用于控制具有 DC DC 分离的包括 n 个交错路径类型的电源 的装置 【技术领域】
本发明涉及具有 DC DC 分离 (DC DC splitting) 的电源, 其具有 n 个交错路径, 更 具体的, 涉及一种用于控制该电源的装置。背景技术
本发明主要基于由燃料电池提供的能量, 提供确定水平的直流稳压电源。
燃料电池在很多应用中使用。 例如, 它们作为能量源用于电动车辆, 或者用于对电 池再充电, 例如用于对便携式设备 ( 例如电话 ) 的电池再充电。
具有 DC DC 分离的非隔离式电源, 也称为转换器或断路器, 通常用于将电池提供的 直流电压转换为另一个直流电压, 该另一个直流电压可能更高或更低, 并且可能具有相同 或相反的极性, 这取决于电源的拓扑结构。电源支配的功率取决于输出负载, 也就是说, 取 决于使用在输出端提供的电压的应用。
更具体地, 本发明致力于交错单元类型的分离电源。这些电源能够减少电源输入 端以及输出端的电流波纹。减少输入波纹和输出波纹是分离电源的质量标准。每个单元是 一个转换器。 交错的概念来自于如下事实 : 单元以阶段变化的方式将功率提供至输出电容, 该输出电容可以是对于单元是公用的, 或者对于每一个单元是特定的。
交错单元每一个是 DC DC 转换器。 它们全都具有相同的拓扑结构, 该拓扑结构根据 功率范围和应用所需的增益来选择。在这些电源中所使用的各种已知的电源拓扑结构为 : 电压步升 (step-up), 称为 “升压” (boost) ; 电压步降 (step-down), 称为 “降压” (buck) ; 电 压逆变器 ; 以及步升 / 步降, “升压 - 降压” ; 或以其发明人名字命名的 “Cuk” 拓扑结构 ; 电压 步升 / 步降或 SEPIC( 单端初级电感转换器 Single endedprimary inductor converter)。
以对这些多种拓扑结构相同的方式, 每个 DC DC 转换单元是通常为具有一个输入 端子、 一个输出端子和一个公共端子的三极电路。 该电路具有至少一个开关、 二极管和能量 存储元件, 能量存储元件典型地为电感。输入电压施加到输入端子和公共端子之间。输出 电容器连接到输出端子和公共端子之间。能量通过能量存储元件从输入端转移到输出端, 能量存储元件存储能量, 然后以开关在断开状态和闭合状态的切换速率来再次存储。通过 分离开关的导通时间 ( 闭合状态 ) 来实现稳压。
开关 S 通常由场效应晶体管制成。这也就是为何未区分开关的断开 (open) 状态 或截止 (off) 状态, 以及闭合 (closed) 状态或导通 (on) 状态。典型地, 在输入电压和输出 电压处于几伏到几千伏的范围内, 优选地使用 IGBT(isolated gate bipolar transistor, 绝缘栅双极型晶体管 ) 类型的晶体管, 其端子能够承受高电压。该技术方案能够确保转换 器的可靠性, 同时还最小化了部件的成本。
参照附图 1a 至 1c 可见单元的操作, 以及具有交错单元的电源的操作, 其给出了单 元 BCi 的结构和操作的详情, 图 2、 3a 和 3b 给出了包括该类型的三个单元 BC1、 BC2 和 BC3 的 电源的详情。转换单元 BCi( 图 1a) 是三极单元, 具有星形拓扑结构 : 开关 S、 电感 L 和二极管 D, 每一个形成了三极电路的一个分支。 所有的分支起自公共节点 A, 它们的终点形成三极电路 的三个端子中的一个。
在图示的实例中, 单元 BCi 的拓扑结构是 BC 电压步升 ( 升压 ) 转换器。开关 S 连 接在节点 A 和公共端子 B3 之间。二极管的阳极连接到节点 A, 阴极连接到输出端子 B2。电 感 L 连接到输入端子 B1 和节点 A 之间。
分离开关 S 由具有恒定频率 f 的脉冲信号以通常的脉冲宽度调制模式控制, 使得 该开关交替地在 αt 标记的闭合时间段内处于闭合状态, 而在 t-αt 的断开时间内处于 断开状态, α 为开关闭合的时间与整个周期的时间 (t = 1/f) 的周期性比率 (cyclical ratio)。
该转换器的两个操作阶段对应于开关 S 的两个状态 : 闭合状态和断开状态, 这两 个操作阶段如下 :
- 当开关 S 闭合时, 电感 L 并联到输入电压源, 电感内的电流增加。这是能量存储 阶段。然后二极管 D 被截止。等效的接线图如图 1b 所示。
- 当开关 S 断开时, 电感 L 串联到输入电压源 Ue, 电流流过电感 L 和二极管 D 且输 出电容器 Cs 充电。这是能量转移阶段。等效的接线图如图 1c 所示。在输出电容器 Cs 的端 子处的电压变的大于输入电压。
实际上, 输出电压水平取决于开关的断开和闭合的持续时间。如果分离电源工作 在恒定频率 f, 且工作于连续导通模式 ( 也就是说, 流过电感的电流从不抵消 ), 输出电压 Us 等于 α*Ue。
图 2 图示了分离电源, 其具有对单个输出电容器 Cs 充电的 n 个交错单元。
在该实例中, n = 3, 单元 BC1、 BC2、 BC3 是相同的 (L、 S、 D) 并且并联 : 它们的端子 B1 连接到一起 ; 它们的端子 B2 连接到一起 ; 它们的端子 B3 连接到一起。电源包括单个输出电 容器 Cs, 其连接在每个单元的输出端子 B2 和公共端子 B3 之间。输入电压 Ue 施加到每个单 元的输入端子 B1 和公共端子 B3 之间。
在该图中, 单元具有相同的转换器拓扑结构, 即, 电压步升 ( 升压 ) 如图 1a 中所示 的单元。
n = 3 个分离开关 S 每一个如图 1a 至 1c 所示被控制, 处于相同的分离频率 f, 但 是各个路径相对于彼此偏移了固定持续时间, 其对应于每个单元之间的 2π/nf 相位偏移。 因此, 负载可见的电流和电压的频率比单个单元所得到的大 n 倍。输入波纹和输出电容器 中的波纹减少。
本发明主要致力于改进这些具有 n 个交错单元的电源, 一个改进有利地使得能够 易于放置各种部件, 这些部件的放置与散热、 减少或甚至消除输入端和输出端的电压或电 流波纹有关, 该电压或电流波纹由电源的各元件之间的连接所引起的配线感应造成。主要 是串联在每个单元的开关 S 和二极管 D 之间的配线电感 Lw, 其干扰了电荷转移回路 ( 开关 S、 二极管 D、 输出电容器 Cs)。当电源包括每个单元一个输出电容器时, 在输出电容器 ( 图 2 未示出 ) 之间还有配线电感。在该改进中, 每个单元的分离开关 S 放置在谐振电路中, 该谐 振电路示意性的显示为图 2 中以 10 标记的简单矩形并且包含开关 S。
该谐振电路 10 能够将分离开关锁定于 0 电流以从存储阶段转移到能量转移阶段。还可以锁定于 0 电压。无损锁定所产生的技术效果主要为确保电荷转移回路 (T、 D、 C) 的配 线感应不会影响电源的效率。因此, 即使配线感应很高, 它们也不会对转换有影响。
图 3a 和 3b 为给出了该谐振电路 10 的实施例的详情。图 3a 对应于图 2 所示的电 源拓扑结构。图 3b 图示了相似的电源拓扑结构, 但是每个单元有一个输出电容器。
电源的效率相对于没有谐振的交错结构有所提高。相比较而言, 在具有没有谐振 的交错单元的电源中, 通常获得的效率是全功率的 92%至 93%的量级。有谐振时, 这些效 率达到全功率的 96%, 即增加了 3%至 4%的量级。
通常, 全功率意味着由转换器转化的最大功率, 极限由所使用的部件的自然属性 所决定。
在实际中, 电源不总是工作于全功率, 也就是说, 负载所要求的电流可能变化。这 取决于应用, 因为电源是为确定的功率范围所设计的, 因此使其能应用于不同应用。 但是现 在, 不是所有的应用具有相同的功率需求。而且, 给定应用所需要的功率可能随着时间变 化。
然而, 如果电源不工作于全功率, 具有谐振的交错结构下所获得的效率的增加减 少, 甚至倒退。这可以通过如下事实解释 : 定义上包括谐振元件 ( 谐振电感和谐振电容器 ) 的谐振电路是具体的功率损耗的来源。 这些损耗的重要性只取决于对谐振电容器充电的输 出电压的水平。谐振电路支配的能量具体取决于对谐振电容器充电的输出电压。该输出电 压改变了谐振电容器存储的能量, 因此改变了单元的谐振电路所支配的能量。这些损耗不 取决于单元支配的功率。因此, 可以理解, 取决于电源的使用环境, 谐振元件的这些损耗或 多或少都重要。
为了说明该问题, 下面的表格显示了 n 个 (n = 3) 具有谐振电路的交错单元的给 定电源的效率 η, 其为电源所支配的功率的函数。
电源支配的功率 P 典型地取决于所需的输出水平 Vs 和输出负载所要求的电流 Is, 也就是说, 取决于电源的使用环境。
该表示出了电源的效率 η 对应于输出功率和输入功率之间的比值, 是所需的输 出电压的水平 Vs、 输入电压的水平 VE 以及电源所支配的功率 P 的函数。
在该表中, 以获得的这些数据所基于的电源为例, 最大功率是 9kW。
可以看出, 在该表中, 效率随使用环境而变化 : 支配的电功率越低, 效率越差。 主要 地, 在电源支配的低功率下, 例如为表中的 2kW, 效率比没有谐振的那些电源还低。
尽管通过使用具有低串阻电枢和平面电感的聚丙烯类型的高效电容器, 转换器 的全部谐振电路的损耗水平可以限制在转换器的总功率的 1%至 2%量级的水平, 当电源 没有工作在全功率时, 仍可观测到效率的下降。典型地, 谐振元件的固定损耗在全功率时 对应于效率的 1.5%, 当转换器工作于其功率的三分一时, 这些固定损耗对应于效率下降 4.5%。
发明内容
因此, 本发明的特殊目的在于控制具有交错单元的电源的效率的恶化, 效率的恶 化是谐振电路中的固定功率损耗造成的。
更一般地, 本发明的目的是, 当电源的结构引起恒定水平的功率损耗时, 改善具有 交错单元的电源的效率, 而不管电源所支配的功率水平, 因此当电源支配的功率减少时, 损 耗的份额按比例增加。
本发明的思想是调整 n 个电源路径中那些实际被激活的转换路径的数量, 其为转 换器支配的功率水平的函数, 以减少支配的功率减少时固定损耗的份额。
因此, 本发明涉及一种装置, 用于以交错模式控制具有 DC DC 分离的电源, 该电 源包括 n 个单元, 每个单元形成将输入电压转换为输出电压的路径, 所述装置包括用于控 制待激活的路径的数量的电路, 该数量为电源中的功率或电流的函数, 其特征在于, 对于 待激活的 m 个路径, 用于控制激活路径的数量 m 的所述电路在 n 个可用路径中应用轮换 (rolling) 机制。
本发明还涉及一种具有 DC DC 分离的非隔离式电源, 包括 n 个单元, 每个单元形成 从输入电压到输出电压的转换路径, 可以通过所述控制装置来激活或失效所述路径。附图说明 在下文参照本发明的实施例的附图, 详细描述本发明的其他优点和特征, 所述实 施例是非限制性实例。在这些附图中 :
- 图 1a、 1b、 1c 已经描述, 图示了升压类型的电压步升单元, 及其两个操作阶段 ;
- 图 2 示出了具有交错单元的 DC DC 分离的非隔离式电源的实例, 根据本发明的控 制装置可以应用于该电源, 所述电源优选地包括在每个单元中的谐振电路, 谐振电路中放 置有开关 ;
- 图 3a 对应于图 2, 为该谐振电路的实施例的详细接线图 ;
- 图 3b 示出了图 3a 的电源的变体, 每个单元具有一个输出电容器 ;
- 图 4 为信号的时序图, 该信号用于控制具有谐振电路的两个相对应转换单元的 开关 S 和辅助开关 Saux, 用于图 2 或 3a 所示的电源中 ;
- 图 5、 6、 7 示出了单元中获得的对应的电流和电压波形 ;
- 图 8 为电源的控制装置的概要图, 该电源具有根据图 2、 3a 或 3b 所示的拓扑结构 的 n = 5 个交错单元, 控制装置包括根据本发明的用于控制激活路径的数量 (m) 的电路 ;
- 图 9 示出了本发明中应用的用于确定激活路径的数量 (m) 的函数, 其是电源所支 配的功率的函数 ;
- 图 10 示出了根据本发明的改进, 从电源的 n 个可用路径中轮换 m 个激活路径的 原理 ; 以及
- 图 11 为方框图, 示出了根据本发明控制激活路径的一般原理。
具体实施方式
本发明应用于具有 n 个交错单元 BCi 的 DC DC 分离的非隔离式电源, n 为至少等于 2 的整数。有利地, 其应用于具有 n 个交错单元的电源, 具有谐振, 如图 2、 3a、 3b 所示。
每个单元与转换路径相对照。当在电源转换周期内, 在通过控制分离开关 S 到闭 合状态所实现的能量存储到单元内的阶段, 该转换路径是激活的 ( 图 2、 3a、 3b、 4)。返回到 断开状态触发输出能量转移阶段。如果开关从不切换到闭合状态或导通状态, 就没有能量 存储阶段, 因此就没有能量转移。转换路径是非激活的, 或失效的。
根据本发明, 如图 11 中的示意图所示, 选择有条件地激活所有或一些电源路径, 其为支配的功率或电源中的电流的函数。 对于普通电源控制电路 1, 因此其提供待施加的控 制信号给电源的 n 个路径, 以获得已经主要参照附图 4 描述的操作, 还增加了用于控制路径 的激活的电路 2, 其基于电源支配的功率或电流的检测, 将允许或阻止这些控制信号传送至 单元。更详细地, 计算电路 4 实时确定要激活的路径的数量 m, 其是适当的检测电路 3 检测 的功率和电流的函数, 即提供给用于控制路径的激活的电路 2 的数量。
在更详细地描述根据本发明的控制装置之前, 适当描述电源结构的操作及相应的 控制信号。
可以看出, 本发明主要特别应用于具有 n 个交错单元的电源, 如图 2 所示, 其中每 个单元的分离开关 S 放置在谐振电路 10 中, 例如图 3a 和 3b 详示的谐振电路。
单元的分离开关 S 连接在节点 A 和节点 B3 之间, 如参照图 1a 所描述的。当开关 切换到闭合状态时, 其闭合了这两个节点 A 和 B3 之间的导通路径, 因此将电感 L 回接到电压源 Ue : 这是能量存储阶段 ( 图 1b)。当开关切换到断开 ( 或截止 ) 阶段, 其打开了 A 和 B3 之间的导通路径, 触发了将能量转移到输出电容器 Cs 的阶段 ( 图 1c)。
谐振电路 10 的功能是使得开关 S 在 0 电流时切换到断开状态。 在从闭合状态转换 到断开状态也在 0 电压时进行。因此, 开关 S 的断开不会造成损耗, 使得能量转移回路 ( 开 关 S、 二极管 D、 输出电容器 CS) 能够维持在配线感应中没有损耗。
谐振电路典型地包括谐振电感和电容器。还包括辅助开关 Saux, 通过该辅助开关 在能量存储阶段中触发谐振阶段, 而开关 S 保持闭合。
谐振阶段能够抵消开关 S 中的电流。然后开关 S 可以切换到断开状态, 使得电源 切换到能量转移阶段。
有利地, 还能够抵消辅助开关 Saux 中的电流, 辅助开关可以切换到截止状态而没 有损耗 ( 在 0 电流时 )。
在图 3a 和 3b 所示的示例性实施例中, 单元 BCi 的谐振电路 10 包括 :
- 电感 L2, 其串联在开关 S 和节点 A 之间, 以及二极管 Dp, 其并联到开关上, 并且其 阳极连接到节点 B3, 阴极连接到开关 S 和电感 L2 之间的连接点 11 ;
- 二极管 D2 和谐振电容器 Cres, 其串联在节点 A 和 B3 之间 ; - 电感 Lres 和辅助开关 Saux, 其并联到谐振电容器 Cres 上 ; 电感连接到谐振电容 器 Cres 和所述第二二极管之间的连接点 12 ;
- 第二二极管 Daux, 其并联到辅助开关 Saux, 其阴极连接到辅助开关 Saux 和电感 Lres 之间的连接点 13。
在实际中, 二极管 Daux 和 Dp 每一个可以通过放置为与关联的 IGBT 晶体管并联的 分立部件来实现, 也就是说, 分别与 Saux 和 S 并联, 或者与该晶体管集成到同一个封装中。
图 5 至图 7 示出了具有谐振电路 10 的单元 BCi 的各个操作阶段 :
- 能量存储阶段 ST : 开关 S 被控制到闭合 ( 导通 ) 状态。二极管 D 被截止。单元 的电感 L 以电磁形式累积电能。
- 谐振阶段 R : 开关 Saux 切换到闭合 ( 导通 ) 状态。二极管 D 截止 ; 开关 S 一直闭合。
将开关 Saux 切换到闭合状态使得在电容器 Cres 和电感 Lres 之间建立谐振 : 电容 器 Cres 的端子处的电压下降直到反转 (inverted) ; 并且当二极管 D2 的阴极 ( 节点 12) 的 电压低于其阳极 ( 节点 A) 的电压时, 二极管 D2 导通。流过二极管 D2 的电流抵消了开关 S 中的电流。开关 S 切换到断开状态, 使得转换单元切换到能量转移阶段。
当开关 S 中的电流被抵消后, 并联的二极管 Dp 使得反向电流流过并且终止了谐振 阶段, 因为二极管 Dp 导通, 电感 L2 被引入 : 在 Dp 的整个导通期间, 开关 S 的端子处的电压 仍为 0。因此, 开关 S 切换到断开状态是软切换 (soft switching), 没有能量损耗。
当开关 S 切换到断开状态时, 开始能量转移阶段 :
- 能量转移阶段 T :
二极管 D 导通, 开关 S 断开, 开关 Saux 断开。能量从电感 L 转移到输出电容器 Cs。 以输出电压 Us 对电容器 Cres 充电。
实际上对该电源的每个单元的控制需要两个控制信号, 一个用于控制开关 S 和 Saux 的每一个, 以便将这两个开关适当地切换到闭合状态和断开状态并获得所述的操作。
标记的 Pwmi 和 P′ wmi 是用于控制电源的单元 BCi 的分离开关 S 和辅助开关的信
号, 电源包括 n 个单元 BCi(i = 1 至 n)。
实际上, 这些信号以公知方式由例如在分离频率 f 下的脉冲宽度调制电路, , 以及 固定持续时间的时间分离电路等电路产生, 从而各个路径相对于彼此时间上偏移了固定持 续时间, 有利的等于 2π/nf。
在简单的实施例中, 通过可编程电路基于仿真可以产生多个持续时间 ( 开关 S 和 Saux 的闭合时间, 或偏移 2π/nf)。
在图 4 中示出这些控制信号用于两个连续的转换单元 BCi 和 BCi+1。它们具有相同 的频率 f。单元 BCi 的信号 Pwmi 和 P′ wmi 是同步的, 以便同步地控制开关 S 和 Saux 的断 开。占空因子分别为在两个信号之间变化的 α+α′ and α′。
在更详细的方式中, 如该时序图所示出的, 在每个单元中 :
- 开关 Saux 由控制信号 P′ wmi 控制, 从而开关 Saux 导通 ( 闭合 ) 了固定持续时 间 taux = α’ t;
- 开关 S 由信号 Pwmi 控制, 从而开关 S 在开关 Saux 之前导通持续时间 αt, 且持 续时间 taux = α’ t;
- 两个开关 S 和 Saux 以同步方式切换到断开 ( 截止 ) 状态, 使得存储阶段结束并 针对相应的路径开始能量转移阶段。
考虑具有如上所述的结构的电源。假定其包括 n = 5 个转换单元, BC1 至 BC5。
图 8 的实例中示出了产生用于控制用于这五个转换单元 BC1 至 BC5 的分离开关 S 和辅助开关 Saux 的信号的电路。在该实例中, 基于仿真结果考虑占空因子和固定时移, 从 而信号具有图 4 所示的形状。
这些信号一般主要基于同步信号 SYNC1 至 SYNC5, 通过脉冲调制电路 200 和 200′ 产生, 同步信号 SYNC1 至 SYNC5 通常由可编程电路 100 基于时钟信号 CK 产生。例如可配置 脉冲调制电路从而提供具有所需的占空因子的各个控制信号, 即对于施加给分离开关的信 号 Pwm1 至 Pwm5 而言是 α, 对于施加给谐振电路的辅助开关的信号 P′ wm1 至 P′ wm5 而言 是 α’ 。配置可编程电路以获得所需的同步信号之间的时移 (2π/nf, 这里 n = 5)。
这些信号被施加至各个开关 S 和 Saux, 是通过电流放大器或者称为驱动器, 其标 记为用于驱动分离开关 S 的 300-1 至 300-5, 以及用于谐振辅助开关 Saux 的 300 ′ -1 至 300′ -5。
在本发明中, 为了最优化该电源的效率, 考虑到谐振电路中的固定损耗, 控制装置 还包括用于控制激活的转换路径的数量的电路 20, 该数量为电源支配的功率 PA 或者电流的 函数, 以便激活 n 个电源路径中的 m 个路径, 其中 m 是小于或等于 n 的值, 这取决于功率 PA 或检测到的电流的值。在本实例中, n = 5。
控制电路包括用于测量支配的功率或电流的电路 20-1, 以提供值 PA ; 用于计算要 激活的转换路径的数量的电路 20-2, 该数量为该值的函数 ; 以及用于产生激活 / 失效转换 路径的信号的电路 20-3。
用于测量支配的功率的电路 20-1 提供值 PA。该用于测量或检测功率的电路对应 于图 11 中的电路 3。典型地, 可以通过测量电源 ( 图 2) 的输出负载 Z 的电流以及测量其端 子处的电压来测量功率。
电路 20-2 为用于计算 m 的值的电路, m 为检测的功率 PA 的函数。其对应于图 11中的电路 4。其利用阶梯状的函数 F(PA) : 如果 n 为电源路径的数量, 函数的每一阶将作为 一个在 1 和 n 之间的范围内的整数值的 m 值, 以及一个由两个阈值划界的功率范围联系在 一起。
函数 F(Pa) 的阶梯的数量等于路径的数量 n。
该函数 F(Pa) 在图 9 中示出, 这里 n = 5。
因此, 通过用于比较值 PA 和阈值 v1、 v2、 v3、 v4、 v5 的电路来简单地实现相应的计 算电路 20-2, 以提供值 m, m 为检测的功率所处于的功率范围的函数。
在实际中, 通过对给定电源进行仿真, 并根据用于测量所用功率的电路 20-1 来确 定阈值。
一般地, 如果考虑到使用 n 个阈值, 以升序分类, 从第一个等于 v1 的最小值, 到第 n 个等于 vn 的最大值, 电路按照如下规则应用 :
- 当检测到的 PA 的水平低于第一阈值 (v1) 时, m 等于 1 ;
- 当所述检测到的水平低于第 i-1 个阈值 (Vi-1) 并且低于第 i 个阈值 (vi), 其中 i 为 2 和 n 之间的整数, 那么 m 等于 i。
优选地, 值 vn 对应于电源最大功率。 计算电路 20-2 将计算出的数值 m 提供给用于控制路径的电路 20-3( 图 11 中的电 路 2)。该控制电路激活针对每一个路径 / 单元的失效信号的相应状态。在本实例中, 给出 了 5 个信号 En1 到 En5。在实际中, 该信号施加到输入端用来使与各个单元 BCi 的开关 S 和 Saux 相关联的电流放大器 (300-i, 300′ -i) 失效。在这 5 个信号中, m 个信号激活了相对 应的放大器, 而 n-m 个不激活。
在实际中, 是与转换周期同步, 来实时地检测和管理路径的数量 m。 换句话说, 可施 加给每个转换周期的 m 的值是限定的。可以规定在更长的时间段内执行检测。那么将在多 个连续的转换周期内施加针对检测周期计算出的 m 的值。
在图 10 中所示的实例中, 给定 m 是 5 中的 3 个, 在三个连续的转换周期上施加该 值m=3: 周期 1、 周期 2 和周期 3。
在本发明的基本应用中, 用于控制路径的电路 ( 图 8 中的电路 20-3 或图 11 中的 电路 1) 确定哪些路径要激活, 哪些路径不被激活 : 非激活路径的开关保持断开或不处于导 通状态。
如此, 电源的热损耗不再均一地分布在空间内。
根据图 10 所示的本发明的改进, 用于控制路径的电路实现从电源的 n 个可用路径 中轮换 m 个被激活的路径, 因为 m 不同于 n。置换规则可以复杂也可以简单。这取决于考虑 m 和 n 之间的差时, 可用来置换的数量。
根据本发明的另一方面, 本发明涉及电源的应用, 该电源包括如参照附图 3a 和 3b 所示的谐振电路 10, 还设置了用于维持谐振电路 10 的谐振电容器 Cres 的电荷的元件。
具体地, 对于在一个或多个转换周期内未激活的单元, 值得通过涡流来限制谐振 电容器 Cres 的放电。将该电容器保持于充电状态, 使得能够确保在下一个用于再次激活该 路径的转换周期内无损耗的切换分离开关 S。
这样的维持元件 R 例如在图 3a 和 3b 中用虚线所表示。为了简化该图, 仅在一个 单元上示出, 应理解在实际中每个单元包括这样的一个元件。该维持元件有利地是电阻器
R, 其连接在谐振电容器的端子 12 和每个电源单元的输出端子 B2 之间。优选地, 其值为几 百 k 欧姆。
在实际中, 应注意到, 在转换器路径中断或失效时, 电源的输入波纹和输出波纹中 的增加比所有路径激活时少。然而这是可接受的, 因为这对应于电源的使用环境中功率减 少, 并且因此减少了温度上升。
参照非隔离式电源描述了本发明, 但其还可以等效地 ( 通过变压器 ) 应用于隔离 式电源。