开关电源装置及其控制方法制造方法及图纸

技术编号:3376712 阅读:145 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种开关电源装置包括:存储单元,存储从提供给该存储单元的输入电源中获得的能量,并输出所存储的能量的至少一些作为输出电源;第一开关;与该第一开关串联连接的第二开关,该第一开关和该第二开关的串联连接连接到该存储单元;以及电压箝位单元,将施加到该第一开关和该第二开关的串联连接两端的电压的电平箝位在预定电压或更小。该第一开关被导通而该第二开关仍然被关断,然后在该第一开关被导通之后该第二开关被导通,以将输入电源从该第一开关和该第二开关的串联连接提供给存储单元。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的各方面涉及,更具体地,涉及零电 压。
技术介绍
电源装置根据DC电压转换方法可以被分成开关式电源装置或非开关式 电源装置(例如线性电源装置)。非开关式电源装置具有低电源效率,但是 具有高稳定性。相反,开关式电源装置具有较高的电源效率,却具有较低的 稳定性。即使开关式电源装置具有比非开关式电源装置低的稳定性,它的较 高的电源效率与近来稳定性方面的改进相结合,也已经导致了开关式电源装 置在电路中的使用的增加。开关式电源装置可以以零电压开关模式工作,在零电压开关模式中,仅 在开关两端的电压为零时才执行开关操作,从而最小化了开关损失。图1是根据现有技术的零电压开关式电源装置的详细电路图。如图中所 示,根据现有技术的零电压开关式电源装置1包括MOSFET(金属氧化物半 导体场效应晶体管),其具有快的开关速度,并且具有与该MOSFET并联连 接以将MOSFET两端的电压箝位在基本为零的二极管。该MOSFET具有源 才及端S、漏4及端D和4册纟及端G。MOSFET的二极管通过由电感器L和与该MOSFET和二极管并联连接 的电容器C形成的谐振电路的谐振操作来导通。当在谐振操作期间电流开始 从电感器L流进电容器C时,电容器两端的电压为零,并且二极管不导电。 随着电流继续流进电容器,电容器充电直到其两端的电压超过二极管的正向 电压,使得二极管导电。尽管二极管导电,但是二极管两端的压降保持在二 极管的正向电压,对于硅二极管来说该电压大约为0.7V,对于锗二极管来说 该电压大约为0.3V,以使得MOSFET两端的电压变为基本为零,从而使得 驱动电路能够执行零电压开关操作,该驱动电路向MOSFET的栅极端G施 加控制信号以导通或截止MOSFET。 MOSFET两端的电压保持在基本为零直到在谐振操作期间检测到电流反向,使得二极管停止导电。然而,尽管MOSFET具有快的开关速度,但是图1中的电路设计需要 MOSFET具有耐压,从而增加了 MOSFET的成本。因而,MOSFET不适于 作为需要高的耐压的开关元件。尽管具有高的耐压的双极型结型晶体管 (BJT )比具有高的耐压的MOSFET要便宜,但是BJT具有较慢的开关速度, 因而不适于作为需要高的开关速度的开关元件。
技术实现思路
因而,本专利技术的一方面提供一种具有高的耐压和较低成本的开关电源装 置及其控制方法。本专利技术的另一方面提供一种与根据现有技术的零电压开关装置相比降 低了对驱动电路的负担的。本专利技术的另一方面提供一种与仅具有双极型结型晶体管(BJT)的开关 装置相比具有较快关断速度的。根据本专利技术的一方面, 一种开关电源装置包括存储单元,存储从提供 给该存储单元的输入电源中获得的能量,并输出所存储的能量的至少一些作 为输出电源;第一开关;与该第一开关串联连接的第二开关,该第一开关和 该第二开关的串联连接连接到该存储单元;以及电压箝位单元,将施加到该第一开关和该第二开关的串联连接两端的电压的电平箝位在预定电压或更 小;其中,为了将输入电源提供给存储单元,该第一开关被导通而该第二开 关仍然被关断,然后在该第一开关被导通之后该第二开关被导通,以将输入 电源从该第 一开关和该第二开关的串联连接提供给存储单元。根据本专利技术的一方面,该第二开关具有等于或大于预定值的、高到足以 在该开关电源装置的操作期间经受得住施加到该第 一开关和该第二开关的 串联连接两端的最大电压。才艮据本专利技术的一方面,该第一开关包括金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET )。根据本专利技术的一方面,该第二开关包括双极型结型晶体管(BJT)。 根据本专利技术的一方面,该MOSFET包括漏极端;该BJT包括发射极端; 并且该MOSFET的漏极端连接到该BJT的发射极端。才艮据本专利技术的一方面,该电压箝位单元包括二极管,其连接到该第一关和该第二开关的串联连接,以在第一开关和第二开关被导通时,传导与从 该第一开关和该第二开关的串联连接流到存储单元的电流的方向相反的方 向上的电流。根据本专利技术的 一方面,该二极管与该第 一开关和该第二开关的串联连接 并联连接。根据本专利技术的一方面,关断该第一开关或第二开关来关断该开关电源装置。根据本专利技术的一方面,该第一开关包括第一电容器;该第二开关包括第 二电容器;并且该第一电容器和第二电容器与该存储单元形成谐振电路。根据本专利技术的一方面,提供了一种控制开关电源装置的方法,该开关电 源装置包括存储单元,存储从提供给该存储单元的输入电源中获得的能量, 并输出所存储的能量的至少一些作为输出电源;第一开关;与该第一开关串 联连接的第二开关,该第一开关和该第二开关的串联连接连接到该存储单 元;以及电压箝位单元,将施加到该第一开关和该第二开关的串联连接两端 的电压的电平箝位在预定电压或更小,该方法包括利用该电压箝位单元将 施加到该第 一开关和该第二开关的串联连接两端的电压的电平箝位在预定 电压或更小;导通该第一开关而该第二开关仍然被关断;以及在该第一开关 被导通之后导通该第二开关,以将输入电源从该第一开关和该第二开关的串 联连接提供给存储单元。根据本专利技术的一方面, 一种开关电源装置包括存储单元,存储能量,并输出所存储的能量的至少一些;第一开关,具有第一耐压;第二开关,具有高于第一耐压的第二耐压,该第二开关与该第一开关串联连接,该第一开 关和该第二开关的串联连接连接到该存储单元;其中,为了将能量提供给存储单元,该第一开关被导通而该第二开关仍然被关断,并且施加到该第一开 关和该第二开关的串联连接两端的电压基本为零,然后在该第一开关被导通之后该第二开关被导通,同时施加到该第一开关和该第二开关的串联连接两 端的电压仍然基本为零,以将能量从该第一开关和该第二开关的串联连接提 供给存储单元。本专利技术的另外方面和/或优点将在以下的描述中被部分地阐明,通过此描 述将变得明显,或者可以通过实践本专利技术而学习到。附图说明通过下面结合附图对本专利技术的实施例的描述,本专利技术的上述和/或其它方面将变得更清楚且更易理解,其中图l是根据现有技术的开关电源装置的详细电路图2是根据本专利技术的一方面的开关电源装置的框图3是4艮据本专利技术的一方面的图2的开关电源装置的详细电路图;以及图4是根据本专利技术的一方面的开关电源装置的控制方法的流程图。具体实方式下面将详细描述本专利技术的实施例的参考,附图中示出了其示例,其中相 似的参考数字始终指代相似的元件。下面参照附图描述这些实施例以便于说 明本专利技术。图2是根据本专利技术的一方面的开关电源装置的框图。图3是根据本专利技术 的一方面的图2的开关电源装置的详细电路图。如图2所示,根据本专利技术的 一方面的开关电源装置100包括存储单元10、第一开关20、第二开关30和 电压箝位单元40。优选地,根据本专利技术的一方面的开关电源装置100是执行 DC/DC转换的开关式电源(SMPS)。但是,应当理解,可以使用其它类型 的开关电源装置作为开关电源装置100,以及开关电源装置IOO可以执行其 它类型的转换,如AC/DC转换、DC/AC转换或AC/AC转换。存储单元IO存储从连接到在图2和3的左侧示出的第二开关30的输入 端的输入电源(未示出)提供的能量,并输出所存储的能量的至少一些作为 到连接到在图2和3的右侧示出的存储单元10的输出端的本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种开关电源装置,包括: 存储单元,存储从提供给该存储单元的输入电源中获得的能量,并输出所存储的能量的至少一些作为输出电源; 第一开关; 与该第一开关串联连接的第二开关,该第一开关和该第二开关的串联连接连接到该存储单元;以及 电压箝位单元,将施加到该第一开关和该第二开关的串联连接两端的电压的电平箝位在预定电压或更小; 其中,为了将输入电源提供给存储单元,该第一开关被导通而该第二开关仍然被关断,然后在该第一开关被导通之后该第二开关被导通,以将输入电源从该第一开关和该第二开关的串联连接提供给存储单元。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员:赵成祚崔种文郑智勋
申请(专利权)人:三星电子株式会社
类型:发明
国别省市:KR[韩国]

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