[發明專利]開關電源

有效

• 申請號: 201680006257.5
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN107210675B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 霍爾格·塞德拉克
• 申請（專利權）人: 高效能源有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 梁麗超;潘樹志

一種開關電源包括：多個并聯支路，每個并聯支路包括兩個串聯連接的可控開關(110、112、120、122、130、132)和連接在兩個開關(110、112、120、122、130、132)與輸出節點(150)之間的線圈(141)；電容器(152)，連接在并聯支路的輸出節點與接地(154)之間；以及控制器(160)，該控制器(160)被配置為切換每個并聯支路(401、402、403)的兩個串聯連接的可控開關(110、112、120、122、130、132)使得當流過并聯支路的線圈(141)的電流(I1)達到大于5A的第一電流值時，將并聯支路的第一開關(110、120、130)從導通狀態切換至非導通狀態，并且使得當流過并聯支路的線圈的電流達到小于0A的第二電流值時，將第二開關(112、122、132)從導通狀態切換至非導通狀態。

技術領域

本發明涉及電子電路并且尤其涉及用于提供千瓦范圍內的功率的開關電源。

背景技術

開關電源是已知的。具體地，存在所謂的降壓轉換器，或者降壓轉換器。所謂的多相降壓轉換器已知專門用于在計算機板上供給CPU。這種多相開關電源包括其中降壓轉換器電路在輸入和負載之間并聯連接的電路拓撲。n個“相”中的每一個在切換周期內以均勻隔開的間隔接通。這種所謂的多相降壓轉換器是已知的，例如，從專業出版物“使用耦合電感器增強多相降壓轉換器的瞬態性能(Using Coupled Inductors to Enhance TransientPerformance of Multi-Phase Buck Converters)”，J.Li等人，IBM Symposium，2004年9月14-15日，第1-25頁中。

特別是對于必須切換相對高功率的開關電源，關于電磁兼容性是非常重要的，一方面關于功率消耗和整體性能，即也關于效率，另一方面，關于實現了大程度的電磁兼容性和高效率，或低功耗。由于在開關電源中發生的固有瞬態過程，非常重要的是不僅要思考輸出電壓或輸出電流，在設計開關電源及其部件時還要考慮電荷反轉過程和相關磁場。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于開關電源和/或可用于開關電源中的元件的改進概念。

該目的通過本發明的開關電源和本發明的運行開關電源的方法實現。

本發明基于以下發現：如果開關電源是多相開關電源，并且還包括特定類型的依賴于電流的切換，特別是負電流，則開關電源可以滿足這樣要求。開關電源包括多個并聯支路，每個并聯支路包括兩個串聯連接的可控開關和連接在兩個開關和輸出節點之間的線圈。此外，設置連接在并聯支路的輸出節點和接地之間的電容器?？刂破鞅慌渲脼閷⒚總€并聯支路的兩個開關以以下這種方式切換：當流過該并聯支路的線圈的電流達到大于5A的第一電流值時將并聯支路的第一開關從導通狀態切換為非導通(阻塞)狀態，并且當流過該并聯支路的線圈的電流達到小于0A的第二電流值時將第二開關從導通狀態切換為非導通狀態。

以這種方式，確保流過線圈的電流在其再次切換之前通過地線，并且其甚至略微為負。這確保了例如在開關或者另外設置在開關上的續流二極管中的半導體元件中的自由電荷載體盡可能地耗盡。以這種方式，一方面可以實現快速切換，另一方面可以實現不需要與強磁場或電場相抗衡的切換。因此，使功率損耗顯著地減小或者最小化。

根據本發明的另一方面，采用晶體管堆疊電路，其包括第一晶體管元件，第一晶體管元件包括第一半導體區域，第一半導體區域包括第一前側，第一源極或發射極敷金屬布置在第一前側上，并且包括后側，第一漏極或集電極接觸形成在后側上，并且包括第一柵極或基極接觸。因此設置有第二晶體管元件。第二晶體管元件堆疊在第一晶體管元件上，第二漏極或集電極接觸布置成堆疊在第一源極或發射極敷金屬上并以傳導方式連接。此外，輸出接觸連接至第二漏極或集電極接觸并且連接至第一源極或者發射極敷金屬。