用于在半谐振功率转换器中有效切换的方法和装置制造方法及图纸

一种电压转换器包括功率级、无源电路、同步整流(SR)开关部件和控制电路。无源电路将功率级耦合到电压转换器的输出节点，并通过SR开关部件可切换地耦合到地。SR开关部件包括独立可控的多个SR开关。控制电路确定哪些SR开关要被激活/使能，并且仅在电压转换器的可变切换中使用那些开关。哪些SR开关要被激活/使能的确定是基于对电压转换器的输出电流的估计。通过当电压转换器满载时使用更多的SR开关和当电压转换器轻载时使用更少的SR开关，SR开关部件的功率损耗被最小化并且电压转换器具有更高能效。

Method and device for efficient switching in a half resonant power converter

A voltage converter includes a power stage, a passive circuit, a synchronous rectifier (SR) switch component and a control circuit. The passive circuit couples the power stage to the output node of the voltage converter and can be coupled to the ground through the SR switch component. The SR switch consists of independently controllable multiple SR switches. The control circuit determines which SR switches are to be activated / enabled, and only those switches used in the variable switching of the voltage converter. Which SR switches are to be activated / enabled is determined based on the estimation of the output current of the voltage converter. By using less SR switch when the voltage converter is loaded using the SR switch more and when the voltage converter at light load, the power loss is minimized and the components of the SR switching voltage converter has higher efficiency.

【技术实现步骤摘要】
用于在半谐振功率转换器中有效切换的方法和装置
本申请涉及半谐振和谐振转换器，特别是，涉及通过适配用于切换的多个开关器件来切换这种转换器中的电流的有效技术。
技术介绍
谐振和半谐振DC-DC转换器，包括隔离和非隔离拓扑，用于各种各样的应用中，包括电信、消费类电子产品、计算机电源等。由于它们的零电压(电流)开关特性及其利用电子电路中固有的寄生元件的能力，这种转换器的使用越来越受欢迎。在众多拓扑中，具有变压器/抽头电感器的半谐振转换器是提供高电压转换比而不使用隔离的有吸引力的拓扑。与其他解决方案相比，这种转换器提供了包括更低成本和更高效率的优势。半谐振转换器通常包括将输入源的功率传递到向负载供应输出功率的变压器/抽头电感器的高边和低边开关。变压器/抽头电感器还连接到第二低边开关器件，此开关器件在这里被称为同步整流(SR)开关。由于SR开关的“导通电阻”，当电流流过该开关时会损耗一些功率。例如，作为在这些应用中使用的一种常见开关器件，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)以其在“导通”或传导状态的漏源电阻Rdson为特征。当大电流流过SR开关时，功率损耗会变得显著。鉴于具有变压器/抽头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压转换器，包括：功率级，包括耦合到输入功率源的高边开关和在所述功率级的开关节点处耦合到所述高边开关的低边开关；无源电路，将所述开关节点耦合到所述电压转换器的输出节点；同步整流(SR)开关级，被配置成可切换地将所述无源电路耦合到地或另一参考电位，其中所述SR开关级包括彼此并联连接的多个SR开关；以及控制电路，被配置成基于对所述电压转换器的电流输出的估计来控制所述SR开关中哪些导通和所述SR开关中哪些断开。

【技术特征摘要】
2016.04.29 US 15/143,0681.一种电压转换器，包括：功率级，包括耦合到输入功率源的高边开关和在所述功率级的开关节点处耦合到所述高边开关的低边开关；无源电路，将所述开关节点耦合到所述电压转换器的输出节点；同步整流(SR)开关级，被配置成可切换地将所述无源电路耦合到地或另一参考电位，其中所述SR开关级包括彼此并联连接的多个SR开关；以及控制电路，被配置成基于对所述电压转换器的电流输出的估计来控制所述SR开关中哪些导通和所述SR开关中哪些断开。2.根据权利要求1所述的电压转换器，其中所述控制电路进一步被配置成，如果所估计的电流输出指示满载状态，则确定所有的所述SR开关要导通，并且如果所估计的电流输出指示轻载状态，则确定一个或多个所述SR开关要断开，使得在所述轻载状态期间比所述满载状态期间更少的所述SR开关导通。3.根据权利要求1所述的电压转换器，进一步包括：驱动器电路，包括多个驱动器，所述驱动器电路输入提供给所有所述驱动器的公共控制信号，每个所述驱动器提供耦合到一个SR开关的控制端或一组SR开关的控制端的驱动器控制信号以用于控制所述一个SR开关或所述一组SR开关的导通或断开状态，并且其中向所述驱动器电路输入使能信号以确定哪些驱动器被使能和哪些驱动器被禁用，并且其中所述控制电路进一步被配置成产生所述公共控制信号并基于所述电流输出估计来对所述使能信号编程，以便使能耦合到要接通的一个SR开关或一组SR开关的每个驱动器并且禁用耦合到要关断的一个SR开关或一组SR开关的每个驱动器。4.根据权利要求3所述的电压转换器，其中所述SR开关具有相同类型和尺寸，并且其中所述使能信号指示要激活的所述SR开关的数目。5.根据权利要求3所述的电压转换器，其中所述SR开关的传导效率实质上不同，并且所述使能信号指示要激活的所述SR开关中的特定的一个或特定的多个SR开关。6.根据权利要求1所述的电压转换器，进一步包括：驱动器电路，包括用于每个所述SR开关的驱动器，每个所述驱动器将来自所述控制电路的控制信号耦合到SR开关的控制端，并且其中所述控制电路进一步被配置成激活用于每个要接通的所述SR开关的所述控制信号，并去激活用于每个要关断的所述SR开关的所述控制信号。7.一种多相电压转换器，所述多相电压转换器可操作为从输入功率源输入功率并向输出节点输出功率，所述多相电压转换器包括：多个电力系电路，每个电力系电路包括：功率级，包括耦合到所述输入功率源的高边开关和在所述功率级的开关节点处耦合到所述高边开关的低边开关；无源电路，将所述开关节点耦合到所述多相电压转换器的所述输出节点；以及同步整流(SR)开关级，被配置成可切换地将所述无源电路耦合到地或另一参考电位，其中所述SR开关级包括至少一个SR开关，其中用于至少一个所述电力系电路的所述SR开关级包括彼此并联连接的多个SR开关，以及控制电路，被配置成基于对所述多相电压转换器的电流输出的估计来控制所述SR开关中哪些导通和所述SR开关中哪些断开。8.根据权利要求7所述的多相电压转换器，其中所述控制电路进一步被配置成，如果所估计的电流输出指示满载状态，则确定所有的所述SR开关要导通，并且如果所估计的电流输出指示轻载状态，则确定一个或多个所述SR开关要断开，使得在所述轻载状态期间比所述满载状态期间更少的所述SR开关导通。9.根据权利要求7所述的多相电压转换器，其中每个所述电力系电路进一步包括：驱动器电路，包括多个驱动器，所述驱动器电路输入提供给每个所述驱动器的公共控制信号，每个所述驱动器提供耦合到一个SR开关的控制端或一组SR开关的控制端的驱动器控制信号以用于控制所述一个SR开关或所述一组SR开关的导通或断开状态，并且其中向所述驱动器电路输入使能信号以确定哪些驱动器被使能和哪些...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·巴巴扎德赫，R·卡罗尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT