[發(fā)明專利]ZVS變換器在諧振工作頻率下的控制模式

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010177297.0
• 申請(qǐng)日: 2010-05-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101888187A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薩基·摩蘇伊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 英特賽爾美國(guó)股份有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 李玲;袁逸

本申請(qǐng)要求2009年5月11日提交的題為“包括磁滯/滑移模控制的諧振變換器(RESONANT?CONVERTER?INCLUDING?HYSTERETIC/SLIDINGMODE?CONTROL)”的No.61/176,978美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的權(quán)益，該文獻(xiàn)援引包含于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及零電壓切換變換器，更具體地涉及零電壓切換電壓變換器在其諧振頻率下的操作。

背景技術(shù)

ZVS(零電壓切換)DC/DC變換器是D/C/DC電壓變換器。當(dāng)ZVC變換器工作在零電壓或工作在零電平電流切換時(shí)，控制與ZVS變換器關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)晶體管的切換頻率的常見(jiàn)方法是使用可變切換頻率。由于電路不是一直工作在其諧振頻率下，這種控制方法不能有效地完成固有的元件布設(shè)。由于諧振頻率提供ZVS變換器最有效的工作頻率，因此具有工作在其諧振頻率下的ZVS變換器具有高得多的效率水平。對(duì)ZVS變換器而言，工作在諧振頻率的能力在仍然使MOSFET開(kāi)關(guān)晶體管工作在較低平均頻率的同時(shí)還對(duì)ZVS變換器中的高頻變壓器提供了設(shè)計(jì)能力。在某些實(shí)現(xiàn)中，這將使ZVS變換器的變壓器具有小得多的結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本文披露和描述的本發(fā)明的一個(gè)方面包括零電壓切換變換器。零電壓切換變換器包括含響應(yīng)輸入電壓源和開(kāi)關(guān)控制信號(hào)產(chǎn)生控制電流的多個(gè)開(kāi)關(guān)的切換網(wǎng)絡(luò)。電路響應(yīng)控制信號(hào)產(chǎn)生經(jīng)調(diào)整的輸出電壓。控制電路產(chǎn)生開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，其中開(kāi)關(guān)控制信號(hào)在零電壓切換穩(wěn)壓器的諧振頻率下操縱多個(gè)開(kāi)關(guān)。

附圖說(shuō)明

為了更完整的理解，現(xiàn)在結(jié)合附圖參閱下面的說(shuō)明，在附圖中：

圖1是ZVS?DC/DC變換器的示意圖；

圖2a和2b示出在不同切換頻率下流過(guò)ZVS變換器的MOSFET開(kāi)關(guān)的電流；

圖3是描述根據(jù)開(kāi)關(guān)晶體管工作在諧振頻率下的控制模式的圖1電路操作的流程圖；

圖4示出基于等于一半諧振頻率的固定接通時(shí)間和一半諧振頻率的倍數(shù)的離散斷開(kāi)時(shí)間的控制方法的操作；

圖5示出基于磁滯控制和ZVS模式檢測(cè)以使ZVS變換器保持工作在諧振頻率下的控制方法；以及

圖6是用于控制PWM信號(hào)以維持固定穩(wěn)壓的輸出電壓的電路的方框圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參見(jiàn)附圖，其中相同附圖標(biāo)記在本文中用來(lái)表示相同的要素，給出和描述了諧振工作頻率下ZVS變換器的控制模式的各附圖和實(shí)施例并描述了其它可行實(shí)施例。附圖不一定按比例繪出，在某些情形下附圖僅以示例為目的被夸大和/或簡(jiǎn)化。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解基于可行實(shí)施例下述實(shí)例的許多可行的應(yīng)用和變化。

ZVS(零電壓切換)DC/DC變換器是DC/DC電壓變換器。當(dāng)ZVS變換器工作在零電壓或工作在零電平電流切換時(shí)，控制與ZVS變換器關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)晶體管的切換頻率的常見(jiàn)方法是使用可變切換頻率。由于電路不是一直工作在其諧振工作頻率下，這種控制方法不能有效地完成諧振布設(shè)。由于諧振頻率包含ZVS變換器最有效的工作頻率，因此具有一直工作在其諧振頻率能力的ZVS變換器具有高得多的效率水平。這種設(shè)計(jì)在仍然使MOSFET開(kāi)關(guān)晶體管工作在較低平均頻率的同時(shí)還對(duì)ZVS中的高頻變壓器提供了設(shè)計(jì)能力。在某些限制條件下，這將使ZVS變換器的變壓器具有小得多的結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)在參見(jiàn)附圖，更具體地參見(jiàn)圖1，圖中示出ZVS(零電壓切換)變換器102的示意圖。直流電壓源104連接在節(jié)點(diǎn)106和接地節(jié)點(diǎn)108之間。電壓源104將DC輸入電壓提供給ZVS變換器102。輸入電壓源104將輸入電壓提供給由半橋驅(qū)動(dòng)器控制電路112、上端開(kāi)關(guān)晶體管114和下端開(kāi)關(guān)晶體管116構(gòu)成的受控開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)110。上端開(kāi)關(guān)晶體管114和下端開(kāi)關(guān)晶體管116包括MOSFET晶體管，它們的柵極各自連接成從半橋驅(qū)動(dòng)器112接收控制信號(hào)。上端開(kāi)關(guān)晶體管114是漏極/源極路徑連接在節(jié)點(diǎn)106和節(jié)點(diǎn)118之間的P溝道或N溝道晶體管。下端開(kāi)關(guān)晶體管116包括其漏極/源極路徑連接在節(jié)點(diǎn)118和接地節(jié)點(diǎn)108之間的P或N溝道晶體管。受控開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)110的輸出從節(jié)點(diǎn)118提供至諧振腔電路120。諧振腔電路120包括連接在節(jié)點(diǎn)118和節(jié)點(diǎn)124之間的電容器122以及連接在節(jié)點(diǎn)124和節(jié)點(diǎn)128之間的電感器126。諧振腔電路120還包括連接在節(jié)點(diǎn)128和接地節(jié)點(diǎn)108之間的第二電感器130。