[發明專利]具有觸發模式過渡成形的諧振開關式功率轉換器

有效

• 申請號: 200910164953.0
• 申請日: 2009-07-27
• 公開（公告）號: CN101651424A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 約翰·L.·米蘭森;莫洛·吉塔諾
• 申請（專利權）人: 美國思睿邏輯有限公司
• 主分類號: H02M7/155
• 分類號: H02M7/155
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及一種開關式功率調節電路，尤其是一種諧振開關式功率轉 換器，其中在觸發開始及結束的脈沖寬度會被減小。

背景技術

在諧振開關式功率轉換器中，當輸出電流需求降低，開關頻率就升高 以減小功率輸出。但是，當遇到低負載或者零負載的情況時，所需要的開 關頻率可能會變得失效，并且通常會由于開關損耗的增加及輸出功率對比 正常開關操作下的功率消耗的下降而產生效率突然下降。由于上述原因， 低功率“觸發”模式就被應用到很低的或者零輸出電流需求時候，此時由 于發出了一個觸發脈沖來重新啟動諧振電路達到一個足夠的水平以對諧振 開關功率轉換器的輸出電容充電，使得輸出電壓能夠被保持住。在觸發與 觸發之間，輸出電容為負載提供功率。

但是，通常觸發動作會對諧振開關式功率轉換器的部件產生應力，尤 其是，開關晶體管在觸發開始和觸發結束的時候會提供更高的瞬間電流。 電路中的變壓器和/或電感器也會受到機械應力的作用，從而造成音頻噪 音，并可能對變壓器造成累積的機械損壞。最后，在通常的觸發動作中產 生的功率明顯會在上述不希望產生的機械震動中被浪費，例如以熱的形式。

因此，現在非常需要有一種具有低功率操作模式的諧振開關式功率轉 換器，能夠減小音頻震動，減小對器件的應力并且提高效率。

發明內容

本發明提供了一種諧振開關式功率轉換器及其操作方法，以達到上述 為諧振開關式功率轉換器提供低功率操作模式的目的，具有減小音頻震動， 減小器件應力以及改善效率的效果。

本發明諧振開關式功率轉換器包括一個諧振回路電路，一個由輸入電 壓源為所述諧振回路電路傳輸能量的開關電路，以及一個將所述諧振回路 電路耦合至所述開關式功率轉換器的輸出端的變壓器。在低功率操作模式 下，所述開關電路產生具有不同脈寬和/或間隔的觸發脈沖以減小開始和/ 或結束時刻由觸發引起的振幅。觸發的最后一個脈沖可以具有比觸發中部 的脈沖更短的脈寬，這最后一個脈沖在距離感應電流變為零的那一刻足夠 近的位置終結所述觸發。觸發的第一個脈沖也可以具有短脈寬，以避免超 過觸發開始時候的振幅。更進一步的，觸發中在最初的和/或最后的脈沖的 間隔可以與觸發中部的脈沖間隔不同以降低瞬間損耗。

觸發開始時和結束時的大量脈沖的脈寬可以預先設置成在觸發開始的 時候逐漸增加，在觸發結束的時候逐漸減少，從而進一步減小由于諧振操 作開始和停止而引起的瞬時電流、應力和音頻震動。在觸發結束時留在開 關電路輸出的電壓與下一個觸發開始時的脈沖極性相反，從而減小觸發的 第一個脈沖開始時開關電路輸出產生的電壓階躍的幅度。開關電路可以更 進一步使觸發總是包含完整的半周期的偶數總和，從而避免每個觸發與觸 發間隔的不對稱。

以下將結合附圖及實施例，對本發明中上文已經描述的以及其它目的、 特征以及先進之處進行更詳細的描述。

附圖說明

圖1為本發明諧振開關式功率轉換器一個實施例的原理示意圖；

圖2為圖1所示的開關式功率轉換器的觸發模式的時序圖；

圖3為圖2所示的時序中觸發的詳細時序圖；

圖4為本發明采用圖1所示的開關式功率轉換器實現的另一個實施例 的觸發的時序圖；

圖5為本發明采用圖1所示的開關式功率轉換器實現的又一個實施例 的觸發的時序圖。

具體實施方式

本發明包括了在工作于低功率觸發模式下的諧振開關式功率轉換器的 輸出變壓器減小器件應力和音頻震動的電路和方法。由于減小了開始和停 止瞬間浪費的能量，低功率觸發模式中的效率也被提高了。

圖1所示為本發明諧振開關式功率轉換器電路的一個實施例。一個開 關控制電路10由晶體管N1和N2控制開關電路。由一個電感和一個電容構 成的串聯諧振回路電路由晶體管N1和N2的開關動作來提供能量。一個變 壓器T1將能量從諧振回路電路耦合至一個整流電橋BR1，來提供整流后的 電流為輸出電容C3充電。輸出電壓V_OUT可以由為開關控制電路10提供反饋 信號的反饋電路12在觸發模式中保持在一個預先設定的電壓上。作為選擇 的，觸發模式也可以是“自由轉動(free-wheeling)”，這樣那個足以為觸 發模式操作提供足夠低的負載電流的觸發，可以提前被設定并且不需要由 反饋控制來提供。