一种用于转换器的EMI减少网络，该转换器包括设置在输入电压节点和基准节点之间的上端和下端功率开关。电感耦合在输入电压节点和上端开关之间耦合于第一节点，电容和辅助功率开关串联地耦合在第一节点和基准节点之间，并提供控制器以控制切换。控制器基于PWM信号切换上端开关。控制器保持下端开关导通，直到相节点变正且同时上端开关导通为止。控制器在下端功率开关截止之后导通辅助开关并在上端功率开关截止之后截止辅助开关。下端和辅助开关可以是零电压切换的，而上端开关可以是零电流切换的。
【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求2011年4月15日提交的美国临时申请S/N 61/475，898的权益，该申请的全部内容出于所有意图和目的通过引用结合于此。附图简述参考以下描述以及附图将能更好地理解本专利技术的益处、特征以及优点，在附图中图I是包含寄生环的传统降压式转换器的简化示意图；图2是根据本专利技术一个实施例实现的包括用于减少开关振铃(ringing)和EMI的附加组件的转换器的示意图； 图3是描绘基于开关S1-S3的状态的相应工作模式下图2的转换器的一组示意电路图；图4是示出图2的转换器的开关S1-S3的操作的一组三个时序图；图5是示出在图4的同一时间周期内图2的转换器的操作的电流和电压的一对时序图；图6是示出对于图I的传统降压式转换器的SI、S2的开关电压和VS2的时序图；图7是示出在开关操作过程中图2的转换器的SI的栅极-源极电压(Gl)和电压VSU VS2的时序图；以及图8是配置有包括根据本专利技术一个实施例实现的转换器的电源的计算机系统的简化框图，所述转换器例如是根据图2的转换器。具体实施例方式给出以下描述以使本领域技术人员能在特定应用及其需求的背景下作出和利用所提供的本专利技术。然而，优选实施例的多种修改对本领域技术人员将会是明显的，而且可将本文所限定的一般原理应用于其它实施例。因此，本专利技术不旨在局限于本文中示出和描述的特定实施例，而应给予与本文中披露的原理和新颖特征一致的最宽范围。包括根据其中将较大输入电压VIN转换成较小输出电压VOUT的降压式转换器的降压式配置实现的那些开关转换器天生具有可能在开关节点造成大量振铃的寄生环。振铃可进一步产生不理想的电磁干扰(EMI)。EMI可被辐射至内部或外部电路或甚至附近的电子装备，这可能造成该电子器件或其它电子器件或装备的错误操作或甚至故障。本文描述的转换器可用于灵敏的电子器件内，例如仪器电子器件或医疗设备等。要求尽可能地最小化或甚至消除EMI。图I是包含由环形箭头表示的寄生环102的传统降压式转换器100的简化示意图。转换器包括提供输入电压VIN的输入电压源202、电子功率开关SI和S2、输出电感器L0、输出电容器CO和由负载电阻器RL表征的输出负载。开关SI、S2 I禹合在一起并I禹合于输出电感器LI作为相节点PH。元件LP1、LP2和LP3是寄生电感而非物理电感器并因此用虚线表示。元件CP表示开关S2的寄生电容而非物理电容器并因此用虚线表示。CP表征电子功率开关S2的漏极-源极、漏极-栅极和栅极-源极电容的效果。还示出了输入电压的去耦电容器⑶。寄生元件连同电容器⑶形成寄生环102。在传统转换器100中，SI是被激活或导通以将相节点PH耦合至VIN的“上端”电子开关，随后上端开关SI被截止而“下端”开关S2被导通以使相节点PH耦合至GND (地)。当根据PWM控制发起一新的周期时，下端开关S2截止且随后上端开关SI再次导通，且操作以这种方式反复以执行本领域内技术人员所知的电压转换。空载时间控制确保开关SI和S2两者不会被同时导通，因此一个开关在另一开 关导通前截止，反之亦然。在开关过程中，寄生器件造成在104处的时序图插图中表示的振铃。在开关过程中这种显著的振铃产生不理想的EMI。转换器100的开关频率可以是几十或几百千赫(kHz)或类似量，而振铃可以是几十或几百兆赫(MHz)或类似量。这种振铃可能被辐射至内部或外部电路或至附近的电子器件和装备，这造成不理想的EMI。图2是根据本专利技术一个实施例实现的包括用于减少开关振铃和EMI的附加组件的转换器200的示意图。输入电压源202在输入节点204上产生输入电压VIN。电感器LR耦合在节点204和节点206之间，用于产生电压VSl，该电压VSl进一步耦合于电子功率开关S3的源极和电子功率开关SI的漏极。S3的漏极耦合于电容器CR的一端，该电容器CR另一端耦合于例如接地点(GND)的基准节点。SI的源极耦合至相节点210，用于产生电压VS2，该电压VS2进一步耦合至输出电感器LO的一端并耦合至另一电子功率开关S2的漏极。S2的源极耦合至GND。寄生电容器CP图示为耦合在节点210和GND之间，该寄生电容器CP表征开关S2的寄生电容并用虚线表示。LO的另一端耦合至输出节点212，在该输出节点212形成输出电压V0UT，该输出电压VOUT进一步耦合至输出电容器CO的一端并耦合至负载电阻器RL的一端。负载电阻器RL表征接收作为由转换器200提供的源电压的输出电压VOUT的任何类型负载。CO和RL的另一端耦合于GND。相比传统配置，增加了器件LR、S3和CR。开关SI和S2是主要功率开关而S3是辅助的第三开关。控制器214将栅极控制信号G1、G2和G3分别提供给电子开关SI、S2和S3的栅极。电子开关SI、S2和S3(S1-S3)各自图示为N型、金属氧化物半导体、场效应晶体管(MOSFET)，尽管也可想到其它类型的开关或晶体管，例如P型M0SFET、其它类型的FET等以及其它类型的晶体管，比如双极结型晶体管(BJT)或绝缘栅极双极晶体管(IGBT)等。提供或以其它方式改型控制器214以控制开关S1-S3，以减少或以其它方式最小化开关振铃和EMI发射。SI、S2的开关操作被修正,并如本文进一步描述的那样引入开关S3、电感器LR和电容器CR以减少振铃和EMI。在一个实施例中，控制器214根据脉宽调制(PWM)控制而操作。在一更具体配置中，控制器214包括误差和比较器网络216及开关控制器218。VOUT由误差和比较器网络216感测出，其中VOUT要么被直接提供要么经由反馈电路(未示出)提供，所述反馈电路提供相应的反馈电压VFB。例如，反馈电路可实现为电阻分压器等，用来将VOUT向下驱动至较低的电压电平。误差和比较器网络216包括误差放大器等(未示出)，它将VOUT或其测得版本与基准电平等比较以形成误差或补偿信号等。可引入补偿网络(未示出)以用于环控制等。可将误差/补偿信号提供给比较器网络，该比较器网络用来形成例如脉宽调制(PWM)信号之类的脉冲控制信号。如本领域内技术人员所能理解的那样，PWM的占空比受到控制以调节VOUT的电压电平。PWM和VS2被提供给开关控制器218，该开关控制器218基于PWM信号和VS2产生栅极控制信号Gl、G2和G3。在一个实施例中，转换器200实现在功率模块220上，其中除输入电压源202和负载RL外的几乎所有组件、器件或元件被提供在功率模块220上。在一些实施例中，输出电容器CO或其一部分可被提供在功率模块220上，或可从外部提供。控制器214可实现在集成电路(IC)等上，在一个实施例中该集成电路(IC)可纳入到功率模块220中。开关控制器218可包括栅极驱动器(未示出)，用于驱动Gl、G2和G3信号。对于IC配置，栅极驱动器可实现在IC上的开关控制器218中，用于较低电流配置。替代地，栅极驱动器在芯片外独立实现，用于较高电流应用。开关S1-S3可纳入到IC控制器上以用于较低电流应用，或可在外部耦合以用于较高电流应用。图3是一组示意电路图302、304、306和308，它们示出基于开关S1-S3分别由G1-G3信号控制的状态处于相应工作模式下的转换器200。电容CP以实线表不,尽本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于转换器的电磁干扰减少网络，其中所述转换器包括上端和下端功率开关，所述上端和下端功率开关具有在相节点耦合在一起并串联地设置在输入电压节点和基准节点之间的电流端子，所述电磁干扰网络包括：电感，所述电感在第一节点处耦合在所述输入电压节点和所述上端功率开关之间；辅助功率开关，所述辅助功率开关具有耦合在所述第一节点和第二节点之间的电流端子；电容，所述电容耦合在所述第二节点和所述基准节点之间；以及控制器，所述控制器基于在第一和第二状态之间反复的脉冲控制信号控制所述上端和下端功率开关和所述辅助功率开关的切换，所述控制器用于：提供第一控制信号以响应切换至所述第二状态的脉冲控制信号使所述上端功率开关导通，并响应切换至所述第一状态的脉冲控制信号使所述上端功率开关截止；提供第二控制信号以在所述上端功率开关截止之后使下端功率开关导通，并大约当所述相节点上的电压变为正且同时所述上端开关导通时使所述下端功率开关截止；以及提供第三控制信号以在所述下端功率开关截止后使所述辅助功率开关导通，并在所述上端功率开关截止后使所述辅助功率开关截止。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：Z·穆萨维，秦继峰，C·布瑞泽尔，
申请(专利权)人：英特赛尔美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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