[发明专利]SEPIC馈入降压转换器

说明书

其它申请的交叉引用

本申请要求2007年12月4日提交的名称为METHOD AND APPARATUSFOR POWER CONVERSION的美国临时专利申请No.60/992,194的优先权，为了所有目的通过参考将其结合于此；并且要求2007年12月12日提交的名称为METHOD AND APPARATUS FOR POWER CONVERSION的美国临时专利申请No.61/013,187的优先权，为了所有目的通过参考将其结合于此。

背景技术

现代电子设备通常需要功率转换，例如，诸如笔记本计算机和移动电话之类的电池供电的设备通常包括需要电池来提供低电压和高电流的微处理器。降压(BUCK)转换器是一种通常在DC-DC功率转换应用中使用的降压型(step-down)转换器。图1是说明常规降压转换器的示意图。降压转换器100有时被称为同步降压转换器，因为开关S_1B和S_2B同时交替接通或关断。

转换效率和瞬时响应是降压型转换器的重要参数。转换效率确定在功率转换期间损耗了多少功率；瞬时响应确定转换器可以多迅速地响应于负载电流或源电压变化。在图1所示的常规拓扑结构中，通常难以同时增加转换效率并且改进瞬时响应，因为开关和寄生损耗与开关模式频率成正比，而积分电感器(integrating inductor)L_降压的值确定一阶瞬态响应并且成反比。

附图说明

在下面详细的说明和附图中公开本发明的各种实施例。

图1是说明常规降压转换器的示意图。

图2A是说明SEPIC馈入降压转换器的实施例的示意图。

图2B是利用伴随(attendant)电压、电流和SEPIC馈入降压耦合特性来说明图2A的设备200的磁结构的图。

图2C是利用伴随定时、电压和电流求和表达式说明图2A的设备200的定时、电压和电流特性的一组曲线图。

图2D是说明被配置成当S_1SB开关被关断时执行栅极电荷抽取(GCE)过程的SFB转换器的实施例的示意图。

图2E是说明包括在图2A的SFB转换器200中的换流(commutation)矩阵的实施例的示意图。

图3是说明与常规降压转换器的S_1B开关以及比较而言相同的SFB转换器实施例的S_1SB开关相关联的接通或关断损耗比(K)的曲线图。

图4A是说明与降压转换器100的开关S_1B相关联的接通和关断损耗的一阶近似的曲线图。

图4B是说明与SFB转换器250的开关S_1B相关联的接通和关断损耗的一阶近似以及根据开关的占空比(D)的伴随开关电压、开关电流和开关功率损耗特性和表达式的曲线图。

图5A是利用伴随电压、电流和转移函数(M)特性来说明单磁的磁耦合SEPIC馈入降压转换器的实施例的示意图。

图5B利用伴随电压、电流和SEPIC馈入降压转换器耦合特性来说明图5A的转换器500的磁结构。

图5C是利用伴随定时、电压和电流求和表达式说明图5A的设备500的定时、电压和电流特性的一组曲线图。

图5D是说明在GCE过程期间SFB转换器的示意图。

图5E是说明包括在图5A的SFB转换器500中的换流矩阵的示意图。

图6A是利用伴随电压、电流和转移函数(M)特性来说明多相磁耦合的单磁SFB转换器的实施例的示意图。

图6B是利用伴随电压、电流和SEPIC馈入降压耦合特性来说明图6A的转换器600的磁结构的图。

图6C是利用伴随定时、电压和电流求和表达式说明图6A的设备600的定时、电压和电流特性的一组曲线图。

图7A是说明SFB转换器的另一个实施例的示意图。

图7B是利用伴随电压、电流和SEPIC馈入降压耦合特性来说明图7A的SFB转换器700的磁结构的图。

图7C是利用伴随定时、电压和电流求和表达式说明图7A的SFB转换器700的定时、电压和电流特性的一组曲线图。

图8A-8D是利用伴随电流特性和维度表达式说明常规降压转换器和若干SFB转换器中的电感线圈。

图8E是说明常规降压转换器和SFB转换器的传导损耗比的图。

图9是说明SFB转换器(例如SFB 200、500、600或700)和规范(canonical)降压转换器的电感器设置/重置比的曲线图。

具体实施方式