[發明專利]減少穩定斜波引入的靜態偏移的開關式能量變換器

有效

• 申請號: 201710536327.4
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107528446B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 弗朗索瓦·克萊因;克里斯托夫·托朗
• 申請（專利權）人: 泰雷茲公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H02M1/08;H02M1/32
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 程鋼;卜勁鴻

該變換器包括可控開關(M)和用于生成控制所述切換開關的開路和閉合瞬時的信號的控制裝置(311)，所述控制裝置屬于需要施加電流穩定信號的電流模式型控制裝置。該控制裝置包括：?間歇地送達所述穩定信號(RC)的組件(20)，所述間歇地送達穩定信號(RC)通過在參考瞬時之前的預定瞬時處施加所述穩定信號(RC)來執行；以及?比較部件(28)，所述比較部件根據設定值信號和所述變換器的阻抗(L)中流動的電流(IL)所對應的測量信號的比較結果來生成所述可控開關(M)的控制信號(CM)，所述設定值信號(L)在被施加于所述比較部件之前被減去所述間歇送達的穩定信號(RC)，或者所述測量信號(L)在被施加于所述比較部件之前被加上所述間歇送達的穩定信號(RC)。

技術領域

本發明涉及開關式能量變換器。

本發明更具體地涉及在峰值電流模式下或在電荷控制模式下控制的開關式能量變換器。

背景技術

開關式能量變換器基于可切換開關的切換，其對由電感組件和電容組件構成的濾波電路施加截波電壓。該開關或每個開關的斷開和閉合瞬時的控制通過與所述變換器的輸出端上連接的負載交互使得在所述變換器的輸出端生成電壓和/或更大或更小電流成為可能。

圖1示出采用非絕緣降壓式(lowering)拓撲“Buck”且無源整流的變換器10。在本例中，該可控開關是具有安裝在輸入電壓Vin與電感L之間的N-MOS晶體管型(如圖所示或備選地P-MOS晶體管型)的可控半導體的開關構件。

通過改變晶體管M的控制，通過改變其占空比，在電感L中調整電流，并由此調整輸出電容器Cout的端子上的輸出電壓Vout。由于整流是無源的，即通過二極管D而非另一個晶體管來執行，使得變換器10成為單向的，從而阻止電感L中的負電流且使斷續導通的工作成為可能。最終，“Buck”拓撲本質上是一種降壓技術，其輸出電壓Vout小于輸入電壓Vin。

圖2示出了變換器10針對電感L的端子上的電壓VL進行連續導通(即，對于連接到輸出端的負載足夠大以致于電流IL不會抵消)的操作階段，以及在圖3示出了變換器10針對流經電感L的電流IL進行該連續導通的操作階段：

-“導通”階段：晶體管M閉合且傳導電流。施加于電感L的電壓VL是正的(Vin-Vout)且電感L中的電流IL增大。

-“關斷”階段：晶體管M斷開。電流IL在電感L中是正的，這使得二極管D導通。施加于電感L的電壓VL然后為負的(-Vout)且電感L中的電流IL減小。

通過考慮這些條件成立，“導通”階段開始時的電流等于“關斷”階段結束時的電流且“導通”和“關斷”階段周期性地連續進行。

存在多種方式控制變換器，如圖1的變換器10，即有多種方式確定在何處進行瞬時閉合以及在何處進行瞬時斷開。

具體來說，電流模式的控制是公知的。

該變換器由此包括可以生成用于控制晶體管M的信號的控制裝置。該控制裝置包括針對輸出電壓Vout的相對于參考電壓Vcons的糾錯器。該糾錯器的輸出信號不直接控制晶體管M，但是形成用于電流控制回路的設定值信號。

所述控制回路使得晶體管中流動的測量的電流可依從于來自誤差校正器的設定值信號，其可以采用不同方式來實現：