

第一分支A的所述两个开关MA1、MA2之间的中点连接至包括磁性组件的第三分支C，所述磁性组件包括两个串联连接的隔离变压器T1、T2。每一变压器T1、T2包括一次L11、L21以及二次L12、L22。一次L11、L21与二次L12、L22分别串联连接。变压器T1、T2具有相同的变压比。然而，变压器T1、T2可具有不同的变压比。电容器C33串联连接至变压器T1、T2。然而，隔离直流/直流转换器1可省却此电容器C33。电容器C33使得能够消除由变压器T1、T2传送的信号的连续分量，尤其是在半桥结构的情形中。在完整桥结构中可去除电容器C33。二次L12、L22串联地连接，使得其中点连接至隔离直流/直流转换器1的输出Uout且其另一端子连接至隔离直流/直流转换器1的第二接地端GND2。

二极管D31、D32连接至二次L12、L22以对来自变压器T1、T2的信号进行整流。为此，每一二极管D31、D32将其各自的阴极连接至二次L12、L22的与中点不同的端子。高的输出是在二次L12、L22的中点处得到。因此二次L12、L22的中点不连接至第二接地端GND2。这两个二极管D31、D32的共用端子连接至第二接地端GND2。

在一种变型中，二极管D31将其阳极连接至二次L12的端子，且另一二极管D32将其阳极连接至另一二次L22的端子，这些端子与所述两个二次L12、L22的中点不同。二次L12、L22的中点连接至第二接地端GND2。隔离直流/直流转换器1的输出是在二极管D31、D32的不连接至二次L12、L22且由所述两个二极管D31、D32共用的端子与第二接地端GND2之间得到。因此高的输出是在二极管D31、D32的共用端子处得到。

二极管D31、D32可有利地被替换为开关、具体来说晶体管(例如金属氧化物半导体场效晶体管、绝缘栅极双极晶体管或其他晶体管)，以例如实现变压器T1、T2的输出同步整流。对于在二次处具有高的电流的应用来说，使用晶体管替代二极管会提高隔离直流/直流转换器1的总体效率。

隔离直流/直流转换器1可包括电容器(图中未示出)以对输出信号进行滤波。

第一分支A的开关MA1、MA2具有使电力能够通过变压器T1、T2来传递的循环比。将参考图4至图6来阐述隔离直流/直流转换器1的运行。开关MA1、MA2是通过具有调制时间T的脉冲宽度调制来控制。运行的第一部分及第二部分的持续时间是通过开关MA1、MA2的循环比α来界定。

在运行的第一部分期间，即在图4所示的调制时间T的第一部分中，高侧开关MA1断开而低侧开关MA2闭合。第二变压器T2的一次L21形成存储电力的电感，且第一变压器T1的一次L11将电力传递至第一变压器T1的二次L12。图6中所示的时间线表示在为时间αT的运行的第一周期期间转换器的电信号。输入电流Ie具有由第二分支B的电感L决定的上升形状。在第三分支C中，电容器C33的端子处的电压等于串联连接的一次L11、L21的端子处的电压。电容器C33的端子处的电压为负的，连接至第一变压器T1的二次L12的二极管D31为旁路二极管，而连接至第二变压器T2的二次L22的二极管D32为阻断二极管(blocking diode)。因此仅第一变压器T1可将电力传递至二次电路。第二变压器T2的一次L21具体来说由于连接至第二变压器T2的一次L21的磁化电感而用作电感，且对输出电流Iout的增大进行控制。

在运行的第二部分期间，即在图5所示调制时间T的第二部分期间，高侧开关MA1闭合而低侧开关MA2断开。第一变压器T1的一次L11产生存储电力的电感且第二变压器T2的一次L21将电力传递至第二变压器T2的二次L22。图6中所示的时间线表示在为时间(1-α)T的调制周期的第二部分期间转换器的电信号。输入电流Ie具有由第二分支的电感L决定的下降形状。电感L的端子处的电压等于电容器C1的端子处的电压与输入电压Ue之间的差值。在第三分支C中，电容器C33的端子处的电压等于串联连接的一次L11、L21的端子处的电压。电容器C33的端子处的电压为正的，连接至第一变压器的二次L12的二极管D31为阻断二极管，而连接至第二变压器T2的二次L22的二极管D32为旁路二极管。因此仅第二变压器T2可将电力传递至二次电路。第一变压器T1的一次L11具体来说由于连接至第一变压器T1的一次L11的磁化电感而用作电感，且对输出电流Iout的减小进行控制。

在调制时间T期间，就平均值而言，电容器C1的端子处的电压UC1是隔离直流/直流转换器的输入电压Ue以及循环比α的函数，且通过以下关系给出：

在调制时间T期间，变压器T1、T2的一次L11、L21的端子处的电压之和等于零。此意味着以下关系：

N×Uout＝(1-α)α×UC1

其中N是磁性组件的变压器T1、T2的变压比之比。因此隔离直流/直流转换器1的输出电压Uout与输入电压Ue之间的关系通过以下关系给出：

隔离直流/直流转换器1因此具有增益G＝Uout/Ue，此增益如图7所示随着其循环比α线性地变化。因此，在根据本发明的隔离直流/直流转换器中，增益相对于循环比的变化比在现有技术的转换器中高。与现有技术相反，不必使循环比显著地变化来使隔离直流/直流转换器1的增益变化。

在一种变型中，第一分支A的开关MA1、MA2以循环比α运行，循环比α具有标称值。此循环比的值在隔离直流/直流转换器的运行期间是优选的，且对应于给定输入电压Ue与输出电压Uout对。然而，循环比仍会进行变化以使得隔离直流/直流转换器能够在不同输入/输出电压值下运行。

具体来说，当隔离直流/直流转换器1的输入电压Ue变化时，第一分支A确保输出电压Uout维持期望值。因此，如果隔离直流/直流转换器1的输入电压Ue的值改变，则以对应的方式修改循环比α以将输出电压Uout保持为期望值。此在其中电池的充电量可随时间变化的电动车辆中特别有利。

具体来说，循环比的标称值实质上等于50％。二极管D31、D32的端子处的电压应力是第一分支A的循环比α的函数，且通过以下表达式给出：

U(D31)＝Uout/(1-α)以及U(D32)＝Uout/α

当循环比α实质上等于50％时，这两个二极管D31、D32的端子处的电压应力相等；二极管D31、D32之间的耗损相同。此外，在循环比为50％时，因变压器T1、T2的磁化电感而引起的电流纹波彼此抵消。因此，二次L12、L22处的电流是直流。

图3所示隔离直流/直流转换器1可包括第一分支A的控制单元5，如例如在图8中所示。控制单元5递送脉冲宽度调制信号S2，脉冲宽度调制信号S2对第一分支A的开关MA1、MA2的断开及闭合进行操作以控制隔离直流/直流转换器1的输出电压Uout。对第一分支A的开关MA1、MA2进行操作以获得隔离直流/直流转换器1的所期望输出电压值。

更具体来说，控制单元5以隔离直流/直流转换器1的输出电压的值Uout_mes与隔离直流/直流转换器1的所期望输出电压Uout之间的差值建立第一分支A的循环比α的第一伺服环路。为此，控制单元5接收在隔离直流/直流转换器1的输出处测量的电压Uout_mes，此电压Uout_mes可能被乘以增益K1。控制单元5然后将电压设定点U*与所测量电压Uout_mes进行比较。电压设定点U*对应于隔离直流/直流转换器1的所期望输出电压Uout。根据比较的结果而定，控制器51将决定循环比α的信号S2递送至第一分支A。

在图3中所示的实例中，隔离直流/直流转换器1的磁性组件包括串联连接的第一变压器T1及第二变压器T2。磁性组件可被替换为图9所示的磁性组件。磁性组件31包括一次电路及二次电路，所述一次电路具有连接至电容器C33的单个一次绕组33，所述二次电路具有两个二次绕组35a及35b。所述两个二次绕组35a及35b在磁性上连接至一次绕组33，但在磁性上不连接至彼此。此种磁性组件31不仅通过减少包含铁氧体的组件的数目来降低转换器的成本，而且还减小转换器的大小以使得能够获得更紧凑的转换器。

隔离直流/直流转换器1的运行保持相同。磁性组件31以与两个理想串联连接的变压器相似的方式运行。在调制周期的第一部分期间，一次绕组33的第一部分将电力传递至第一二次绕组35a，且一次绕组33的第二部分形成电感。在调制周期的第二部分期间，一次绕组33的第一部分形成电感且一次绕组33的第二部分将电力传递至第二二次绕组35b。

图10a至图10c示出使得能够获得磁性组件31以便能够在一次绕组33与二次绕组35a及35b之间进行磁性耦合而在二次绕组35a及35b之间不存在磁性耦合的不同构型。

图10d、图10e示出包括并联的至少两个第一二次绕组35a以及并联的至少两个第二二次绕组35b的磁性组件31的实例。在其中在隔离直流/直流转换器1中流动的电流为高、例如高于100A、甚至高于200A的应用中，这些构型是有利的。因而隔离直流/直流转换器1包括：若干二极管D31，这些二极管D31中的每一者连接至相应的第一二次绕组35a；以及若干二极管D32，这些二极管D32中的每一者连接至相应的第二二次绕组35b。如在图3所示的实例中一样，二极管D31、D32可被替换为开关。

在法国专利申请1458573中进一步阐述了在图10a至图10e中所示的组件31，所述法国专利申请的内容并入本申请。

本发明不仅限于所述的实例。具体来说，在图3中所示的实例中，第一分支A与变压器T1、T2的一次形成半桥结构。然而，第一分支A与变压器T1、T2的一次可形成具有由串联连接的开关形成的第四分支的完整桥结构。所述第四分支的开关优选地相同于第一分支A的开关。

隔离直流/直流转换器还可用于被配置成将交流电压转换成直流电压或反之的交流/直流转换器中，或可用于交流/交流转换器中。有利地，所述隔离直流/直流转换器因而通过第一分支上游的交流/直流转换器和/或隔离直流/直流转换器下游的直流/交流转换器来完成。

Claims

1.一种隔离直流/直流转换器(1)，其特征在于，包括：

第一分支(A)，包括串联连接的开关(MA1，MA2)；

第二分支(B)，包括电感(L)，所述电感(L)具有第一端子及第二端子，所述第一端子连接在所述第一分支(A)的中点处，所述第二端子连接至所述隔离直流/直流转换器(1)的输入；

电容器(C1)，连接在所述第一分支(A)的端部端子之间；

第三分支(C)，连接在所述第一分支(A)的所述中点处，包括磁性组件，所述磁性组件具有通过电隔离隔板分隔开的一次电路与二次电路，所述磁性组件被配置成当所述隔离直流/直流转换器(1)的输入电压(Ue)被转换成输出电压(Uout)时，所述磁性组件用作从所述一次电路至所述二次电路的变压器且在所述一次电路中用作存储电力的阻抗，

其中所述第一分支(A)被配置成通过改变所述第一分支(A)的循环比来控制所述隔离直流/直流转换器(1)的所述输出电压(Uout)，

其中所述第一分支(A)被配置成使其循环比(α)具有标称值，所述标称值等于50％。

2.根据权利要求1中所述的转换器(1)，包括电路(5)，所述电路(5)被设计成使用环路来将所述第一分支(A)的循环比(α)抑制至所述隔离直流/直流转换器(1)的所述输出电压的值(Uout_mes)与所述隔离直流/直流转换器(1)的输出电压设定点(U*)之间的差值。

3.根据权利要求1中所述的转换器(1)，其中所述磁性组件被配置成使得：

在所述转换器的运行周期的第一部分期间，所述一次电路的第一部分(L11)将电力传递至所述二次电路的第一部分(L12)，且所述一次电路的第二部分(L21)形成存储能量的电感；

在所述运行周期的第二部分期间，所述一次电路的第二部分(L21)将电力传递至所述二次电路的第二部分(L22)，且所述一次电路的所述第一部分(L11)形成存储电力的电感。

4.根据权利要求1中所述的转换器(1)，其中所述磁性组件(31)的所述一次电路包括一次绕组(33)，且所述磁性组件(31)的所述二次电路包括至少一个第一二次绕组(35a)及至少一个第二二次绕组(35b)，所述至少一个第一二次绕组(35a)与所述至少一个第二二次绕组(35b)在磁性上不连接至彼此，所述第一二次绕组(35a)及所述第二二次绕组(35b)在磁性上连接至所述一次绕组(33)。

5.根据权利要求4所述的转换器(1)，其中所述磁性组件(31)被配置成用作从所述一次绕组(33)至所述第一二次绕组(35a)或至所述第二二次绕组(35b)的变压器，同时还在所述一次绕组(33)中用作存储能量的阻抗。

6.根据权利要求1中所述的转换器(1)，其中所述磁性组件包括串联连接的至少一个第一变压器(T1)及至少一个第二变压器(T2)。

7.根据权利要求6所述的转换器(1)，其中：

所述第一变压器(T1)的一次(L11)形成所述一次电路的第一部分，且所述第一变压器(T1)的二次(L12)形成所述二次电路的第一部分；

所述第二变压器(T2)的一次(L21)形成所述一次电路的第二部分，且所述第二变压器(T2)的二次(L22)形成所述二次电路的第二部分。

8.一种电压转换方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供至少一个根据权利要求1至7中任一项所述的隔离直流/直流转换器(1)；

将所述隔离直流/直流转换器(1)的输入电压(Ue)转换成输出电压(Uout)，

其中所述第一分支(A)的循环比(α)具有标称值，所述标称值等于50％。