[發明專利]具有低電壓應力的諧振開關電容變換器及其控制器

有效

• 申請號: 201811483458.1
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109361314B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 鄭皓謙
• 申請（專利權）人: 成都芯源系統有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種諧振開關電容變換器，包括：

第一變換單元和第二變換單元，均具有第一端、第二端、第三端、第四端與開關節點，且均包括耦接在第一端與第三端之間的鉗位電容器、耦接在第一端與開關節點之間的上端開關管、耦接在開關節點與第二端之間的下端開關管、以及耦接在開關節點與第四端之間的諧振腔，其中第一變換單元的第一端耦接至電源的第一端，第一變換單元的第二端耦接至負載的第一端，第二變換單元的第一端耦接至電源的第二端，第二變換單元的第二端耦接至負載的第二端；以及

整流單元，具有第一整流開關管、第二整流開關管、第三整流開關管以及第四整流開關管，其中第一與第四整流開關管的第一端耦接在一起并耦接至負載的第一端，第二與第三整流開關管的第二端耦接在一起并耦接至負載的第二端，第一整流開關管的第二端與第三整流開關管的第一端耦接在一起并耦接至第一與第二變換單元的第四端，第四整流開關管的第二端與第二整流開關管的第一端耦接在一起并耦接至第一與第二變換單元的第三端；

所述諧振開關電容變換器具有第一工作模式和第二工作模式，其中：

在第一工作模式下，第一變換單元內的上端開關管、第二變換單元內的下端開關管、第一整流開關管和第二整流開關管導通，第一變換單元內的下端開關管、第二變換單元內的上端開關管、第三整流開關管和第四整流開關管關斷；

在第二工作模式下，第一變換單元內的上端開關管、第二變換單元內的下端開關管、第一整流開關管和第二整流開關管關斷，第一變換單元內的下端開關管、第二變換單元內的上端開關管、第三整流開關管和第四整流開關管導通。

2.如權利要求1所述的諧振開關電容變換器，其中諧振腔具有串聯連接的諧振電容器和諧振電感器。

3.如權利要求1所述的諧振開關電容變換器，還包括與第一變換單元具有相同內部結構的第三變換單元，其中第三變換單元的第一端耦接至電源的第一端，第三變換單元的第二端耦接至第一變換單元的第一端，第三變換單元的第三端耦接至第一變換單元的第三端，第三變換單元的第四端耦接至第一變換單元的第四端。

4.如權利要求1所述的諧振開關電容變換器，還包括與第二變換單元具有相同內部結構的第四變換單元，其中第四變換單元的第一端耦接至電源的第二端，第四變換單元的第二端耦接至第二變換單元的第一端，第四變換單元的第三端耦接至第二變換單元的第三端，第四變換單元的第四端耦接至第二變換單元的第四端。

5.如權利要求1所述的諧振開關電容變換器，其中第一至第四整流開關管為二極管。

6.如權利要求1所述的諧振開關電容變換器，還包括控制器，該控制器基于流過第一諧振腔與第二諧振腔的電流，決定第一變換單元內的上端開關管、第二變換單元內的下端開關管、第一整流開關管和第二整流開關管的共同導通時刻，以及第一變換單元內的下端開關管、第二變換單元內的上端開關管、第三整流開關管和第四整流開關管的共同導通時刻，該控制器還分別檢測流過第一至第四整流開關管的電流是否過零，并根據檢測結果決定第二變換單元內的下端開關管和第一整流開關管的共同關斷時刻、第一變換單元內的上端開關管和第二整流開關管的共同關斷時刻、第一變換單元內的下端開關管和第三整流開關管的共同關斷時刻、以及第二變換單元內的上端開關管和第四整流開關管的共同關斷時刻。

7.一種用于如權利要求1至5中任一項所述的諧振開關電容變換器的控制器，該控制器基于流過第一諧振腔與第二諧振腔的電流，決定第一變換單元內的上端開關管、第二變換單元內的下端開關管、第一整流開關管和第二整流開關管的共同導通時刻，以及第一變換單元內的下端開關管、第二變換單元內的上端開關管、第三整流開關管和第四整流開關管的共同導通時刻，該控制器還分別檢測流過第一至第四整流開關管的電流是否過零，并根據檢測結果決定第二變換單元內的下端開關管和第一整流開關管的共同關斷時刻、第一變換單元內的上端開關管和第二整流開關管的共同關斷時刻、第一變換單元內的下端開關管和第三整流開關管的共同關斷時刻、以及第二變換單元內的上端開關管和第四整流開關管的共同關斷時刻。