消除DC/DC转换器中的转换损耗的系统和方法技术方案

技术编号:10638438 阅读:107 留言:0更新日期:2014-11-12 13:24
本发明专利技术的多个实施例在无需谐振设计的情况下,减小了与现有的DC/DC转换器中非零电压开关和非零电流开关相关的开关损耗。本发明专利技术的某些实施例通过减小与同时存在横跨高功率开关器件的电流和电压有关的开关损耗来提供改进的效率。在某些实施例中,这通过将相对小的电感器和两个开关元件增加到多种开关调节器拓扑结构来是实现。储存在电感器中的能量用于转换开关转换器的输出,以实现零电压开关和零电流开关。

【技术实现步骤摘要】
消除DC/DC转换器中的转换损耗的系统和方法
本专利技术涉及电感开关转换器,更具体地,涉及利用零电流开关和零电压开关来减小DC/DC转换器中转换损耗的系统、设备和方法。
技术介绍
电子工业不断地需要更高的开关调节器效率。开关调节器将来自给定输入电压电平的能量转换为更高或更低的输出电压电平,以便传送给负载。电感开关转换器利用电感器的重要物理特性:对电感器所传送的电流的任何改变的电阻,以便将输入电压变换为所期望的输出电压。通过控制开关调节器内有源开关元件的操作来调整输出电压的电平。DC/DC转换器的典型效率已经达到了约96%,以使得额外的百分之一或二的功率损耗减小能够将现有功率损耗减小多达50%。除了在典型地是晶体管功率开关的接通有源器件中的传导损耗以外,在开关调节器中的功率耗散的一个主要来源是转换损耗。在开关过程中会出现两类转换损耗,第一类是电容损耗,它由在转换器的开关节点的寄生电容的充电和放电所产生。第二类转换损耗是传导损耗,它与在大电压和非零电感器电流存在的同时接通功率开关相关联。由于开关中体二极管被正向偏置,这个第二类转换损耗被功率开关中的反向恢复电流加重。一些现有方案通过避免从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关调节器,包括:第一电感器,所述第一电感器包括第一端和第二端,所述第一电感器被配置;第二电感器,所述第二电感器以串联配置耦合到所述第一电感器,以向负载提供输出电流;第一低侧开关,所述第一低侧开关耦合到所述第一端;第一高侧开关,所述第一高侧开关耦合到所述第一端;第二低侧开关,所述第二低侧开关耦合到所述第二端;第二高侧开关,所述第二高侧开关耦合到所述第二端;以及第一电压节点,所述第一电压节点耦合到所述第二电感器,所述第二电感器向所述第一电压节点释放能量以促使零电压开关。

【技术特征摘要】
2013.05.09 US 61/821,385;2013.07.17 US 13/944,1831.一种开关调节器,包括:第一电感器,所述第一电感器包括第一端和第二端,所述第一端耦合到第一电压节点,并且所述第二端耦合到所述开关调节器的输出;第二电感器,所述第二电感器包括第一端,其耦合到所述第一电压节点以与所述第一电感器形成串联配置,所述第二电感器还包括第二端;第一低侧开关,所述第一低侧开关耦合到所述第一电感器的所述第一端;第一高侧开关,所述第一高侧开关耦合到所述第一电感器的所述第一端;第二低侧开关,所述第二低侧开关耦合到所述第二电感器的所述第二端;以及第二高侧开关,所述第二高侧开关耦合到所述第二电感器的所述第二端,一个或多个所述开关由控制器控制以使得所述第二电感器向所述第一电压节点释放能量以促使零电压开关。2.根据权利要求1所述的开关调节器,进一步包括耦合到所述第二电感器的第二电压节点,以一方式来控制所述第一低侧开关和所述第二低侧开关以及所述第一高侧开关和所述第二高侧开关,从而促使在所述第一电压节点的零电压开关,以及在所述第二电压节点的零电压开关与零电流开关的其中之一。3.根据权利要求1所述的开关调节器,其中,所述第一低侧开关耦合在所述第一电感器与地电位之间,所述第一低侧开关响应于所述第一电感器中的第一电流下降到在所述第二电感器中流动的第二电流以下而关断。4.根据权利要求1所述的开关调节器,其中,所述第一高侧开关耦合在所述第一电感器与输入电压之间,所述第一高侧开关响应于在所述第一高侧开关的第一端处的第一电压达到所述输入电压而接通。5.根据权利要求1所述的开关调节器,其中,以降压、升压、或降压-升压配置的其中之一的方式来耦合所述第一电感器、所述第一低侧开关和所述第一高侧开关。6.根据权利要求1所述的开关调节器,其中,所述第一低侧开关、所述第二低侧开关、所述第一高侧开关和所述第二高侧开关的至少其中之一是肖特基二极管。7.一种执行无转换损耗开关的方法,所述方法包括:通过第一电感器将第一电压转换为第二电压,所述第一电感器与第二电感器以串联配置相耦合,并且所述第一电感器和所述第二电感器共用电压节点;通过使所述第二电感器短路以保持基本上恒定的电流流过所述第二电感器来将能量储存在所述第二电感器中;以及对一个或多个开关进行操作,从而将能量从所述第二电感器释放到所述电压节点,以促使在所述电压节点处的零电压开关。8.根据权利要求7所述的方法,其中,所述电压节点耦合在所述第一电感器与所述第二电感器之间。9.根据权利要求7所述的方法,其中,响应于所述电压节点从低电压转换为高电压而对所述一个或多个开关进行操作。10.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员:J·J·洛卡斯西奥
申请(专利权)人:马克西姆综合产品公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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