[發明專利]諧振開關電容變換器及其控制器和控制方法

有效

• 申請號: 201811485337.0
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109617394B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 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

公開了諧振開關電容變換器及其控制器和控制方法。該控制方法包括：基于流過第一和第二變換單元內諧振腔的電流決定第一和第二變換單元內上端開關管的共同導通時刻，以及第一和第二變換單元內下端開關管的共同導通時刻；檢測流過第一整流開關管、第二整流開關管、第三整流開關管以及第四整流開關管的電流是否過零，并根據檢測結果分別決定第一變換單元內上端開關管的關斷時刻、第二變換單元內上端開關管的關斷時刻、第二變換單元內下端開關管的關斷時刻、以及第一變換單元內下端開關管的關斷時刻。

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。如圖1A和1B所示，傳統的諧振型開關電容變換器通常采用占空比為50％的控制信號來控制，為了實現零電流開關，該控制信號的頻率需要被設置為與諧振電路的諧振頻率相等。然而，由于每個諧振電路的等效電路不同，且諧振元件的參數存在固有的制造差異，要實現所有開關管的零電流開關比較困難。目前常采用的解決方法是將電容器C11、C22的容值設置為遠大于電容器C1、C2的容值，以減小不同諧振電路間諧振頻率的差異，但這無疑會對諧振開關電容變換器的體積造成不利影響。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的實施例提供一種諧振開關電容變換器的控制方法，該諧振開關電容變換器包括第一變換單元、第二變換單元以及整流單元。其中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。第二變換單元的第一端耦接至第一變換單元的第二端。整流單元包括第一整流開關管、第二整流開關管、第三整流開關管以及第四整流開關管，第一整流開關管與第四整流開關管的第一端耦接在一起并耦接至第二變換單元的第二端，第二整流開關管與第三整流開關管的第二端耦接至參考地，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和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二變換單元的第三端。該控制方法包括：基于流過第一和第二變換單元內諧振腔的電流決定第一和第二變換單元內上端開關管的共同導通時刻，以及第一和第二變換單元內下端開關管的共同導通時刻；以及檢測流過第一整流開關管、第二整流開關管、第三整流開關管以及第四整流開關管的電流是否過零，并根據檢測結果分別決定第一變換單元內上端開關管的關斷時刻、第二變換單元內上端開關管的關斷時刻、第二變換單元內下端開關管的關斷時刻、以及第一變換單元內下端開關管的關斷時刻。

本發明的實施例還提供一種諧振開關電容變換器的控制器，該控制器基于流過第一和第二變換單元內諧振腔的電流以及流過第一至第四整流開關管的電流產生第一至第四控制信號，以分別控制第一變換單元內的上端開關管、第二變換單元內的上端開關管、第二變換單元內的下端開關管以及第一變換單元內的下端開關管。其中該控制器基于流過第一和第二變換單元內諧振腔的電流決定第一和第二變換單元內上端開關管的共同導通時刻，以及第一和第二變換單元內下端開關管的共同導通時刻；該控制器還檢測流過第一整流開關管、第二整流開關管、第三整流開關管以及第四整流開關管的電流是否過零，并根據檢測結果分別決定第一變換單元內上端開關管的關斷時刻、第二變換單元內上端開關管的關斷時刻、第二變換單元內下端開關管的關斷時刻、以及第一變換單元內下端開關管的關斷時刻。

根據本發明實施例的一種諧振開關電容變換器，包括如前所述的控制器。

附圖說明

以下結合附圖對本發明的實施例做具體說明。本領域技術人員可以理解，這些附圖均是示例性的，而且并非完全按比例繪制。

圖1A和1B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的示意性框圖；