[发明专利]用于开关转换器的主动电磁干扰减小的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年4月15日提交的美国临时申请S/N 61/475,898的权益，该申请的全部内容出于所有意图和目的通过引用结合于此。

附图简述

参考以下描述以及附图将能更好地理解本发明的益处、特征以及优点，在附图中：

图1是包含寄生环的传统降压式转换器的简化示意图；

图2是根据本发明一个实施例实现的包括用于减少开关振铃(ringing)和EMI的附加组件的转换器的示意图；

图3是描绘基于开关S1-S3的状态的相应工作模式下图2的转换器的一组示意电路图；

图4是示出图2的转换器的开关S1-S3的操作的一组三个时序图；

图5是示出在图4的同一时间周期内图2的转换器的操作的电流和电压的一对时序图；

图6是示出对于图1的传统降压式转换器的S1、S2的开关电压和VS2的时序图；

图7是示出在开关操作过程中图2的转换器的S1的栅极-源极电压(G1)和电压VS1、VS2的时序图；以及

图8是配置有包括根据本发明一个实施例实现的转换器的电源的计算机系统的简化框图，所述转换器例如是根据图2的转换器。

具体实施方式

给出以下描述以使本领域技术人员能在特定应用及其需求的背景下作出和利用所提供的本发明。然而，优选实施例的多种修改对本领域技术人员将会是明显的，而且可将本文所限定的一般原理应用于其它实施例。因此，本发明不旨在局限于本文中示出和描述的特定实施例，而应给予与本文中披露的原理和新颖特征一致的最宽范围。

包括根据其中将较大输入电压VIN转换成较小输出电压VOUT的降压式转换器的降压式配置实现的那些开关转换器天生具有可能在开关节点造成大量振铃的寄生环。振铃可进一步产生不理想的电磁干扰(EMI)。EMI可被辐射至内部或外部电路或甚至附近的电子装备，这可能造成该电子器件或其它电子器件或装备的错误操作或甚至故障。本文描述的转换器可用于灵敏的电子器件内，例如仪器电子器件或医疗设备等。要求尽可能地最小化或甚至消除EMI。

图1是包含由环形箭头表示的寄生环102的传统降压式转换器100的简化示意图。转换器包括提供输入电压VIN的输入电压源202、电子功率开关S1和S2、输出电感器LO、输出电容器CO和由负载电阻器RL表征的输出负载。开关S1、S2耦合在一起并耦合于输出电感器L1作为相节点PH。元件LP1、LP2和LP3是寄生电感而非物理电感器并因此用虚线表示。元件CP表示开关S2的寄生电容而非物理电容器并因此用虚线表示。CP表征电子功率开关S2的漏极-源极、漏极-栅极和栅极-源极电容的效果。还示出了输入电压的去耦电容器CD。寄生元件连同电容器CD形成寄生环102。

在传统转换器100中，S1是被激活或导通以将相节点PH耦合至VIN的“上端”电子开关，随后上端开关S1被截止而“下端”开关S2被导通以使相节点PH耦合至GND(地)。当根据PWM控制发起一新的周期时，下端开关S2截止且随后上端开关S1再次导通，且操作以这种方式反复以执行本领域内技术人员所知的电压转换。空载时间控制确保开关S1和S2两者不会被同时导通，因此一个开关在另一开关导通前截止，反之亦然。

在开关过程中，寄生器件造成在104处的时序图插图中表示的振铃。在开关过程中这种显著的振铃产生不理想的EMI。转换器100的开关频率可以是几十或几百千赫(kHz)或类似量，而振铃可以是几十或几百兆赫(MHz)或类似量。这种振铃可能被辐射至内部或外部电路或至附近的电子器件和装备，这造成不理想的EMI。