[發明專利]用于開關轉換器的主動電磁干擾減小的系統和方法

有效

• 申請號: 201110448906.6
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN102739035A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: Z·穆薩維;秦繼峰;C·布瑞澤爾
• 申請（專利權）人: 英特賽爾美國股份有限公司
• 主分類號: H02M1/44
• 分類號: H02M1/44
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 錢慰民

相關申請的交叉引用

本申請要求2011年4月15日提交的美國臨時申請S/N?61/475,898的權益，該申請的全部內容出于所有意圖和目的通過引用結合于此。

附圖簡述

參考以下描述以及附圖將能更好地理解本發明的益處、特征以及優點，在附圖中：

圖1是包含寄生環的傳統降壓式轉換器的簡化示意圖；

圖2是根據本發明一個實施例實現的包括用于減少開關振鈴(ringing)和EMI的附加組件的轉換器的示意圖；

圖3是描繪基于開關S1-S3的狀態的相應工作模式下圖2的轉換器的一組示意電路圖；

圖4是示出圖2的轉換器的開關S1-S3的操作的一組三個時序圖；

圖5是示出在圖4的同一時間周期內圖2的轉換器的操作的電流和電壓的一對時序圖；

圖6是示出對于圖1的傳統降壓式轉換器的S1、S2的開關電壓和VS2的時序圖；

圖7是示出在開關操作過程中圖2的轉換器的S1的柵極-源極電壓(G1)和電壓VS1、VS2的時序圖；以及

圖8是配置有包括根據本發明一個實施例實現的轉換器的電源的計算機系統的簡化框圖，所述轉換器例如是根據圖2的轉換器。

具體實施方式

給出以下描述以使本領域技術人員能在特定應用及其需求的背景下作出和利用所提供的本發明。然而，優選實施例的多種修改對本領域技術人員將會是明顯的，而且可將本文所限定的一般原理應用于其它實施例。因此，本發明不旨在局限于本文中示出和描述的特定實施例，而應給予與本文中披露的原理和新穎特征一致的最寬范圍。

包括根據其中將較大輸入電壓VIN轉換成較小輸出電壓VOUT的降壓式轉換器的降壓式配置實現的那些開關轉換器天生具有可能在開關節點造成大量振鈴的寄生環。振鈴可進一步產生不理想的電磁干擾(EMI)。EMI可被輻射至內部或外部電路或甚至附近的電子裝備，這可能造成該電子器件或其它電子器件或裝備的錯誤操作或甚至故障。本文描述的轉換器可用于靈敏的電子器件內，例如儀器電子器件或醫療設備等。要求盡可能地最小化或甚至消除EMI。

圖1是包含由環形箭頭表示的寄生環102的傳統降壓式轉換器100的簡化示意圖。轉換器包括提供輸入電壓VIN的輸入電壓源202、電子功率開關S1和S2、輸出電感器LO、輸出電容器CO和由負載電阻器RL表征的輸出負載。開關S1、S2耦合在一起并耦合于輸出電感器L1作為相節點PH。元件LP1、LP2和LP3是寄生電感而非物理電感器并因此用虛線表示。元件CP表示開關S2的寄生電容而非物理電容器并因此用虛線表示。CP表征電子功率開關S2的漏極-源極、漏極-柵極和柵極-源極電容的效果。還示出了輸入電壓的去耦電容器CD。寄生元件連同電容器CD形成寄生環102。

在傳統轉換器100中，S1是被激活或導通以將相節點PH耦合至VIN的“上端”電子開關，隨后上端開關S1被截止而“下端”開關S2被導通以使相節點PH耦合至GND(地)。當根據PWM控制發起一新的周期時，下端開關S2截止且隨后上端開關S1再次導通，且操作以這種方式反復以執行本領域內技術人員所知的電壓轉換。空載時間控制確保開關S1和S2兩者不會被同時導通，因此一個開關在另一開關導通前截止，反之亦然。

在開關過程中，寄生器件造成在104處的時序圖插圖中表示的振鈴。在開關過程中這種顯著的振鈴產生不理想的EMI。轉換器100的開關頻率可以是幾十或幾百千赫(kHz)或類似量，而振鈴可以是幾十或幾百兆赫(MHz)或類似量。這種振鈴可能被輻射至內部或外部電路或至附近的電子器件和裝備，這造成不理想的EMI。