谐振切换式电源转换器制造技术

一种谐振切换式电源转换器，包含：至少一电容；多个开关，与该至少一电容对应耦接，分别根据对应的操作信号，以切换所对应的电容的电连接关系；至少一充电电感；至少一放电电感；以及零电流估计电路，耦接于该至少一充电电感及/或该至少一放电电感，及/或该电容，用以根据该充电电感的两端的电压差及/或该放电电感的两端的电压差，及/或该电容的两端的电压差，以估计于一充电程序时一充电谐振电流为零的时点，及/或于至少一放电程序时对应的至少一放电谐振电流为零的时点，而对应产生一零电流估计信号，以用于产生操作信号。以用于产生操作信号。以用于产生操作信号。

【技术实现步骤摘要】
谐振切换式电源转换器


[0001]本专利技术涉及一种谐振切换式电源转换器，特别涉及一种能够估计 零电流时点的谐振切换式电源转换器。

技术介绍

[0002]图1显示已知的电源转换器。于充电操作中，开关Q1、Q2、Q3、 Q4导通，开关Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10不导通，使得电容C1、C2、 C3彼此串联于输入电压Vin及输出电压Vout之间。于放电操作中，开关 Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10导通，开关Q1、Q2、Q3、Q4不导通，使 得电容C1、C2、C3彼此并联于接地电位及输出电压Vout之间。此已知 的电源转换器的电容于开关Q1
‑
Q10切换时会具有非常大的涌浪电流 (inrush current)。
[0003]有鉴于此，本专利技术即针对上述现有技术的不足，提出一种创新的 电源转换器。

技术实现思路

[0004]于一观点中，本专利技术提供一种谐振切换式电源转换器，用以将一 输入电压转换为一输出电压，该谐振切换式电源转换器包含：至少一 电容；多个开关，与该至少一电容对应耦接，分别根据对应的一操作 信号，以切换所对应的该电容的电连接关系；至少一充电电感，与该 至少一电容中的至少其中之一对应串联；至少一放电电感，与该至少 一电容中的至少其中之一对应串联；以及一零电流估计电路，耦接于 该至少一充电电感及/或该至少一放电电感，及/或该电容，用以根据该 充电电感的两端的电压差，及/或该放电电感的两端的电压差，及/或该 电容的两端的电压差，以估计于一充电程序时一充电谐振电流为零的 时点，及/或于至少一放电程序时对应的至少一放电谐振电流为零的时 点，而分别对应产生一零电流估计信号，以用于产生该操作信号；其 中，该操作信号包括一充电操作信号与至少一放电操作信号，分别各 自切换至一导通位准一段导通期间，且该多个段导通期间彼此不重叠， 以使该充电程序与该至少一放电程序彼此不重叠；其中，在该充电程 序中，通过该充电操作信号控制该多个开关的切换，使该至少一电容 与该至少一充电电感串联于该输入电压与该输出电压之间，以形成一 充电路径，以对该电容与该充电电感进行谐振充电；其中，在该至少 一放电程序中，通过该至少一放电操作信号控制该多个开关的切换， 使每一该电容与对应的该放电电感串联于该输出电压与一接地电位 间，而同时形成或轮流形成多个放电路径，以对该电容与该充电电感 进行谐振放电；其中，该充电程序与该至少一放电程序彼此重复地交 错排序，以将该输入电压转换为该输出电压。
[0005]于一实施例中，该零电流估计电路包括一电压侦测电路，用以根 据该充电电感的两端的电压差，及/或该放电电感的两端的电压差，产 生一电压侦测信号，以示意该充电电感的两端的电压差及/或该放电电 感的两端的电压差超过零的一正电压期间；以及一定时器，耦接于该 电压侦测电路的输出端，用以根据该电压侦测信号产生该零电流估计 信号。
[0006]于一实施例中，该零电流估计电路包括一电压侦测电路，用以根 据该电容的两端的电压差，产生一电压侦测信号，以示意该电容的两 端的电压差的峰值的一峰值时点，及
其谷值的一谷值时点，并据以产 生该零电流估计信号。
[0007]于一实施例中，该定时器包括一斜坡电路，用以根据该电压侦测 信号，于该正电压期间，产生一斜坡信号的一上升斜坡，并于该正电 压期间结束后，根据该上升斜坡，产生该斜坡信号的一下降斜坡；以 及一比较电路，用以比较该斜坡信号与一零电流阈值，而产生该零电 流估计信号，以决定该充电程序与该至少一放电程序各自的起始时点 与结束时点。
[0008]于一实施例中，该斜坡电路包括一升压电路，用以将一斜坡电容 的跨压，于该正电压期间，从零持续升压，而产生该上升斜坡；以及 一降压电路，用以将该斜坡电容的跨压，自该正电压期间结束后，持 续降压，而产生该下降斜坡；其中该上升斜坡与该下降斜坡的斜率的 绝对值相同。
[0009]于一实施例中，该升压电路包括一第一开关与一第一电流源，其 中该第一开关用以于该正电压期间，根据该电压侦测信号而使该第一 电流源对该斜坡电容进行充电。
[0010]于一实施例中，该降压电路包括一第二开关与一第二电流源，其 中该第二开关用以于该正电压期间结束后，使该第二电流源对该斜坡 电容进行放电。
[0011]于一实施例中，该谐振切换式电源转换器可还包含一控制器，其 耦接该零电流估计电路，用以根据该零电流估计信号，而产生该充电 操作信号及该至少一放电操作信号。
[0012]于一实施例中，该控制器包括一延迟电路，用以使该零电流估计 信号持续一段延迟时间，以使该充电程序与该至少一放电程序彼此间 隔该段延迟时间。
[0013]于一实施例中，该电压侦测电路包含至少一比较器，用以对应比 较该充电电感的两端的电压，及/或该放电电感的两端的电压。
[0014]于一实施例中，该至少一比较器为二个比较器，该二个比较器的 其中一个耦接于该充电电感的两端，该二个比较器的另一个耦接于该 放电电感的两端。
[0015]于一实施例中，该定时器还包含一重置开关，其与该斜坡电容并 联，用以在产生该零电流估计信号后，将该斜坡电容的跨压，放电至 零电压。
[0016]于一实施例中，于该延迟时间，该多个开关保持不导通。
[0017]于一实施例中，该至少一充电电感为单一个充电电感，该至少一 放电电感为单一个放电电感。
[0018]于一实施例中，该单一个充电电感的电感值相等于该单一个放电 电感的电感值。
[0019]于一实施例中，该至少一充电电感与该至少一放电电感为单一个 相同电感。
[0020]于一实施例中，该单一个相同电感为可变电感。
[0021]于一实施例中，该充电程序具有一充电谐振频率，且该放电程序 具有一放电谐振频率，且该充电谐振频率与该放电谐振频率相同。
[0022]于一实施例中，该充电程序具有一充电谐振频率，且该放电程序 具有一放电谐振频率，且该充电谐振频率与该放电谐振频率不同。
[0023]于一实施例中，该零电流阈值的位准的调整，用以缩短该段导通 期间一段零电压期间，以使对应的该开关达到柔性切换(soft switching) 的零电压切换。
[0024]于一实施例中，该谐振切换式电源转换器为双向谐振切换式电源 转换器。
[0025]于一实施例中，该谐振切换式电源转换器的该输入电压与该输出 电压的电压转换比率为4:1、3:1或2:1。
[0026]于一实施例中，该定时器包含一计数电路以及一判断电路，该计 数电路于该电压侦测信号由低位准切换为高位准时，该计数电路根据 一时钟信号开始计数，并将所计数结果输出至该判断电路，并于该电 压侦测信号由高位准切换为低位准时，该计数电路遂从最后计数结果， 根据该时钟信号往回倒数，该判断电路于该计数电路倒数至零或一计 数阈值时，产生该零电流估计信号。
[0027]于一实施例中，该判断电路在产生该零电流估计信号后，输出一 重置信号至该计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种谐振切换式电源转换器，用以将一输入电压转换为一输出电压，该谐振切换式电源转换器包含：至少一电容；多个开关，与该至少一电容对应耦接，分别根据对应的一操作信号，以切换所对应的该电容的电连接关系；至少一充电电感，与该至少一电容中的至少其中之一对应串联；至少一放电电感，与该至少一电容中的至少其中之一对应串联；以及一零电流估计电路，耦接于该至少一充电电感及/或该至少一放电电感，及/或该电容，用以根据该充电电感的两端的电压差，及/或该放电电感的两端的电压差，及/或该电容的两端的电压差，以估计于一充电程序时一充电谐振电流为零的时点，及/或于至少一放电程序时对应的至少一放电谐振电流为零的时点，而分别对应产生一零电流估计信号，以用于产生该操作信号；其中，该操作信号包括一充电操作信号与至少一放电操作信号，分别各自切换至一导通位准一段导通期间，且该多个段导通期间彼此不重叠，以使该充电程序与该至少一放电程序彼此不重叠；其中，在该充电程序中，通过该充电操作信号控制该多个开关的切换，使该至少一电容与该至少一充电电感串联于该输入电压与该输出电压之间，以形成一充电路径，以对该电容与该充电电感进行谐振充电；其中，在该至少一放电程序中，通过该至少一放电操作信号控制该多个开关的切换，使每一该电容与对应的该放电电感串联于该输出电压与一接地电位间，而同时形成或轮流形成多个放电路径，以对该电容与该充电电感进行谐振放电；其中，该充电程序与该至少一放电程序彼此重复地交错排序，以将该输入电压转换为该输出电压。2.如权利要求1所述的谐振切换式电源转换器，其中，该零电流估计电路包括：一电压侦测电路，用以根据该充电电感的两端的电压差，及/或该放电电感的两端的电压差，产生一电压侦测信号，以示意该充电电感的两端的电压差及/或该放电电感的两端的电压差超过零电压的一正电压期间；以及一定时器，耦接于该电压侦测电路的输出端，用以根据该电压侦测信号产生该零电流估计信号。3.如权利要求1所述的谐振切换式电源转换器，其中，该零电流估计电路包括一电压侦测电路，用以根据该电容的两端的电压差，产生一电压侦测信号，以示意该电容的两端的电压差的峰值的一峰值时点，及其谷值的一谷值时点，并据以产生该零电流估计信号。4.如权利要求2所述的谐振切换式电源转换器，其中，该定时器包括：一斜坡电路，用以根据该电压侦测信号，于该正电压期间，产生一斜坡信号的一上升斜坡，并于该正电压期间结束后，根据该上升斜坡，产生该斜坡信号的一下降斜坡；以及一比较电路，用以比较该斜坡信号与一零电流阈值，而产生该零电流估计信号，以决定该充电程序与该至少一放电程序各自的起始时点与结束时点。5.如权利要求4所述的谐振切换式电源转换器，其中，该斜坡电路包括：一升压电路，用以将一斜坡电容的跨压，于该正电压期间，从零持续升压，而产生该上
升斜坡；以及一降压电路，用以将该斜坡电容的跨压，自该正电压期间结束后，持续降压，而产生该下降斜坡；其中该上升斜坡与该下降斜坡的斜率的绝对值相同。6.如权利要求5所述的谐振切换式电源转换器，其中，该升压电路包括一第一开关与一第一电流源，其中该第一开关用以于该正电压期间，根据该电压侦测信号而使该第一电流源对该斜坡电容进行充电。7.如权利要求6所述的谐振切换式电源转换器，其中，该降压电路包括一第二开关与一第二电流源，其中该第二开关用以于该正电压期间结束后，使该第二电流源对该斜坡电容进行放电。8.如权利要求1所述的谐振切换式电源转换器，其中，还包含一控制器，其耦接该零电流估计电路，用以根据该零电流估计信号，而产生该充电操作信号及该至少一放电操作信号。9.如权利要求8所述的谐振切换式电源转换器，其中，该控制器包括一延迟电路，用以使该零电流估计信号持续一段延迟时间，以使该充电程序与该至少一放电程序彼此间隔该段延迟时间。10.如权利要求2所述的谐振切换式电源转换器，其中，该电压侦测电路包含至少一比较器，用以对应比较该充电电感的两端的电压，及/或该放电电感的两端的电压。11.如权利要求10所述的谐振切换式电源转换器，其中，该至少一比较器为二个比较器，该二个比较器的其中一个耦接于该充电电感的两端，该二个比较器的另一个耦接于该放电电感的两端。12.如权利要求5所述的谐振切换式电源转换器，其中，该定时器还包含一重置开关，其与该斜坡电容并联，用以在产生该零电流估计信号后，将该斜坡电容的跨压，放电至零电压。13.如权利要求9所述的谐振切换式电源转换器，其中，于该延迟时间中，该多个开关保持不导通。14.如权利要求1所述的谐振切换式电源转换器，其中，该至少一充电电感为单一个充电电感，该至少一放电电感为单一个放电电感。15.如权利要求1所述的谐振切换式电源转换器，其中，该至少一充电电感与该至少一放电电感为单一个相同电感。16.如权利要求1或14所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国基，杨大勇，白忠龙，
申请(专利权)人：立锜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：