[發明專利]DC-DC轉換器和控制電路

有效

• 申請號: 201780030346.8
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN109155587B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 紹拉夫·班迪奧帕迪亞雅;R·A·內伊多爾夫
• 申請（專利權）人: 德州儀器公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

在所描述實例中，DC?DC轉換器(100)和控制電路(101)提供高側驅動器信號HSD和低側驅動器信號LSD，且根據比較器信號CMP選擇性地調整低側切換裝置(S2)斷開與高側切換裝置(S1)接通之間的延遲時間。時控比較器電路(130)參考切換節點(104)以響應于所述高側驅動器信號HSD的第一邊緣而對所述高側切換裝置(S1)上的電壓進行取樣，且產生指示所述所取樣高側切換電壓的極性的所述比較器信號CMP以促進所述高側切換裝置(S1)的零電壓切換ZVS。

背景技術

切換DC-DC轉換器電路用以將輸入DC電壓轉換為輸出DC電壓或電流以驅動負載。許多DC-DC轉換器電路使用高側開關和低側開關，所述高側開關與所述低側開關通常以交替方式致動以將輸入電壓轉換為輸出電壓。在高側開關上的電壓由于與所述高側開關相關聯的電容的放電而為非零時，可能發生切換損耗。為實現高效率，需要在開關上的電壓處于或接近于零時接通高側開關?？舍槍α汶妷呵袚Q(ZVS)測量高側開關電壓，但高側開關電壓可能非常高。舉例來說，高側開關可連接到電力轉換器輸入干線和切換節點，所述切換節點可諧振直到或超出諧振轉換器的電力轉換器輸入干線電壓。因此，測量高側開關上的電壓以實施零電壓切換需要高電壓比較器適應到比較器的高輸入電壓，且高電壓比較器通常遭受慢響應時間。就此而言，ZVS檢測比較器應為快速的以用于實時切換控制(低傳播延遲)，因為必須在低側裝置斷開之后切換節點朝向電力轉換器輸入干線諧振時的短時間間隔期間進行比較。此外，連續時間比較器對于高速操作具有高功率消耗。另一方法是使用減小所檢測信號的分壓器，但此方法可能需要大的分壓器組件，且大小限制通常需要分壓器電阻器在控制器集成電路(IC)外部。而且分壓器電阻器消耗電力以實施ZVS檢測。另一方法使用輔助二極管和參考切換節點的電流鏡提供近ZVS檢測，但此方法需要額外電路且在大小和功率消耗方面是昂貴的。

發明內容

在所描述實例中，DC-DC轉換器和控制電路提供高側驅動器信號和低側驅動器信號以控制輸出電壓。比較器電路比較所述高側切換裝置上的電壓，且參考所述切換節點以允許使用低電壓組件。所述比較器電路根據信號的邊緣進行時控，所述信號接通高側驅動器以對高側開關上的電壓進行取樣且產生指示所述高側開關上的所述電壓的極性的比較器信號。所述控制電路根據所述比較器信號選擇性地調整低側切換裝置斷開與高側切換裝置接通之間的延遲時間以促進零電壓切換。在其它實例中，所述比較器電路包含電平移位電路以從所述時控比較器接收所述比較器信號且將經電平移位的比較器信號提供到所述控制電路。

附圖說明

圖1是具有控制器集成電路(IC)的DC-DC降壓轉換器的示意圖，所述控制器集成電路包含參考切換節點電壓以測量高側切換裝置上的電壓的時控比較器和用以將經電平移位的比較器信號提供到控制電路以實施零電壓切換的低功率電平移位器電路。

圖2是展示來自圖1中的控制電路的驅動器輸出信號和用以操作DC-DC轉換器中的高側開關和低側開關的切換控制信號的波形圖。

圖3是展示控制電路操作以通過根據比較器信號選擇性地調整斷開低側開關與接通高側開關之間的延遲時間來實施零電壓切換的表。

圖4是展示可用于圖1的控制器IC中的實例時控比較器電路的其它細節的示意圖。

圖5是展示可用于圖1的控制器IC中的實例低功率電平位移器電路的示意圖。

圖6是展示高側和低側切換控制信號以及使用圖1中的時控比較器的對應切換電壓曲線的波形圖，所述時控比較器用以在低側開關斷開與高側開關接通之間的失效時間期間對高側開關上的電壓進行取樣。

圖7是展示具有控制器集成電路(IC)的另一DC-DC降壓轉換器的示意圖，所述控制器集成電路包含第一輔助開關和第二輔助開關以及輔助電感器和參考切換節點電壓以測量高側切換裝置上的電壓的時控比較器和用以將經電平移位的比較器信號提供到控制電路以實施零電壓切換的低功率電平移位器電路。

圖8是展示切換控制信號連同圖7的DC-DC轉換器中的切換操作期間的電壓和電流信號曲線的波形圖。