本发明专利技术涉及具有高于和低于谐振频率的操作模式的谐振切换转换器。一种谐振切换转换器包括：具有谐振频率的谐振回路；耦合到该谐振回路的同步整流器，所述同步整流器从该谐振回路获得功率用于形成输出电压；和耦合到该同步整流器的控制器，用于使用频率调制来控制同步整流器的切换操作。该控制器在第一模式中操作，在该第一模式中在高于谐振回路的谐振频率执行同步整流器的切换操作。第一模式使用用于同步整流器的占空因数。此外，控制器在第二模式中操作，其中在低于谐振回路的谐振频率执行同步整流器的切换操作并且在第二模式中的同步整流器的占空因数小于在第一模式中的同步整流器的占空因数。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及谐振切换转换器、用于谐振切换转换器的控制器和控制谐振切换转换 器的方法。在一个实施例中，谐振切换转换器包括具有谐振频率的谐振回路；耦合到谐振 回路的同步整流器，所述同步整流器从谐振回路获得功率以用于形成输出电压；和耦合到 同步整流器的控制器，用于使用频率调制来控制同步整流器的切换操作。控制器在第一模 式中操作，其中同步整流器的切换操作在高于谐振回路的谐振频率执行。第一模式使用用 于同步整流器的占空因数。此外，控制器在第二模式中操作，其中同步整流器的切换操作在 低于谐振回路的谐振频率执行并且在第二模式中的同步整流器的占空因数要小于在第一 模式中的同步整流器的占空因数。附图说明 本专利技术关于其中的特定示例性实施例来描述并且相应参考附图，其中 图1示出根据本专利技术实施例的两级、离线式电源的示意框图； 图2示出根据本专利技术实施例的谐振切换转换器的示意图； 图3示出描述根据本专利技术实施例的谐振切换转换器的模拟增益和频率之间关系 的曲线图； 图4示出根据本专利技术实施例的谐振切换转换器的示意图； 图5示出根据本专利技术实施例的用于谐振切换转换器的控制器的示意框图； 图6示出根据本专利技术实施例的用于谐振切换转换器的控制器集成电路的示意框图。具体实施例方式本专利技术涉及谐振切换转换器、用于谐振切换转换器的控制器和控制谐振切换转换 器的方法。本专利技术允许谐振切换转换器在高于和低于谐振回路电路的谐振频率的频率处安 全并可预计地操作。这允许尽管提供给谐振切换转换器的输入电压中发生变化，谐振切换 转换器也能有效操作。 图1示出根据本专利技术实施例的两级、离线式电源100的示意框图。如图1所示，功 率因素校正(PFC)级102具有耦合到交变电流(AC)源的输入端。PFC级102对AC输入信 号执行整流并且保持从AC源得到的大体和AC电压相位一致的电流，使得电源100对于AC 源表现为阻性负载。 PFC级102产生宽松整形的电压V。c，其作为输入提供给DC到DC转换器104。使 用该输入VDC，DC到DC转换器级104产生可以用来为负载供电的电压调节的DC输出V。。 VDC 的电平优选地处于较高的电压并且相比于DC到DC转换器级104的输出V。来说整形更加宽 松。PFC级102的输出VDC的额定电平可以例如大约380伏特DC，而DC到DC转换器级104 的电压整形的输出V。可以例如大约12. 0伏特DC。然而，由于AC源中的变化，PFC级102的 输出V。c有时可以低于其额定电平。 图2示出根据本专利技术实施例的谐振切换转换器106的示意图。谐振切换转换器 106例如可以包括在图1的DC到DC转换器104中。参考图2，转换器106包括半桥切换逆 变器，该半桥切换逆变器包括一对串行连接的晶体管开关和Q2。诸如由PFC级102(图 1)产生的输出VDe的电源耦合到晶体管开关(^的第一端子。晶体管开关Qi的第二端子耦 合到晶体管开关92的第一端子，以形成中间节点。晶体管开关92的第二端子耦合到接地节 点。晶体管开关Qi和(^的每一个的控制端子耦合到控制器108。控制器108控制该对晶 体管开关Qi和Q2的打开和关闭。当开关Qi关闭并且Q2打开时，中间节点耦合到V。c。这提 升了中间节点处电压VIN。当开关(^打开并且开关(^关闭时，中间节点被耦合接地。这降 低了中间节点处的电压VIN。虽然图2示出的是半桥切换逆变器，但其也可以使用全桥切换 逆变器来代替。能量存储元件耦合到中间节点。特别是如图2所示，电感器Lr的第一端子耦合到中间节点。电感器Lr的第二端子耦合到电容器Cr的第一端子。能量存储元件Lr和Cr形成串行的谐振回路。谐振回路通过升高和降低中间节点处的电压VIN来对谐振回路充上能量。电容器Cr的第二端子耦合到变压器1\的初级绕组的第一端子。变压器1\的初级绕组的第二端子耦合到接地节点。变压器L的次级绕组的第一端子耦合到晶体管开关Q3的第 一端子。变压器1\的次级绕组的第二端子耦合到晶体管开关94的第一端子。晶体管开关 Q3的第二端子和晶体管开关Q4的第二端子耦合到接地节点。晶体管开关Q3和Q4的每一个 的控制端子耦合到控制器108。控制器108控制该对晶体管开关Q3和Q4的打开和关闭。 变压器1\的次级绕组的中心抽头耦合到电容器C。的第一端子。电容器C。的第二 端子耦合到接地节点。跨越电容器C。两端形成输出电压V。。负载110可以耦合到电容器 C。的两端来接收输出电压V。。输出电压V。或者表示输出电压的电压通过反馈路径112被 馈送返回到控制器108。 调整晶体管开关和Q2的切换频率来调整谐振回路的阻抗，并且从而调整递送到负载110的功率的大小。更具体地，降低切换频率趋向于增加递送到负载110的功率。增 加切换频率趋向于降低递送到负载110的功率。尽管负载110的功率需求变化并且输入VDC 的电平变化，但是通过监控经由反馈路径112的输出电压V。的电平，控制器108可以调整 切换频率来将输出电压V。保持恒定。这被称为调频或者FM调制。 由于功率经由变压器1\传送到负载110，通过变压器1\的次级绕组的电流在方向 上发生改变。晶体管开关93和94执行同步整流。这可以通过控制器108在合适时间接通 和关断晶体管开关Q3和Q4来实现，使得通过开关Q3和Q4的每一个的电流仅处于一个方向。 通常，在晶体管开关Q4关断时晶体管开关Q3接通。类似的，在晶体管开关Q3关断时晶体管 开关Q4接通。同步整流确保功率被递送到负载110并且阻止能够被反射到谐振回路的反 向电流。这样的反向电流可能导致不期望的振荡、难以控制的行为和装置故障。 图3示出描述根据本专利技术实施例的对于串行谐振切换转换器16的模拟增益和频 率之间关系的曲线图。如图3所示，通过横轴表示频率，从左到右增加，并且通过纵轴表示 增益，从底部向顶部增加。示出一串增益曲线A、B和C。曲线C表示额定的全负载，而曲 线B表示大约为全负载的百分之五十(50%)的负载，并且曲线A表示大约为全负载的百分 之二十(20%)的负载。 谐振切换转换器106的最大增益是1. 0 (或者OdB)，其在谐振回路的谐振频率处实 现。该谐振频率可以如下计算得到 1 = 本专利技术的谐振切换转换器106可以在高于和低于谐振回路的谐振频率的频率处 进行操作。更具体地，在高于谐振频率的频率处，控制器108在频率调制(FM)模式中操作， 其中使用频率调制的晶体管开关Qp Q2、 Q3和Q4彼此以相同切换频率操作。使用反馈(例 如经由反馈路径112)，该频率被调制以控制递送到负载110的功率并且将负载电压V。保持 恒定。同样，在此模式中，晶体管开关QpQ2、Q3和Q4优选在大体百分之五十(50%)的占空 因数下操作。对于百分之五十占空因数的每一个切换周期，每一个晶体管开关的工作时间 是切换周期的一半。实际上，最大占空因数可以正好低于百分之五十(50%)，用来避免直 通(shootthrough)，该直通是指一对晶体管开关的其中一个在另一个晶体管开关接通之前 还没有关断。当输入电压V。e接近其额定电平并且负载IIO在或者接近于切换转换器的最 大功率(也称为全负载)处获取功率时，可以使用操作的上述FM模式。 在供应给本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种谐振切换转换器，包括：具有谐振频率的谐振回路；耦合到所述谐振回路的同步整流器，所述同步整流器从所述谐振回路获得功率用于形成输出电压；和耦合到所述同步整流器的控制器，用于使用频率调制来控制同步整流器的切换操作，其中所述控制器在第一模式中操作，在该第一模式中在高于谐振回路的谐振频率执行所述同步整流器的切换操作谐振回路，所述第一模式使用用于同步整流器的占空因数，和其中所述控制器在第二模式中操作，在该第二模式中在低于所述谐振回路的谐振频率执行所述同步整流器的切换操作谐振回路并且所述第二模式中的同步整流器的占空因数要小于所述第一模式中的同步整流器的占空因数。
【技术特征摘要】
US 2008-11-4 12/290853一种谐振切换转换器，包括具有谐振频率的谐振回路；耦合到所述谐振回路的同步整流器，所述同步整流器从所述谐振回路获得功率用于形成输出电压；和耦合到所述同步整流器的控制器，用于使用频率调制来控制同步整流器的切换操作，其中所述控制器在第一模式中操作，在该第一模式中在高于谐振回路的谐振频率执行所述同步整流器的切换操作谐振回路，所述第一模式使用用于同步整流器的占空因数，和其中所述控制器在第二模式中操作，在该第二模式中在低于所述谐振回路的谐振频率执行所述同步整流器的切换操作谐振回路并且所述第二模式中的同步整流器的占空因数要小于所述第一模式中的同步整流器的占空因数。2. 根据权利要求l的谐振切换转换器，还包括耦合到所述谐振回路的切换反相器，其用于为所述谐振回路充电，其中所述控制器控制所述切换反相器的切换操作。3. 根据权利要求2的谐振切换转换器，其中，在和使用频率调制的同步整流器的切换的相同频率下执行所述切换反相器的切换，和其中用于所述切换反相器的占空因数在所述第一模式以及所述第二模式中是相同的。4. 根据权利要求3的谐振切换转换器，其中，其中用于所述切换反相器的占空因数在所述第一模式和所述第二模式中是百分之五十并且其中用于所述同步整流器的占空因数在所述第一模式中是百分之五十。5. 根据权利要求2的谐振切换转换器，其中，所述控制器在第三模式中操作，在所述第 三模式中所述同步整流器的占空因数低于其在所述第一模式中的占空因数并且其中响应于轻负载条件进入所述第三模式。6. 根据权利要求5的谐振切换转换器，其中，在所示切换频率超过指定的水平时指示所述轻负载情况。7. 根据权利要求2的谐振切换转换器，其中，在所述谐振切换转换器启动时立即开始所述切换反相器的操作并且仅在一个延迟之后开始所述切换整流器的操作。8. 根据权利要求1的谐振切换转换器，其中，所述谐振回路包括串行耦合的电感器和电容器来形成串行的谐振转换器。9. 根据权利要求l的谐振切换转换器，其中，在所述第二模式中用于同步整流器的切换的工作时间是常数。10. 根据权利要求9的谐振切换转换器，其中，在所述第二模式中用于所述同步整流器的切换的工作时间等于谐振频率的周期的一半。11. 根据权利要求l的谐振切换转换器，其中，在所述第二模式中用于所述同步整流器的切换的工作时间小于谐振频率的周期的一半。12. 根据权利要求l的谐振切换转换器，其中，根据输出电压的监控的电平，调制所述同步...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄新年，A齐，
申请(专利权)人：虹冠电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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