[發明專利]一種實現低電壓開關應力的控制方法

有效

• 申請號: 201510279842.X
• 申請日: 2015-05-27
• 公開（公告）號: CN104917380B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 張乙乙;周穎
• 申請（專利權）人: 張乙乙;周穎
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種實現低電壓開關應力的控制方法，其特征在于：所述控制方法基于的升壓電路包括輸入電源、開關元件S1、S2、二極管D1、D2、電感L、輸入電容C1、中間電容C2和輸出電容Co，所述的升壓電路的輸入電源產生輸入電壓Vin，所述的開關管S1、S2分別具有寄生電容C_S1、C_S2，輸入電壓Vin的正極連接電感L的一端以及輸入電容C1的負端，電感L的另一端連接開關元件S1的集電極、二極管D1的陽級，開關元件S1的發射極連接開關元件S2的集電極，開關元件S2的發射極連接輸入電壓Vin的負極，所述中間電容C2的一端連接二極管D1的陰極，另一端連接開關元件S1的發射極，二極管D2的陽極連接二極管D1的陰極，二極管D2的陰極連接輸入電容C1的正端，輸出電容Co的一端連接二極管D2的陰極，輸出電容Co的另一端連接輸入電壓Vin的負極，并在其兩端產生輸出電壓Vout；

基于所述升壓電路，實現低電壓開關應力的控制方法包括以下控制階段：

電路工作第一階段為：開關元件S1、S2均導通，由開關元件S1、S2構成的開關支路處于導通狀態，電感電流I_L將流過開關元件S1、S2，電流從輸入電壓Vin的正極經過電感L流向輸入電壓Vin的負極；不經過二極管D1、D2，由二極管D1、D2構成的二極管支路處于斷開狀態；

電路工作第二階段為：開關元件S1導通，開關元件S2關斷，由于開關元件S2的關斷，導致開關支路處于斷開狀態，電感電流將通過二極管D1、D2流向輸入電容C1和輸出電容Co，二極管支路處于導通狀態，此時的電容狀態為中間電容C2和寄生電容C_S2串聯后與輸出電容Co和二極管D2串聯支路并聯；達到穩態后中間電容C2和寄生電容C_S2各自的電壓將為輸出電容Co上的輸出電壓的50％；

電路工作第三階段為：開關元件S1關斷、開關元件S2關斷，由于開關元件S1、S2的關斷，導致開關支路仍處于斷開狀態，電感電流將繼續通過二極管D1、D2流向輸入電容C1和輸出電容Co，二極管支路仍處于導通狀態，此時的電容狀態為(1)中間電容C2和寄生電容C_S2串聯后與輸出電容Co和二極管D2串聯支路并聯；(2)寄生電容C_S1與中間電容C2和二極管D1串聯支路并聯，達到穩態后中間電容C2和寄生電容C_S2各自的電壓將為輸出電容Co上的輸出電壓的50％，寄生電容C_S1的電壓為中間電容C2的電壓，也為輸出電容Co上的輸出電壓的50％；

電路工作第四階段為：開關元件S1導通、開關元件S2關斷，由于開關元件S2的關斷，導致開關支路仍處于斷開狀態，假設該電路電流處于連續模式，電感電流將繼續通過二極管D1、D2流向輸入電容C1和輸出電容Co，二極管支路仍處于導通狀態，此時的電容狀態為：(1)中間電容C2和寄生電容C_S2串聯后與輸出電容Co和二極管D2串聯支路并聯，(2)寄生電容C_S1兩端由于開關管S1的導通處于短接狀態；達到穩態后中間電容C2和寄生電容C_S2各自的電壓將為輸出電容Co上的輸出電壓的50％，寄生電容C_S1的電壓將被泄放降至0；

電路工作第五階段為：開關元件S1導通、開關元件S2導通，由于開關元件S1.S2的導通，導致開關支路回到導通狀態，電感電流I_L將流過開關元件S1、S2，電流從輸入電壓Vin的正極經過電感L流向輸入電壓Vin的負極；由于二極管D1、D2承受反向壓降，二極管支路將變為處于關斷狀態，此時的電容狀態為：(1)中間電容C2暫時處于懸浮狀態(2)寄生電容C_S2兩端由于開關管S2的導通處于短接狀態；達到穩態后中間電容C2由于電壓不能突變暫時仍將為輸出電容Co上的輸出電壓的50％，寄生電容C_S1、C_S2的電壓將被泄放降至0；

通過控制開關元件S1、S2的導通和關斷，實現升壓功能的同時使所述開關管S1、S2集電極和發射極之間的電壓降不超過輸出電壓的50％。