CN102545651B - 具有自动故障清除的同步整流pwm调整器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有自动故障清除的同步整流PWM调整器。本发明公开一种容错同步整流器PWM调整器***和方法。在该***和方法中，强制换向同步整流器可操作耦合到电力总线，并且低侧开关可操作耦合到公共接地端。另外，第一熔断器耦合到强制换向同步整流器和低侧开关，并且可操作以响应于第一故障而断开。此外，电感器耦合到第一熔断器、强制换向同步整流器和低侧开关，并且第二熔断器耦合到电感器并且可操作以耦合到电流源且响应于第二故障而断开。

Description

具有自动故障清除的同步整流PWM调整器
技术领域
本公开的实施方式总体上涉及电压和电流调整***。更具体地，本公开的实施方式涉及可以具有用于电力电源和负载的应用的电压和电流调整***，其可以包括航天器太阳能板或者以串联、并联和其它排布形式耦合的其它类型电源。
背景技术
诸如太阳能阵列的很多类型的电力电源可以包括以串联、并联或者其它适当配置形式耦合的单个或多个元件。电源可以耦合到负载，例如但不限于电力总线、电池等。电源还可以耦合到功率调整器，由此可将电流引向负载或者通过例如但不限于短接电路并使电流返回电源来将电流从负载移开。在诸如封闭电力***(例如但不限于航天器、轮船等)的一些电力***中，以此方式控制电流可能要求维持电力总线的电压调整。例如但非限制地，在包括经调整的电力总线的封闭电力***中，可以提供电流以满足负载的电力需求，并且可能不使用来自负载的过量电流。控制电路可以被用于将电流从电源组的一部分电源中移开以匹配满足负载需要的功率输出。用于调整电力总线和电源的电压调整和控制电路可能在短路模式下发生故障。
发明内容
本发明公开一种容错同步整流器PWM调整器***和方法。在该***和方法中，强制换向同步整流器可操作以耦合到电力总线，并且低侧开关可操作以耦合到公共接地端。另外，第一熔断器耦合到强制换向同步整流器和低侧开关，并且可操作以响应于第一故障而断开。此外，电感器耦合到第一熔断器、强制换向同步整流器和低侧开关，并且第二熔断器耦合到电感器并且可操作以耦合到电流源且响应于第二故障而断开。
通过使用强制换向同步整流器以及熔断器的组合，本公开的实施例在显著降低功率消耗的情况下使用自动容错***自动清除故障。较低的功率消耗显著地减小上述功率级器件的重量，由此减小例如但不限于航天器重量等。减小重量还转换为节省空间和成本，这对于很多类型的电源和负载交互装置都是有用的。
在一个实施例中，一种容错同步整流器PWM调整***包括可操作以耦合到电力总线的强制换向同步整流器，以及可操作以耦合到公共接地端的低侧开关。该***还包括第一熔断器以及电感器，该第一熔断器耦合到强制换向同步整流器和低侧开关并且可操作以响应于第一故障而断开，该电感器耦合到第一熔断器、强制换向同步整流器和低侧开关。该***还包括第二熔断器，该第二熔断器耦合到电感器并且可操作以耦合到电流源并可操作以响应于第二故障而断开。
在另一个实施例中，一种自动容错同步整流PWM调整方法使用耦合到旁路整流器并且可操作以耦合到电力总线的强制换向同步整流器、耦合到强制换向同步整流器的电感器以及耦合到公共接地端的低侧开关将来自电流源的电流同步整流成用于电力总线的电流。该方法还提供耦合到强制换向同步整流器和低侧开关的第一熔断器，并且提供耦合到旁路整流器和电感器的第二熔断器。
另一个实施例包括一种操作容错同步整流PWM调整器***的方法。该方法使用耦合到电力总线的强制换向同步整流器、耦合到强制换向同步整流器和电流源的旁路整流器、耦合到强制换向同步整流器和输入电容器的电感器以及耦合到公共接地端的低侧开关将来自电流源的电流同步整流成用于耦合到输入电容器的电力总线的电流。
该方法还在强制换向同步整流器中出现故障的情况下使耦合到强制换向同步整流器和低侧开关的第一熔断器断开，并且在低侧开关中出现故障的情况下使第一熔断器断开。该方法还在电流源中出现故障的情况下使耦合到电感器和电流源的第二熔断器断开，并且在旁路整流器中出现故障的情况下使第二熔断器断开。该方法还在输入电容器中出现故障的情况下使耦合到输入电容器和公共接地端的第三熔断器断开，并且在输出电容器中出现故障的情况下使耦合到输出电容器和公共接地端的第四熔断器断开。
提供该发明内容从而以简化形式描述概念的选择，这些概念在下面具体实施方式中进一步描述。该发明内容不意图确认要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不意图被用于帮助确定要求保护的主题的范围。
附图说明
本公开的实施例的更完整理解可以通过在连同附图考虑时参考具体实施方式和权利要求获得，其中在所有附图中相似的参考数字指代相似的元件。提供附图以便于理解本公开而不限制本公开的宽度、范畴、规模或适用性。附图不必要按比例绘制。
图1是根据本公开实施例的示例性强制换向同步整流器的图示。
图2是根据本公开实施例的示例性容错同步整流器PWM调整器***的图示。
图3是根据本公开实施例显示自动容错同步整流PWM调整方法的示例性流程图的图示。
图4是根据本公开实施例显示操作容错同步整流PWM调整器***的方法的示例性流程图的图示。
具体实施方式
下面具体实施方式实质上是示例性的，并且不意图限制本公开或本申请或本公开实施例的用途。具体器件、技术和应用的描述仅提供作为示例。在此描述的示例的修改对本领域技术人员来说是显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其它示例和应用而不背离本公开的思想和范畴。此外，没有通过在前面技术领域、背景技术、发明内容或后面具体实施方式中存在的任何明示或暗示的理论进行限制的意图。本公开符合权利要求构成的范畴，并且不限于在此描述并示出的示例。
本公开的实施例可以通过功能块和/或逻辑块组件和各种处理步骤的形式进行描述。应认识到这样的块组件可以通过经配置执行具体功能的任何数量的硬件、软件和/或固件组件实现。为了简洁起见，涉及电路设计的常规技术和组件与***(以及***的各操作组件)的其它功能方面可能不在此详细描述。另外，本领域技术人员应认识到本公开的实施例可以连同各种计算硬件和软件一起实行，而且在此描述的实施例仅是本公开的示例性实施例。
本公开的实施例在实际非限制应用即在卫星或航天器上的电压转换的背景下描述。然而，本公开的实施例不限于这样的卫星或航天器应用，并且在此描述的技术也可以用于其它应用。例如但非限制地，这些实施例可以应用于飞机、船舶、汽车、建筑物、火车、来自反应堆的超加热热耦合、各种电压转换应用和电路等。
这些实施例适用于基本所有类型的串行/并行电力发生源(电源)，以及具有可以交换能量的电源和负载的基本所有类型的交通工具。这些负载可以包括例如但不限于电池、电力总线、各种负载、家用电器、电机、加热器、电力分配***等。电源可以包括例如但不限于卫星电源、航天器电源、飞机电源、船舶发电机、火车电源、太阳能和引擎供电长持续时间飞机和航天器(有人和无人)电源等。另外，本公开的实施例可应用于例如但不限于太阳能、风力和海水波浪能量产生场/电源、发电机阵列等。
本领域技术人员在阅读本描述之后将明白，以下是本公开的示例和实施例，并且不限于根据这些示例进行操作。可以利用其它实施例，并且可以做出结构改变而不背离本公开的示例性实施例的范畴。
在各种应用中，电源(例如航天器太阳能板或者其它电源)通过电压调整器耦合到其它装置(例如电力总线或者其它负载)。本公开的实施例包括同步整流器PWM调整器***，其包括强制换向同步整流器以及熔断器的组合，其形成容错***。在容错***中，如果部件短路，则一个或更多个熔断器断开并且电源保持耦合到其它装置。同步整流器PWM调整器***可操作以用作同步整流器升压转换器。
图1是根据本公开实施例的示例性强制换向同步整流器100(***100)的图示。图1示出双向转换器，其中根据电源开关(未示出)的占空比，电流可从第一总线102(输入端102)(例如从电池)流到第二总线104(输出端104)(例如到卫星或者航天器的100V总线)或者从第二总线104流到第一总线102。由于很小的占空比变化可将电流方向从对第一总线102放电改变为对第一总线102充电，所以期望测量耦合到强制换向同步整流器100的电感器的电感电流，从而可添加反馈环以允许对电流的大小和方向两者进行精细控制。
强制换向同步整流器100包含开关组件，例如电耦合到强制换向电路140的场效应晶体管(FET)122。FET 122包含源极端112、栅极端114、漏极端116和本征体二极管118。例如但非限制地，图1中示出的FET 122包含n型FET，其中本征体二极管118的阳极连接到源极端112，并且本征体二极管118的阴极连接到漏极端116。
尽管图1所示的实施例利用n型FET作为示例，但FET 122可包括任何开关组件，例如但不限于n型FET、p型FET或开关等，其包含可具有相关反向恢复时间的本征体二极管。在FET 122是p型FET的实施例中，本征体二极管118的方向可反向，以使本征体二极管118的阴极连接到p型FET的源极端，并且本征体二极管118的阳极连接到p型FET的漏极端。
通常，在使用大于与接通FET Q关联的阈值电压的电压供应栅极端114时，n型FET允许电流在源极端112和漏极端116之间流动。在供应到栅极端114的电压降低到低于阈值电压或完全去除时，FET122被断开，并且在源极端112和漏极端116之间流动的电流停止流动。如果在FET 122断开时电流从源极端112流动到漏极端116，那么由于电流在本征体二极管118的正偏方向上流动，因此FET 122的本征体二极管118需要一段时间恢复。这被称为反向恢复时间。
然而，如果在FET 122断开时电流从漏极端116流动到源极端112，那么由于电流已经在本征体二极管118的反偏方向上流动，因此不需要反向恢复时间。使用上述概念，可通过在与FET 122关联的断开事件期间将电流强制换向为从二极管的阴极端到二极管的阳极端来消除二极管的反向恢复时间。
FET 122的栅极端114被电耦合到控制FET 122的转换/开关的驱动电压源110。在驱动电压源110向栅极端114提供比阈值电压更大的电压时，FET 122接通。在FET 122的栅极端114没有电压时，FET 122断开。电流经配置以通过输入端102流入FET 122的源极端112，同时流出FET 122的电流向输出端104流动。
如上所述，FET 122被电耦合到强制换向电路140。强制换向电路140包含脉冲电流源120(选择性控制的强制换向电流源)和换向二极管108。脉冲电流源120可被配置以生成换向电流，该换向电流被配置为大于通过输入端102进入的电流。在一个实施例中，换向电流是由强制换向同步整流器100供应非常短时间段的脉冲电流。脉冲电流源120在端子106处被电耦合到换向二极管108的阳极端。
换向二极管108包含在端子106处被电耦合到脉冲电流源120的阳极端(未示出)。换向二极管108还包含在节点124处被电耦合到FET 122的漏极端116和输出端104的阴极端(未示出)。以此方式，换向二极管108与FET 122并联。换向二极管108应以换向二极管108的阴极端连接到本征体二极管118的阴极端的方式布置。
强制换向同步整流器100可在四个阶段中操作。在第一阶段中，FET 122断开，并且脉冲电流源120断开，以使脉冲电流源120不供应换向电流。在该阶段中，输入电流在输入端102处进入强制换向同步整流器100，流过换向二极管108，并在输出端104处输出强制换向同步整流器100。
在第二阶段中，FET 122接通，并且脉冲电流源120保持断开。在该阶段中，输入电流在输入端102处进入，并从源极端112流过FET 122到达漏极端116，并通过输出端104流出。由于FET 122两端的电压降小于换向二极管108的正向电压，因此电流不再流过换向二极管108。
在第三阶段中，在FET 122接通时，脉冲电流源120也接通。在该阶段中，输入电流在输入端102处进入强制换向同步整流器100，并流过脉冲电流源120和换向二极管108。另外，脉冲电流源120供应流过换向二极管108和FET 122的换向电流。在节点124处，输入电流流到输出端104，同时换向电流从漏极端116经过FET 122到达源极端112。
在第四阶段中，FET 122断开，同时换向电流从漏极端116流过FET 122到达源极端112。在该阶段中，换向电流停止流动，并且输入电流流过换向二极管108并在输出端104输出。为消除与FET 122的本征体二极管118关联的反向恢复时间，FET 122应该在电流从漏极端116流过FET 122到达源极端112(与本征体二极管118的方向相反)时断开。通过遵照由四个阶段叙述的事件顺序，FET 122在换向电流从漏极端116流过FET 122到达源极端112时断开。因此，与FET 122关联的反向恢复时间被消除。
上述强制换向同步整流器100可用作各种应用的构件块。特别地，利用包含本征体二极管的开关组件的开关应用可通过利用上述强制换向同步整流器100更有效地执行任务。另外，开关调节器如降压转换器、升压转换器和降压-升压转换器也可利用上述强制换向同步整流器100。
常规开关调节器在主FET的断开时间期间可使用整流器来提供电感器电流的电流通路。通过现代的改善，由于FET开关的反向恢复时间变得很小并由此具有非常小的能量消耗，因此用FET取代整流器变得可行。然而，在高电压应用中，反向恢复时间相对较大，导致显著的功率消耗和对FET的开关频率的限制。
高电压应用可以包括例如但不限于上述示例性卫星总线，陆基和海基的商用和军用飞机，太阳能、风力和海洋电源等。高电压应用还可以包括例如但不限于包括太阳能和引擎电源馈电的电池和其它高压总线的长持续时间无人空间交通工具(UAV)，诸如空间雷达、通信***等。另外，高电压应用可以包括(有人和无人的)飞机，例如但不限于可重复使用和单次任务的交通工具等。
为消除在诸如升压转换器的高电压开关调节器应用中用作整流器的FET的本征体二极管的反向恢复时间，可以用图1中描述的强制换向同步整流器100替换常规的整流器或者同步开关FET。在涉及开关的整流应用中，可以使用贯穿上述四个阶段的整流循环。这些循环可称为整流器开关循环。第四个阶段在整流器开关循环的断开边缘发生。在高电压整流器应用中，施加到开关例如FET的电压可以大于60V。
图2是根据本公开实施例的示例性容错同步整流PWM调整器***200(***200)的图示。***200可以包括如上所述的强制换向同步整流器S1(高侧开关)、耦合到低侧熔断器F1的低侧开关Q1、输出电容器C1、输入电容器C2、熔断器F2、电感器L1、旁路整流器CR1、熔断器F3、熔断器F4、电流源Isp、电力总线202和公共接地端204。***200可操作以用作同步整流升压转换器。通过使用强制换向同步整流器S1以及熔断器F1-F4的组合，***200提供具有非常低的功率耗散的容错***，这进而降低***200的重量并由此降低航天器的重量，如以下更详细描述的。
如图2所示，熔断器F1、F2、F3和F4分别串联耦合到低侧开关Q1、电流源Isp、输入电容器C2和输出电容器C1。结果，如果***100的任意部件具有故障(例如短路)，则熔断器F1-F4中的一个或更多个断开，并且电流源Isp保持通过旁路整流器CR1经由电力总线202连接到例如负载206。以此方式，***200提供容错***。故障可以包括例如但不限于短路、过载电流、常闭型故障(stuck-closed fault)等。在本文中，短路和故障可以互换地使用。负载206可以包括例如但不限于电力总线、家用电器、电机、电池、加热器、电力分配***等。
低侧熔断器F1串联耦合到低侧开关Q1，并且可操作以在强制换向同步整流器S1短路的情况下断开。以此方式，电流源Isp将保持通过旁路整流器CR1和强制换向同步整流器S1连接到电力总线202。低侧熔断器F1还可操作以在Q1短路的情况下断开。以此方式，电流源Isp将保持连接到电力总线202。
熔断器F2串联耦合到电流源Isp，并且可操作以在旁路熔断器CR1短路的情况下断开。如果旁路整流器CR1短路，则高电流将在电感器L1、旁路整流器CR1和强制换向同步整流器S1的路径中流通直到熔断器F2断开。以此方式，电流源Isp将保持连接到电力总线202。熔断器F2也可操作以在电流源Isp短接到公共接地端204的情况下断开。在此情况下，电流源Isp不再提供电力给电力总线202。
强制换向同步整流器S1耦合到熔断器F1、旁路整流器CR1、输出电容器C1、电感器L1和电力总线202。强制换向同步整流器S1(高侧开关)包括FET Q2并且可操作以将来自电流源Isp的直流电流转换为电力总线202上的电压调整交流电流。一般地，高侧开关(耦合到总线)是整流器。然而，在图1所示的实施例中，强制换向同步整流器S1被用作高侧开关，从而功率消耗明显降低。
同步整流降低了电力装置中的功率消耗。较低的功率消耗降低了电力装置的重量，因为需要更少的散热片材料并且可更紧密地封装部件。以此方式，可降低例如但不限于航天器等的交通工具的重量，因为需要更少的热管理硬件。同步整流还改进在更宽范围的电源(例如电流源Isp)变化和总线电流上的控制环稳定性，因为升压转换器不必在传递函数急剧变化的断续传导模式中工作。
输出电容器C1串联耦合到熔断器F4和电力总线202，并且可操作以从电流源Isp接收电荷。
输入电容器C2串联耦合到熔断器F3，并且可操作以便为电感器L1提供交流接地。
电感器L1耦合到低侧熔断器F1、熔断器F2、输入电容器C2和强制换向同步整流器S1，并且可操作以便为***200的升压转换器提供能量存储。在现有方案中，如果低侧开关Q1将电流源Isp永久连接到公共接地端，则电力丢失。然而，与现有方案不同，在图1所示的实施例中，如果低侧开关Q1将电流源Isp连接到公共接地端204，则强制换向同步整流器S1接通，低侧熔断器F1断开并且去除对公共接地端204的短路，使得电流源Isp保持连接(或者耦合)到电力总线202。
旁路整流器CR1耦合到强制换向同步整流器S1、熔断器F2、电流源Isp和电力总线202，并且可操作以在F2断开的情况下将电流旁通到电力总线202。
电流源Isp可以包括电源，例如但不限于太阳能阵列(例如用作卫星或者航天器总线的电源)、电池等。如上所述，***200还可以调整其它类型的电源，例如但不限于其它卫星和航天航空器电源、船舶发电机、火车电源、太阳能和引擎供电的长持续时间飞机和航天器(有人或者无人)电源等。
电力总线202可操作以分配电流，并且可以是例如但不限于航天器电力总线、卫星电力总线、船舶电力总线、汽车电力总线、电网电力总线等。
***200可操作用作同步升压转换器，其中低侧熔断器F1耦合到低侧开关Q1，并且低侧熔断器F1和熔断器F2处于通过电感器L1的升压电感器路径中。以此方式，当任何功率级装置例如强制换向同步整流器S1、低侧开关Q1、输出电容器C1、输入电容器C2、旁路整流器CR1和电流源Isp在短路/故障模式中失效时，***200自动清除故障。
在一个实施例中，电容器熔断器F3和F4可以包括例如但不限于串联冗余电容器。
***200可实现最高可能效率，这是因为升压电路路径包括一个FET(例如Q1或Q2)，其具有比二极管一般具有的电压降更低的电压降。
由于功率级被同步整流，电感器L1的电流可在连续模式下操作，并因此控制环传递函数将在负载电流ILOAD和电流源Isp的电压的整个操作范围上更统一。这允许***200适应较低的感应系数值，进而转化为更小的重量。
图3是根据本公开实施例示出自动容错同步整流PWM调整方法300(方法300)的示例性流程图的图示。结合方法300一起执行的各种任务可以通过软件、硬件、固件或其任何组合机械地执行。应理解方法300可以包括任意数量的附加或替代任务，图3所示的任务不需要按照图示顺序执行，并且方法300可以被合并到具有未在此详细描述的额外功能的更复杂程序或方法中。
为了图示说明的目的，方法300的以下描述可能涉及在上面结合图1和图2提到的元件。在实际实施方式中，方法300的一些部分可以通过***100-200的不同元件执行，例如：强制换向同步整流器S1(高侧开关)、低侧开关Q1、输出电容器C1、输入电容器C2、低侧熔断器F1、熔断器F2、电感器L1、旁路整流器CR1、熔断器F3、熔断器F4、电流源Isp和电力总线202等。方法300可以具有与图1-图2所示的实施例类似的功能、材料和结构。因此在这里可以不多余地描述共同的特征、功能和元件。
方法300可以开始于使用耦合到旁路整流器CR1并且可操作以耦合到电力总线202的强制换向同步整流器S1、耦合到强制换向同步整流器S1的电感器L1以及耦合到公共接地端204的低侧开关Q1将来自电流源Isp的电流同步整流成用于电力总线202的电流(任务302)。
方法300可以继续进行以下步骤：提供耦合到强制换向同步整流器S1和低侧开关Q1的第一熔断器F1(任务304)。
方法300可以继续进行以下步骤：提供耦合到旁路整流器CR1和电感器L1的第二熔断器F2(任务306)。
图4是根据本公开实施例示出操作自动容错同步整流PWM调整器***200的方法400的示例性流程图的图示。结合方法400一起执行的各种任务可以通过软件、硬件、固件或其任何组合机械地执行。应理解方法400可以包括任意数量的附加或替代任务，图4所示的任务不需要按照图示顺序执行，并且方法400可以被合并到具有未在此详细描述的额外功能的更复杂程序或方法中。
为了图示说明的目的，方法400的以下描述可能涉及在上面结合图1和图2提到的元件。在实际实施方式中，方法400的一些部分可以通过***100-200的不同元件执行，例如：强制换向同步整流器S1(高侧开关)、低侧开关Q1、输出电容器C1、输入电容器C2、低侧熔断器F1、熔断器F2、电感器L1、旁路整流器CR1、熔断器F3、熔断器F4、电流源Isp和电力总线202等。方法400可以具有与图1-图2所示的实施例类似的功能、材料和结构。因此在这里可以不多余地描述共同的特征、功能和元件。
方法400可以开始于使用耦合到电力总线202的强制换向同步整流器S1、耦合到强制换向同步整流器S1和电流源Isp的旁路滤波器CR1、耦合到强制换向同步整流器S1和输入电容器C2的电感器L1以及耦合到公共接地端204的低侧开关Q1将来自电流源Isp的电流同步整流成用于耦合到输入电容器C2的电力总线202的电流(任务402)。
方法400可以继续进行以下步骤：如果强制换向同步整流器S1中出现故障，则使第一熔断器如耦合到强制换向同步整流器S1和低侧开关Q1的低侧熔断器F1断开(任务404)。
方法400可以继续进行以下步骤：如果低侧开关Q1中出现故障，则使第一熔断器如熔断器F1断开(任务406)。
方法400可以继续进行以下步骤：如果电流源Isp中出现故障，则使第二熔断器如耦合到旁路整流器CR1和电感器L1的熔断器F2断开(任务408)。
方法400可以继续进行以下步骤：如果旁路整流器CR1中出现故障，则使第二熔断器F2断开(任务410)。
方法400可以继续进行以下步骤：如果输入电容器C2中出现故障，则使第三熔断器如耦合到输入电容器C2和公共接地端204的熔断器F3断开(任务412)。
方法400可以继续进行以下步骤：如果输出电容器C1中出现故障，则使第四熔断器如耦合到输出电容器C1和公共接地端204的熔断器F4断开(任务414)。
以此方式，当任何功率级在短路模式中发生故障时，本公开的实施方式自动地清除故障。强制换向同步整流器被用于降低功率消耗。较低的功率消耗可减小功率级装置的重量，因为需要较少的散热器材料并且可以更紧密地封装部件。以此方式，重量例如航天器重量可被降低，这是因为需要较少的热管理硬件。减小重量还转换为空间和成本的节省，这对于许多类型的电源/负载交互装置来说都是有用的。
以上描述提到“连接”或“耦合”在一起的元件或节点或特征。如在此所用，除非另外明确陈述，“连接”的意思是一个元件/节点/特征直接联结到另一元件/节点/特征(或与其直接通信)，并且不必是机械性联结。同样，除非另外明确陈述，“耦合”的意思是一个元件/节点/特征直接或间接联结到另一元件/节点/特征(或与其直接或间接通信)，并且不必是机械性联结。因此，尽管图1-2示出了元件的示例性排布，但另外的中间元件、器件、特征或组件可在本公开的实施例中存在。
除非另外明确陈述，本文中所用的术语和短语及其变化应被解读为是可扩充的，与限制相反。如前面的示例：术语“包括”应理解为“包括而不限于”等；术语“示例”被用来提供所讨论的项目的示例性实例，不是其穷举或限制性列举；以及形容词例如“常规的”、“传统的”、“正常的”、“标准的”、“已知的”和相似意思的术语不应解释为将描述的项目限制到给定时间段或限制到在给定时间可用的项目，而应理解为包含常规的、传统的、正常的或标准的技术，该技术可在当前或在未来任何时间可用或已知。
同样，用连词“和”连接的一组项目不应理解为分组中存在这些项目中的每一个，而应理解为“和/或”，除非另外明确陈述。类似地，用连词“或”连接的一组项目不应理解为在该组中需要相互排斥性，而同样应理解为“和/或”，除非另外明确陈述。此外，尽管本公开的项目、元件或组件可能以单数形式描述或要求保护，但预期复数形式在其范畴内，除非明确陈述限于单数形式。在一些示例中，加宽单词和短语例如“一个或(更)多个”、“至少”、“但不限于”或其它相似短语的存在不应理解为意思是在可缺少此类加宽短语的示例中意欲或要求更窄的情况。

Claims (10)

1.一种具有容错同步整流器的PWM调整器***，其包括：
强制换向同步整流器，其包括本征体二极管并且被配置以耦合到电力总线，并且通过将电流强制换向为穿过所述本征体二极管来消除所述本征体二极管的反向恢复时间；
低侧开关，其被配置以耦合到公共接地端；
第一熔断器，其耦合到所述强制换向同步整流器和所述低侧开关，并且被配置以响应于所述强制换向同步整流器中的第一故障和所述低侧开关中的第一故障中的一个或更多而断开，由此所述电力总线保持耦合到电流源；
电感器，其耦合到所述第一熔断器、所述强制换向同步整流器和所述低侧开关；
第二熔断器，其耦合到所述电感器并且被配置以耦合到电流源，并且被配置以响应于第二故障而断开，由此所述电力总线保持耦合到所述电流源；以及
旁路整流器，所述旁路整流器耦合到所述第二熔断器和所述强制换向同步整流器并且被配置以耦合到所述电流源。
2.根据权利要求1所述的***，其中所述第一熔断器进一步响应于所述电流源中的第二故障而断开。
3.根据权利要求1所述的***，其中所述第二熔断器响应于包含所述旁路整流器短路的第二故障而断开。
4.根据权利要求1所述的***，其中所述电流源包括至少一个太阳能板，并且所述***进一步包括耦合到所述强制换向同步整流器的所述电力总线，其中所述电力总线包括航天器功率总线。
5.根据权利要求1所述的***，其进一步包括：
输入电容器，其耦合到所述电感器；
第三熔断器，其串联耦合到所述输入电容器和所述公共接地端，并且被配置以响应于所述输入电容器中的第三故障而断开，其中所述第三熔断器包括串联冗余电容器；
输出电容器，其被配置以耦合到所述电力总线；以及
第四熔断器，其串联耦合到所述输出电容器和所述公共接地端，并且被配置以响应于所述输出电容器中的故障而断开，其中所述第四熔断器包括串联冗余电容器。
6.根据权利要求1所述的***，其中所述强制换向同步整流器降低功率消耗，并且所述强制换向同步整流器包括：
场效应晶体管开关即FET开关，其包括栅极端、漏极端、源极端和本征体二极管，所述本征体二极管包括阴极端和阳极端；
换向二极管，其具有电耦合到所述FET开关的所述漏极端并且电耦合到所述本征体二极管的阴极端的阴极端；以及
选择性控制的强制换向电流源，其电耦合到所述换向二极管，并且在所述FET开关导通的同时被配置以从所述换向二极管传递换向电流到所述FET开关，由此换向电流从所述本征体二极管的阴极端传递到所述本征体二极管的阳极端。
7.一种自动容错同步整流PWM调整方法，所述方法包括：
使用耦合到旁路整流器并且被配置以耦合到电力总线的强制换向同步整流器、耦合到所述强制换向同步整流器的电感器以及耦合到公共接地端的低侧开关将来自电流源的电流同步整流成用于所述电力总线的电流；
将电流强制换向为穿过本征体二极管以消除所述本征体二极管的反向恢复时间，所述强制换向同步整流器包括所述本征体二极管；
提供耦合到所述强制换向同步整流器和所述低侧开关的第一熔断器；以及
提供耦合到所述旁路整流器和所述电感器的第二熔断器。
8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括：
响应于所述强制换向同步整流器中的故障，使所述第一熔断器断开；
响应于所述低侧开关中的故障，使所述第一熔断器断开；以及
响应于所述电流源中的故障，使所述第二熔断器断开。
9.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括：
提供所述旁路整流器，所述旁路整流器耦合到所述第二熔断器和所述强制换向同步整流器并且被配置以耦合到所述电流源；以及
响应于所述旁路整流器中的故障，使所述第二熔断器断开；
提供耦合到所述电感器的输入电容器；
提供串联耦合到所述输入电容器和所述公共接地端的第三熔断器；
响应于所述输入电容器中的故障，使所述第三熔断器断开；
提供被配置以耦合到所述电力总线的输出电容器；
提供串联耦合到所述输出电容器和所述公共接地端的第四熔断器；以及
响应于所述输出电容器中的故障，使所述第四熔断器断开。
10.一种操作PWM调整器***的容错同步整流的方法，所述方法包括：
使用耦合到电力总线的强制换向同步整流器、耦合到所述强制换向同步整流器和电流源的旁路整流器、耦合到所述强制换向同步整流器和输入电容器的电感器以及耦合到公共接地端的低侧开关将来自所述电流源的第一电流同步整流成用于耦合到输出电容器的所述电力总线的第二电流；
将电流强制换向为穿过本征体二极管以消除所述本征体二极管的反向恢复时间，所述强制换向同步整流器包括所述本征体二极管；
如果在所述强制换向同步整流器中出现第一故障，则使耦合到所述强制换向同步整流器和所述低侧开关的第一熔断器断开；
如果所述低侧开关中出现第二故障，则使所述第一熔断器断开；
如果所述旁路整流器中出现包含所述旁路整流器的短路的第三故障，则使第二熔断器断开；
如果所述输入电容器中出现第四故障，则使耦合到所述输入电容器和所述公共接地端的第三熔断器断开；
如果所述输出电容器中出现第五故障，则使耦合到输出电容器和所述公共接地端的第四熔断器断开；以及
在存在所述第一故障、第二故障、第三故障、第四故障和第五故障的情况下，维持电流从所述电流源流动到所述电力总线。
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