开关电容器转换器和用于提供开关电容器转换器的方法技术

公开了开关电容器转换器和提供开关电容器转换器的方法。提供用于开关电容器DC/DC转换器内的软开关的电路和方法，以减少开关损耗并提高效率。在优选的转换器中，这通过在输出整流器的一个半桥和另一个半桥之间耦接补偿电感器来实现。补偿电感器用于在开关关断时从转换器内的开关的电容转移电荷或者向转换器内的开关的电容转移电荷，使得在每个开关接通之前该开关两端的电压降低至零。这提供零电压开关(ZVS)及其相关联的高效率。与ZVS相关联的效率使理想的零电流开关(ZCS)不那么重要，使得不需要近乎理想的ZCS所要求的形成谐振回路的高精度电容器和电感器。所实现的电路比要求接近理想的ZCS的其他转换器尺寸更小且更便宜，但实现了类似或更好的效率。

Switched Capacitor Converter and Method for Providing Switched Capacitor Converter

【技术实现步骤摘要】
开关电容器转换器和用于提供开关电容器转换器的方法
本申请涉及开关电容器转换器，尤其涉及以下电路拓扑：其中，补偿电感器用于将电荷转移至开关电容器转换器内的开关或者从开关电容器转换器内的开关传送电荷，以实现零电压开关。
技术介绍
在各种应用中使用开关直流(DC)至DC转换器以用于将输入电压下的电力转换成期望输出电压下的电力。通常使用DC至DC转换器的一种应用是在数据中心中提供电力。全球有大量数据中心，并且其数量在不断增长。这些数据中心的所产生的能耗正成为全球总体能耗的很大(且不断增长的)部分。因此，存在提高数据中心中使用的电力转换器的效率的重大动机。多年来，数据中心和其他电子系统依赖于12V中间DC总线来向各种电路供电。这种12VDC总线可以广泛地分布在系统内，并且通常被向下转换成较低电压，例如3.3V、1.8V、1.2V以供需要较低电压电平的负载使用。这种向下转换优选地在负载点(POL)处执行，使得可以更有效地调节负载所需的电压电平。用于数据中心及相关系统的现代配电系统正转向具有40V至60V电压的中间DC总线。通过使用诸如此的较高的中间DC电压，降低了分配中间DC电压所引起的电力损耗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关电容器转换器，包括：用于耦接至输入电源的输入端；用于向负载提供电力的输出端；在所述输出端处的整流器；第一开关级，其包括在第一连接节点处串联连接的第一开关和第二开关，并且被插在所述输入端和所述整流器之间；第一谐振分支，其包括将所述第一连接节点耦接至所述整流器的第一整流器支路的第一谐振电容器；控制器，其能够操作成交替进行所述第一开关和所述第二开关的切换以将能量从所述输入端传送至所述输出端，并且其中，对于所述第一开关和所述第二开关中的每一个，以被选择成接近零电流开关条件的开关频率来执行所述切换；以及第一补偿电感器，其将所述第一整流器支路耦接至所述整流器的第二整流器支路或接地。

【技术特征摘要】
2017.12.20 US 15/848,7821.一种开关电容器转换器，包括：用于耦接至输入电源的输入端；用于向负载提供电力的输出端；在所述输出端处的整流器；第一开关级，其包括在第一连接节点处串联连接的第一开关和第二开关，并且被插在所述输入端和所述整流器之间；第一谐振分支，其包括将所述第一连接节点耦接至所述整流器的第一整流器支路的第一谐振电容器；控制器，其能够操作成交替进行所述第一开关和所述第二开关的切换以将能量从所述输入端传送至所述输出端，并且其中，对于所述第一开关和所述第二开关中的每一个，以被选择成接近零电流开关条件的开关频率来执行所述切换；以及第一补偿电感器，其将所述第一整流器支路耦接至所述整流器的第二整流器支路或接地。2.根据权利要求1所述的开关电容器转换器，其中，所述第一谐振分支具有相关联的第一谐振电感，并且其中，所述第一谐振电容器的电容被确定成使得所述开关频率是所述第一谐振电容器和所述第一谐振电感的谐振频率。3.根据权利要求2所述的开关电容器转换器，其中，所述第一谐振电感由将所述输入端连接至所述输出端的第一电力回路内的寄生电感来提供，所述第一电力回路包括所述第一开关、所述第一谐振分支、所述第一整流器支路内的整流器开关以及连接这些元件的迹线。4.根据权利要求3所述的开关电容器转换器，其中，所述第一谐振电感不包括电感器部件。5.根据权利要求1所述的开关电容器转换器，还包括与所述第一补偿电感器串联连接的隔直电容器。6.根据权利要求1所述的开关电容器转换器，其中，所述第一开关级直接耦接至所述第一整流器支路。7.根据权利要求1所述的开关电容器转换器，还包括：第二开关级，其包括在第二连接节点处串联连接的第三开关和第四开关，并且被插在所述第一开关级和所述整流器之间；第二谐振分支，其包括将所述第二连接节点耦接至所述整流器的第二谐振电容器；以及第一飞跨分支，其包括第一飞跨电容器，所述第一飞跨电容器将连接所述第一开关级和所述第二开关级的第一级间节点耦接至所述第二整流器支路或接地，其中，所述控制器还操作成以与所述第一开关相同的方式切换所述第三开关以及以与所述第二开关相同的方式切换所述第四开关。8.根据权利要求7所述的开关电容器转换器，其中，所述第一飞跨分支还包括与所述第一飞跨电容器串联的第一飞跨电感。9.根据权利要求8所述的开关电容器转换器，其中，所述第一飞跨电感由将所述第一飞跨电容器连接至所述第一级间节点以及连接至所述第二整流器支路或接地的迹线的寄生电感来提供。10.根据权利要求7所述的开关电容器转换器，其中，所述第二谐振分支和所述第一谐振分支在所述第一整流器支路处耦接在一起。11.根据权利要求10所述的开关电容器转换器，还包括：与所述第一补偿电感器串联连接的隔直电容器，其中，串联连接的所述第一补偿电感器和所述隔直电容器将所述第一谐振分支和所述第二谐振分支耦接至所述接地。12.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·雷纳，
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