在开关式电源转换器中使用桥拓扑减少波纹电流制造技术

本发明专利技术提供一种升降压开关调节器(桥100，包含开关S1-S4及电容C1)，其适于在降压模式、升压模式及桥模式下操作。控制电路(分压器R1、R2、误差放大器308、处理器304及存储媒体306)耦接到所述开关调节器的输入/输出端子。所述控制电路测量输入/输出电压或电流且为开关S1-S4产生脉宽调制PWM或控制信号以在桥模式下调节对应升压开关与降压开关之间的相位关系，以减少在升降压开关调节器中的波纹电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及电源转换器，且更明确来说，涉及使用桥拓扑的电源转换器。
技术介绍
许多应用可需要一种开关调节器或开关式电源以在非倒置降压或升压模式下操作，从而在两种模式之间相对顺畅地过渡。转向图1，可看到可在升降压模式中操作的桥的100的实例。桥100大体上是H型桥，使用开关SI到S4及电感器L，所述电感器耦接在H型桥各开关节点间。在降压模式中，当提供脉宽调制(PWM)信号给开关SI及S2时，分别闭合及断开开关S4及S3。替代地，在升压模式中，当提供脉宽调制PWM信号给开关S3及S4时，分别闭合及断开开关SI及S2。然而，最低效的操作模式是桥式或升降压式，其中开关SI到S4中的两者闭合以产生电感器电压低效的一些原因是所有四个开关SI到S4中引起的开关损失及此模式产生高平均电感器电流l·。波纹电流(或电感器电流L的变化)也促成所述低效率。如图2所见，举例来说，开关SI及S3同时闭合且电感器电流L在两开关SI及S3闭合或断开的周期中变化，即在时间tl到t2与时间t3到t4之间变化。在第6，166，527号及第6，037, 755号美国专利及第2009/0039852号美国专利公开案中描述一些其它常规电路。
技术实现思路
因此，本专利技术的实例实施例提供一种设备。所述设备包括升降压开关调节器，其具有降压开关、升压开关、输入端子及输出端子，其中升降压开关调节器适于在降压模式、升压模式及桥模式中操作；及控制电路，其耦接到输出端子及输入端子中的至少一者且以控制信号控制升降压开关调节器，且其中控制电路在桥模式下调节对应升压开关与降压开关之间的相位关系以减少升降压开关调节器中的波纹电流。根据本专利技术的实例实施例，升降压开关调节器进一步包括第一开关，其耦接在输入端子与第一开关节点之间；第二开关，其耦接在第一开关节点与接地之间；电感器，其耦接在第一开关节点与第二开关节点之间；第三开关，其耦接在第二开关节点与接地之间；及第四开关，其耦接在第二开关节点与输出端子之间。根据本专利技术的实例实施例，控制电路分别提供第一、第二、第三及第四控制信号给第一、第二、第三及第四开关。根据本专利技术的实例实施例，控制电路调节第三控制信号使得第三开关具有以第一开关的断开时间为中心的接通时间。根据本专利技术的实例实施例，控制电路调节第二控制信号使得第二开关具有以第四开关的断开时间为中心的接通时间。根据本专利技术的实例实施例，控制电路进一步包括分压器，其耦接到输出端子；及误差放大器，其接收参考电压且其耦接到分压器及处理器。根据本专利技术的实例实施例，所述处理器是数字信号处理器(DSP)。根据本专利技术的实例实施例，提供一种方法。所述方法包括检测具有降压开关、升压开关、输入端子及输出端子的升降压开关调节器的输入电压、输出电压、输入电流及输出电流中的至少一者，其中升降压开关调节器适于在降压模式、升压模式及桥模式下操作；及在桥模式下操作升降压开关调节器，其中调节对应升压开关与降压开关之间的相位关系以减少升降压开关调节器中的波纹电流。根据本专利技术的实例实施例，升降压开关调节器进一步包括第一开关，其耦接在输入端子与第一开关节点之间，其中第一开关接收第一控制信号；第二开关，其耦接在第一开关节点与接地之间，其中第二开关接收第二控制信号；电感器，其耦接在第一开关节点与第二开关节点之间；第三开关，其耦接在第二开关节点与接地之间，其中第三开关接收第三控制信号；及第四开关，其耦接在第二开关节点与输出端子之间，其中第四开关接收第四控制信号。根据本专利技术的实例实施例，操作步骤进一步包括调节第三控制信号使得第三开关具有以第一开关的断开时间为中心的接通时间。根据本专利技术的实例实施例，操作步骤进一步包括调节第二控制信号使得第二开关具有以第四开关的断开时间为中心的接通时间。根据本专利技术的实例实施例，提供一种设备。所述设备包括太阳能电池；升降压开关调节器，其具有降压开关、升压开关、输入端子及输出端子，其中所述升降压开关调节器适于在降压模式、升压模式及桥模式中操作，其中所述输入端子耦接到所述太阳能电池 '及控制电路，其耦接到输出端子及输入端子中的至少一者且其以控制信号控制升降压开关调节器，且其中控制电路在桥模式下调节对应升压开关与降压开关之间的相位关系以减少升降压开关调节器中的波纹电流。根据本专利技术的实例实施例，所述太阳能电池进一步包括多个太阳能电池。附图说明参考随附图式描述实例实施例，其中图1是常规桥的电路图；图2是图解说明图1中的桥控制信号与电感器波纹电流之间关系的时序图；及图3是根据本专利技术的实例实施例的系统的实例；及图4是图解说明图3中的桥控制信号与电感器波纹电流之间关系的时序图。具体实施例方式图3中可见，图3图解说明根据本专利技术的实例实施例的系统300。系统100大体上包括桥100、太阳能电池302、电容Cl、分压器(电阻Rl及R2)、误差放大器308、处理器304及存储媒体306。分压器、误差放大器308、处理器304及存储媒体306大体上共同地作为控制电路操作，而桥100及电容Cl大体上共同地作为升降压开关调节器操作。在操作中，举例来说，从太阳能电池302(其可包含与输入端子串联耦接或并联耦接的多个太阳能电池)将输入电压Vin及输入电流Iin提供给所述开关调节器的输入端子，以便在输出端子产生输出电压Votjt及输出电流Iotjt。控制电路测量输出电压Vmjt及输入电流Vin及产生适合的脉宽调制(PWM)或开关SI到S4的控制信号。误差放大器308把来自分压器的输出与参考电压REF比较，以便处理器304可执行对PWM信号的校正。在替代布置中，可移除误差放大器308及分压器，所述功能性由处理器304提供。在其它替代布置中，输入电流Iin、输出电流I·或输入电压Vin可替代输出电压Vtot使用以校正PWM信号。另外，处理器304可为数字信号处理器或DSP。针对常规桥开关或升降压操作模式，成对的开关S1/S3或S2/S4大约同时接通和断开。从图4可看出，调节对应降压开关(SI或S2)与升压开关(S3或S4)之间的相位关系可在电感器电流L中产生大幅度减少的波纹。明确来说，图4展示以开关SI的断开时间为中心的开关S3的接通时间，无论开关S3的接通时间脉宽如何。可用相同的方式调节开关S2与S4之间的相位关系。因此，这样经由处理器304调节相位关系，电感器电流込相对恒定，从而在桥或升降压模式期间减少损失。本专利技术所属领域的技术人员将认识到可对所描述的实例实施例进行修改且可在本专利技术的范围内实施其它实施例。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.31 US 12/872,8311.一种设备，其包括 升降压开关调节器，其具有降压开关、升压开关、输入端子及输出端子，其中所述升降压开关调节器适于在降压模式、升压模式及桥模式中操作；及 控制电路，其耦接到所述输出端子及所述输入端子中的至少一者，且以控制信号控制所述升降压开关调节器； 其中所述控制电路在桥模式下调节对应升压开关与降压开关之间的相位关系以减少所述升降压开关调节器中的波纹电流。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述升降压开关调节器进一步包括 第一开关，其耦接在所述输入端子与第一开关节点之间； 第二开关，其耦接在所述第一开关节点与接地之间； 电感器，其耦接在所述第一开关节点与第二开关节点之间； 第三开关，其耦接在所述第二开关节点与接地之间；及 第四开关，其耦接在所述第二开关节点与所述输出端子之间。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述控制电路分别提供第一、第二、第三及第四控制信号给所述第一、第二、第三及第四开关。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述控制电路调节所述第三控制信号使得所述第三开关具有以所述第一开关的断开时间为中心的接通时间。5.根据权利要求3所述的设备，其中所述控制电路调节所述第二控制信号使得所述第二开关具有以所述第四开关的断开时间为中心的接通时间。6.根据权利要求3所述的设备，其中所述控制电路进一步包括 分压器，其耦接到所述输出端...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·K·赫斯特，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：
国别省市：