CN114189150A - 用于调节开关转换器的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用于调节开关转换器的系统和方法。本发明涉及用于调节具有至少一个开关元件的开关转换器的方法，开关转换器以准谐振运行被运行并且开关元件在开关转换器的被调节的状态中以预先给定的稳定的开关频率被切换。开关元件的接通时间点通过开关调节器单元的开关信号预先给定，开关信号通过由加载有波谷识别信号的锯齿形信号达到或超过接通阈值产生。通过用于周期持续时间检测的单元确定开关信号的当前的周期持续时间，由调节器单元将其与周期持续时间参考单元的预先给定的参考周期持续时间比较。从该比较由调节器单元产生控制变量，通过该控制变量改变锯齿形信号与接通阈值之间的间距，直至借助所确定的当前的周期持续时间确认稳定的开关频率的达到。

Description

用于调节开关转换器的系统和方法
技术领域
目标（gegenständlich）发明一般来说涉及电子技术领域、尤其功率电子设备以及功率电子电路领域。特别地，本发明涉及用于调节开关转换器的方法和系统，所述开关转换器具有至少一个开关元件，其中开关转换器以准谐振运行被运行并且该开关转换器的至少一个开关元件在开关转换器的被调节的状态中以预先给定的稳定的开关频率被切换。在此，开关元件的接通时间点通过开关调节器单元的开关信号预先给定，该开关信号通过由锯齿形信号达到或超过接通阈值来产生。在此，给锯齿形信号加载波谷识别信号，由此至少一个开关元件的接通时间点落入施加在被关断的开关元件上的振荡电压的波谷中。此外，本发明涉及一种用于执行根据本发明的方法的调节系统。
背景技术
开关转换器使用在许多领域（例如自动化、汽车领域等）中并且表示用于作为对负载或耗电器、诸如电气设备或具有大多恒定的和经常可预先给定的电压的组件供电的基础的电压和/或电流转换的技术。为此，开关转换器通常将输入电压（例如来自电源的直流或交流电压）转换为恒定的输出电压。输出电压的恒定性通常通过控制能量流来实现，该能量流借助至少一个周期性定时的或工作的开关元件并且借助至少一个能量存储器（例如线圈、变压器、电容器）来控制。视应用而定，不同的开关转换器拓扑结构（例如降压转换器、升压转换器、降升压转换器、反激式转换器等）可以用于负载的供电，以便产生大于、低于或必要时等于输入电压的输出电压。
开关元件、诸如晶体管与线圈、变压器或扼流圈一样包含寄生电容，所述寄生电容在所谓的硬开关转换器的情况下（即在具有固定开关频率的转换器的情况下）导致开关损耗和/或干扰发射（例如以噪声/或电磁辐射的形式-所谓的EMC干扰）。在开关转换器的不连续的或间歇的运行模式（DCM）的情况下，例如在开关转换器的电感或线圈被去磁了之后开关转换器的至少一个开关元件被接通，由此出现死区时间。在该死区时间期间，在硬开关转换器的情况下寄生电容随着转换器的电感在输入电压或中间电路电压附近振荡，并且可以在下一个接通时间点之前被充电到相应高的电压。在转换器的开关元件在下一个时钟周期中接通时，这些寄生电容例如经由开关元件（例如晶体管等）被放电或再充电，并在此视施加的电压而定产生更多或更少的高电流峰值，所述电流峰值在相应高的电压的情况下导致相应高的开关损耗。此外，这种电流峰值富含谐波，这附加地提高干扰辐射或EMI。
为了最小化这些开关损耗以及干扰辐射，开关转换器可以在所谓的准谐振模式下被运行，或者可以为转换器的至少一个开关元件寻求所谓的准谐振切换。在准谐振切换的情况下，例如借助识别回路或识别电路有效地检测转换器的至少一个开关元件的漏极源极电压的最小值（也称为“波谷（Valley）”），并且在该时间点才接通开关元件。由于寄生电容被充电到最小电压，因此以此方式使接通电流峰值最小化并且实现开关损耗和干扰辐射的减少。开关元件或开关转换器的这种类型的切换一般来说被称为波谷切换、过零切换或准谐振切换。施加在转换器的被关断的开关元件上的振荡电压的每个最小值被称为波谷。在此，在开关周期期间在时间上首先出现的波谷被称为第一波谷。随后的波谷根据其时间顺序被称为第二、第三、第四等波谷。
通常通过开关调节器单元的开关信号为转换器的至少一个开关元件预先给定接通时间点。通常，为了生成开关信号，使用脉宽调制或PWM开关调节器。在此，针对开关元件在开关信号中通过由锯齿形信号达到接通阈值来产生接通脉冲（例如矩形信号的上升沿）。为了在波谷中接通转换器的至少一个开关元件，例如可以如在文献EP 2 173 026 B1中所述的那样给锯齿形信号加载波谷识别信号。由此实现：开关元件的接通时间点落入施加在被关断的开关元件上的振荡电压的波谷中。
在波谷期间的接通引起周期开始的持续复位（脉冲复位）和因此与在该时间点的负载或中间电路电压无关的开关频率的适配。如果开关元件例如总是在相同的（例如第一）波谷中被接通，则开关频率随着负载降低而增加，直到在空转时达到最大频率。然而，随着频率增加，开关损耗也增加，因为每时间单位进行更多的带来损耗的开关过程。为了避免在低负载的情况下或在空转时开关频率太高，例如在达到通过开关转换器的尺寸确定所预先给定的最大开关频率时通常将开关转换器的至少一个开关元件的接通时间点移动到更晚的波谷。也就是说，在转换器的输出功率降低或负载降低的情况下，例如开关元件的接通时间点从当前的波谷被移动到更晚的波谷——例如从第三波谷被移动到第四波谷。
类似地，在转换器的输出端处的功率需求增加或负载增加的情况下，开关频率开始降低，直到达到通过开关转换器的尺寸确定所预先给定的最小开关频率。为了防止开关频率降低到预先给定的最小值之下，将至少一个开关元件的接通时间点移动到更早的波谷。也就是说，在转换器的输出功率增加或负载增加的情况下，代替在当前波谷中，例如开关元件在更早的波谷中被接通——例如代替在第四波谷中在第三波谷中被接通。
通过在负载改变（例如从空转到满载）之后在波谷之间切换，例如可以实现：开关变换器或开关变换器的至少一个开关元件可以在被调节的状态下以近似相同的稳定的开关频率被切换。也就是说，以该稳定的开关频率，开关转换器在稳定的工作点中工作。稳定的开关频率通常通过开关转换器的电感和电容以及效率来预先给定，并且例如可以从开关频率的最大值和最小值（例如算术平均值）确定。
不过，开关转换器的输出端处的功率需求或负载的改变和由此必要的在波谷之间的切换可能引起调节的不稳定的状态。开关转换器的输出端处的负载改变例如导致开关转换器的输出电压的改变，该改变导致用于调节输出电压的调节变量的改变以及开关转换器的开关元件的关断时间点的改变。由于开关元件的关断时间点的改变，例如在负载增加的情况下，波谷识别信号在更晚的时间点被加载到开关调节器单元的锯齿形信号上。在负载降低的情况下，波谷识别信号被加载到锯齿形信号上的时间点例如将在时间上前移。
由于开关元件的接通时间点通过由加载有波谷识别信号的锯齿形信号达到或超过接通阈值来确定，因此负载改变可能导致：例如两个波谷识别信号达到或超过接通阈值。这意味着，由开关调节器单元根据负载改变将开关元件的接通时间点从当前的波谷切换到更早或更晚的波谷。由此发生开关频率的改变并且因此发生由开关转换器传输的功率的跳跃式改变。为了补偿功率改变，输出电压被开关转换器的电压调节装置回调并在必要时被切换回之前当前的波谷。在这种情况下，开关元件的接通行为可能导致开关转换器的输出电压的调节的不稳定状态，由此迫使脉冲调制的开关调节器单元持续地在两个连续的波谷之间、例如在第三和第四波谷之间以不受控制的方式来回跳跃。这种效应被称为“波谷跳跃（valley skipping）”或“波谷跳（valley hopping）”。由于波谷跳跃在调节回路中发生极限环振荡，该极限环振荡具有在可听范围（例如5 kHz至15 kHz）内的振荡频率和更高的损耗功率。
发明内容
本发明所基于的任务是针对准谐振切换的开关转换器说明相对于现有技术的改进，使得避免不受控制的波谷跳跃。
根据本发明，该任务通过根据权利要求1的方法以及根据权利要求7的系统来解决。在从属权利要求中说明了本发明的有利的改进方案。
本发明基于：具有至少一个开关元件的开关转换器以准谐振运行或模式被运行。至少一个开关元件在此在开关转换器的被调节的状态中以预先给定的、稳定的开关频率被切换。此外，通过开关信号为至少一个开关元件预先给定接通时间点，该开关信号通过由加载有波谷识别信号的锯齿形信号达到接通阈值来产生，其中通过波谷识别信号，至少一个开关元件的相应接通时间点落入施加在被关断的开关元件上的振荡电压的波谷中。此外，例如持续地确定开关信号的当前的周期持续时间并且将开关信号的所确定的当前的周期持续时间与预先给定的参考周期持续时间进行比较。从所确定的当前的周期持续时间与参考周期持续时间的比较导出控制变量，在开关转换器的输出端处的负载改变的情况下，由该控制变量改变加载有波谷识别信号的锯齿形信号与接通阈值之间的间距，直至借助所确定的当前的周期持续时间确认预先给定的稳定的开关频率的达到。
根据本发明所提出的解决方案的主要方面尤其在于：在开关转换器的输出端处的负载改变的情况下，（根据相应的负载改变）实现在用于导出开关元件的接通时间点的当前波谷到更早的或更晚的波谷之间的跳跃式切换。在此，在开关转换器的输出端处的负载改变的情况下，从分别当前的周期持续时间导出的控制变量影响接通阈值与PWM控制装置的加载有波谷识别信号的锯齿形信号之间的间距，使得通过当前波谷来确定接通点，直至视负载的改变而定安全地切换到先前的或随后的波谷以确定接通时间点，而不跳回到当前波谷。也就是说，接通阈值与开关调节器单元的加载有波谷识别信号的锯齿形信号之间的间距的改变产生滞后，由此防止不受控制的波谷跳跃或波谷跳。
在此有利的是，加载有波谷识别信号的锯齿形信号与接通阈值之间的间距的改变通过控制变量与开关转换器的输出端处的负载的改变成比例地执行。这意味着，例如在负载增加的情况下，接通阈值与加载有波谷识别信号的锯齿形信号之间的间距被扩大，或者在负载降低的情况下该间距被减小。
本发明的一种优选实施方式例如规定：在加载有波谷识别信号的锯齿形信号与接通阈值之间的间距的改变通过根据控制变量改变锯齿形信号的斜坡的倾斜度或斜率来执行。
对此替代地，例如可以通过根据控制信号改变接通阈值来执行加载有波谷识别信号的锯齿形信号与接通阈值之间的间距的改变。在此例如根据相应的负载改变降低或提高接通阈值。
此外有利的是，控制变量在达到预先给定的稳定的开关频率时被复位到预先给定的输出值。例如，当确认预先给定的稳定的开关频率或开关信号的相应的相关的周期持续时间时，控制变量的复位跳跃式地进行。如果控制变量又采取输出值，则不再影响或改变开关调节器单元的加载有波谷识别信号的锯齿形信号与接通阈值之间的间距。控制变量的输出值例如由开关转换器的预先给定的稳定的开关频率或相关的周期持续时间得出。
视当前的周期持续时间的检测的实现而定，开关信号的当前的周期持续时间可以理想地以数字值或模拟值的形式确定。为了将周期持续时间确定为数字值，例如可以使用微控制器，由该微控制器测量开关信号的当前的周期持续时间。替代地，开关信号的周期持续时间可以借助模拟电路来确定，通过该模拟电路将开关信号的当前的周期持续时间作为与开关调节器单元的锯齿形信号同步的、锯齿形的辅助电压的模拟电压平均值输出。不过，为了确定开关信号的当前的周期持续时间，也可以使用频率-电压转换器，通过该频率-电压转换器将通常矩形的开关信号的当前频率转换为频率相关的或与频率成比例的直流电压。
此外，所提到的任务的解决方案通过一种用于调节准谐振运行中的开关转换器的系统来实现，所述开关转换器具有至少一个开关元件，其中该系统被配置用于执行根据本发明的方法并且为此至少包括：
- 开关调节器单元，用于产生开关信号，所述开关信号为开关调节器的至少一个开关元件预先给定接通时间点，其中该开关调节器单元具有用于生成锯齿形信号的振荡器单元，所述锯齿形信号与接通阈值比较以生成开关信号；
- 波谷识别单元，用于生成被加载到锯齿形信号上的波谷识别信号，由此至少一个开关元件的相应接通时间点落入施加到被关断的开关元件上的振荡电压的波谷中；
- 用于周期持续时间检测的单元，所述单元确定开关信号的当前的周期持续时间；
- 用于预先给定参考周期持续时间（Tref）的周期持续时间参考单元；和
- 调节器单元，所述调节器单元从当前的由用于周期持续时间检测的单元确定的周期持续时间和周期持续时间参考单元的参考周期持续时间产生用于改变在加载有波谷识别信号的锯齿形信号与接通阈值之间的间距的控制变量。
在根据本发明的系统的情况下，通过开关调节器在开关转换器的调节装置上叠加另一调节回路。通过该另一调节回路，在开关调节器的输出端处的负载改变的情况下，除了将输出电压调节到预先给定的恒定的输出电压值上之外，改变或影响开关调节器单元的加载有波谷识别信号的锯齿形信号与用于规定开关转换器的开关元件的接通时间点的接通阈值之间的间距，使得理想地防止或抑制在波谷之间的不受控制的来回跳跃或不受控制的波谷跳跃。
为了实现根据本发明的系统，可以例如借助确定开关信号的分别当前的周期持续时间的微控制器或频率-电压转换器来实现用于周期检测的单元。用于周期检测的单元的一种更有成本效益的实现变型方案例如是一种模拟电路，该模拟电路将开关信号的当前的周期持续时间确定为与开关调节器单元的锯齿形信号同步的锯齿形的辅助电压的模拟电压平均值。
理想地，调节器单元被实施为比例积分调节器，由所述调节器单元产生用于改变在加载有波谷识别信号的锯齿形信号与接通阈值之间的间距的控制变量。
附图说明
随后以示例性的方式借助附图来解释本发明。在附图中：
图1示出根据本发明的用于调节准谐振切换的开关转换器的系统的示意性和示例性结构，
图2示例性地并且示意性地示出根据本发明的用于调节开关转换器的方法的流程，
图3示例性地并且示意性地示出根据本发明的用于调节准谐振开关转换器的系统的模拟实现变型方案。
具体实施方式
图1示例性地并且以示意性的方式示出根据本发明的用于调节准谐振切换的开关转换器SN的系统。该系统包括具有至少一个开关元件的开关转换器SN，所述开关元件借助矩形开关信号PWM来操控。在此，开关元件的接通时间点例如借助矩形开关信号PWM的上升沿来预先给定。在开关转换器SN的被调节的状态下，开关元件通常以预先给定的、稳定的开关频率被切换。该稳定的开关频率或相关的周期持续时间通过开关转换器SN的尺寸确定、尤其电感和电容以及要实现的效率来预先给定。
为了生成开关信号PWM，根据本发明的系统具有开关调节器单元RE，该开关调节器单元例如被设计为脉宽调制的开关调节器RE。开关调节器单元RE包括振荡器单元OS（例如锯齿形波发生器），由该振荡器单元产生锯齿形信号。该锯齿形信号用于产生开关信号PWM。
此外，设置有波谷识别单元VE（例如过零检测器)，由该波谷识别单元产生波谷识别信号V。为了生成波谷识别信号V，由波谷识别单元VE例如测量施加在开关转换器SN的被关断的开关元件上的振荡电压。如果通过电压曲线中的电压测量在被关断的开关元件处确认电压最小值或所谓的波谷，则可以由波谷识别单元VE例如产生脉冲作为波谷识别信号V。该波谷识别信号V然后被输送给开关调节器单元RE，并且在那里被加载到由振荡器单元OS生成的锯齿形信号上。
为了确定开关转换器SN的开关元件的接通时间点，在开关调节器单元RE中将加载有波谷识别信号V的锯齿形信号与预先给定的接通阈值比较。如果加载有波谷识别信号V的锯齿形信号达到或超过预先给定的接通阈值，则在开关信号PWM中例如生成上升沿并且因此规定用于开关转换器SN的至少一个开关元件的接通时间点。通过给锯齿形信号加载波谷识别信号V来实现：开关转换器SN的至少一个开关元件的接通时间点落入施加在被关断的开关元件上的振荡电压的最小值或波谷中。
此外，该系统包括用于周期持续时间检测的单元PE，由所述单元将开关信号PWM的当前周期持续时间T确定为模拟或数字值。用于周期持续时间检测的单元PE的一种可能的实现变型方案示例性地在图3中示出，通过所述实现变型方案将开关信号PWM的当前周期持续时间T确定为模拟值。在此，例如周期持续时间T被确定为与开关调节器单元RE的锯齿形信号同步的、但是分离的锯齿形辅助电压的相应锯齿的模拟电压平均值。
替代地，用于周期持续时间检测的单元PE可以例如借助微控制器来实现，由该微控制器测量开关信号PWM的当前的周期持续时间T。此外，用于周期持续时间检测的单元PE例如也可以借助频率-电压转换器来实现，通过该频率-电压转换器例如将通常矩形的开关信号PWM的当前频率转换为频率相关的或与频率成比例的直流电压。
此外，设置有周期持续时间参考单元PEref，由该周期持续时间参考单元提供预先给定的参考周期持续时间Tref。还借助图3更详细地解释周期持续时间参考单元PEref的一种可能的实现变型方案。参考周期持续时间Tref或对应于参考周期持续时间Tref的电压值Uref例如可以通过例如在最初调试时例如基于开关调节器单元RE和开关转换器SN的尺寸确定（例如开关频率的最大值和最小值、电感等）校准调节系统来设定。
此外，该系统包括调节器单元PI，所述调节器单元例如可以被实施为比例积分或PI调节器。调节器单元PI被输送由周期持续时间参考单元PEref提供的预先给定的参考周期持续时间Tref作为额定值以及由用于周期持续时间检测的单元PE确定的开关信号PWM的当前的周期持续时间T作为实际值。由调节器单元PI将当前确定的周期持续时间T与参考周期持续时间Tref进行比较，或者由参考周期持续时间Tref和当前的周期持续时间T形成差。然后由调节器单元PI从比较结果导出控制变量SG，所述控制变量例如可以以放大因数K被放大。在此，放大因数K例如通过PI调节器的实现或尺寸确定来预先给定。然后，控制变量SG被转发给开关调节器单元RE并且可以在那里在开关转换器SN的输出端处的负载改变的情况下改变输入阈值与振荡器单元OS的加载有波谷识别信号V的锯齿形信号之间的间距，直至借助由用于周期持续时间检测的单元PE确定的当前的周期持续时间T或通过所确定的当前的周期持续时间T与参考周期持续时间Tref的比较已确认了开关转换器SN的预先给定的稳定的开关频率的达到。
图2示出根据本发明的用于调节准谐振切换的开关转换器SN的方法的示例性流程。为此，在确定步骤101中由用于周期持续时间检测的单元PE确定开关调节器单元RE的开关信号PWM的当前的周期持续时间T。当前的周期持续时间T在此可以根据用于周期持续时间检测的单元PE的实现（例如借助微控制器，借助频率-电压转换器或作为模拟电路）以数字值或模拟值的形式确定。
针对比较步骤102，将所确定的当前的周期持续时间T作为实际值输送给调节器单元PI。在比较步骤102中，将所确定的当前的周期持续时间T与预先给定的参考周期持续时间Tref进行比较。预先给定的参考周期持续时间Tref例如由周期持续时间参考单元PEref预先给定为额定值。所确定的当前的周期持续时间T和预先给定的参考周期持续时间Tref之间的比较可以由调节器单元PI例如借助从额定值或从参考周期持续时间Tref减去实际值或周期持续时间T来执行。
在导出步骤103中，从所确定的当前的周期持续时间T和预先给定的参考周期持续时间Tref之间的比较结果导出控制变量SG。控制变量SG可以由调节器单元PI在必要时以通过调节器单元PI的尺寸确定或实现所预先给定的放大因数K放大。控制变量SG然后被转发给开关调节器单元RE。
如果在开关转换器SN的输出端处发生负载的改变或在输出端处功率需求和因此开关转换器SN的输出电压改变，则在调节步骤104中由控制变量SG改变在开关调节器单元RE的振荡器单元OS的加载有波谷识别信号V的锯齿形信号与接通阈值之间的间距。在此，控制变量SG可以例如与在开关转换器SN的输出端处的负载的改变成比例地实现加载有波谷识别信号V的锯齿形信号与接通阈值之间的间距。也就是说，例如在负载增加的情况下，该间距通过控制变量SG扩大，并且例如当负载降低的情况下，该间距通过控制变量减小。
在调节步骤104中在加载有波谷识别信号V的锯齿形信号与接通阈值之间的间距的改变例如可以通过如下方式实现：借助控制变量根据负载改变或通过负载改变触发的、开关信号PWM的当前的周期持续时间T的改变来影响锯齿形信号的锯齿或斜坡的倾斜度。替代地，在开关转换器SN的输出端处的负载改变的情况下，可以在调节步骤104中通过控制变量根据相应的负载改变或当前的周期持续时间T的改变来改变接通阈值的水平。
通过控制变量SG改变加载有波谷识别信号V的锯齿形信号与接通阈值之间的间距在调节步骤104中进行，直至在测试步骤105中借助所确定的当前的周期持续时间T确认：已达到了开关转换器SN的预先给定的稳定的开关频率。
这意味着，例如在开关转换器SN的输出端处的负载增加的情况下，通过开关转换器SN的输出电压的相应的调节，开关信号PWM的当前的周期持续时间T首先增加。在导出步骤103中，由调节器单元PI例如生成与增加的周期持续时间T成比例地减小的控制变量SG。控制变量SG然后可以例如通过如下方式影响加载有波谷识别信号V的锯齿形信号与接通阈值之间的间距：振荡器单元OS的锯齿形信号的锯齿斜坡的倾斜度或斜率同样与增加的周期持续时间T成比例地减小。也就是说，锯齿斜坡变得更平坦并且开关转换器SN的开关元件的接通时间点此外通过在被关断的开关元件处振荡的电压的当前波谷来确定。如果被改变的加载有波谷识别信号V的锯齿形信号在先前的波谷的时间点达到或超过接通阈值，则在测试步骤105中借助所确定的当前的周期持续时间T来识别：开关频率已跳跃式地返回到预先给定的稳定的开关频率的值，该值实现稳定的接通或在所述开关频率的情况下达到开关转换器SN的稳定的工作点。
在开关转换器SN的输出端处的负载降低的情况下，例如通过相应地调节开关转换器的输出电压，开关信号PWM的当前的周期持续时间T变得更小。由于当前的周期持续时间T的减少，在导出步骤103中从所确定的当前的周期持续时间T导出的控制变量SG增大。控制变量SG然后可以例如通过如下方式影响加载有波谷识别信号V的锯齿形信号与接通阈值之间的间距：振荡器单元OS的锯齿形信号的锯齿斜坡的倾斜度或斜率同样与减少的周期持续时间T成比例地增大。也就是说，锯齿斜坡变得更陡峭并且开关转换器SN的开关元件的接通时间点此外通过在被关断的开关元件处振荡的电压的当前波谷来确定。如果被改变的加载有波谷识别信号V的锯齿形信号在随后的波谷的时间点达到或超过接通阈值，则在测试步骤105中借助所确定的当前的周期持续时间T来识别：开关频率已跳跃式地返回到预先给定的稳定的开关频率的值，该值实现稳定的接通或在所述开关频率的情况下达到开关转换器SN的稳定的工作点。
如果在测试步骤105中识别出：当前的开关频率已达到了预先给定的稳定的开关频率的值，则控制变量SG在返回步骤106中又采取预先给定的值。该输出值例如可以通过预先给定的稳定的开关频率或相关的周期持续时间T以及预先给定的参考周期持续时间Tref来规定。
在图3中示例性地并且示意性地示出了用于调节开关转换器SN的系统的实现变型方案、尤其用于周期持续时间检测的单元PE、周期持续时间参考单元PEref的模拟实现变型方案以及调节器单元PI。
在此，用于周期持续时间检测的单元PE的示例性实现方案包括第一电阻R1和第一电容器C1的串联电路，该串联电路与晶体管TR（例如双极型晶体管）的基极连接。此外，晶体管TR的基极经由第二电阻R2与参考电位连接。晶体管TR的发射极同样与参考电位连接并且第三电阻R3连接到晶体管TR的集电极上。第二电容器C2与晶体管TR和第三电阻R3并行地布置，该第二电容器C2一方面在连接点中与第三电阻R3具有连接。第二电容器C2经由第四电阻R4与电压V+连接，其中第二电容器C2与第四电阻形成积分器电路。此外，第二电容器同样与参考电位连接。
为了确定当前的周期持续时间，在开关信号PWM的上升沿的情况下第二电容器C2经由第一电阻R1和第一电容器C1的串联电路和晶体管TR被放电。在此，开关信号PWM的上升沿对应于开关转换器SN的开关元件在当前波谷中的接通时间点。经由如电源那样起作用的第四电阻R4，第二电容器C2又可以被充电，直至第二电容器C2在开关信号PWM的下一个正沿、即开关转换器SN的开关元件的下一个接通时间点的情况下又被放电。这导致在第三电阻R3、第四电阻R4和第二电容器C2之间的连接点中开关信号PWM的当前的周期持续时间T的积分。通过连接第一电阻R1和第一电容器C1的串联电路、晶体管TR和由第二电容器C2和第四电阻R4组成的积分器电路，将开关信号PWM的当前的周期持续时间T确定成从开关信号PWM导出的锯齿的与当前的周期持续时间T相关的模拟电压平均值。在此，例如更长的周期持续时间T与更短的周期持续时间T相比得出更高的电压平均值，或更短的周期持续时间T与更长的周期持续时间T相比得出更低的电压平均值。
此外，在图3中示出了周期持续时间参考单元PEref的实现变型方案，通过该周期持续时间参考单元提供参考周期持续时间Tref或相应的参考电压值。周期持续时间参考单元PEref包括与参考电压Uref和参考电位连接的第五和第六电阻R5、R6。此外，第三电容器与第六电阻R6并行地布置。
参考周期持续时间Tref或相应的参考电压值然后被输送给调节器单元PI、例如比例积分调节器或PI调节器作为额定值。此外，当前的周期持续时间T或与当前的周期持续时间T相关的模拟电压平均值作为实际值被输送给PI调节器PI。这两个值由PI调节器PI进行比较并且从中导出控制变量SG并以放大因数K放大，该放大因数与调节器单元PI的尺寸确定相关。然后，控制变量SG被转发给开关调节器单元RE，以便例如根据周期持续时间T的当前改变来影响振荡器OS的锯齿形信号的倾斜度或斜坡。此外，控制变量SG经由第七电阻R7作为反馈被引回到PI调节器PI的输入端，以便闭合调节回路，其中当前的周期持续时间T被输送PI调节器PI。
替代地，代替振荡器单元OS的锯齿形信号的斜坡的倾斜度，可以借助控制变量SG根据当前的周期持续时间T的改变来影响接通阈值。为此，可以将控制变量SG例如反转（invertiert ）。
PI调节器PI可以例如借助具有相应的电路（例如电阻、电容器）的运算放大器来实现，其中参考周期持续时间Tref或相应的电压值被输送给运算放大器的正输入端并且当前的周期持续时间T或从当前的周期持续时间T借助用于周期检测的单元PE导出的模拟电压平均值被输送给运算放大器的反相输入端。控制变量SG例如经由第七电阻R7被输送到运算放大器或PI调节器PI的反相输入端。

Claims (10)

1.一种用于调节准谐振运行中的具有至少一个开关元件的开关转换器（SN）的方法，其中所述至少一个开关元件在所述开关转换器（SN）的被调节的状态中以预先给定的稳定的开关频率被切换，和其中所述至少一个开关元件的接通时间点通过开关信号（PWM）来预先给定，所述开关信号通过由加载有波谷识别信号（V）的锯齿形信号达到接通阈值来产生，其中通过所述波谷识别信号（V），所述至少一个开关元件的相应接通时间点落入施加在被关断的开关元件上的振荡电压的波谷中，其特征在于，确定（101）所述开关信号（PWM）的当前的周期持续时间（T），将所述开关信号（PWM）的所确定的当前的周期持续时间（T）与预先给定的参考周期持续时间（Tref）比较（102），从所确定的当前的周期持续时间（T）与所述参考周期持续时间（Tref）的比较导出（103）控制变量（SG），并且在所述开关转换器（SN）的输出端处的负载改变的情况下由所述控制变量（SG）改变（104）加载有所述波谷识别信号（V）的锯齿形信号与所述接通阈值之间的间距，直至借助所确定的当前的周期持续时间（T）确认（105）所述预先给定的稳定的开关频率的达到。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 加载有所述波谷识别信号（V）的锯齿形信号与所述接通阈值之间的间距的改变通过所述控制变量（SG）与所述开关转换器（SN）的输出端处的负载的改变成比例地执行（104）。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，加载有所述波谷识别信号（V）的锯齿形信号与所述接通阈值之间的间距的改变通过根据所述控制变量（SG）改变所述锯齿形信号的斜坡的倾斜度来执行（104）。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，加载有所述波谷识别信号（V）的锯齿形信号与所述接通阈值之间的间距的改变通过根据所述控制变量（SG）改变所述接通阈值来执行（104）。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在达到所述预先给定的稳定的开关频率时，将所述控制变量（SG）复位（106）到预先给定的输出值。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述开关信号（PWM）的当前的周期持续时间（T）以数字值或模拟值的形式确定（101）。
7.一种用于调节具有至少一个开关元件的开关转换器（SN）的系统，所述开关转换器以准谐振运行被运行，和其中所述至少一个开关元件在所述开关转换器（SN）的被调节的状态中以预先给定的稳定的开关频率被切换，所述系统至少包括：
- 开关调节器单元（RE），用于产生开关信号（PWM），所述开关信号为开关调节器（SN）的至少一个开关元件预先给定接通时间点，其中所述开关调节器单元（RE）具有振荡器单元（OS），用于生成锯齿形信号，所述锯齿形信号与接通阈值比较以生成所述开关信号（PWM）；
- 波谷识别单元（VE），用于生成被加载到所述锯齿形信号上的波谷识别信号（V），由此所述至少一个开关元件的相应接通时间点落入施加在被关断的开关元件上的振荡电压的波谷中，
其特征在于，所述系统此外具有：
- 用于周期持续时间检测的单元（PE），该单元确定所述开关信号（PWM）的当前的周期持续时间（T）；
- 用于预先给定参考周期持续时间（Tref）的周期持续时间参考单元（PEref）；和
- 调节器单元（PI），所述调节器单元从当前的由所述用于周期持续时间检测的单元（PE）确定的周期持续时间（T）和所述周期持续时间参考单元（PEref）的参考周期持续时间（Tref）产生用于改变在加载有所述波谷识别信号（V）的锯齿形信号与所述接通阈值之间的间距的控制变量（SG）。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，用于周期检测的单元（PE）借助微控制器或频率-电压转换器来实现。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，用于周期检测的单元（PE）被实现为模拟电路，所述模拟电路将所述开关信号（PWM）的当前的周期持续时间（T）确定为与所述开关调节器单元（RE）的锯齿形信号同步的锯齿形的辅助电压的模拟电压平均值。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的系统，其特征在于，所述调节器单元（PI）被实施为比例积分调节器。
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