[發明專利]升壓功率變換器系統及升壓方法

有效

• 申請號: 201210254762.5
• 申請日: 2012-07-23
• 公開（公告）號: CN102904441A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: R·霍洛韋;A·翁格;H·侯
• 申請（專利權）人: 快捷半導體（蘇州）有限公司;快捷半導體公司
• 主分類號: H02M3/10
• 分類號: H02M3/10
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理事務所(普通合伙) 11270
• 代理人: 武晨燕;張穎玲

技術領域

本申請涉及一種升壓功率變換器系統以及升壓方法，并且更為具體地，涉及一種在不連續導通模式中具有高壓側有源阻尼的升壓功率變換器。

背景技術

升壓功率變換器是開關型電源的一種類型，其將輸入直流(DC)電壓轉換為更高的、具有相同極性的輸出DC電壓。升壓功率變換器可以在不連續導通模式下工作，其中，在開關循環的一部分，流過電感器的電流為零。當電感器的電流達到零時，由于功率開關和整流二極管中的寄生電容的影響，功率變換器將產生環流(ring)或振蕩。這個環流使得變換器的控制回路變得不穩定并且降低變換效率。此外，當升壓變換器用于有效功率因數修正時，這個環流可以在線路電流中引入雜散諧波，從而導致所不期望的功率因數的減少。

針對這個問題的一種解決方式是使用無源電阻-電容(RC)網絡，無源RC將變換器開關節點接地，其減弱該振蕩。然而，在集成解決方案的情況下，這種方法需要相對大的電容器，從而占用很多芯片面積，或者在分立元件解決方案的情況下，這種方法需要額外的外部元件。另一種方法是在變換器開關節點和地之間使用有源阻尼(即，低側阻尼開關)，但是這種方法浪費了功率并且降低了變換器效率。

發明內容

本申請提供一種升壓功率變換器系統，包括：輸入電壓高壓側節點；電感器，其在所述電感器的第一端部處耦合到所述輸入電壓高壓側節點；功率開關，其在所述電感器的第二端部處耦合到所述電感器；驅動電路，其被配置成對所述功率開關進行控制，以使得當負載電流下降到臨界導通閾值以下時，所述升壓功率變換器系統在不連續導通模式下進行操作；以及阻尼開關，其被配置成使得電流從所述電感器的所述第二端部處的所述功率開關流向所述輸入電壓高壓側節點，其中，當所述功率開關斷開時，所述阻尼開關閉合，并且當所述功率開關閉合時，所述阻尼開關斷開。

本申請提供一種升壓方法，包括：為升壓功率變換器提供輸入電壓高壓側節點；將電感器與所述輸入電壓高壓側節點在所述電感器的第一端部處耦合；將功率開關與所述電感器在所述電感器的第二端部處耦合；將驅動電路配置為控制所述功率開關，以使得當負載電流下降到臨界導通閾值以下時，所述升壓功率變換器在不連續導通模式下進行操作；以及將阻尼開關配置為使得電流從所述電感器的所述第二端部處的所述功率開關流向所述輸入電壓高壓側節點，其中，當所述功率開關斷開時，所述阻尼開關閉合，并且當所述功率開關閉合時，所述阻尼開關斷開。

一種電子設備，包括：輸入電壓高壓側節點；電感器，其與所述輸入電壓高壓側節點在所述電感器的第一端部處耦合；功率開關，其與所述電感器在所述電感器的第二端部處耦合；驅動電路，其被配置成對所述功率開關進行控制，以使得當負載電流下降到臨界導通閾值以下時，所述電子設備在不連續導通模式下進行操作；以及阻尼開關，其被配置成使得電流從所述電感器的所述第二端部處的所述功率開關流向所述輸入電壓高壓側節點，其中，當所述功率開關斷開時，所述阻尼開關閉合，并且當所述功率開關閉合時，所述阻尼開關斷開。

本申請提供一種工作在不連續導通模式(DCM)下的升壓功率變換器，該升壓功率變換器具有高壓側有源阻尼以減少環流并且增加變換器的穩定性和效率。有利地，本申請的升壓功率變換器可以達到振蕩的臨界阻尼，這是因為通過使用高壓側有源阻尼，避免了現有解決方案所具有的對變換器效率的不利影響。

附圖說明

通過下文的描述并且參考附圖，本申請主題的實施例的特征和優點將變得更為明顯，其中類似的附圖標記表示類似的部件，并且其中：

圖1示出了與本申請一致的一個示例性實施例的電路框圖；

圖2示出了將與本申請一致的一個示例性實施例和現有技術實現方式進行比較的電感器電流波形；

圖3示出了將與本申請一致的一個示例性實施例與現有技術實現方式進行比較的阻尼開關功率波形；

圖4示出了與本申請示例性實施例一致的具有臨界阻尼的電感器電流波形；以及

圖5示出了與本申請一致的一個示例性實施例的操作流程圖。

雖然下文的詳細描述將參考說明性的實施例來進行，但是對于本領域技術人員而言，對于這些實施例的許多改變、修改以及變化是顯而易見的。

具體實施方式

概括而言，本申請提供一種工作在不連續導通模式(DCM)下的升壓功率變換器，該升壓功率變換器具有高壓側有源阻尼以減少環流并且增加變換器的穩定性和效率。有利地，本申請的升壓功率變換器可以達到振蕩的臨界阻尼，這是因為通過使用高壓側有源阻尼，避免了現有解決方案所具有的對變換器效率的不利影響。