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：多个电容；多个开关；至少一充电电感；至少一放电电感；以及一预充电路，用以于该谐振切换式电源转换器操作于一预充模式时，控制该多个开关中的一第一开关，以控制一输入电压与该多个电容的一第一电容的电连接关系，并控制其他该多个开关，而将该多个电容切换成彼此并联或彼此串联的电连接关系，以于该第一电容的压降低于一预设电压时，将每一该电容的压降充电至该预设电压；该谐振切换式电源转换器于该预充模式结束后，操作于该谐振电压转换模式，以将该输入电压转换为该输出电压。电压转换为该输出电压。电压转换为该输出电压。

【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，特别涉及一种能够预先充电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：多个电容；多个开关，与该多个电容对应耦接，用以切换所对应的该电容的电连接关系；至少一充电电感，与该多个电容中的至少其中之一对应串联；至少一放电电感，与该多个电容中的至少其中之一对应串联；以及一预充电路，用以于该谐振切换式电源转换器操作于一预充模式时，控制该多个开关中的一第一开关，以控制该输入电压与该多个电容的一第一电容的电连接关系，并控制其他该多个开关，而将该多个电容切换成彼此并联或彼此串联的电连接关系，以于该第一电容的压降低于一预设电压时，将每一该电容的压降充电至该预设电压；其中，该第一开关电连接于该输入电压与该第一电容之间；其中，于一谐振电压转换模式中，一充电操作信号与至少一放电操作信号，分别用以对应操作该多个开关，以切换该多个开关所对应的该电容的电连接关系，而使该谐振切换式电源转换器于该预充模式结束后，操作于该谐振电压转换模式，以将该输入电压转换为该输出电压；其中，于该谐振电压转换模式中，该充电操作信号与该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，以使该谐振电压转换模式的一充电程序与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，使该多个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；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；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，该预设电压为该输出电压的一目标电压。
[0006]于一实施例中，该预充电路包括：一放大电路，用以根据该第一开关的一开关输出端的电压与一上升斜坡信号，而产生一差异放大信号，其中该开关输出端与该第一电容电连接；一斜坡电路，用以产生该上升斜坡信号；以及一预充控制电路，用以根据该差异放大
信号，产生一预充控制信号，以控制该第一开关，而于该预充模式中，根据该上升斜坡信号的上升速率，将每一该电容充电至该预设电压。
[0007]于一实施例中，该预充电路还包含一预放电路，用以于该第一电容的压降高于该预设电压时，将每一该电容放电至该预设电压。
[0008]于一实施例中，该预充电路还包含一电压侦测电路，其耦接于该预充控制电路与该输入电压之间，用以侦测该输入电压，当该输入电压高于一参考电压时，使能该预充控制电路，而起始该预充模式。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]于另一观点中，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：至少一谐振腔，该谐振腔具有彼此串联的一谐振电容与一谐振电感；多个开关，与该至少一谐振腔对应耦接，于一谐振电压转换模式中，分别根据对应的一第一谐振操作信号与一第二谐振操作信号，以切换所对应的该谐振腔的电连接关系而对应一第一谐振程序与一第二谐振程序，其中于该第一谐振程序中，对所对应的该谐振腔进行谐振充电，其中于该第二谐振程序中对所对应的该谐振腔进行谐振放电；至少一非谐振电容，与该至少一谐振腔耦接，于该谐振电压转换模式中，该第一谐振操作信号与该第二谐振操作信号切换该非谐振电容与该至少一谐振腔的电连接关系，且该非谐振电容的跨压，维持与该输入电压成一固定比例；以及一预充电路，用以于该谐振切换式电源转换器操作于一预充模式时，控制该多个开关中的一第一开关，以控制该输入电压与该至少一谐振腔的电连接关系，并控制其他该多个开关，而于该预充模式中的多个预充子阶段中，切换该谐振电容与该至少一非谐振电容的电连接关系，以分别将该谐振电容及该至少一非谐振电容充电至对应的一预设电压；其中，该第一开关电连接于该输入电压与该谐振电容之间；其中，于该谐振电压转换模式中，该第一谐振操作信号与该第二谐振操作信号，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，以使该第一谐振程序与该第二谐振程序彼此不重叠；其中，该谐振切换式电源转换器于该预充模式结束后，操作于该谐振电压转换模式，该第一谐振程序与该第二谐振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。
[0017]于一实施例中，该预充电路包括：一放大电路，用以根据该第一开关的一开关输出端的电压与一上升斜坡信号，而产生一差异放大信号，其中该开关输出端与该谐振电容电连接；一斜坡电路，用以产生该上升斜坡信号；以及一预充控制电路，用以根据该差异放大
信号，产生一预充控制信号，以控制该第一开关，而于该预充模式的该预充子阶段中，根据该上升斜坡信号的上升速率，将该谐振电容及该至少一非谐振电容充电至所对应的该预设电压。
[0018]于一实施例中，该预充电路还包括一电压侦测电路，其耦接于该预充控制电路与该输入电压之间，用以侦测该输入电压，当该输入电压高于一参考电压时，使能该预充控制电路，而起始该预充模式。
[0019]本专利技术的一个优点在于本专利技术可利用现有的开关达到预充电操作模式及热插入功能且无需额外的热插入开关及热插入控制器。
[0020]本专利技术的另一个优点在于本专利技术可无需额外的前端电压调节本文档来自技高网...

【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：多个电容；多个开关，与该多个电容对应耦接，用以切换所对应的该电容的电连接关系；至少一充电电感，与该多个电容中的至少其中之一对应串联；至少一放电电感，与该多个电容中的至少其中之一对应串联；以及一预充电路，用以于该谐振切换式电源转换器操作于一预充模式时，控制该多个开关中的一第一开关，以控制该输入电压与该多个电容的一第一电容的电连接关系，并控制其他该多个开关，而将该多个电容切换成彼此并联或彼此串联的电连接关系，以于该第一电容的压降低于一预设电压时，将每一该电容的压降充电至该预设电压；其中，该第一开关电连接于该输入电压与该第一电容之间；其中，于一谐振电压转换模式中，一充电操作信号与至少一放电操作信号，分别用以对应操作该多个开关，以切换该多个开关所对应的该电容的电连接关系，而使该谐振切换式电源转换器于该预充模式结束后，操作于该谐振电压转换模式，以将该输入电压转换为该输出电压；其中，于该谐振电压转换模式中，该充电操作信号与该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，以使该谐振电压转换模式的一充电程序与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，使该多个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；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；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，该预设电压为该输出电压的一目标电压。3.如权利要求2所述的谐振切换式电源转换器，其中，该预充电路包括：一放大电路，用以根据该第一开关的一开关输出端的电压与一上升斜坡信号，而产生一差异放大信号，其中该开关输出端与该第一电容电连接；一斜坡电路，用以产生该上升斜坡信号；以及一预充控制电路，用以根据该差异放大信号，产生一预充控制信号，以控制该第一开关，而于该预充模式中，根据该上升斜坡信号的上升速率，将每一该电容充电至该预设电压。4.如权利要求1或3所述的谐振切换式电源转换器，其中，该预充电路还包括一预放电路，用以于该第一电容的压降高于该预设电压时，将每一该电容放电至该预设电压。5.如权利要求3所述的谐振切换式电源转换器，其中，该预充电路还包含一电压侦测电路，其耦接于该预充控制电路与该输入电压之间，用以侦测该输入电压，当该输入电压高于一参考电压时，使能该预充控制电路，而起始该预充模式。
6.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。7.如权利要求6所述的谐振切换式电源转换器，其中，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。8.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。9.如权利要求1或6所述的谐振切换式电源转换器，其中，该充电程序具有一充电谐振...

【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：