[發明專利]功率轉換方法和功率轉換器

有效

• 申請號: 201610900583.2
• 申請日: 2016-10-14
• 公開（公告）號: CN106602870B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: G·德伯伊
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱

提出了功率轉換方法和功率轉換器。公開了一種功率轉換器和用于操作功率轉換器的方法。在實施例中，用于操作功率轉換器的該方法包括：在多個驅動循環中的至少一個驅動循環之前維持第一電子開關關斷并且電感器被去磁化持續暫停時段，預磁化與第一電子開關串聯連接的電感器，以及使用通過預磁化存儲在電感器中的能量來對第一電子開關的寄生電容進行放電。該方法還包括在對寄生電容進行放電之后，接通第一電子開關持續接通時段。

技術領域

本公開內容涉及功率轉換器和功率轉換方法，尤其涉及在輕負載條件下操作功率轉換器。

背景技術

開關模式功率轉換器(開關模式電源，SMPS)被廣泛地用于汽車、工業或消費電子應用中的功率轉換。開關模式功率轉換器包括至少一個電子開關和至少一個電感器。由功率轉換器接收到的輸入功率并且因此由功率轉換器提供的輸出功率能夠由至少一個電子開關的開關模式操作來控制。電感器用作緩沖器，該緩沖器當電子開關處于開狀態時磁性地存儲從功率轉換器的輸入接收到的能量并且當電子開關處于關狀態時將所存儲的能量轉發到輸出。

電感器的尺寸構成功率轉換器的總體尺寸的重大部分。因此，為了減小總體尺寸，可能期望的是減小電感器的尺寸。因為電感器磁性地存儲能量的能力隨著尺寸減小而降低，所以減小電感器尺寸使得有必要提高開關頻率。至少一個電子開關的開關模式操作與損耗相關聯，該損耗通常被稱為開關損耗。這些開關損耗隨著開關頻率增大而增大。基本上，期望具有低開關損耗以獲得功率轉換器的高效率。具體地，期望甚至在其中功率轉換器的輸出功率顯著低于額定功率的低負載情況下具有高效率。

發明內容

一個示例涉及一種方法。該方法包括：在功率轉換器的多個驅動循環中的至少一個驅動循環中，預磁化與第一電子開關串聯連接的電感器，使用通過預磁化存儲在電感器中的能量來對第一電子開關的寄生電容進行放電，并且在對寄生電容進行放電之后，接通第一電子開關導通時段。另外，該方法包括在功率轉換器的多個驅動循環中的至少一個驅動循環之前，維持第一電子開關在一暫停時段中被關斷并且電感器被去磁化。

另一示例涉及一種功率轉換器。該功率轉換器包括與第一電子開關串聯連接的電感器、以及控制電路。該控制電路被配置為在多個驅動循環中的至少一個驅動循環中，用以預磁化電感器，使用通過預磁化存儲在電感器中的能量來對第一電子開關的寄生電容進行放電，并且在對寄生電容進行放電之后，接通第一電子開關導通時段。另外，該控制電路被配置為在多個驅動循環中的至少一個驅動循環之前維持第一電子開關被關斷并且電感器被去磁化持續暫停時段。

附圖說明

下面參考附圖解釋示例。附圖用于說明某些原理，使得僅僅示出了用于理解這些原理必要的方面。附圖不是按比例繪制的。在附圖中相同的附圖標記指代相似的特征。

圖1示出了根據一個示例的具有升壓拓撲的功率轉換器；

圖2A-2B示出了如何能夠實現功率轉換器中的電子開關的示例；

圖3示出了功率轉換器中的控制電路的一個示例；

圖4A-4D示出了圖示功率轉換器的一個操作模式(輕負載模式) 的信號波形，其中在該操作模式中在循環時段之前存在暫停時段；

圖5-6示出了圖示基于圖4A-4D中示出的操作模式的不同操作模式的信號波形；

圖7A-7C示出了圖示基于圖4A-4D中示出的操作模式的另一操作模式的信號波形；

圖8示出了圖示通過波谷開關來調節暫停時段的持續時間的信號波形；

圖9圖示了在采用波谷開關的情況下在功率轉換器的輸出功率上的暫停時段的持續時間；

圖10圖示了根據一個示例的功率的輸出功率上的開關頻率；

圖11圖示了根據另一示例的功率的輸出功率上的開關頻率；