[發明專利]開關電容轉換器、用于轉換電壓電平的方法和電氣系統

在審

• 申請號: 201910159890.3
• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN110233571A
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 克里斯·約瑟夫·諾奇
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;杜誠

1.一種開關電容轉換器，包括：

輸入端；

輸出端；

以級聯布置的至少兩個開關級，其中，至少第一開關級和第二開關級均包括：

第一半橋，其包括在第一開關節點處串聯連接的第一高側開關和第一低側開關，以及

第二半橋，其包括在第二開關節點處串聯連接的第二高側開關和第二低側開關，

其中，所述第一半橋和所述第二半橋并聯連接；

第一電容器，其將所述第一開關級的第一開關節點耦接到所述第二開關級的第一開關節點；

第二電容器，其將所述第一開關級的第二開關節點耦接到所述第二開關級的第二開關節點；以及

控制器，其能夠操作以生成：

第一開關控制信號，其控制所述第一開關級和所述第二開關級中的每一個的第一高側開關，以及

第二開關控制信號，其控制所述第一開關級和所述第二開關級中的每一個的第二高側開關。

2.根據權利要求1所述的開關電容轉換器，

其中，所述第一開關控制信號還控制所述第一開關級和所述第二開關級中的每一個的第二低側開關，

其中，所述第二開關控制信號還控制所述第一開關級和所述第二開關級中的每一個的第一低側開關，以及

其中，所述第一開關控制信號和所述第二開關控制信號交替地提供有效電平，使得所述第一高側開關和所述第二低側開關在第一導通間隔內導通，并且所述第一低側開關和所述第二高側開關在第二導通間隔內導通，其中，所述第一導通間隔和所述第二導通間隔不交疊。

3.根據權利要求1所述的開關電容轉換器，

其中，所述第一開關級和所述第二開關級均還包括第三半橋，所述第三半橋包括在第三開關節點處串聯連接的第三高側開關和第三低側開關，所述第三半橋與所述第一半橋和所述第二半橋并聯連接，以及

其中，所述開關電容轉換器還包括第三電容器，所述第三電容器將所述第一開關級的第三開關節點耦接到所述第二開關級的第三開關節點。

4.根據權利要求1所述的開關電容轉換器，還包括：

與所述第一電容器串聯連接的第一諧振電感器。

5.根據權利要求1所述的開關電容轉換器，

其中，確定所述第一開關級的第一開關節點和所述第二開關級的第一開關節點之間的第一諧振電感；以及

其中，基于所述第一諧振電感和所述第一電容器的第一電容來確定所生成的第一開關控制信號和第二開關控制信號的開關頻率或脈沖寬度、或者開關頻率和脈沖寬度兩者，以針對所述第一開關級的第一高側開關和第一低側開關中的至少一個實現零電流開關ZCS或者近似ZCS。

6.根據權利要求1所述的開關電容轉換器，還包括：

連接到所述第一開關級的第一磁耦合元件；以及

連接到所述第二開關級的第二磁耦合元件，

其中，能量經由所述第一磁耦合元件和所述第二磁耦合元件在所述第一開關級和所述第二開關級之間傳遞。

7.根據權利要求1所述的開關電容轉換器，其中，所述控制器還被配置成：

輸入對應于所述輸出端的負載的所測量的電流或電壓、或者所測量的電流和電壓兩者；

檢測所測量的電流或電壓低于閾值；

響應于所述檢測，進入低電力工作模式，其中，所述第一開關控制信號和所述第二開關控制信號被修改成使得持續時間長于所述第一開關控制信號和所述第二開關控制信號的有效脈沖間隔的空閑間隔被插在所述第一開關控制信號和所述第二開關控制信號中的至少一個的有效脈沖之間。

8.根據權利要求7所述的開關電容轉換器，其中，所述空閑間隔中的每一個的長度基于所測量的電流或電壓、或者基于所測量的電流和電壓兩者。

9.根據權利要求7所述的開關電容轉換器，其中，用于所述低電力工作模式的有效脈沖間隔與用于正常工作模式的有效脈沖間隔相同。