谐振切换式电源转换器与其中的驱动电路制造技术

一种谐振切换式电源转换器与其中的驱动电路。该谐振切换式电源转换器包括功率级电路及驱动电路。功率级电路包括谐振电容、谐振电感及多个开关；驱动电路包括：多个驱动器，操作对应的开关；及电源供应电路，提供多个驱动器对应的驱动电源。电源供应电路包括：电压增高电路，根据直流电压及输出相关信号产生增高电源；多个驱动电容，其每一个的跨压对应于对应的驱动电源；及多个供应二极管，自增高电源依供应二极管的顺向方向彼此串联耦接，每一供应二极管的反向端耦接于对应的驱动电源的正端，以向对应的驱动电容充电，以产生对应的驱动电源。源。源。

【技术实现步骤摘要】
谐振切换式电源转换器与其中的驱动电路


[0001]本专利技术涉及一种谐振切换式电源转换器，特别涉及一种能够支持不同拓朴的切换式电源转换器的驱动电路以及其谐振切换式电源转换器。

技术介绍

[0002]图1显示已知的切换式谐振腔转换器。此已知的切换式谐振腔转换器10包含功率级电路101及驱动电路102a～102d。驱动电路102a～102d用以分别驱动功率级电路101中的多个功率开关Q1～Q10。驱动电路102a用以驱动功率开关Q1及Q2，且其电源来自具有高电压电容Ccp1的电荷泵浦。驱动电路102b用以驱动功率开关Q3及Q4，且其电源来自具有较低电压的电容Ccp2的另一电荷泵浦。此已知的切换式谐振腔转换器中的电容Ccp1及Ccp2须为可耐高压的电容，且电容C的电压会被使用到电容Ccp1，故会影响谐振点的操作，并且电路较为复杂。
[0003]有鉴于此，本专利技术即针对上述先前技术的不足，提出一种可适用于不同拓朴的谐振切换式电源转换器的驱动电路及其谐振切换式电源转换器。

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：一功率级电路，包括：至少一谐振电容；至少一谐振电感，耦接于该至少一谐振电容；以及多个功率开关，用以切换所对应的该至少一谐振电容、该至少一谐振电感、该输入电压及该输出电压的电连接关系；以及一驱动电路，包括：多个驱动器，用以根据多个操作信号而产生多个驱动信号，用以周期性地于至少一谐振充电程序与至少一谐振放电程序中，分别操作至少部分对应的该多个功率开关，以谐振方式将该输入电压转换为该输出电压；以及一电源供应电路，用以提供部分的该多个驱动器对应的多个驱动电源，包括：一电压增高电路(voltage booster)，用以根据一频率信号、一直流电压及相关于该输出电压的一输出相关信号，而产生一增高电源，其中该增高电源的电压相关于该直流电压及该输出相关信号之和；多个驱动电容，其中每一该驱动电容的跨压对应于对应的该驱动电源；以及多个供应二极管，自该增高电源，依该供应二极管的顺向方向，彼此串联耦接，其中每一供应二极管的反向端耦接于对应的该驱动电源的该正端，用以向对应的该驱动电容充电，以产生对应的该驱动电源，且用以阻挡逆向电流与逆向电压。
[0005]于一实施例中，该电压增高电路、对应的该驱动电容与对应的该供应二极管形成一电荷泵浦，当该电压增高电路产生该增高电源时，对应的该供应二极管根据该增高电源对该驱动电容充电，以产生对应的该驱动电源，其中该驱动电源的该负端耦接该输出电压，对应的该驱动电源相关于该直流电压。
[0006]于一实施例中，该电压增高电路包括一增高电容、一充电二极管以及一缓冲器，当该缓冲器根据该频率信号及该直流电压而产生一高位准电压时，该增高电容的跨压叠加该高位准电压而产生该增高电源，当该缓冲器根据该频率信号及一接地电位而产生一低位准
电压时，该充电二极管根据该输出相关信号对该增高电容充电，其中该输出相关信号对应为该输出电压。
[0007]于一实施例中，该电荷泵浦的操作频率大于或等于该多个功率开关的切换频率。
[0008]于一实施例中，该电压增高电路、对应的该驱动电容、对应的该供应二极管以及对应的功率开关形成一自举电路(bootstrap)，当该电压增高电路产生该增高电源时，对应的该供应二极管根据一第二增高电源对该驱动电容充电，以产生对应的该驱动电源，其中该驱动电源的该负端的电压随该多个功率开关的切换而变动，该驱动电源的该正端的电压也随该多个功率开关的切换而变动，对应的该驱动电源于稳态时，相关于该直流电压，其中该第二增高电源相关于该增高电源。
[0009]于一实施例中，该电压增高电路包括一增高电容、一充电二极管以及一缓冲器，当该缓冲器根据该频率信号及至少一该驱动电源的该负端的电压而产生一高位准电压时，该增高电容的跨压叠加该高位准电压而产生该增高电源，当该缓冲器根据该频率信号及一接地电位而产生一低位准电压时，该充电二极管根据该直流电压对该增高电容充电。
[0010]于一实施例中，该至少一谐振电感包括至少一充电谐振电感及至少一放电谐振电感，该至少一放电谐振电感耦接于该输出电压与该驱动电源的该负端之间，该驱动电容的负端、对应的该功率开关的一端以及该至少一放电谐振电感的高压端均耦接至该驱动电源的该负端；其中该至少一充电谐振电感用以于该至少一谐振充电程序中，与该至少一谐振电容串联而以谐振方式充电，该至少一放电谐振电感用以于该至少一谐振放电程序中，与该至少一谐振电容串联而以谐振方式放电。
[0011]于一实施例中，该功率级电路对应于一谐振切换式电容转换器，其中在该至少一谐振充电程序中，控制该多个功率开关的切换，使该至少一谐振电容与该至少一谐振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，而对该至少一谐振电容与该至少一谐振电感以谐振方式充电，在该至少一谐振放电程序中，控制该多个功率开关的切换，使每一该谐振电容与对应的该谐振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，而使对应的该至少一谐振电容与该至少一谐振电感以谐振方式放电，以产生该输出电压。
[0012]于一实施例中，该功率级电路对应于一切换式谐振腔转换器，其中该功率级电路还包括至少一谐振腔以及对应的至少一非谐振电容，该至少一谐振腔具有彼此串联的该至少一谐振电容与该至少一谐振电感，该多个功率开关耦接于该至少一谐振腔及对应的该至少一非谐振电容，用以切换所对应的该谐振腔与对应的该至少一非谐振电容的电连接关系，其中于该至少一谐振充电程序中，对所对应的该谐振腔进行谐振充电，其中于该至少一谐振放电程序中，使所对应的该谐振腔，谐振放电至对应的该非谐振电容，由此产生该输出电压。
[0013]于一实施例中，该电源供应电路还包括多个驱动电源开关，每一驱动电源开关并联于对应的该供应二极管，其中当该功率级电路对应于一谐振切换式电容转换器时，该驱动电源开关设定为恒导通，当该功率级电路对应于一切换式谐振腔转换器时，该驱动电源开关设定为恒不导通。
[0014]于一实施例中，该驱动电源开关为金属氧化物半导体场效晶体管，其本体二极管对应于该供应二极管。
[0015]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。
[0016]于一实施例中，当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N:1时，该至少一谐振电容为N
‑
1个谐振电容，其中N为正整数。
[0017]于一实施例中，该谐振切换式电源转换器根据以下顺序而操作：该直流电压及该频率信号备妥以提供至该电压增高电路；接着，该多个操作信号备妥以提供至该多个驱动器；接着，该输入电压备妥以提供至该功率级电路。
[0018]于另一观点中，本专利技术提供一种驱动电路，用以驱动一谐振切换式电源转换器，该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且包含一功率级电路，该功率级电路包含多个功率开关，该本文档来自技高网...

【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：一功率级电路，包括：至少一谐振电容；至少一谐振电感，耦接于该至少一谐振电容；以及多个功率开关，用以切换所对应的该至少一谐振电容、该至少一谐振电感、该输入电压及该输出电压的电连接关系；以及一驱动电路，包括：多个驱动器，用以根据多个操作信号而产生多个驱动信号，用以周期性地于至少一谐振充电程序与至少一谐振放电程序中，分别操作至少部分对应的该多个功率开关，以谐振方式将该输入电压转换为该输出电压；以及一电源供应电路，用以提供部分的该多个驱动器对应的多个驱动电源，包括：一电压增高电路，用以根据一频率信号、一直流电压及相关于该输出电压的一输出相关信号，而产生一增高电源，其中该增高电源的电压相关于该直流电压及该输出相关信号之和；多个驱动电容，其中每一该驱动电容的跨压对应于对应的该驱动电源；以及多个供应二极管，自该增高电源，依该供应二极管的顺向方向，彼此串联耦接，其中每一供应二极管的反向端耦接于对应的该驱动电源的该正端，用以向对应的该驱动电容充电，以产生对应的该驱动电源，且用以阻挡逆向电流与逆向电压。2.如权利要求1所述的谐振切换式电源转换器，其中，该电压增高电路、对应的该驱动电容与对应的该供应二极管形成一电荷泵浦，当该电压增高电路产生该增高电源时，对应的该供应二极管根据该增高电源对该驱动电容充电，以产生对应的该驱动电源，其中，该驱动电源的该负端耦接该输出电压，对应的该驱动电源相关于该直流电压。3.如权利要求2所述的谐振切换式电源转换器，其中，该电压增高电路包括一增高电容、一充电二极管以及一缓冲器，当该缓冲器根据该频率信号及该直流电压而产生一高位准电压时，该增高电容的跨压叠加该高位准电压而产生该增高电源，当该缓冲器根据该频率信号及一接地电位而产生一低位准电压时，该充电二极管根据该输出相关信号对该增高电容充电，其中，该输出相关信号对应为该输出电压。4.如权利要求2所述的谐振切换式电源转换器，其中，该电荷泵浦的操作频率大于或等于该多个功率开关的切换频率。5.如权利要求1所述的谐振切换式电源转换器，其中，该电压增高电路、对应的该驱动电容、对应的该供应二极管以及对应的功率开关形成一自举电路，当该电压增高电路产生该增高电源时，对应的该供应二极管根据一第二增高电源对该驱动电容充电，以产生对应的该驱动电源，其中，该驱动电源的该负端的电压随该多个功率开关的切换而变动，该驱动电源的该正端的电压也随该多个功率开关的切换而变动，对应的该驱动电源于稳态时，相关于该直流电压，其中，该第二增高电源相关于该增高电源。6.如权利要求5所述的谐振切换式电源转换器，其中，该电压增高电路包括一增高电容、一充电二极管以及一缓冲器，当该缓冲器根据该频率信号及至少一该驱动电源的该负端的电压而产生一高位准电压时，该增高电容的跨压叠加该高位准电压而产生该增高电
源，当该缓冲器根据该频率信号及一接地电位而产生一低位准电压时，该充电二极管根据该直流电压对该增高电容充电。7.如权利要求5所述的谐振切换式电源转换器，其中，该至少一谐振电感包括至少一充电谐振电感及至少一放电谐振电感，该至少一放电谐振电感耦接于该输出电压与该驱动电源的该负端之间，该驱动电容的负端、对应的该功率开关的一端以及该至少一放电谐振电感的高压端均耦接至该驱动电源的该负端；其中，该至少一充电谐振电感用以于该至少一谐振充电程序中，与该至少一谐振电容串联而以谐振方式充电，该至少一放电谐振电感用以于该至少一谐振放电程序中，与该至少一谐振电容串联而以谐振方式放电。8.如权利要求1所述的谐振切换式电源转换器，其中，该功率级电路对应于一谐振切换式电容转换器，其中，在该至少一谐振充电程序中，控制该多个功率开关的切换，使该至少一谐振电容与该至少一谐振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，而对该至少一谐振电容与该至少一谐振电感以谐振方式充电，在该至少一谐振放电程序中，控制该多个功率开关的切换，使每一该谐振电容与对应的该谐振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，而使对应的该至少一谐振电容与该至少一谐振电感以谐振方式放电，以产生该输出电压。9.如权利要求1所述的谐振切换式电源转换器，其中，该功率级电路对应于一切换式谐振腔转换器，其中，该功率级电路还包括至少一谐振腔以及对应的至少一非谐振电容，该至少一谐振腔具有彼此串联的该至少一谐振电容与该至少一谐振电感，该多个功率开关耦接于该至少一谐振腔及对应的该至少一非谐振电容，用以切换所对应的该谐振腔与对应的该至少一非谐振电容的电连接关系，其中，于该至少一谐振充电程序中，...

【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：