[发明专利]具有低电压应力的谐振开关电容变换器及其控制器

权利要求书

1.一种谐振开关电容变换器，包括：

第一变换单元和第二变换单元，均具有第一端、第二端、第三端、第四端与开关节点，且均包括耦接在第一端与第三端之间的钳位电容器、耦接在第一端与开关节点之间的上端开关管、耦接在开关节点与第二端之间的下端开关管、以及耦接在开关节点与第四端之间的谐振腔，其中第一变换单元的第一端耦接至电源的第一端，第一变换单元的第二端耦接至负载的第一端，第二变换单元的第一端耦接至电源的第二端，第二变换单元的第二端耦接至负载的第二端；以及

整流单元，具有第一整流开关管、第二整流开关管、第三整流开关管以及第四整流开关管，其中第一与第四整流开关管的第一端耦接在一起并耦接至负载的第一端，第二与第三整流开关管的第二端耦接在一起并耦接至负载的第二端，第一整流开关管的第二端与第三整流开关管的第一端耦接在一起并耦接至第一与第二变换单元的第四端，第四整流开关管的第二端与第二整流开关管的第一端耦接在一起并耦接至第一与第二变换单元的第三端；

所述谐振开关电容变换器具有第一工作模式和第二工作模式，其中：

在第一工作模式下，第一变换单元内的上端开关管、第二变换单元内的下端开关管、第一整流开关管和第二整流开关管导通，第一变换单元内的下端开关管、第二变换单元内的上端开关管、第三整流开关管和第四整流开关管关断；

在第二工作模式下，第一变换单元内的上端开关管、第二变换单元内的下端开关管、第一整流开关管和第二整流开关管关断，第一变换单元内的下端开关管、第二变换单元内的上端开关管、第三整流开关管和第四整流开关管导通。

2.如权利要求1所述的谐振开关电容变换器，其中谐振腔具有串联连接的谐振电容器和谐振电感器。

3.如权利要求1所述的谐振开关电容变换器，还包括与第一变换单元具有相同内部结构的第三变换单元，其中第三变换单元的第一端耦接至电源的第一端，第三变换单元的第二端耦接至第一变换单元的第一端，第三变换单元的第三端耦接至第一变换单元的第三端，第三变换单元的第四端耦接至第一变换单元的第四端。

4.如权利要求1所述的谐振开关电容变换器，还包括与第二变换单元具有相同内部结构的第四变换单元，其中第四变换单元的第一端耦接至电源的第二端，第四变换单元的第二端耦接至第二变换单元的第一端，第四变换单元的第三端耦接至第二变换单元的第三端，第四变换单元的第四端耦接至第二变换单元的第四端。

5.如权利要求1所述的谐振开关电容变换器，其中第一至第四整流开关管为二极管。

6.如权利要求1所述的谐振开关电容变换器，还包括控制器，该控制器基于流过第一谐振腔与第二谐振腔的电流，决定第一变换单元内的上端开关管、第二变换单元内的下端开关管、第一整流开关管和第二整流开关管的共同导通时刻，以及第一变换单元内的下端开关管、第二变换单元内的上端开关管、第三整流开关管和第四整流开关管的共同导通时刻，该控制器还分别检测流过第一至第四整流开关管的电流是否过零，并根据检测结果决定第二变换单元内的下端开关管和第一整流开关管的共同关断时刻、第一变换单元内的上端开关管和第二整流开关管的共同关断时刻、第一变换单元内的下端开关管和第三整流开关管的共同关断时刻、以及第二变换单元内的上端开关管和第四整流开关管的共同关断时刻。

7.一种用于如权利要求1至5中任一项所述的谐振开关电容变换器的控制器，该控制器基于流过第一谐振腔与第二谐振腔的电流，决定第一变换单元内的上端开关管、第二变换单元内的下端开关管、第一整流开关管和第二整流开关管的共同导通时刻，以及第一变换单元内的下端开关管、第二变换单元内的上端开关管、第三整流开关管和第四整流开关管的共同导通时刻，该控制器还分别检测流过第一至第四整流开关管的电流是否过零，并根据检测结果决定第二变换单元内的下端开关管和第一整流开关管的共同关断时刻、第一变换单元内的上端开关管和第二整流开关管的共同关断时刻、第一变换单元内的下端开关管和第三整流开关管的共同关断时刻、以及第二变换单元内的上端开关管和第四整流开关管的共同关断时刻。