[發明專利]功率轉換電路及其操作方法

在審

• 申請號: 201710475239.8
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107769553A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 陳佐民;管建葳;徐研訓
• 申請（專利權）人: 聯發科技股份有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 深圳市威世博知識產權代理事務所(普通合伙)44280
• 代理人: 何青瓦

【技術領域】

本發明涉及功率轉換技術領域，尤指一種功率轉換電路及操作功率轉換電路的方法。

【背景技術】

各種各樣的電子設備，例如，計算機和移動電話，由穩定的直流電源供電。功率轉換電路，例如直流-直流轉換器，通過晶體管的開關操作將來自電池或另一個電源的高電壓輸入轉換為期望的輸出電壓來對電容器進行充電或者放電。

由于電子設備變得越來越小，越來越輕以及更加緊湊，有必要改善專用功率轉換電路的尺寸和性能。增加功率轉換電路的切換頻率(switching frequency)成為減小大的被動器件的尺寸及成本的現有主要解決方案。但是，功率轉換電路的切換頻率增加，切換損耗也會隨之增加。

此外，功率處理性能(power handing performance)通常受功率轉換電路中使用的諧振器件(例如，電容器和電感器)的規格的限制。當諧振器件的尺寸變小，功率轉換電路的功率處理性能可能惡化。也即，在功率轉換電路的切換頻率和功率處理性能之間存在取舍關系。

【發明內容】

根據本發明的實施例，揭露一種功率轉換電路及其操作方法，可使傳輸至負載的功率的等級不受包括電感器和電容器的諧振回路的特性的限制。

根據本發明的第一實施例，揭露一種功率轉換電路，其可包括：輸入端，耦接一個輸入電壓；第一開關元件，所述第一開關元件包括一對第一端和第一控制端，其中所述一對第一端耦接于所述輸入端和第一節點之間；第二開關元件，所述第二開關元件包括一對第二端和第二控制端，其中所述一對第二端耦接于所述第一節點和第二節點之間；第三開關元件，所述第三開關元件包括一對第三端和第三控制端，其中所述一對第三端耦接于所述第二節點和第三節點之間；第四開關元件，所述第四開關元件包括一對第四端和第四控制端，其中所述一對第四端耦接于所述第三節點和接地端之間；電容器，耦接于所述第一節點和所述第三節點之間；電感器，耦接于所述第二節點和負載之間；以及控制器，用于分別通過所述第一控制端、所述第二控制端、所述第三控制端以及所述第四控制端控制所述第一開關元件、所述第二開關元件、所述第三開關元件以及所述第四開關元件導通或者斷開，以便負載處的電壓重復地經由執行(1)-(2)來調節，其中所述(1)包括在對電容器充電而使第二電流流入所述電感器之前，使用第一電流對所述電感器進行充電；其中，所述(2)包括在對電容器放電而使第四電流流入所述電感器之前，使用第三電流對所述電感器進行充電。

根據本發明的第二實施例，操作本發明所提供的功率轉換電路的方法，所述方法可包括：提供所述輸入電壓給所述功率轉換電路的輸入端；通過所述控制器改變所述第一至第四開關元件的導通或者斷開狀態，以便負載處的電壓重復地經由執行(1)-(2)來調節，其中所述(1)包括在對電容器充電而使第二電流流入所述電感器之前，使用第一電流對所述電感器進行充電；其中，所述(2)包括在對電容器放電而使第四電流流入所述電感器之前，使用第三電流對所述電感器進行充電。

通過以上所述實施例，本發明傳輸至負載的功率的等級不受包括電感器和電容器的諧振回路的特性的限制。因此，功率處理能力得到改善(即使在電感器和電容器的尺寸減小的情形下也是如此)。

【附圖說明】

圖1根據本發明的一個實施例示出功率轉換電路10的電路結構示意圖。

圖2根據本發明的一個實施例示出功率轉換電路10的一個示例性的切換順序。

圖3A-3H為功率轉換電路10在所述切換順序的不同階段的電路配置。

圖4根據本發明的一個實施例示出功率轉換電路40的電路配置。

圖5根據本發明的一個實施例示出功率轉換電路40的一個示例性的切換順序。

圖6A-6F為功率轉換電路40在所述切換順序的不同階段的電路配置。

圖7根據本發明的一個實施例示出功率切換電路10操作在DVFS模式且從負載11吸收功率的示例性的切換順序圖。

圖8A-8F為功率切換電路10在對應所述DVFS模式的所述切換順序的各個階段的電路配置。

圖9A和圖9B示出功率轉換電路10的輕負載操作的兩個階段。

圖10示出Vin小于2*Vout時，功率轉換電路10的電容器Cr和電感器Lo在不同的預定等級條件下(例如，分別在圖2中的步驟208和224選擇的預定等級Ith1和Ith2)的電壓和電流的時序圖。

【具體實施方式】