直流-直流转换器及其控制方法技术

本申请提供一种直流

【技术实现步骤摘要】
直流
‑
直流转换器及其控制方法


[0001]本申请涉及转换器
，尤其涉及一种直流
‑
直流转换器及其控制方法。

技术介绍

[0002]现有的直流
‑
直流转换器通常工作在硬开关模式。由于开关节点存在较大的寄生电容，功率开关在死区时间内对寄生电容充电产生的开关损耗严重限制了系统转换效率。
[0003]以一种降压型直流
‑
直流转换器为例，如图1所示，滤波电感L和滤波电容C组成滤波电路，第一功率开关Q1的两端分别连接输入电压V
IN
和开关节点SW，第二功率开关Q2的两端分别连接开关节点SW和地GND，在开关节点SW的等效寄生电容为C
SW
。每个开关周期内，第一功率开关Q1在死区时间内对寄生电容C
SW
充电产生的开关损耗为0.5C
SW
V
IN2
，严重限制了直流
‑
直流转换器的转换效率。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种直流
‑
直流转换器及其控制方法，能够提高直流
‑
直流转换器的转换效率。
[0005]本申请的一个方面提供一种直流
‑
直流转换器。所述直流
‑
直流转换器包括功率级电路及软开关电路。所述功率级电路包括第一功率开关、第二功率开关、滤波电感和滤波电容，所述第一功率开关和所述第二功率开关具有控制端、第一端和第二端，所述第一功率开关的第二端和所述第二功率开关的第一端均连接至开关节点，所述第二功率开关的第二端连接至地。所述软开关电路包括第一辅助开关、第二辅助开关、第三辅助开关和辅助电感，所述第一辅助开关的两端分别连接电荷源和辅助开关节点，所述第二辅助开关的两端分别连接所述辅助开关节点和地，所述第三辅助开关与所述辅助电感并联，所述第三辅助开关的两端分别连接所述辅助开关节点和所述开关节点。
[0006]进一步地，所述功率级电路为降压型电路，所述第一功率开关的第一端连接输入电压，所述滤波电感的两端分别连接所述开关节点与输出电压，所述滤波电容的两端分别连接所述输出电压与地；所述第一辅助开关所连接的所述电荷源包括所述输入电压。
[0007]进一步地，所述第二辅助开关由连接地变为连接所述输出电压。
[0008]进一步地，所述功率级电路为升压型电路，所述第一功率开关的第一端连接输出电压，所述滤波电感的两端分别连接输入电压和所述开关节点，所述滤波电容的两端分别连接所述输出电压和地；所述第一辅助开关所连接的所述电荷源包括所述输入电压或所述输出电压。
[0009]进一步地，所述功率级电路为升降压型电路，所述第一功率开关的第一端连接输入电压，所述功率级电路还包括第三功率开关和第四功率开关，所述第三功率开关和所述第四功率开关具有控制端、第一端和第二端，所述第三功率开关的第二端和所述第四功率开关的第一端均连接至第二开关节点，所述第四功率开关的第二端连接至地，所述滤波电感的两端分别连接所述开关节点和所述第二开关节点，所述滤波电容的两端分别连接输出
电压和地；所述第一辅助开关所连接的所述电荷源包括所述输入电压或所述输出电压。
[0010]进一步地，在所述第一功率开关导通前的死区时间内，所述第一功率开关和所述第二功率开关均关断，所述第一辅助开关导通，所述第二辅助开关和所述第三辅助开关关断，所述辅助电感充磁。
[0011]进一步地，当所述开关节点的电压上升至使得所述第一功率开关的第一端和第二端的电压相同时，所述第一功率开关零电压导通，所述第一辅助开关和所述第三辅助开关关断，所述第二辅助开关导通，所述辅助电感去磁。
[0012]进一步地，在所述第一辅助开关和所述第二辅助开关之间设置死区时间以避免所述第一辅助开关和所述第二辅助开关同时导通。
[0013]进一步地，当所述辅助电感的电流下降至零时，所述第一辅助开关和所述第二辅助开关断开，所述第三辅助开关导通。
[0014]进一步地，在所述第二辅助开关和所述第三辅助开关之间设置死区时间以避免所述第二辅助开关和所述第三辅助开关同时导通。
[0015]进一步地，所述直流
‑
直流转换器还包括第二软开关电路。所述第二软开关电路包括第四辅助开关、第五辅助开关、第六辅助开关和第二辅助电感，所述第四辅助开关的一端连接所述输入电压或所述输出电压，所述第四辅助开关的另一端连接第二辅助开关节点，所述第五辅助开关的两端分别连接所述第二辅助开关节点与地，所述第六辅助开关与所述第二辅助电感并联，所述第六辅助开关的两端分别连接所述第二辅助开关节点和所述第二开关节点。
[0016]进一步地，在所述第一功率开关导通前的死区时间内，所述第一功率开关和所述第二功率开关均关断，所述第一辅助开关导通，所述第二辅助开关和所述第三辅助开关关断，所述辅助电感充磁；在所述第三功率开关导通前的死区时间内，所述第三功率开关和所述第四功率开关均关断，所述第四辅助开关导通，所述第五辅助开关和所述第六辅助开关关断，所述第二辅助电感充磁。
[0017]进一步地，当所述开关节点的电压上升至所述输入电压时，所述第一功率开关零电压导通，所述第一辅助开关和所述第三辅助开关关断，所述第二辅助开关导通，所述辅助电感去磁；当所述第二开关节点的电压上升至所述输出电压时，所述第三功率开关零电压导通，所述第四辅助开关和所述第六辅助开关关断，所述第五辅助开关导通，所述第二辅助电感去磁。
[0018]进一步地，当所述辅助电感的电流下降至零时，所述第一辅助开关和所述第二辅助开关断开，所述第三辅助开关导通；当所述第二辅助电感的电流下降至零时，所述第四辅助开关和所述第五辅助开关断开，所述第六辅助开关导通。
[0019]本申请的另一个方面提供一种直流
‑
直流转换器的控制方法。所述直流
‑
直流转换器包括功率级电路，所述功率级电路包括第一功率开关、第二功率开关、滤波电感和滤波电容，所述第一功率开关和所述第二功率开关具有控制端、第一端和第二端，所述第一功率开关的第二端和所述第二功率开关的第一端均连接至开关节点，所述第二功率开关的第二端连接至地。所述直流
‑
直流转换器还包括软开关电路，所述软开关电路包括第一辅助开关、第二辅助开关、第三辅助开关和辅助电感，所述第一辅助开关的两端分别连接电荷源和辅助开关节点，所述第二辅助开关的两端分别连接所述辅助开关节点和地，所述第三辅助开
关与所述辅助电感并联，所述第三辅助开关的两端分别连接所述辅助开关节点和所述开关节点。所述控制方法包括：在所述第一功率开关导通前的死区时间内，控制所述第一辅助开关导通，所述第二辅助开关和所述第三辅助开关关断，所述辅助电感充磁。
[0020]进一步地，所述控制方法还包括：当所述开关节点的电压上升至使得所述第一功率开关的第一端和第二端的电压相同时，控制所述第一功率开关零电压导通，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流
‑
直流转换器，其特征在于：包括：功率级电路，包括第一功率开关、第二功率开关、滤波电感和滤波电容，所述第一功率开关和所述第二功率开关具有控制端、第一端和第二端，所述第一功率开关的第二端和所述第二功率开关的第一端均连接至开关节点，所述第二功率开关的第二端连接至地；以及软开关电路，包括第一辅助开关、第二辅助开关、第三辅助开关和辅助电感，所述第一辅助开关的两端分别连接电荷源和辅助开关节点，所述第二辅助开关的两端分别连接所述辅助开关节点和地，所述第三辅助开关与所述辅助电感并联，所述第三辅助开关的两端分别连接所述辅助开关节点和所述开关节点。2.如权利要求1所述的直流
‑
直流转换器，其特征在于：所述功率级电路为降压型电路，所述第一功率开关的第一端连接输入电压，所述滤波电感的两端分别连接所述开关节点与输出电压，所述滤波电容的两端分别连接所述输出电压与地；所述第一辅助开关所连接的所述电荷源包括所述输入电压。3.如权利要求2所述的直流
‑
直流转换器，其特征在于：所述第二辅助开关由连接地变为连接所述输出电压。4.如权利要求1所述的直流
‑
直流转换器，其特征在于：所述功率级电路为升压型电路，所述第一功率开关的第一端连接输出电压，所述滤波电感的两端分别连接输入电压和所述开关节点，所述滤波电容的两端分别连接所述输出电压和地；所述第一辅助开关所连接的所述电荷源包括所述输入电压或所述输出电压。5.如权利要求1所述的直流
‑
直流转换器，其特征在于：所述功率级电路为升降压型电路，所述第一功率开关的第一端连接输入电压，所述功率级电路还包括第三功率开关和第四功率开关，所述第三功率开关和所述第四功率开关具有控制端、第一端和第二端，所述第三功率开关的第二端和所述第四功率开关的第一端均连接至第二开关节点，所述第四功率开关的第二端连接至地，所述滤波电感的两端分别连接所述开关节点和所述第二开关节点，所述滤波电容的两端分别连接输出电压和地；所述第一辅助开关所连接的所述电荷源包括所述输入电压或所述输出电压。6.如权利要求1至5中任一项所述的直流
‑
直流转换器，其特征在于：在所述第一功率开关导通前的死区时间内，所述第一功率开关和所述第二功率开关均关断，所述第一辅助开关导通，所述第二辅助开关和所述第三辅助开关关断，所述辅助电感充磁。7.如权利要求6所述的直流
‑
直流转换器，其特征在于：当所述开关节点的电压上升至使得所述第一功率开关的第一端和第二端的电压相同时，所述第一功率开关零电压导通，所述第一辅助开关和所述第三辅助开关关断，所述第二辅助开关导通，所述辅助电感去磁。8.如权利要求7所述的直流
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直流转换器，其特征在于：在所述第一辅助开关和所述第二辅助开关之间设置死区时间以避免所述第一辅助开关和所述第二辅助开关同时导通。9.如权利要求7所述的直流
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直流转换器，其特征在于：当所述辅助电感的电流下降至零时，所述第一辅助开关和所述第二辅助开关断开，所述第三辅助开关导通。10.如权利要求9所述的直流
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直流转换器，其特征在于：在所述第二辅助开关和所述第三辅助开关之间设置死区时间以避免所述第二辅助开关和所述第三辅助开关同时导通。11.如权利要求5所述的直流
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直流转换器，其特征在于：还包括：第二软开关电路，包括第四辅助开关、第五辅助开关、第六辅助开关和第二辅助电感，
所述第四辅助开关的一端连接所述输入电压或所述输出电压，所述第四辅助开关的另一端连接第二辅助开关节点，所述第五辅助开关的两端分别连接所述第二辅助开关节点与地，所述第六辅助开关与所述第二辅助电感并联，所述第六辅助开关的两端分别连接所述第二辅助开关节点和所述第二开关节点。12.如权利要求11所述的直流
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直流转换器，其特征在于：在所述第一功率开关导通前的死区时间内，所述第一功率开关和所述第二功率开关均关断，所述第一辅助开关导通，所述第二辅助开关和所述第三辅助开关关断，所述辅助电感充磁；在所述第三功率开关导通前的死区时间内，所述第三功率开关和所述第四功率开关均关断，所述第四辅助开关导通，所述第五辅助开关和所述第六辅助开关关断，所述第二辅助电感充磁。13.如权利要求12所述的直流
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直流转换器，其特征在于：当所述开关节点的电压上升至所述输入电压时，所述第一功率开关零电压导通，所述第一辅助开关和所述第三辅助开关关断，所述第二辅助开关导通，所述辅助电感去磁；当所述第二开关节点的电压上升至所述输出电压时，所述第三功率开关零电压导通，所述第四辅助开关和所述第六辅助开关关断，所述第五辅助开关导通，所述第二辅助电感去磁。14.如权利要求13所述的直流
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直流转换器，其特征在于：当所述辅助电感的电流下降至零时，所述第一辅助开关和所述第二辅助开关断开，所述第三辅助开关导通；当所述第二辅助电感的电流下降至...

【专利技术属性】
技术研发人员：许伟伟，苑竞艺，
申请(专利权)人：合肥乘翎微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：