[发明专利]基于共振的单个电感器输出驱动的DC-DC转换器及方法

权利要求书

1.一种用于将DC输入电压转换成第一输出导体上的第一DC输出电压的基于共振的DC-DC转换器，其包括：

(a)电感器，其具有直接耦合到DC输入电压源的第一端子及耦合到共振导体的第二端子；

(b)共振电容器，其具有耦合到所述共振导体的第一端子；

(c)第一开关，其耦合于所述共振导体与所述第一输出导体之间，用于在第一阶段期间将电感器电流传导到所述第一输出导体中；

(d)第二开关，其耦合于所述共振电容器的第二端子与所述第一输出导体之间，用于在第二阶段期间将电感器电流经由所述共振电容器传导到所述第一输出导体中；以及

(e)第三开关，其耦合于所述共振电容器的所述第二端子与第一参考电压之间，用于在第三阶段期间将电感器电流从第一参考电压源经由所述共振电容器传导到所述DC输入电压源中。

2.根据权利要求1所述的基于共振的DC-DC转换器，其中所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关均是单向开关。

3.根据权利要求1所述的基于共振的DC-DC转换器，其中所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关中无一者操作为所述基于共振的DC-DC转换器的输入开关。

4.根据权利要求1所述的基于共振的DC-DC转换器，其中所述电感器在所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关位于其中的集成电路芯片的外部。

5.根据权利要求1所述的基于共振的DC-DC转换器，其包含控制电路，所述控制电路用于根据所述第一阶段、所述第二阶段及所述第三阶段而控制所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关，其中所述第一阶段、所述第二阶段与所述第三阶段不重叠。

6.根据权利要求5所述的基于共振的DC-DC转换器，其中所述控制电路：在所述第一阶段期间，将所述第一开关及所述第三开关闭合且将所述第二开关断开；在所述第二阶段期间，将所述第一开关及所述第三开关断开且将所述第二开关闭合；且在所述第三阶段期间，致使所述第一开关保持断开、将所述第二开关断开且将所述第三开关闭合。

7.根据权利要求6所述的基于共振的DC-DC转换器，其中所述控制电路包含第一比较器，所述第一比较器用于检测所述第一DC输出电压何时小于表示第二参考电压的最小电平，以产生第一信号的第一电平，所述第一电平致使所述控制电路控制所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关以便致使所述电感器电流对第一负载进行充电，所述第一负载连接到所述第一输出导体；所述第一比较器还检测所述第一DC输出电压何时大于表示所述第二参考电压的最大电平，以产生所述第一信号的第二电平，所述第二电平致使所述控制电路控制所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关以便防止所述电感器电流进一步对所述第一负载进行充电。

8.根据权利要求7所述的基于共振的DC-DC转换器，其中所述控制电路包含比较电路，所述比较电路用于检测所述电感器电流的零交叉发生以确定所述第一开关及所述第三开关需要闭合的时间及所述第二开关需要断开的时间。

9.根据权利要求8所述的基于共振的DC-DC转换器，其中所述控制电路包含误差放大器，所述误差放大器用于将所述第一DC输出电压与所述共振导体的共振电压的最小电平进行比较以产生表示所述第一DC输出电压与所述共振电压的所述最小电平之间的差的差信号，且其中所述控制电路还包含电压/延迟转换电路，所述电压/延迟转换电路用于在所述第一阶段期间将所述差信号转换成所述第一开关闭合的持续时间。

10.根据权利要求5所述的基于共振的DC-DC转换器，其中所述控制电路操作以执行所述第一开关及所述第二开关的零电压切换(ZVS)及零电流切换(ZCS)。