[发明专利]用于提高准方波功率转换器效率的系统和方法

说明书

技术领域

本申请案涉及一种用于提高准方波功率转换器效率的系统和方法。

背景技术

功率转换器(例如墙式插头转换器)用于许多应用，例如给移动电话、便携式计算机、其他便携式计算装置(例如平板电脑)及其类似者充电。供此类功率转换器用的电源得益于增大的功率密度，以便减小大小(例如)来与计算装置自身越来越小巧的趋向保持同步。

准方波是指在重负载情况下非常有效的功率转换器拓扑结构。然而，在轻负载情况下——例如，在10W下操作30W转换器——准方波转换器不如其它转换器拓扑结构有效。此外，各种认证标准(例如能源之星(Energy Star))可能对功率转换器在全载及减小的负载两种情况下均强加某些效率要求以便授予认证。

发明内容

在本发明的一个实施例中，揭示一种功率转换器。所述功率转换器包含：功率级，所述功率级包含开关模式电源的开关节点，所述开关节点利用经配置以激励电感电路的功率场效应晶体管(FET)而耦合至输入电压节点且利用与所述电感电路并联的同步整流器而耦合至接地节点；以及控制器，所述控制器耦合至所述功率级且用于以互补方式控制所述功率FET与同步整流器的切换，其中所述控制器经配置以在第一切换循环期间：接通所述功率FET；随后接通所述同步整流器，并且响应于通过所述电感电路的电流大致为零而切断所述同步整流器；且随后在进入第二切换循环之前再次接通所述同步整流器来产生通过所述电感电路的负电流。

在本发明的一个实施例中，揭示一种用于功率级的控制器。所述用于功率级的控制器包含：用于经配置以激励电感电路的功率场效应晶体管(FET)的控制电路，所述控制电路经配置以使所述控制器在第一切换循环中接通所述功率级的所述功率FET；用于所述功率级的同步整流器的控制电路，所述控制电路经配置以在所述第一切换循环中：随后接通所述功率级的所述同步整流器，从而使通过所述功率级的所述电感电路的电流减小，并且响应于通过所述电感电路的所述电流大致为零而切断所述同步整流器；且随后在进入第二切换循环之前再次接通所述同步整流器来产生通过所述电感电路的负电流。

在本发明的另一实施例中，揭示一种用于控制功率级的方法。所述方法包含：开关模式电源的开关节点利用经配置以激励电感电路的功率场效应晶体管(FET)而耦合至输入电压节点且利用与所述电感电路并联的同步整流器而耦合至接地节点，所述方法包含：在第一切换循环期间接通所述功率FET；随后接通所述同步整流器，并且响应于通过所述电感电路的电流大致为零而切断所述同步整流器；且随后在进入第二切换循环之前再次接通所述同步整流器来产生通过所述电感电路的负电流。

附图说明

为了详细描述各种实例，现在参考随附图式，其中：

图1展示根据本发明的各种实例供使用的示例性准方波功率转换器拓扑结构。

图2a展示通过电感电路的开关节点电压及电流的随时间而变的波形；

图2b展示针对在重负载及轻负载情况下的功率转换器操作的示例性波形；

图3展示根据本发明的各种实例的表示随时间而变的且依据一种控制方案的通过电感电路的栅极驱动控制信号、开关节点电压及电流的波形；

图4展示根据本发明的各种实例的一种功率转换器，所述功率转换器包括用于功率级的实施控制方案的控制器；

图5展示根据本发明的各种实例供使用的替代示例性准方波功率转换器拓扑结构；以及

图6展示根据本发明的各种实例的方法的流程图。

具体实施方式

在整个以下描述及权利要求中使用某些术语来指代特定系统组件。如所属领域的技术人员将了解，不同公司可利用不同名称来指代一个组件。本文并不意欲对名称不同而非功能不同的组件进行区分。在以下讨论中并且在权利要求书中，术语“包括”和“包含”以开放式方式使用，并且因此应解释为意指“包括(但不限于)……”。同样，术语“耦合”意欲表示间接或直接的有线或无线连接。因此，如果第一装置耦合到第二装置，那么所述连接可能是通过直接连接，或通过经过其它装置和连接的间接连接。

本发明的实例针对控制准方波转换器拓扑结构以使转换器效率即便在轻负载情况下也得以提高，这样产生在各方面较高效并且较适合用于优先考虑功率密度的应用的准方波转换器。此外，此等实例产生较可能符合各种效率认证标准的功率转换器，提供对潜在客户较具吸引力的功率转换器。