[發(fā)明專利]具有連續(xù)輸入和輸出電流的KAPPA開關(guān)DC-DC轉(zhuǎn)換器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010214457.8
• 申請(qǐng)日: 2020-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN111835193A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柯徐剛;陳敏;田水林;基思·思佐路莎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 模擬設(shè)備國際無限公司
• 主分類號(hào): H02M1/44
• 分類號(hào): H02M1/44;H02M3/158;H02M3/335;H02M1/14
• 代理公司: 北京中博世達(dá)專利商標(biāo)代理有限公司 11274
• 代理人: 侯志源

如本文介紹的，Kappa轉(zhuǎn)換器電路可以被配置用于降壓(buck)、升壓(boost)或降壓?升壓操作。相對(duì)于其它降壓、升壓或降壓?升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，Kappa轉(zhuǎn)換器電路表現(xiàn)出較低的電磁干擾(EMI)，諸如無需附加的輸入或輸出濾波器電路。例如，由于通過相應(yīng)電感器的電流信號(hào)的分布，所述Kappa轉(zhuǎn)換器電路可以具有大功率處理能力和較小的DCR損耗。所述Kappa轉(zhuǎn)換器電路在其輸入和接地參考節(jié)點(diǎn)處包含隔離電感器，以幫助減少電源和接地參考總線上的信號(hào)彈跳或信號(hào)脈動(dòng)，由此進(jìn)一步降低電路切換帶來的EMI噪聲。當(dāng)所述Kappa轉(zhuǎn)換器被配置用于升壓操作時(shí)，所述轉(zhuǎn)換器表現(xiàn)出無右半平面(RHP)零點(diǎn)。

相關(guān)技術(shù)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2019年4月23日遞交的、申請(qǐng)?zhí)枮?6/391,664的美國申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。

背景技術(shù)

功率系統(tǒng)可以包含一個(gè)或多個(gè)電壓或電流轉(zhuǎn)換器電路。轉(zhuǎn)換器電路可以接收具有諸如幅度、頻率和/或相位之類的各種輸入信號(hào)特性的電輸入信號(hào)。響應(yīng)于輸入信號(hào)，轉(zhuǎn)換器電路可以提供電輸出信號(hào)，諸如具有與輸入信號(hào)的特性類似或不同的特性。

功率系統(tǒng)可以包含被配置為調(diào)整輸出信號(hào)幅度、頻率和/或相位的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)。一些功率系統(tǒng)可以包含諸如變壓器之類的隔離電路以使用變壓器的相應(yīng)側(cè)將轉(zhuǎn)換器輸出級(jí)與轉(zhuǎn)換器輸入級(jí)電隔離。

開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器電路或開關(guān)調(diào)節(jié)器可以使用導(dǎo)通或斷開的晶體管開關(guān)來提供功率轉(zhuǎn)換，諸如包含輸出信號(hào)電壓或輸出電流調(diào)節(jié)。即，在開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器中，晶體管無法在開關(guān)電流和開關(guān)電壓都為非零的線性區(qū)域中操作。在一個(gè)示例中，晶體管電流和晶體管電壓中的至少一者始終接近于零，因此使功耗最小化。

在一個(gè)示例中，開關(guān)調(diào)節(jié)器被配置為產(chǎn)生調(diào)節(jié)電壓。例如，開關(guān)調(diào)節(jié)器可以包含可以根據(jù)占空比來接通或關(guān)斷的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)。可以選擇開關(guān)的占空比來控制或調(diào)節(jié)輸出電壓。開關(guān)調(diào)節(jié)器的示例包含例如DC-DC轉(zhuǎn)換器，諸如降壓轉(zhuǎn)換器和升壓轉(zhuǎn)換器。此類轉(zhuǎn)換器可以用于將直流(DC)信號(hào)從一個(gè)電壓電平轉(zhuǎn)換為另一個(gè)電壓電平。DC-DC轉(zhuǎn)換器可能在使用多個(gè)子系統(tǒng)的應(yīng)用中很有用，諸如可以使用不同的電壓電平或在不同的電壓電平下操作。

一些DC-DC轉(zhuǎn)換器可以包含或使用磁能存儲(chǔ)元件，諸如一個(gè)或多個(gè)電感器或變壓器。在此類示例中，可以通過調(diào)制信號(hào)的占空比來控制轉(zhuǎn)換器的輸出電壓，所述信號(hào)用于控制功率開關(guān)以對(duì)電感部件進(jìn)行充電或放電。在一個(gè)示例中，降壓轉(zhuǎn)換器或升壓轉(zhuǎn)換器可以包含或使用磁能存儲(chǔ)元件。

功率轉(zhuǎn)換器可以被配置用于連續(xù)或不連續(xù)操作。在一個(gè)示例中，被配置用于連續(xù)操作的轉(zhuǎn)換器可以提供連續(xù)的電流或電壓輸出，諸如對(duì)于各種電源敏感的應(yīng)用可能是期望或要求的。在一個(gè)示例中，與不連續(xù)模式相比，連續(xù)操作模式可以表現(xiàn)出降低的噪聲或降低的電磁干擾(EMI)。在一個(gè)示例中，可以在電源軌或接地軌上檢測(cè)到由轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的EMI噪聲，并且此類噪聲對(duì)于某些應(yīng)用可能是非期望的或有害的。一些轉(zhuǎn)換器電路包含或使用各種濾波器來幫助平滑化輸出信號(hào)或降低EMI的影響，然而此類濾波器可能會(huì)增加系統(tǒng)尺寸和成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明人尤其已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，要解決的問題包含提供可以在多種不同模式下操作的功率轉(zhuǎn)換器電路。例如，所述問題可以包含提供可以被配置用于升壓和降壓功率轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器。在一個(gè)示例中，所述問題包含提供引入有限的噪聲并且包含相對(duì)易于使用的控制方案的開關(guān)轉(zhuǎn)換器。在一個(gè)示例中，所述問題包含使用最小數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)電路部件為轉(zhuǎn)換器提供非反相輸出，并且進(jìn)一步包含為連續(xù)輸出信號(hào)提供低紋波和最小輸出濾波。