[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

本發明公開了諧振開關電容變換器及其控制器和控制方法。該變換器包括：第一和第二變換單元，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；以及整流單元，具有第一至第四整流開關管，其中第一與第四整流開關管的第一端耦接至第一變換單元的第二端，第二與第三整流開關管的第二端耦接至第二變換單元的第二端，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至第一與第二變換單元的第三端。

技術領域

本發明涉及電子電路，尤其涉及諧振開關電容變換器及其控制器和控制方法。

背景技術

諧振開關電容變換器與傳統的開關電容變換器相比，其充放電電容均工作在諧振狀態，因此不存在電流尖峰問題，可以應用于輸出電流較大的場合。圖1所示為現有諧振開關電容變換器的電路原理圖，在這種電路結構中，各開關管需承受的電壓應力由輸入電壓Vin、輸出電壓Vo以及儲能電容器C22兩端的電壓決定，最高可達到與輸入電壓Vin相等。高電壓應力會對變換器的成本和體積造成不利影響。

發明內容

根據本發明實施例的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。

根據本發明的實施例的一種用于如上所述諧振開關電容變換器的控制器，該控制器檢測流過第一諧振腔與第二諧振腔的電流是否相等，以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。

根據本發明實施例的一種如上所述諧振開關電容變換器的控制方法，包括：檢測流過第一諧振腔與第二諧振腔的電流是否相等，并根據檢測結果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；以及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。

附圖說明

圖1為現有諧振開關電容變換器的電路原理圖與波形圖；

圖2A為根據本發明實施例的諧振開關電容變換器100的電路原理圖；

圖2B為根據本發明實施例的諧振開關電容變換器100中變換單元的電路結構圖；