本公開(kāi)總體涉及用于電池的充電裝置，具體地涉及用于飛機(jī)(airplane)上的電池的充電裝置。

背景技術(shù)：

商用飛機(jī)使用不同技術(shù)的電池和對(duì)應(yīng)的電池充電器。各充電器采用對(duì)應(yīng)于特定電池技術(shù)的充電算法和適合特定輸入電源的電源轉(zhuǎn)換架構(gòu)。過(guò)去，在商用航空中，輸入電源總是115vac和恒定的400hz頻率，而取決于所用的低壓電池技術(shù)充電器電池輸出總是在24vdc與32vdc之間。例如，將三相115vac電源轉(zhuǎn)換成28vdc電源的傳統(tǒng)充電器以在87％至89％的范圍內(nèi)的電源轉(zhuǎn)換效率來(lái)使用。充電器輸出電壓的不重要變化和用于輸入電源的單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)允許再用傳統(tǒng)充電器設(shè)計(jì)，微調(diào)充電邏輯，以滿足特定電池技術(shù)。

近來(lái)航空航天工業(yè)在減少燃料燃燒和co2排放、減輕重量以及提高總效率的趨勢(shì)，已經(jīng)導(dǎo)致新的更高電壓輸入電源的引入，該更高電壓輸入電源也變成變頻(vf)電源。另外，電池技術(shù)的發(fā)展和將更高dc電壓用于重量減輕的工業(yè)趨勢(shì)，促進(jìn)高壓電池在許多應(yīng)用(76v、270v、540v等)中的使用。工業(yè)的這些變化結(jié)合電力電子裝置的大發(fā)展(例如，寬帶間隙sic和gan基電源開(kāi)關(guān)的商業(yè)可用性)，使得能夠?yàn)榱嗽O(shè)計(jì)比傳統(tǒng)充電器設(shè)計(jì)更輕且更高效的新通用充電器架構(gòu)而重新考慮(revisit)傳統(tǒng)電池充電器設(shè)計(jì)。另外，對(duì)于成本效率，該充電器必須能夠在對(duì)不同電池(包括傳統(tǒng)(24和32vdc)或更新的高壓(200和320vdc)電池)充電時(shí)使用任意標(biāo)準(zhǔn)飛飛行器輸入電壓電源(115vac、恒定頻率或230vac、變頻)。

鑒于變頻電源、更高電壓以及不同電池技術(shù)引入更新的飛機(jī)架構(gòu)中，有利的是，設(shè)計(jì)可以在所有常見(jiàn)電源系統(tǒng)架構(gòu)中操作且可以對(duì)所有電池(傳統(tǒng)的或高壓的二者之一)充電的新通用電池充電器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

下面詳細(xì)公開(kāi)的主題致力于，用于采用氮化鎵基晶體管(下文中“gan基電源開(kāi)關(guān)”)的電池充電器的輕且高效系統(tǒng)架構(gòu)。所提出的系統(tǒng)在其輸入處使用功率因子修正的控制，且在其輸出處使用恒定電流/恒定電壓調(diào)節(jié)，來(lái)利用用于電源轉(zhuǎn)換的有功電子電路。具體地，本公開(kāi)提出了一種通用gan基電池充電器架構(gòu)，其用于從三相230v變頻或三相115v400hz恒定頻率ac輸入電源二者之一對(duì)低壓電池或高壓電池二者之一充電，同時(shí)滿足嚴(yán)格的電力質(zhì)量和電磁干擾(emi)航空航天要求。

這里所公開(kāi)的通用電池充電器可以在所有常見(jiàn)飛機(jī)電源系統(tǒng)架構(gòu)中操作，并且可以對(duì)所有電池(傳統(tǒng)的或高壓的二者之一)充電。另外，這里所公開(kāi)的新充電器采用寬帶間隙gan基電源開(kāi)關(guān)，該電源開(kāi)關(guān)具有高頻切換能力，這允許減小濾波器和變壓器的尺寸并減輕濾波器和變壓器的重量。

這里所提出的解決方案提供了提高的功能，減輕了電池充電器的重量，減小了電池充電器的尺寸，具有由于使用gan基電源開(kāi)關(guān)而產(chǎn)生的提高的效率，并且借助于能夠?qū)蝹€(gè)常見(jiàn)零件用于不同的飛機(jī)電池架構(gòu)而節(jié)省成本。更具體地，這里所提出的電池充電器在與傳統(tǒng)電源系統(tǒng)架構(gòu)和傳統(tǒng)電池可兼容的同時(shí)，通過(guò)使用更先進(jìn)的電源系統(tǒng)架構(gòu)(諸如三相230vac、vf輸入電源以及高壓電池)來(lái)使得能夠減輕重量并減小尺寸。所提出的電池充電器還借助于使用gan基電源裝置而將電源轉(zhuǎn)換效率提高到95％至96％。gan基電源開(kāi)關(guān)的另外優(yōu)點(diǎn)是，它們可以以比傳統(tǒng)si裝置更高的頻率切換，這使得對(duì)于用于充電器的輸入和輸出emi濾波器的磁性材料能夠顯著節(jié)省重量。

下面詳細(xì)公開(kāi)的主題的一個(gè)方面是一種電池充電器，該電池充電器包括：第一dc鏈路導(dǎo)體和第二dc鏈路導(dǎo)體；ac至dc整流器，所述ac至dc整流器連接至所述第一dc鏈路導(dǎo)體和所述第二dc鏈路導(dǎo)體，并且被配置為將ac電壓轉(zhuǎn)換成跨所述第一dc鏈路導(dǎo)體和所述第二dc鏈路導(dǎo)體的dc鏈路電壓；dc至dc轉(zhuǎn)換器，所述dc至dc轉(zhuǎn)換器包括：第一對(duì)輸出端子和第二對(duì)輸出端子；第一輸入端子和第二輸入端子，所述第一輸入端子和所述第二輸入端子連接到所述第一dc鏈路導(dǎo)體和所述第二dc鏈路導(dǎo)體；第一開(kāi)關(guān)，所述第一開(kāi)關(guān)連接到所述第一對(duì)輸出端子中的一個(gè)；以及第二開(kāi)關(guān)，所述第二開(kāi)關(guān)連接到所述第二對(duì)輸出端子中的一個(gè)，其中，所述dc至dc轉(zhuǎn)換器被配置為，當(dāng)所述第一開(kāi)關(guān)閉合且所述第二開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，根據(jù)所述dc鏈路電壓來(lái)輸出用于對(duì)連接到所述第一對(duì)輸出端子的低壓電池進(jìn)行充電的dc電流，并且所述dc至dc轉(zhuǎn)換器還被配置為，當(dāng)所述第一開(kāi)關(guān)斷開(kāi)且所述第二開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，根據(jù)所述dc鏈路電壓來(lái)輸出用于對(duì)連接到所述第二對(duì)輸出端子的高壓電池進(jìn)行充電的dc電流。在所公開(kāi)的實(shí)施方式中，所述dc至dc轉(zhuǎn)換器還被配置為，當(dāng)所述第一開(kāi)關(guān)閉合且所述第二開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)在諧振轉(zhuǎn)換器模式下操作，并且當(dāng)所述第一開(kāi)關(guān)斷開(kāi)且所述第二開(kāi)關(guān)閉合時(shí)在降壓轉(zhuǎn)換器(buckconverter)模式下操作。所述ac至dc整流器包括vienna式升壓整流器。優(yōu)選地，所述ac至dc整流器和所述dc至dc轉(zhuǎn)換器這兩者包括多個(gè)氮化鎵基晶體管。

另一方面是一種電池充電器，該電池充電器包括：第一dc鏈路導(dǎo)體和第二dc鏈路導(dǎo)體；vienna式升壓整流器，所述vienna式升壓整流器連接至所述第一dc鏈路導(dǎo)體和所述第二dc鏈路導(dǎo)體，并且被配置為將ac電壓轉(zhuǎn)換成跨所述第一dc鏈路導(dǎo)體和所述第二dc鏈路導(dǎo)體的dc鏈路電壓；dc至dc轉(zhuǎn)換器，所述dc至dc轉(zhuǎn)換器包括：第一對(duì)輸出端子和第二對(duì)輸出端子；第一輸入端子和第二輸入端子，所述第一輸入端子和所述第二輸入端子連接到所述第一dc鏈路導(dǎo)體和所述第二dc鏈路導(dǎo)體；第一開(kāi)關(guān)，所述第一開(kāi)關(guān)連接到所述第一對(duì)輸出端子中的一個(gè)；以及第二開(kāi)關(guān)，所述第二開(kāi)關(guān)連接到所述第二對(duì)輸出端子中的一個(gè)，其中，所述dc至dc轉(zhuǎn)換器在所述第一開(kāi)關(guān)閉合且所述第二開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，能夠在諧振轉(zhuǎn)換器模式下操作，并且所述dc至dc轉(zhuǎn)換器在所述第一開(kāi)關(guān)斷開(kāi)且所述第二開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，能夠在降壓轉(zhuǎn)換器模式下操作。

下面詳細(xì)公開(kāi)的主題的另外方面是一種dc至dc轉(zhuǎn)換器，所述dc至dc轉(zhuǎn)換器包括：第一對(duì)輸出端子；第一輸入端子和第二輸入端子；第一開(kāi)關(guān)，所述第一開(kāi)關(guān)連接至所述第一對(duì)輸出端子中的一個(gè)；多個(gè)電源開(kāi)關(guān)，所述多個(gè)電源開(kāi)關(guān)跨第一輸入端子和第二輸入端子串聯(lián)連接；第一接頭，所述第一接頭由各電導(dǎo)體連接至串聯(lián)連接的電源開(kāi)關(guān)中的至少一個(gè)，連接到第二輸入端子，并且連接到第一對(duì)輸出端子中的一個(gè)；第二接頭，所述第二節(jié)頭沿著連接電源開(kāi)關(guān)中的兩個(gè)的電導(dǎo)體布置；串聯(lián)件，所述串聯(lián)件聯(lián)接第一接頭和第二接頭，串聯(lián)件包括電感器、變壓器的初級(jí)繞組和第一電容器；第三接頭，所述第三接頭由各電導(dǎo)體連接至第一電容器、第一開(kāi)關(guān)以及變壓器的初級(jí)繞組；以及第二電容器，所述第二電容器將第一對(duì)輸出端子中的第一輸出端子聯(lián)接至第一對(duì)輸出端子中的第二輸出端子，其中，第一開(kāi)關(guān)布置在第三接頭與第一對(duì)輸出端子中的第二輸出端子之間，并且所述dc至dc轉(zhuǎn)換器被配置為在第一開(kāi)關(guān)閉合時(shí)在降壓轉(zhuǎn)換器模式下操作。在下面公開(kāi)的實(shí)施方式中，所述dc至dc轉(zhuǎn)換器還包括：第二對(duì)輸出端子；第四接頭；第二開(kāi)關(guān)，所述第二開(kāi)關(guān)布置在所述第四接頭與第二對(duì)輸出端子中的第一輸出端子之間；串聯(lián)連接的變壓器的第一次級(jí)繞組和第二次級(jí)繞組；第一晶體管，所述第一晶體管布置在所述第一次級(jí)繞組與所述第四接頭之間；以及第二晶體管，所述第二晶體管布置在所述第二次級(jí)繞組與所述第四接頭之間，其中，所述dc至dc轉(zhuǎn)換器被配置為在所述第一開(kāi)關(guān)斷開(kāi)且所述第二開(kāi)關(guān)閉合時(shí)在諧振轉(zhuǎn)換器模式下操作。

下面公開(kāi)適于對(duì)不同類(lèi)型的飛機(jī)電池充電的電池充電器架構(gòu)的其他方面。

附圖說(shuō)明

圖1是標(biāo)識(shí)根據(jù)一個(gè)架構(gòu)的通用電池充電器的主要部件的框圖。

圖2是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的通用gan基電池充電器電路拓?fù)涞碾娐穲D。

圖3是示出了在電池充電器用于對(duì)傳統(tǒng)28vdc電池充電時(shí)，圖2中描繪的通用gan基電池充電器電路拓?fù)涞臓顟B(tài)的電路圖。

圖4是示出了在電池充電器用于對(duì)高壓270vdc電池充電時(shí)，圖2中描繪的通用gan基電池充電器電路拓?fù)涞臓顟B(tài)的電路圖。

圖5是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的、圖2中描繪的通用gan基電池充電器電路拓?fù)涞牟糠趾捅硎居糜诳刂圃揼an基電池充電器電路的控制架構(gòu)的塊的混合圖。

圖6是示出了用于將三相ac電源轉(zhuǎn)換成用于使用圖5中描繪的電池充電器電路拓?fù)浜涂刂萍軜?gòu)來(lái)對(duì)電池充電的dc電流的過(guò)程的步驟的流程圖。

下文中將參照附圖，在附圖中，不同附圖中的類(lèi)似元件具有相同的附圖標(biāo)記。

具體實(shí)施方式

下面相當(dāng)詳細(xì)地描述電池充電系統(tǒng)的例示性實(shí)施方式。然而，不是實(shí)際實(shí)施方案的所有特征都在在本說(shuō)明書(shū)中描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在任意這種實(shí)施方式的開(kāi)發(fā)中，必須進(jìn)行多個(gè)實(shí)施方案特定的決策，以實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者的具體目標(biāo)，諸如符合將從一個(gè)實(shí)施方案到另一個(gè)實(shí)施方案變化的系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)限制。而且，將理解，這種研制計(jì)劃可能復(fù)雜且耗時(shí)，雖然如此，但這種研制計(jì)劃是具有本公開(kāi)權(quán)益的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的日常任務(wù)。

本公開(kāi)提出了一種用于適于航空航天應(yīng)用的通用電池充電器的系統(tǒng)架構(gòu)。所提出的電池充電器利用有功電子電路和控制，來(lái)有效調(diào)節(jié)充電器的輸出電壓和電流，這實(shí)現(xiàn)輕微的電壓和電流調(diào)節(jié)，以滿足電池充電要求。所提出的通用電池充電器可以與傳統(tǒng)24v或32vdc電池或與高壓200v至320vdc電池一起使用。充電器還可以用于到充電器的輸入電源是三相恒定頻率115vac、400hz電源的傳統(tǒng)飛機(jī)中，或者用于到充電器的輸入電源是三相220vac至260vac、變頻(360hz至800hz)電源的飛機(jī)電池架構(gòu)中。這種多功能性帶來(lái)許多類(lèi)型飛機(jī)之間的通用性，并且使得成本能夠降低。充電器使用在高切換頻率下可以非常高效地操作的gan基電源裝置，這使得能夠減小emi濾波器的尺寸，并減輕emi濾波器的重量。所提出的電池充電器滿足包括電力質(zhì)量和emi的所有航空航天要求。

這里所提出的架構(gòu)采用雙功率級(jí)方法(two-power-stageapproach)，該雙功率級(jí)方法包括：有源前端，和提供寬輸入和輸出電壓范圍且滿足嚴(yán)格效率要求的dc至dc轉(zhuǎn)換器。更具體地，所提出的雙功率級(jí)拓?fù)淇梢员粚?shí)施為，與三電平dc至dc轉(zhuǎn)換器級(jí)聯(lián)的三電平ac至dcvienna升壓整流器。另外，提出了控制方案。根據(jù)控制方案，前端功率級(jí)用于通過(guò)控制dc鏈路電壓來(lái)控制充電電流。目標(biāo)是根據(jù)電池上的負(fù)載來(lái)改變dc鏈路電壓。

dc至dc轉(zhuǎn)換器的主要功能是，理想地以100％效率來(lái)變換dc電壓和電流電平。該功能可以由理想dc變壓器在模型中表示。dc變壓器模型具有等于靜態(tài)電壓轉(zhuǎn)換比的有效匝數(shù)比。該變壓器除了它可以通過(guò)dc電壓和電流之外服從變壓器的所有常見(jiàn)特性。由此，這里公開(kāi)的dc至dc轉(zhuǎn)換器表現(xiàn)為以最佳操作點(diǎn)操作的dc變壓器。dc至dc轉(zhuǎn)換器的電壓增益可調(diào)節(jié)，以在電池的給定電壓變化下將dc鏈路電壓維持在最小閾值以上。以實(shí)現(xiàn)更低切換損耗以及更低無(wú)源容量和重量的等效雙頻(equivalentdouble-frequency)來(lái)調(diào)制三電平dc至dc轉(zhuǎn)換器。術(shù)語(yǔ)“等效雙頻”意指，各單個(gè)電源裝置以一個(gè)特定切換頻率(例如，1mhz)操作，但所有開(kāi)關(guān)連接到的變壓器看到是各單個(gè)電源裝置的操作切換頻率的兩倍的頻率(例如，2mhz)。因此，由于用于變壓器的更高等效頻率，可以在各單個(gè)電源裝置不必以非常高的頻率操作時(shí)使得等效頻率更小。

圖1中呈現(xiàn)了具有上述雙功率級(jí)拓?fù)涞耐ㄓ秒姵爻潆娖?0的一般結(jié)構(gòu)。電池充電器10包括：三個(gè)輸入端子，所述三個(gè)輸入端子接收相對(duì)于共同參考具有相同頻率和電壓幅度但具有三分之一時(shí)段的相差的各交流電a、b以及c；輸入濾波器12，該輸入濾波器12對(duì)交流電a、b以及c進(jìn)行濾波，并且輸出被設(shè)計(jì)為幫助滿足電力質(zhì)量和mei要求的交流電a、b以及c；三電平ac至dcvienna升壓整流器14(下文中，稱為“vienna升壓整流器14”)，該vienna升壓整流器14確保電池充電器的功率因子接近于一致；dc鏈路16；以及三電平dc至dc轉(zhuǎn)換器18，該三電平dc至dc轉(zhuǎn)換器18調(diào)節(jié)用于電池20的充電電壓和充電電流。(所調(diào)節(jié)的輸出電壓和充電電流將分別由下面描述的圖6中的參數(shù)vout和ibat來(lái)表示。)vienna升壓整流器14的溫度部分由于熱量到散熱器22中的傳導(dǎo)而被維持在期望的等級(jí)。類(lèi)似地，dc至dc轉(zhuǎn)換器18的溫度部分地由于熱量到散熱器24中的傳導(dǎo)而被維持在期望的等級(jí)。

vienna升壓整流器的結(jié)構(gòu)和操作是眾所周知的。vienna整流器是單向三相三開(kāi)關(guān)三電平脈寬調(diào)制(pwm)整流器。vienna整流器可以被視為具有集成升壓轉(zhuǎn)換器的三相二極管電橋，該集成升壓轉(zhuǎn)換器具有一致的功率因子，擔(dān)任如下接口，該接口用于通過(guò)降低無(wú)功功耗來(lái)確保高能效，且供給電流諧波而且維持恒定dc母線電壓(下文中“dc鏈接電壓”)。

圖2中以高電平示出了根據(jù)具有圖1中所示的架構(gòu)的一個(gè)實(shí)施方式的電池充電器的電路拓?fù)?。圖2中所示的電路被設(shè)計(jì)為使重量最小化且使效率最大化。圖2中所描繪的電池充電器的前端是vienna升壓整流器14，該vienna升壓整流器14包括：如圖2中所示連接的三個(gè)輸入電感器42、六個(gè)二極管44、由三對(duì)gan基電源開(kāi)關(guān)構(gòu)成的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)40、以及兩個(gè)電容器46和48。后端包括dc至dc轉(zhuǎn)換器18。dc至dc轉(zhuǎn)換器18的輸入端子32和34分別連接到dc鏈路導(dǎo)體30a和30b，這形成圖1中所識(shí)別的dc鏈路16。

如圖2中看到的，dc鏈路30a將dc至dc轉(zhuǎn)換器18的輸入端子32連接到vienna升壓整流器14內(nèi)部的接頭26，而dc鏈路30b將dc至dc轉(zhuǎn)換器18的輸入端子34連接到vienna升壓整流器14內(nèi)部的接頭28。電容器46的端子分別連接到接頭26和中點(diǎn)節(jié)點(diǎn)m，而電容器48的端子分別連接到接頭28和中點(diǎn)節(jié)點(diǎn)m。

在圖2中所描繪的實(shí)施方式中，各輸入電感器42可以借助于開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)40的各對(duì)串聯(lián)連接的gan基電源開(kāi)關(guān)來(lái)選擇性地連接到中點(diǎn)節(jié)點(diǎn)m。將各輸入電感器42連接到開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)40的各對(duì)gan基電源開(kāi)關(guān)的各電導(dǎo)體如圖2所示的由各二極管44連接到接頭26和28。該三電平拓?fù)浣档烷_(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)40的gan基電源開(kāi)關(guān)上的電壓應(yīng)力(voltagestress)，允許輸入電感器42在值和尺寸上減小，產(chǎn)生更少的電磁干擾，并且允許高效整流。

仍然參照?qǐng)D2，dc鏈路導(dǎo)體30a和30b連接到dc至dc轉(zhuǎn)換器18的輸入端子32和34。dc至dc轉(zhuǎn)換器18包括：由串聯(lián)連接的多個(gè)高電源(例如，600v-650v)gan基電源開(kāi)關(guān)60a-60d構(gòu)成的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)60，gan基電源開(kāi)關(guān)60a的一個(gè)端子連接到輸入端子32，并且gan基電源開(kāi)關(guān)60d的一個(gè)端子經(jīng)由接頭82連接到輸入端子34。

dc至dc轉(zhuǎn)換器18還包括高頻變壓器68，該高頻變壓器68在轉(zhuǎn)換器以諧振轉(zhuǎn)換器模式操作時(shí)，提供轉(zhuǎn)換器輸入與輸出之間的dc絕緣(稍后參照?qǐng)D3描述)。在圖2中所描繪的實(shí)施方式中，變壓器68具有串聯(lián)連接的初級(jí)繞組和兩個(gè)次級(jí)繞組。并聯(lián)電感器65與初級(jí)繞組并聯(lián)連接。高頻變壓器68的初級(jí)繞組的一個(gè)端子經(jīng)由電感器64而聯(lián)接到gan基電源開(kāi)關(guān)60b與60c之間的接頭。高頻變壓器68的初級(jí)繞組的另一個(gè)端子如圖2中所看到的經(jīng)由接頭84和電容器66聯(lián)接到接頭82。接頭82和84還在閉合開(kāi)關(guān)k2時(shí)經(jīng)由開(kāi)關(guān)k2和電容器86聯(lián)接到彼此。一對(duì)輸出端子88和90被設(shè)置為連接到高壓(例如，270v)電池(圖2中未示出)。輸出端子88布置在接頭82與電容器86之間，而輸出端子90布置在電容器6與開(kāi)關(guān)k2之間。

dc至dc轉(zhuǎn)換器18還包括：一對(duì)輸出端子76和78，該對(duì)輸出端子76和78用于連接到低壓(例如，28v)電池(圖2中未示出)；和一對(duì)mosfet晶體管70和72，該對(duì)mosfet晶體管70和72分別布置在接頭74與高頻變壓器68的串聯(lián)連接的次級(jí)繞組的相對(duì)端子之間。mosfet晶體管70和72被控制為，使得它們對(duì)變壓器68的次級(jí)繞組上的ac信號(hào)進(jìn)行同步整流。開(kāi)關(guān)k1布置在接頭74與輸出端子76之間，而輸出端子78連接到布置在串聯(lián)連接的次級(jí)繞組之間的接頭92。另外，dc至dc轉(zhuǎn)換器18包括電容器80，該電容器80具有：連接到布置在開(kāi)關(guān)k1與輸出端子76之間的接頭94的一個(gè)端子；和連接到位于接頭92與輸出端子78之間的接頭96的另一個(gè)端子。電容器80充當(dāng)?shù)屯V波器。

dc至dc轉(zhuǎn)換器18可借助開(kāi)關(guān)k1和k2來(lái)重新配置。當(dāng)開(kāi)關(guān)k1閉合且開(kāi)關(guān)k2斷開(kāi)時(shí)，充電器被配置為對(duì)傳統(tǒng)電池充電。更具體地，dc至dc轉(zhuǎn)換器18使用高頻變壓器68來(lái)將dc鏈路電壓(即，跨輸入端子32和34的電壓)轉(zhuǎn)換成跨輸出端子76和78的調(diào)整dc電壓。相反，當(dāng)開(kāi)關(guān)k1斷開(kāi)且開(kāi)關(guān)k2閉合時(shí)，充電器被配置為對(duì)高壓電池充電。更具體地，dc至dc轉(zhuǎn)換器18將dc鏈路電壓轉(zhuǎn)換成跨輸出端子88與90的調(diào)整dc電壓(高頻變壓器不用于該配置中)。例如，dc至dc轉(zhuǎn)換器18能夠在開(kāi)關(guān)k1閉合且開(kāi)關(guān)k2斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生用于對(duì)連接到輸出端子76和78的28v電池充電的50a充電電流，或者在開(kāi)關(guān)k1斷開(kāi)且開(kāi)關(guān)k2閉合時(shí)產(chǎn)生用于對(duì)連接到輸出端子88和90的270v電池充電的5.5a充電電流。

圖3是描繪了當(dāng)被配置為用于對(duì)傳統(tǒng)電池充電的28vdc/50a輸出時(shí)的電池充電器的電路圖。在該配置(即，開(kāi)關(guān)k1閉合且開(kāi)關(guān)k2斷開(kāi))中，充電器擔(dān)任諧振轉(zhuǎn)換器18a，該諧振轉(zhuǎn)換器18a允許零電壓切換，以降低裝置切換損耗并提高轉(zhuǎn)換效率。因?yàn)楦麟娫撮_(kāi)關(guān)60a-60d在跨開(kāi)關(guān)的電壓為零時(shí)，從閉合(on)狀態(tài)過(guò)渡到斷開(kāi)(off)狀態(tài)或從斷開(kāi)狀態(tài)過(guò)渡到閉合狀態(tài)，所以零電壓切換還減輕emi。在諧振轉(zhuǎn)換器配置中，由于大輸入與輸出電壓比高頻變壓器68是必要的。高頻變壓器68優(yōu)選地具有減小其覆蓋區(qū)的平面設(shè)計(jì)(即，在芯在頂部的情況下，繞組印制到多層印刷電路板上)。高頻變壓器68的次級(jí)繞組提供高電流輸出。因此，兩個(gè)次級(jí)繞組可以用于提高效率并使端子限制最小化。變壓器芯被選擇為，使在高切換頻率下的芯損耗最小化。在高頻變壓器68的次級(jí)繞組上，同步整流用于進(jìn)一步降低損耗。

諧振dc至dc轉(zhuǎn)換器18a依賴可操作的dc鏈路電壓。dc鏈路電壓由來(lái)自三相ac系統(tǒng)的升壓整流器14產(chǎn)生。這樣，諧振dc至dc轉(zhuǎn)換器18a依賴三相ac電壓。

在諧振轉(zhuǎn)換器中，串聯(lián)連接的電感器64和電容器66的諧振電路用于實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換器的電源裝置的零電壓切換。當(dāng)電源裝置從閉合狀態(tài)過(guò)渡為斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生切換功率損耗(以及對(duì)應(yīng)的低效和發(fā)熱)，反之亦然。然而，如果在閉合斷開(kāi)(on-off)過(guò)渡期間，跨裝置的電壓為零，則因?yàn)楣β实扔陔妷汉碗娏鞯某朔e(p＝v*i)，所以開(kāi)關(guān)功率損耗也是零。因此，如果v＝0，那么p＝0，并且不存在開(kāi)關(guān)損耗。這是所有諧振轉(zhuǎn)換器嘗試實(shí)現(xiàn)的結(jié)果。然而，零電壓切換是理想情況。實(shí)際上，電壓切換實(shí)際上不為零(但遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全電壓)。由于轉(zhuǎn)換器負(fù)載變化，理想諧振操作點(diǎn)將總是移動(dòng)，因此轉(zhuǎn)換器將幾乎從不在理想操作點(diǎn)處操作?？梢酝ㄟ^(guò)使用變壓器初級(jí)線圈(由特殊繞組技術(shù))中的更小漏電感來(lái)加寬諧振轉(zhuǎn)換器的“理想”操作。因此，諧振轉(zhuǎn)換器多數(shù)時(shí)間在良好、幾乎理想的諧振條件下操作。

諧振dc至dc轉(zhuǎn)換器18a包括：連接到變壓器68的初級(jí)線圈側(cè)的總共四個(gè)開(kāi)關(guān)60a-60d。四個(gè)開(kāi)關(guān)的原因是因?yàn)閐c鏈路電壓高，并且單個(gè)側(cè)向gan裝置無(wú)法處理該高壓。因此，dc至dc轉(zhuǎn)換器18a每支路具有串聯(lián)的兩個(gè)gan裝置，因此整個(gè)dc鏈路電壓在所有這些裝置之間劃分。由此，三電平拓?fù)溆糜诔跫?jí)線圈側(cè)上。當(dāng)電源裝置在正電壓與零之間和在零與負(fù)電壓電平之間切換時(shí)，減小裝置上的電壓應(yīng)力。

根據(jù)另外的特征，變壓器68的次級(jí)線圈上的諧振dc至dc轉(zhuǎn)換器18a使用mosfet晶體管70和72來(lái)執(zhí)行同步整流。這通過(guò)使用二極管(因?yàn)槠涓咝?具有優(yōu)點(diǎn)。二極管具有p-n結(jié)，因此，它們具有固定壓降，這導(dǎo)致二極管中的功率損耗。mosfet晶體管具有通道。該通道不具有固定壓降，相反在通道導(dǎo)通(on)時(shí)充當(dāng)電阻器。因此，如果并聯(lián)的mosfet數(shù)量增加，則與普通二極管相比，可以減小通道電阻，并且改善損耗。這是為何使用同步整流的原因。然而，同步整流需要mosfet的有源控制，因此與使用二極管相比，該控制的復(fù)雜度更大。

圖4是描繪了當(dāng)被配置為用于產(chǎn)生用于對(duì)高壓電池充電的270vdc/5.5a輸出時(shí)的電池充電器的電路圖。在該配置(即，開(kāi)關(guān)k1斷開(kāi)且開(kāi)關(guān)k2閉合)中，充電器擔(dān)任降壓轉(zhuǎn)換器(buckconverter)18b。降壓轉(zhuǎn)換器是電壓降壓和電流升壓轉(zhuǎn)換器。降壓轉(zhuǎn)換器18b由開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)60和低通濾波器(即，電感器64和電容器66)構(gòu)成，開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)60使用pwm來(lái)控制，以減小電壓的dc分量，低通濾波器去除高頻切換諧波。在這種情況下，因?yàn)檩斎肱c輸出電壓比不是非常大，所以不需要高頻變壓器68。

降壓轉(zhuǎn)換器18b產(chǎn)生幅度可經(jīng)由占空比控制的dc輸出電壓vout。轉(zhuǎn)換比mbuck被定義為，在穩(wěn)態(tài)條件下dc輸出電壓(即，vout)與dc輸入電壓(即，vdc)的比。dc輸出電壓v可通過(guò)調(diào)節(jié)占空比來(lái)控制。因?yàn)檗D(zhuǎn)換器輸出電壓v(t)是開(kāi)關(guān)占空比的函數(shù)，所以可以提供改變占空比以使得輸出電壓遵循給定參考的控制方案。

圖5是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的、圖2中描繪的通用gan基電池充電器電路拓?fù)涞囊徊糠?未示出開(kāi)關(guān)k1和k2，以減少附圖中的雜亂)和表示用于控制電池充電器電路的控制架構(gòu)的塊的混合電路框圖。控制策略如下。

在電池的充電期間，電池恒壓(cv)/恒流(cc)控制器54被配置為防止電池的過(guò)充。充電間歇地發(fā)生；充電系統(tǒng)總是連接到在飛機(jī)上機(jī)載的電池。在充電器電壓被維持為恒定時(shí)，恒壓是充電器操作模式；在充電器電流被維持為恒定時(shí)，恒流是充電器操作模式。電池cv/cc控制器54向dc鏈路電壓和平衡控制器52輸出參考dc電壓vdc_ref。平衡控制器52維持中點(diǎn)m電壓平衡(即，跨頂電容器46和底電容器48的電壓被確定處于相同電平)。參考dc電壓vdc_ref根據(jù)負(fù)載要求而變化。dc鏈路電壓和平衡控制器52向相位電流控制器50輸出參考電流id_ref，該參考電流是參考dc電壓vdc_ref與跨dc至dc轉(zhuǎn)換器18的輸入端子32和34的dc鏈路電壓vdc之間的差的函數(shù)。相電流控制器50然后向晶體管柵極驅(qū)動(dòng)器(未示出)輸出脈寬調(diào)制(pwm)電流(由圖5中的箭頭pwm來(lái)指示)，該晶體管柵極驅(qū)動(dòng)器連接到開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)40的gan基電源開(kāi)關(guān)，以迫使三相ac負(fù)載中的電流跟隨參考信號(hào)。通過(guò)將命令與所測(cè)的相位電流的瞬時(shí)值進(jìn)行比較，相電流控制器50生成用于開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)40的gan基電源開(kāi)關(guān)的切換狀態(tài)，以便控制dc鏈路電壓vdc。另外，前端級(jí)調(diào)節(jié)充電器的輸入電流，以實(shí)施功率因子修正。

脈寬調(diào)制是可以用于控制提供給電氣裝置的電源的調(diào)制技術(shù)。通過(guò)以快速率閉合和斷開(kāi)電源與負(fù)載之間的開(kāi)關(guān)來(lái)控制被饋送到負(fù)載的電壓(和電流)的平均值。與斷開(kāi)階段相比開(kāi)關(guān)閉合越長(zhǎng)，提供給負(fù)載總電源越高。術(shù)語(yǔ)“占空比”描述了閉合時(shí)間與有規(guī)律間隔或時(shí)間“段”的比例；因?yàn)殡娫丛诙鄶?shù)時(shí)間內(nèi)關(guān)閉，所以低占空比對(duì)應(yīng)于低電源。pwm的主要優(yōu)點(diǎn)是切換裝置中的功率損耗非常低。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，實(shí)際上沒(méi)有電流，并且當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合且電源被傳輸?shù)截?fù)載時(shí)，跨開(kāi)關(guān)幾乎沒(méi)有電壓降。作為電壓和電流的乘積的功率損耗由此在兩種情況下都接近于零。

根據(jù)這里所公開(kāi)的二級(jí)電池充電器的一個(gè)實(shí)施方式，使用空間矢量脈寬調(diào)制(svpwm)?？臻g矢量脈寬調(diào)制是用于多相位ac生成(在其中，定期采樣參考信號(hào))的pwm控制算法；在各采樣之后，為了將參考信號(hào)同步為所用矢量的平均數(shù)，對(duì)于適當(dāng)部分的采樣時(shí)段，選擇與參考矢量和零切換矢量中的一個(gè)或更多個(gè)零切換矢量相鄰的非零有效切換矢量。

dc至dc轉(zhuǎn)換器18操作為dc變壓器(dcx，其中，x代表等效dc變壓器匝數(shù)比(電壓增益))。開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)60的狀態(tài)受dcx控制器56控制，dcx控制器以dcx模式而被編程為，產(chǎn)生使得變壓器68能夠在最佳操作點(diǎn)操作的可調(diào)電壓轉(zhuǎn)換比。更具體地，dcx控制器56向連接到開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)60的開(kāi)關(guān)60a至60d的晶體管柵極驅(qū)動(dòng)器(未示出)輸出pwm電流(由圖5中的箭頭pwm指示)。

對(duì)于這里所公開(kāi)的電池充電器的實(shí)施方案，gan基寬帶間隙裝置用于使電路和控制算法的優(yōu)點(diǎn)最大化。例如，開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)40的gan基電源開(kāi)關(guān)的快速切換允許輸入電感器42和emi濾波器12(參見(jiàn)圖1)的尺寸減小和重量減輕。與gan基電源裝置關(guān)聯(lián)的低切換損耗使得實(shí)現(xiàn)高切換速度下的高效率。gan基電源開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)40用于三電平電路拓?fù)洌@允許使用升壓電路，該升壓電路降低穿過(guò)輸入電感器42的電流電平，因此減輕通用充電器的重量，減小通用充電器的尺寸，并且降低通用充電器的成本。開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)40的gan基電源開(kāi)關(guān)的高切換頻率還使得可以將有源諧波取消技術(shù)用于高功率電路中。

圖6是示出了的過(guò)程100的步驟的流程圖，該過(guò)程100用于將三相ac功率轉(zhuǎn)換成dc電流iba，該dc電流iba用于使用圖5中描繪的電池充電器電路拓?fù)浜涂刂萍軜?gòu)來(lái)對(duì)電池充電。電池cv/cc控制器54(參見(jiàn)圖5)內(nèi)部的第一加法器102形成：電池充電dc電流ibat和參考充電電流icc_ref的倒數(shù)的和，該和被輸入到將電流值轉(zhuǎn)換成電壓值的比例積分控制器104。電池cv/cc控制器54內(nèi)部的第二加法器108形成：比例積分控制器104的輸出和被前饋到電池cv/cc控制器54的整流器的輸入電壓106(vforward)的和。第二加法器108的輸出是參考dc電壓vdc_ref，該參考dc電壓vdc_ref充當(dāng)用于由vienna升壓整流器輸出的dc鏈路電壓vdc的參考信號(hào)。

中間dc電壓被輸入到dc鏈路電壓和平衡控制器52(參見(jiàn)圖5)，該dc鏈路電壓和平衡控制器52執(zhí)行dc鏈路控制方案10，以輸出參考dc電壓vdc_ref。dc鏈路電壓和平衡控制器52包括加法器112，該加法器112形成參考dc電壓vdc_ref和dc鏈路電壓vdc的和，該和被輸入到比例積分控制器114，該比例積分控制器114將電壓值轉(zhuǎn)換成表示vienna升壓整流器14的參考d軸電流的參考電流值id_ref。如圖5中看到的，參考電流值id_ref被輸入到相位電流控制器50。

在該時(shí)刻，解釋下面所用的術(shù)語(yǔ)“d軸”和相關(guān)術(shù)語(yǔ)可以是有幫助的。在電氣工程中，直接正交變換是為了簡(jiǎn)化三相電路的分析而使三相系統(tǒng)的參考系旋轉(zhuǎn)的數(shù)學(xué)變換。在平衡三相電路的情況下，直接正交變換的應(yīng)用將三個(gè)ac量(像電壓和電流)轉(zhuǎn)換成兩個(gè)dc量。然后可以在執(zhí)行恢復(fù)實(shí)際三相ac結(jié)果的逆變換之前，對(duì)這些dc量進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。直接正交變化的使用簡(jiǎn)化用于到vienna升壓整流器的三相輸入的控制的計(jì)算。直接正交變化作為dc鏈路電壓和平衡控制器52的一部分來(lái)實(shí)施，該dc鏈路電壓和平衡控制器52將所有感測(cè)的ac變量實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換到直接正交域中。因此，在圖6中，dd是d軸控制器的占空比；dq是q軸控制器的占空比；id是d軸電流；iq是q軸電流(在即時(shí)應(yīng)用中等于零)；gid(s)是將d軸占空比pwm轉(zhuǎn)換成d軸電流的轉(zhuǎn)移函數(shù)；gv_id(s)是將d軸電流id轉(zhuǎn)換成dc鏈路電壓vdc的轉(zhuǎn)移函數(shù)。

現(xiàn)在將參照?qǐng)D6來(lái)描述從dc鏈路電壓和平衡控制器52接收參考電流值id_ref的相位電流控制器50的部件。相位電流控制器50包括：形成參考電流值id_ref和d軸電流id的和的加法器116，該和被輸入到將電流值轉(zhuǎn)換成占空比dd的比例積分控制器118。空間矢量脈寬調(diào)制(svpwm)塊120向開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)40(參見(jiàn)圖1)的gan基電源開(kāi)關(guān)輸出脈寬調(diào)制(pwm電流)，以迫使三相ac負(fù)載中的電流遵從以下參考信號(hào)。更具體地，svpwm塊120從鎖相環(huán)(pll)接收占空比dd和dq以及信號(hào)，并且創(chuàng)建如下占空比輸出，該占空比輸出然后被饋送到轉(zhuǎn)而創(chuàng)建d軸電流id的轉(zhuǎn)移函數(shù)gid(s)。在這種情況下，q軸電流iq被設(shè)置為零。這是為何圖6中未示出q軸支路(該q軸支路類(lèi)似于d軸支路)的原因。占空比dq被設(shè)置為零；q軸電流iq控制功率因子。如果iq(或dq)被設(shè)置為零，則可以實(shí)現(xiàn)一致功率因子。然后由轉(zhuǎn)移函數(shù)gv_id(s)將d軸電流轉(zhuǎn)換成dc鏈路電壓vdc。通過(guò)將命令與所測(cè)的相位電流的瞬時(shí)值進(jìn)行比較，相電流控制器50生成用于開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)40的gan基電源開(kāi)關(guān)的切換狀態(tài)，以便控制dc鏈路電壓vdc。dc鏈路電壓vdc由dc至dc轉(zhuǎn)換器18的dcx控制方案126來(lái)使用。

控制器工作方式如下。dc至dc轉(zhuǎn)換器18在恒定占空比中工作(即，dc至dc轉(zhuǎn)換器18由固定比將輸入dc鏈路電壓vdc縮小為輸出電池電壓vout)。dc至dc轉(zhuǎn)換器18不進(jìn)行電池電流ibat的任何控制，相反取決于表示恒定電壓模式或恒定電流模式二者之一的轉(zhuǎn)移函數(shù)的電池模式128。電池充電需要的充電電流是icc_ref。該電流通過(guò)控制dc鏈路電壓vdc來(lái)控制。dc鏈路電壓越低，電池充電電流將越低。因此，基于所需的充電電流，計(jì)算用于dc鏈路電壓的參考vdc_ref，然后將該參考與實(shí)際dc鏈路電壓vdc比較?？刂破骰陔姵爻潆婋娏餍枰獊?lái)調(diào)節(jié)由vienna升壓整流器輸出的dc鏈路電壓，同時(shí)通過(guò)將q軸電流設(shè)置為零來(lái)維持整流器輸入處的一致功率因子。

現(xiàn)在將為了例示的目的而描述根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的控制方案。這些限制如下：(a)dc輸出：28v/50a(范圍：20-33.6v)和270v/5.5a(范圍：180-302v)；(b)ac輸入：115v或235v相位電壓。正常條件如下：(a)整流器控制柔性dc鏈路電壓：下限606v、上限800v；和(b)dc至dc轉(zhuǎn)換器擔(dān)任dc變壓器，該dc變壓器具有用于諧振28v模式的固定轉(zhuǎn)換比mresonant和用于降壓270v模式的mbuck。

為了促進(jìn)28v諧振模式下的20v至33.6v變化，當(dāng)參考dc電壓vdc_ref>606v時(shí)，mresonant被固定為維持用于諧振模式的最大效率的標(biāo)稱值。如果參考dc電壓vdc_ref接近于606v，則降低電壓轉(zhuǎn)換比mresonant，以防止dc鏈路電壓vdc降低。頻率與其諧振點(diǎn)偏離。同步整流損耗稍微增加。

為了促進(jìn)270v降壓模式下的180v至302v變化，當(dāng)參考dc電壓vdc_ref>606v時(shí)，mbuck被固定為維持用于降壓模式的最大效率的標(biāo)稱值。如果參考dc電壓vdc_ref接近于606v，則減小降壓模式下的占空比，以保持dc鏈路電壓vdc高于606v。

總之，已經(jīng)提出了用于雙功率級(jí)電池充電器系統(tǒng)的控制方案。前端級(jí)用于通過(guò)控制dc鏈路電壓來(lái)控制充電電流。dc至dc轉(zhuǎn)換器級(jí)簡(jiǎn)單地表現(xiàn)為在最佳操作點(diǎn)處操作的dc變壓器。dc至dc轉(zhuǎn)換器級(jí)的電壓增益可調(diào)節(jié)，以在電池的給定電壓變化下將dc鏈路電壓維持在最小閾值以上。以實(shí)現(xiàn)更低切換損耗以及更低無(wú)源容量和重量的等效雙頻，來(lái)調(diào)制諧振轉(zhuǎn)換器模式的三電平dc至dc轉(zhuǎn)換器。

升壓整流器14使用可以在mhz頻率范圍內(nèi)切換的gan電源裝置。這允許電感器、變壓器以及電容器的重量減輕和尺寸減小。然而，mhz頻率切換伴隨許多挑戰(zhàn)。在可以僅切換數(shù)十khz的傳統(tǒng)si電源裝置設(shè)計(jì)的情況下不存在這些挑戰(zhàn)。因?yàn)間an裝置的關(guān)閉和打開(kāi)時(shí)間非常短(在納秒范圍內(nèi))，所以它們可以以更高的切換頻率來(lái)切換。這是為何還可以大幅降低切換損耗并因此大幅提高轉(zhuǎn)換效率的原因。切換損耗確切地在裝置從打開(kāi)(on)狀態(tài)至關(guān)閉(off)狀態(tài)和從關(guān)閉狀態(tài)到打開(kāi)狀態(tài)的過(guò)渡期間發(fā)生。如果該過(guò)渡將花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，則切換損耗將較大。gan裝置使切換損耗最小化。

由高速切換造成的挑戰(zhàn)中的一個(gè)是：由于從打開(kāi)狀態(tài)至關(guān)閉狀態(tài)的短過(guò)渡時(shí)間而產(chǎn)生的高di/dt使得硬件的機(jī)械封裝非常困難。裝置包裝中(即，印刷電路板中)的所有寄生電感生成可能損壞gan裝置的非常高的電壓尖脈沖。這是因?yàn)関＝l*di/dt。因此，在高di/dt的情況下，在裝置從打開(kāi)至關(guān)閉的過(guò)渡期間生成高壓尖脈沖。為了克服這一點(diǎn)，印刷電路板應(yīng)被設(shè)計(jì)為使寄生電感最小化。電感與跡線的長(zhǎng)度成比例。因此，為了使電感最小化，應(yīng)使跡線的長(zhǎng)度最小化(即，更靠近裝置來(lái)放置柵極驅(qū)動(dòng)器，更靠近裝置來(lái)放置變壓器等)。設(shè)計(jì)能夠適應(yīng)非常密集的包裝中的每件事物以使電感最小化的pcb布局具有挑戰(zhàn)性。

這里所公開(kāi)電路的另一個(gè)獨(dú)特方面是，所產(chǎn)生的充電器是通用的(即，能夠?qū)Ω邏弘姵睾偷蛪弘姵剡@兩者充電)。這指示用于dc至dc轉(zhuǎn)換器的可重配置電路拓?fù)?。拓?fù)淇梢灾嘏渲?，且在降壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)渑c諧振轉(zhuǎn)換器拓?fù)渲g切換。開(kāi)關(guān)k1和k2有助于這一點(diǎn)。重配置可手動(dòng)進(jìn)行，或者它在感測(cè)電池的輸出電壓或在管腳編程時(shí)自動(dòng)進(jìn)行。

軟件和控制方案被設(shè)計(jì)為實(shí)施用于gan裝置的高頻切換。憑借高頻，必須更快地做每件事。控制信號(hào)的模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換、計(jì)算以及處理在數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)中執(zhí)行?？梢杂矛F(xiàn)成的dsp硬件(諸如雙核dsp處理器)來(lái)進(jìn)行。同樣，必須非常密切注意控制節(jié)點(diǎn)的效率(即，高效地寫(xiě)節(jié)點(diǎn))，使得其在讀取傳感器與向柵極驅(qū)動(dòng)器輸出控制信號(hào)之間的一個(gè)周期期間快速執(zhí)行。

軟件的另一個(gè)方面涉及充電器的“可重配置性”?，F(xiàn)在，為了根據(jù)管腳編程或所感測(cè)的電池電壓電平來(lái)重配置開(kāi)關(guān)k1和k2，軟件需要更復(fù)雜。另一個(gè)方面是，軟件應(yīng)能夠根據(jù)充電器的輸入電壓電平(該電平可以為115v或230v)來(lái)調(diào)節(jié)pfc控制。

這里所公開(kāi)充電系統(tǒng)的另一個(gè)方面是，dc至dc轉(zhuǎn)換器可以以諧振轉(zhuǎn)換器模式或降壓轉(zhuǎn)換器模式二者之一來(lái)操作。電路的通用性質(zhì)將允許用于開(kāi)發(fā)用于各下一新飛機(jī)的具體充電器硬件的成本降低。相反，可以再用一個(gè)通用充電器零件，而不管電池或操作電壓電平如何。

雖然已經(jīng)參照具體實(shí)施方式描述了通用電池充電器，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以在不偏離本文所陳述的權(quán)利要求的范圍的情況下進(jìn)行各種變更，并且可以對(duì)于其元件替代等同物。另外，可以在不偏離權(quán)利要求范圍的情況下進(jìn)行許多修改，以使這里的示教適于特定情形。

注意，以下段落描述了本公開(kāi)的另外方面：

a1、一種dc至dc轉(zhuǎn)換器，所述dc至dc轉(zhuǎn)換器包括：

第一對(duì)輸出端子；

第一輸入端子和第二輸入端子；

第一開(kāi)關(guān)，該第一開(kāi)關(guān)連接到第一對(duì)輸出端子中的一個(gè)；

多個(gè)電源開(kāi)關(guān)，所述多個(gè)電源開(kāi)關(guān)跨第一輸入端和第二輸入端子串聯(lián)連接；

第一接頭，該第一接頭由各電導(dǎo)體連接至串聯(lián)連接的電源開(kāi)關(guān)中的至少一個(gè)，連接到第二輸入端子，并且連接到第一對(duì)輸出端子中的一個(gè)；

第二接頭，該第二節(jié)頭沿著連接電源開(kāi)關(guān)中的兩個(gè)的電導(dǎo)體布置；

串聯(lián)件，該串聯(lián)件聯(lián)接第一接頭和第二接頭，串聯(lián)件包括電感器、變壓器的初級(jí)繞組和第一電容器；

第三接頭，該第三接頭由各電導(dǎo)體連接至第一電容器、第一開(kāi)關(guān)以及變壓器的初級(jí)繞組；以及

第二電容器，該第二電容器將第一對(duì)輸出端子中的第一輸出端子聯(lián)接至第一對(duì)輸出端子中的第二輸出端子，

其中，第一開(kāi)關(guān)布置在第三接頭與第一對(duì)輸出端子中的第二輸出端子之間，并且dc至dc轉(zhuǎn)換器被配置為在第一開(kāi)關(guān)閉合時(shí)在降壓轉(zhuǎn)換器模式夏操作。

a2、根據(jù)段落a1中所述的dc至dc轉(zhuǎn)換器，其中，電源開(kāi)關(guān)是氮化鎵基晶體管。

a3、根據(jù)段落a1中所述的dc至dc轉(zhuǎn)換器，所述dc至dc轉(zhuǎn)換器還包括：

第二對(duì)輸出端子；

第四接頭；

第二開(kāi)關(guān)，該第二開(kāi)關(guān)布置在第四接頭與第二對(duì)輸出端子中的第一輸出端子之間；

串聯(lián)連接的變壓器的第一次級(jí)繞組和第二次級(jí)繞組；

第一晶體管，該第一晶體管布置在第一次級(jí)繞組與第四接頭之間；以及

第二晶體管，該第二晶體管布置在第二次級(jí)繞組與第四接頭之間，

其中，dc至dc轉(zhuǎn)換器被配置為在第一開(kāi)關(guān)斷開(kāi)且第二開(kāi)關(guān)閉合時(shí)以諧振轉(zhuǎn)換器模式操作。

a4、根據(jù)段落a3中所述的dc至dc轉(zhuǎn)換器，其中，第二對(duì)輸出端子中的第二輸出端子連接到第一次級(jí)繞組與第二次級(jí)繞組之間的中點(diǎn)。

a5、根據(jù)段落a4所述的dc至dc轉(zhuǎn)換器，其中，所述dc至dc轉(zhuǎn)換器還包括：

第五接頭，該第五接頭布置在第二開(kāi)關(guān)與第二對(duì)輸出端子中的第一輸出端子之間；

第六接頭，該第六接頭布置在第二對(duì)輸出端子中的第二輸出端子、與第一次級(jí)繞組和第二次級(jí)繞組之間的中點(diǎn)之間；以及

第三電容器，該第三電容器將第五接頭聯(lián)接到第六接頭。