[发明专利]具有降低的开关损耗的低降压转换率的开关电源

说明书

本文揭示一种具有低降压转换率且具有改善的功率转换效率的功率转换器。功率转换器包括用于接收输入电压的第一电感器以及用于将输出电压供应至负载的第二电感器。第一电感器与第二电感器彼此电磁耦接。功率转换器进一步包括耦接于第一电感器与第二电感器之间的第一开关。第一开关系根据具有对应于(i)第一电感器与第二电感器之间的串联电感以及(ii)第一开关的并联电容的谐振频率的频率的脉冲进行切换。功率转换器进一步包括耦接到第一开关与第二电感器的第二开关，以根据具有该频率的另一脉冲将参考电压供应至第二电感器。

本申请案请求2016年10月13日提交的美国临时申请案第62/407,970号的优先权，其藉由引用整体并入本文。

技术领域

本揭示的实施例一般系关于功率转换器，且更特定为利用实现低降压转换率的分接(耦接)电感器以及利用用于降低开关损耗的寄生电感与电容的开关功率转换器，而因此改善功率转换效率。

背景技术

功率转换器系为从电源向负载供应电功率的电路部件。一些功率转换器将来自电源的直流(DC)电压转换成较低的DC电压，以向负载提供较低的DC电压。举例而言，功率转换器从电源接收高直流(DC)电压(例如，50V)，并将高DC电压转换成较低的DC电压(例如，1V)，以用于对消费电子产品(例如笔记本电脑、平板计算机、手机、或任何电子电路)供电。

一些功率转换器实现变压器或分接电感器，以改善从DC输入电压到DC输出电压的降压转换率能力。更特定言之，透过开关功率转换器中的二个电感器之间的电磁耦接传输的能量允许DC输入电压与DC输出电压之间的大的电压差。然而，分接电感器的漏电感(此处亦称为寄生电感)可能导致开关装置的高电压尖峰或振荡。这种电压尖峰或振荡可能导致功率损耗，并降低功率转换效率。此外，这种电压尖峰或振荡可能会增加辐射电磁干扰(EMI)噪声。

发明内容

本案实施例一般系关于具有低降压比能力的开关功率转换器。在一或更多个实施例中，开关功率转换器实现电磁耦接电感器，用于改善(或降低)输入电压与输出电压之间的降压转换率，其中电磁耦接电感器的寄生电感系与电容谐振，而使得在开关装置的电压大约为零电压时，开关装置可以开启。

根据这些与其他方面，本文揭示的实施例包括将输入电压转换成输出电压的功率转换器。在一或更多个实施例中，功率转换器包括：第一电感器，用于接收输入电压；第二电感器，电磁耦接到第一电感器，第二电感器用于将输出电压供应至负载；第一开关，耦接于第一电感器与第二电感器之间，第一开关系根据具有对应于(i)第一电感器与第二电感器之间的串联电感以及(ii)第一开关的并联电容的谐振频率的频率的脉冲进行切换；以及第二开关，耦接至第一开关与第二电感器，以根据具有该频率的另一脉冲将参考电压供应至第二电感器。

本文揭示的一或更多个实施例系关于将输入电压转换成输出电压的方法。在一或更多个实施例中，该方法包括以下步骤：控制用于周期性地将输入电压耦接到输出电压的开关装置。该方法进一步包括以下步骤：插入电磁耦接电感器，用于改善输入电压与输出电压之间的降压转换率。该方法进一步包括以下步骤：配置电磁耦接电感器的寄生电感，以与电容谐振，而使得在开关装置的电压大约为零电压时，开关装置可以开启。

附图说明

结合相应的附图和以下具体实施例的描述，本案实施例的这些与其他方面与特征对于该领域具有通常知识者将变得显而易见，其中：

第1图系为根据一或更多个实施例的示例性开关功率转换器的方块图；

第2A图图示根据一或更多个实施例的用于操作开关电源的脉冲的示例性时序图；

第2B图系为图示根据一或更多个实施例的由寄生电感引起的电压尖峰的示例曲线图。

第3图图示根据一或更多个实施例的展示第1图的开关功率转换器的操作条件的示例性时序图。

具体实施方式