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申请/专利权人：罗伯特·博世有限公司

摘要：一种用于将DC输入电压转换成DC输出电压的转换器，所述转换器具有至少一个电感并且优选地具有至少一个电容，所述至少一个电感和所述至少一个电容在引导功率的路径中相互连接，其中，电感的当前电感值取决于流经线圈的电流的当前电流值，所述转换器具有用于将DC输出电压朝期望值调节的调节器，其中，调节器包含确定其调节行为的参数组，转换器具有用于求取转换器的至少一个特征参量的至少一个特征值的测量模块，并且转换器具有用于调节器的能够更换的多个参数组，其中，参数组中的一个相应的参数组可在调节器中激活，转换器具有用于根据特征值中的至少一个特征值在调节器中更换和激活参数组中的一个相应的参数组的控制模块。

主权项：1.一种用于将DC输入电压UE转换成DC输出电压UA的转换器2，其具有至少一个电感4并且优选地具有至少一个电容6，所述至少一个电感和所述至少一个电容在引导功率的路径8中相互连接，其中，所述电感4的当前电感值La取决于流经线圈的电流10的当前电流值Ia，具有用于将所述DC输出电压UA朝期望值UAS调节的调节器12，其中，所述调节器12包含确定其调节行为的参数组14a-c，其特征在于，所述转换器2包含用于求取所述转换器2的至少一个特征参量18的至少一个特征值K的测量模块16，并且所述转换器2包含用于所述调节器2的能够更换的多个参数组14a-c，其中，所述参数组14a-c中的一个相应的参数组能够在所述调节器2中激活，所述转换器2包含用于根据所述特征值K中的至少一个特征值在所述调节器2中更换和激活所述参数组14a-c中的一个相应的参数组的控制模块20，其中，根据流经所述线圈的电流来激活相应的参数组，其中，所述调节器12为数字调节器12，其中，被激活的参数组14a-c在所述调节器2中在所述调节器2的数字的调节周期Z期间不变。

全文数据：具有带有多个参数组的调节器的DC-DC转换器技术领域[0001]由于相对于模拟的、纵向调节的解决方案高的功率密度和同样高的效率，DC-DC转换器现在广泛地推广。强烈简化地，可以如此描述这样的系统:通过半导体开关元件产生高频的交变电压，并且将所述交变电压通过更高阶的滤波器再次变换为直流电压。检测该输出电压并且借助调节将其保持在期望值上。背景技术[0002]用于DC-DC转换器的一个示例是升压变换器。借助所述升压变换器可能的是，将DC输入电压变换为更尚的输出电压。输入电压与输出电压的比例关系基本上由在开关兀件、例如晶体管上的PWM信号的占空比脉冲宽度调制限定。[0003]例如从DE10348265Al已知升压斩波器Hochsetzsteller形式的DC-DC转换器。所述升压斩波器包括用于将输入电压调节到用于输出电压的所希望的期望电压水平上的调节装置。调节装置在调节过程期间执行在用于输出电压的所希望的期望电压水平和其相应的当前的实际值之间的期望值实际值比较。发明内容[0004]在本发明的框架下，提出一种根据本发明的用于将DC输入电压转换成DC输出电压的转换器。从另外的构型、接下来的说明书以及附图得出本发明的优选的或有利的实施方式以及其他的发明类别。优选地，DC输入电压的电压在时间上几乎恒定。优选地，DC输入电压涉及直流电压，所述直流电压由正弦形的交变电压通过整流和接着的平滑如此产生，使得电压在时间上几乎恒定。替代地，DC输入电压涉及脉动的直流电压，所述直流电压由正弦形的交变电压通过整流、例如借助桥开关在不进行接着的平滑或者仅仅进行小的紧接着的平滑的情况下产生。[0005]转换器包含至少一个电感、尤其线圈并且优选地包含至少一个电容、尤其电容器。电感和可选的电容在引导功率的路径中相互连接。电感的当前电感值取决于流经线圈的电流的当前电流值。[0006]转换器包含用于将DC输出电压朝期望值调节的调节器。调节器包含确定其调节行为的参数组。转换器包含用于求取转换器的至少一个特征参量的至少一个特征值的测量模块。[0007]转换器包含用于调节器的可更换的多个参数组。所述参数组中的一个相应的参数组可在调节器中激活并且在运行中被激活。转换器包含用于在调节器中更换和激活所述参数组中的一个相应的参数组的控制模块。在这里，更换和激活根据特征参量中的至少一个或者相应的特征参量的相应的不同的特征值进行。[0008]在目前的意义上的“电感”在更广的意义上一一对于所有具有感应特性的绕组材料Wickelgiiter或者构件简化地--也可以称作“线圈”。它们是例如在真正意义上的线圈、扼流圈、变压器等等。根据意义，相应的适用于概念“电容”，所述“电容”也可以称作“电容器”，代表电容式构件、尤其在真正意义上的电容器。[0009]本发明基于以下认识:为了在常用的DCDC转换器中使输出电压保持恒定，测量该输出电压，将其与期望值比较并且通过调节装置（调节器控制，所述调节装置（调节器又相应地校正占空比（在开关元件中的PWM。该调节的设计确定转换器的运行行为和运行安全性。如果调节太保守地设计，则这另外地以在负载突变时差的调节行为表现出来。而如果其太激进地调节，则在一些运行点中可能发生调节的波动。在这种情况下，输出电压可能强烈地偏离期望值或者甚至发生转换器的毁坏。[0010]本发明提供以下可能性:对于调节器的不同的运行状态将不同的参数组带入到调节器中并且在那里分别激活其中的一个参数组，从而在被激活的情况下调节器根据当前的参数组进行处理或者调节。运行状态可以通过特征参量的相应的特征值来检测。控制模块根据当前的特征值选择合适的参数组。[0011]结果，因此产生一种转换器，该转换器也对于自身改变的运行条件改善地被调节。[0012]在一种优选的实施方式中，特征值是特征参量的当前值。“当前”意味着，该值在与当前的电流值和当前的电感相同的时刻存在或者有效。因此，在转换器中的调节器的最新的匹配通过对当前的特征值的实时反应来实现，以便尤其对当前的电流值和当前的电感作出反应。[0013]在一种优选的实施方式中，特征参量为通过电感的电流强度和或转换器的DC输入电压和或转换器的DC输出电压和或在转换器中或者转换器上的温度、尤其转换器的元件或构件尤其电感的温度。[0014]因此，可以借助控制模块使当前的参数组的选择遵循决定性地确定转换器的特性的特征参量或者取决于所述特征参量。[0015]在一种优选的实施方式中，调节器具有用于电流值的内部子调节器和用于DC输出电压的电压值的外部子调节器。尤其仅仅可以更换内部子调节器的参数组。[0016]S卩，调节器具有外部调节环（具有外部子调节器和在所述外部调节环内部的、包含在外部调节环中的内部调节环具有内部子调节器）。[0017]可更换的参数组为内部子调节器的或者内部调节环的参数组。该实施方式相应于用于DC-DC转换器的广泛流行的调节器结构。因此，本发明适合用于该广泛流行的转换器方案。[0018]因此，本发明此外特别有效地作用于DC-DC转换器的最关键的点上，即作用在电流调节上，因为当线圈的电感取决于电流地强烈（可感测到的，同时伴随着质量损耗地变化时，通过线圈的当前电流取决于线圈的电感。在该实施方式中，本发明恰好干预该关键位置，在其中，电流调节可以借助取决于电流的参数组实现。[0019]在一种优选的实施方式中，转换器包含用于参数组的存储器。因此，必要时可以快速地调取参数组并且所述参数组在调节器中立即可用。[0020]在该实施方式的一种优选的变型方案中，存储器包含用于参数组的查找表。在这里，每个特征值、例如每个电流值或者在多个特征参量的情况下特征值的每个组合分配有一个相应的参数组。因此，在求取所述一个一些相应的特征值之后，仅仅必须快速和简单地从查找表提取所分配的参数组并且将其提供给调节器或者在那里被激活。因此确保在转换器中参数组的特别快速和简单的切换。[0021]在一种优选的实施方式中，转换器为升压变换器。升压变换器尤其由其线圈的取决于电流的电感值的问题所涉及，从而在这里本发明特别有效。[0022]在一种优选的实施方式中，转换器为CCM转换器ContinuousCurrentMode:连续电流模式或者DCM转换器DiscontinuousCurrentMode:不连续电流模式）。在另一种优选的实施方式中，转换器构造为PFC电路。PFC电路PowerFactorCorrection，功率因子校正）的目标是，如此优化谐波一一所述谐波的谱通过功率因子评估，使得除了基波（在50Hz处的电流之外，仅仅包含小数目的谐波。因此，功率因子描述所接收的有功功率与视在功率的比例关系。这些转换器类型为流行的转换器，因此本发明在广泛的技术环境中提供优点。[0023]在一种优选的实施方式中，调节器是数字调节器。在目前的意义上的数字调节器仅仅在确定的时刻输出其调节结果，以便使所述调节结果可应用在转换器中或者将其应用在转换器中。在直到下一个相关的时刻的时间间隔中，在转换器中不进行改变的调节器干预。这类数字调节器在转换器中广泛流行，从而本发明对于大部分的转换器提供优点。[0024]在该实施方式的一种优选的变型方案中，被激活的参数组在调节器中在调节器的数字的调节周期期间不改变。在相应的调节周期中，调节器根据输入值执行确定的内部计算，以便接着在输出端上提供其调节结果。因此确保，在调节器中的内部处理期间，在调节器中不发生参数改变，其可能导致不可预见的调节结果，因此避免这一点。因此，调节和由此转换器变得更稳定。[0025]本发明基于以下认识、观察或者考虑并且还具有以下的实施方式。在此，这些实施方式部分简化地也称作“本发明”。在这里，这些实施方式也可以包含以上提到的实施方式的一部分或者组合或者与其相应和或必要时也包括到目前为止未提到的实施方式。[0026]用于转换器中的调节的参数的重要的设计标准是所使用的电感电感式构件）。根据所使用的材料，其电感值部分地强烈地取决于电流。在这种情况下，必须考虑最不利的运行情况的电感值以确定调节器尺寸，这通常与在调节行为中的妥协同时发生。在这种情况下，必须权衡，这些限制是否可接受或者是否必须使用具有较小的、取决于电流的电感下降电感值的下降）的、较大的和因此较昂贵的线圈（电感式元件）。例如，在具有软饱和weichsattigend的芯材料的扼流圈中，电感值在大小确定的电流范围中对于相应地最高的电流下降到其在最小的电流处的初始值的三分之一。该过程是可逆的。一旦电流中断，也再次达到初始的电感值。[0027]因此，本发明的一种构想在于，在用于转换器尤其升压变换器的调节中，对于强烈地取决于电感值的电流调节回路，定义多个调节参数组，所述多个调节参数组考虑在通过电感的电流尤其扼流圈电流不同的情况下的电感下降。现在，逻辑器件控制模块根据目前流过的（扼流圈）电流决定，应使用哪个参数组用于调节。结果是一种在每种负载情况下表现出最优的调节行为的转换器、例如升压变换器。同样的调节行为可能会仅仅当电感扼流圈）在较大的范围上具有较小的电感下降时才可实现，但这仅仅能够通过较大的尺寸和因此较大的成本来实现。[0028]本发明基于以下考虑:存在不同类型的调节器结构。对于DC-DC转换器最常用的调节器结构是类型2调节器，所述类型2调节器基本上相应于PI调节器，然而存在以下可能性：在频率可自由地确定的情况下有针对性地影响所调节的线路的相位变化曲线，以便能够最优地调节系统。在图像区域中，该调节器具有传递函数：[0030]该函数可以借助Z变换转换成对于微处理器可计算的算法。得到：[0031]U[n]=AiU[n-i]+A2U[n-2]+BoE[n]+BiE[n-i]+B2E[n-2]。[0032]在这里，U描述调节器的输出值，并且，E描述输入值来自期望值-实际值的计算偏差）。参数η描述测量时刻，其中，[η]代表用于当前的测量计算的值，[n-1]来自上一次的函数调用等等。[0033]参数Ax和Bx描述动态的行为并且通过计算求取。如此选择所述参数，使得调节器最优地补偿对于拓扑结构典型的极和线路传递函数的零位置。根据转换器拓扑结构和调节方案得出用于这些参数的其他计算准则，因此，在此不应进一步探讨其来源。[0034]平均电流模式CCM升压变换器的电流调节器的调节参数Bx直接取决于线路的电感。因此，为了实现在这里描述的本发明，在调节器的运行时间期间匹配参数BO至Β2,其中，尤其要注意:仅仅在调节算法的计算之前或者之后改变参数。如果改变在调节器计算期间进行，则这可能导致不确定的调节器反应或者甚至导致调节器的振荡。[0035]根据本发明，可以使参数也取决于其他参量输入电压、输出电压、温度）。参数组的数目不受限，例如可以考虑查找表，所述查找表给每个电流值分配一个参数组。本发明不受升压变换器约束。可以使本发明适合于任何其他的转换器，也就是说，适合于所有具有电感和电容的DC-DC转换器。本发明不限于CCM转换器并且也可以适合用于在DCM运行中的转换器。[0036]如果在升压PFCPower-Factor-Correction:功率因子校正）中的音频放大器的电源件中使用这种方式的调节来补偿扼流圈的电感下降，则以此方式能够实现:在整个工作范围上最优地调节扼流圈电流和因此调节电网电流并且同时在每个运行点中实现尽可能好的功率因子。[0037]同时可以防止使用可能会导致较高的制造成本的、新的较大的扼流圈。[0038]因此，根据本发明，通过动态的调节匹配得出在开关应用中的绕组材料的取决于电流的电感下降的补偿。附图说明[0039]从接下来对本发明的优选的实施例的说明以及附图得出本发明的另外的特征、作用和优点。在此，在示意性的原理图中示出：[0040]图1根据本发明的转换器。具体实施方式[0041]图1示出CCM平均电流模式升压变换器形式的转换器2,其具有用于电流调节的、取决于电流的调节参数用于动态的调节参数匹配。[0042]转换器2用于将DC输入电压UE转换成DC输出电压UA。转换器2包含电感4和电容6，所述电感和电容在引导功率的路径8中相互连接。电感4的当前的电感值La取决于流经电感4的电流10通过箭头标明）的当前的电流值la。[0043]转换器2包含用于将输出电压UA的当前的电压值朝期望值UAS调节的调节器12。调节器12包含在当前确定其调节行为的参数组14a。因此，参数组14a当前在调节器12中被激活。[0044]此外，转换器2包含用于求取转换器2的至少一个特征参量18的至少一个特征值K的测量模块16。在该示例中，特征参量18为电流10，特征值K为当前的电流值Ia。因此，测量模块16为电流测量装置。替代地或者附加地，在其他实施方式中，特征参量18为输入电压UE、输出电压UA或者电感4的或者其他对象的温度T。[0045]转换器2总共包含用于调节器12的多个参数组14a_c。参数组14b或者14c也可以在调节器12中激活。然后，相应被激活的组确定当前的调节行为。相应的两个其他的参数组然后不被激活。即，（被激活的）参数组14a-c可以在调节器12中更换。[0046]S卩，在该示例中，首先，参数组14a激活。因此，调节器12基于参数组14a工作。参数组14b和14c现在对调节行为不具有影响。[0047]转换器2包含控制模块20。该控制模块不但用于更换而且用于激活在调节器12中的参数组14a至c中的一个相应的参数组。控制模块20根据特征参量18中的至少一个完成更换和激活，其中，在该示例中，存在仅仅一个唯一的特征参量18。在该示例中，其特征值K分别为特征参量18的当前值（电流值Ia并且因此在与当前的电感值La相同的时刻被求取或者有效。在一个替代的示例中，第二特征参量18以DC输入电压UE形式存在。相应的另外的特征值K为输入电压UE的当前电压值。因此，在转换器2中，存在两个不同的特征值K，所述两个特征值被提供给控制模块20并且被该控制模块用于选择参数组14a至c。[0048]调节器12具有内部子调节器22内部调节环的一部分和外部子调节器24外部调节环的一部分）。内部调节环或者子调节器22将电流值Ia在这里以特征值K形式提供给内部子调节器22朝期望值IS调节。最后，外部调节环或者子调节器24将DC输出电压UA根据其当前的电压值实际值UAI朝其期望值UAS调节。在此，仅仅内部子调节器22的参数组14a-c可更换。外部子调节器24因此以固定的参数组工作。[0049]转换器2具有用于参数组14a_c的存储器26,其中，存储器26包含用于参数组14a_c的查找表或者实现为这样的查找表。因此，在该示例中，将以电流值Ia形式的特征值K与相应的值范围28a_c相比较，并且如果值K位于相应的值范围28a_c中，则将相关的参数组14a或者14b或者14dt活并且用于调节器12的调节。[0050]在该示例中，调节器12为数字调节器。因此，通过模拟数字转换器（AD-Umsetzer30控制特征值K和DC输出电压UA。由当前扫描的值UA[η]和K[η]以及保存在调节器12中的、来自先前的扫描间隔[η-1]和[η-2]的、未进一步示出的相应的值将当前的调节结果以用于脉冲宽度调制的占空比P丽形式（即P丽[η]的值作为P丽级32的当前的调节结果输出。在这里，在调节器12中也考虑在先前的扫描时刻[η-1]和[η-2]输出的占空比PWM[η-1]和PWM[n-2]。占空比HVM运行在转换器2中的开关34,如通常在常见的转换器中已知，因此在这里不进一步地阐述这一点。[0051]在占空比PWM[η]的输出和相应的值UA[η]和K[η]的输入之间的时间段称作调节周期Z并且在图1中通过箭头象征性地示出。在调节周期Z的持续时间期间，相应的参数组14a、b或者c在调节器12中不变地保持激活，也就是说，整个调节算法根据参数组14a至c中的一个进行。在调节周期Z结束之后和在新的调节周期Z开始之前，也就是说，在调节器12中对输出电压UA和特征参量K的分析处理开始之前，必要时才可以——根据控制单元20的决定--激活参数组14a-c中的一个其他的参数组。

权利要求：1.一种用于将DC输入电压UE转换成DC输出电压UA的转换器2，其具有至少一个电感⑷并且优选地具有至少一个电容6，所述至少一个电感和所述至少一个电容在引导功率的路径⑻中相互连接，其中，所述电感⑷的当前电感值La取决于流经所述线圈的电流10的当前电流值Ia，具有用于将所述DC输出电压UA朝期望值UAS调节的调节器（12，其中，所述调节器12包含确定其调节行为的参数组Ha-C，其特征在于，所述转换器（2包含用于求取所述转换器2的至少一个特征参量（18的至少一个特征值⑻的测量模块16，并且所述转换器2包含用于所述调节器2的能够更换的多个参数组（Ha-C，其中，所述参数组Ha-C中的一个相应的参数组能够在所述调节器2中激活，所述转换器⑵包含用于根据所述特征值K中的至少一个特征值在所述调节器2中更换和激活所述参数组Ha-C中的一个相应的参数组的控制模块20。2.根据权利要求1所述的转换器2，其特征在于，所述特征值K是所述特征参量（18的当前值。3.根据以上权利要求中任一项所述的转换器2，其特征在于，所述特征参量（18为所述电流10和或所述DC输入电压UE和或所述DC输出电压UA和或温度⑺。4.根据以上权利要求中任一项所述的转换器2，其特征在于，所述调节器2具有用于所述电流值Ia的内部子调节器22并且具有用于所述DC输出电压UA的电压值UAI的外部子调节器24，并且所述内部子调节器22的参数组（Ha-C能够更换。5.根据以上权利要求中任一项所述的转换器2，其特征在于用于所述参数组（Ha-C的存储器26。6.根据权利要求5所述的转换器2，其特征在于，所述存储器26包含用于所述参数组（14a-c的查找表。7.根据以上权利要求中任一项所述的转换器2，其特征在于，所述转换器2为升压变换器。8.根据以上权利要求中任一项所述的转换器2，其特征在于，所述转换器2为CCM转换器或者DCM转换器。9.根据以上权利要求中任一项所述的转换器2，其特征在于，所述调节器（12为数字调节器12。10.根据权利要求9所述的转换器2，其特征在于，所述被激活的参数组（Ha-C在所述调节器⑵中在所述调节器⑵的数字的调节周期⑵期间不变。

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