[发明专利]开关式电源及其操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及开关式电源、同步转换器以及操作开关式电源的方法。

背景技术

举例来讲诸如为中央处理单元和在计算平台的领域中的其他负载的现代电气和电子装置，或诸如荧光灯、低能耗灯、LED的现代照明设备等等对它们的电源和电压调整的需求增加，其中要求电源和功率转换器用高频率操作。尽管通常期望增加电源的开关频率，但增加的频率可引起更高的开关损耗，降低转换器效率。因此一般需要最小化电源和功率转换器中的开关损耗。

附图说明

包括附图以提供本公开的进一步理解并且附图被并入且组成的本说明书的一部分。附图示出了实施例并且连同描述一起用来解释本公开的原理。实施例的其他变型和许多预期优势由于参考下面详细描述变得更好理解而易于领会。附图的元件不必相对于彼此按比例绘制。同样的附图标记指代相应类似的部分。

图1A是示意性示出包括电源的装置的实施例的框图；

图1B是示出开关式电源的实施例的电路图；

图2是示意性示出供给到图1的电源的驱动信号的时序图；

图3A和3B是示出图1的功率转换器的各种操作模式的时序图；以及

图4是示出操作开关式电源的方法的实施例的流程图。

具体实施方式

在下面描述中，为了解释的目的，参考附图描述本公开的各方面和实施例，陈述了许多具体细节以便提供彻底理解。然而，对本领域技术人员明显的是：可用较少程度的具体细节来实践实施例的一个或更多方面。在其他情况下，已知结构和元件以示意图形式被显示以便于帮助描述本公开的一个或更多方面。将理解的是在没有违背本公开范围的情况下，其他实施例可被利用并且可做出结构或逻辑变化。

在图中和描述中，同样的附图标记一般自始至终被用来指代同样的元件。应该注意到在图中所示的各个元件和结构不必按比例绘制。为了清晰和便于理解，特征和/或元件主要相对于彼此以特定尺寸示出；因此，相对尺寸在实际实施中可完全不同于此处所示的尺寸。

此外，对于任何给定或特别应用来讲，可如所期望的且有利的是所公开的特征或方面可与其他实施方式的一个或更多其他特征或方面结合。下面详细描述不被视为限制性的，并且本发明的范围意在由所附权利要求独立限定。

此处可使用术语“耦接的”和“连接的”连同其派生词。应该理解这些术语可用于表明两个元件彼此合作或相互作用，无论它们是否为彼此直接的物理或电接触。

在下文中，本公开着重于开关式电源或相似的电源电路，其可包括举例来讲诸如下述的实现方式：比如降压转换器电路、升压转换器电路或升降压转换器电路的直流到直流（DC/DC）功率转换器电路、交流到直流（AC/DC）转换器电路或直流到交流（DC/AC）转换器电路。

文中提及开关。开关例如可被实施为包含一个或更多有源和/或无源半导体元件。例如，开关可基于一个晶体管或两个晶体管或更多晶体管被实现。开关的各种实施例可包含，例如，以共源共栅结构连接的两个晶体管。因此，术语‘开关’和‘晶体管’有时在文中在某种程度上可被同义使用。

开关的实施例可包含除了晶体管的有源元件，并且可包含例如一个或更多二极管、有源元件的组合，诸如一个或更多晶体管和一个或更多二极管、IC（集成电路）、半导体芯片等等的组合。此外或可选择地，开关的实施例可包含无源元件，举例来讲诸如为一个或更多电阻器或包括例如频变电阻的类似电阻元件。

晶体管的实施例可包括，例如，双极型晶体管、NMOS（N型金属氧化物半导体）、PMOS（P型金属氧化物半导体）和/或CMOS（互补金属氧化物半导体）晶体管等等。晶体管的各种实施例包含功率晶体管、CMOS功率晶体管、高电压（HV）晶体管等等。

开关式电源、降压转换器、DC/DC转换器、同步转换器等等的实施例可包括滤波器电路、LC电路等等，其在文中可通过电感器和电容器的组合被参考。将理解滤波器电路、LC电路等等的电感和/或电容可根据各种实施例以一个或更多专用无源元件的形式被实施，诸如一个或更多电感器和一个或更多电容器。上述电路可此外或选择地通过在转换器的输出电路上提供期望电感和/或电容，例如通过考虑寄生电感和/或寄生电容来实施。

根据一个示例性非限制性的实施例，转换器的输出电路可包含用于提供期望电感的专用无源元件，也就是电感器，而期望电容通过输出电路中的寄生电容来实施，也就是，不包括专用电容器元件。然而，当参考滤波器电路、LC电路等等时也意欲涵盖在文中示出和描述为包括专用电感器和电容器的此实例。