[发明专利]开关模式功率转换

说明书

本申请要求于2014年2月14日提交的美国临时申请号 61/940,100的权益，该申请据此通过引用全文结合于此。

技术领域

本公开涉及一种开关模式功率转换器、一种被配置为操作开关模式功率转换器的方法以及一种存储计算机可执行指令的计算机可读存储设备，该计算机可执行指令响应于执行而使包括处理器的开关模式功率转换器进行工作。

背景技术

每当开关模式功率转换器中诸如晶体管之类的开关开启或关断时，耗散与所开关的电流和电压成比例的能量。与开关操作相关联的功率损失被称作开关损失，其表示功率消散的重要来源并且因此是常规开关模式功率转换器中低效的重要来源。除了增加开关损失之外，开关变换时大的电压和/或电流的变化率(即，dv/dt和/或di/dt) 增加了对开关的压力以及由开关产生的电磁干扰(EMI)量。已经研发了一些开关方案，其利用开关模式功率转换器中的谐振以在施加到开关的电压处于被称作谷值的局部最小值时开启开关。这样的开关方案因此通常被称作谷值模式开关方案。

发明内容

一种方法，被配置为对开关模式功率转换器进行操作，其中功率转换器可操作为以功率转换器中的开关元件的可变开关频率将输入电压转换为输出电压，该方法包括：定义最小开关频率阈值和最大开关频率阈值中的至少一个；当开关元件处于关断状态时，检测开关元件上的电压中出现的谷值；以及在准谐振模式中，当出现第n 个连续谷值时开启开关元件(n是大于或等于1的整数)以使得实际开关频率为以下各项中的至少一项：低于最大开关频率阈值和高于最小开关频率阈值，或者在强制开关频率模式中，开启开关元件以使得实际开关频率为最大开关频率或最小开关频率。

一种开关模式功率转换器，其可操作为将输入电压转换为输出电压，包括：可控开关元件，被配置为以可变开关频率进行操作；以及开关控制单元，被配置为对开关元件进行控制；开关控制单元进一步被配置为：接收所定义的最小开关频率阈值和所定义的最大开关频率阈值中的至少一个；当开关元件处于关断状态时，检测开关元件上的电压中出现的谷值；以及在准谐振模式中，当出现第n 个连续谷值时开启开关元件(n是大于或等于1的整数)以使得实际开关频率为以下各项中的至少一项：低于最大开关频率阈值和高于最小开关频率阈值，或者在强制开关频率模式中，开启开关元件以使得实际开关频率为最大开关频率或最小开关频率。

一种计算机可读存储设备，存储计算机可执行指令，该计算机可执行指令响应于执行而使处理组件用以：存储最小开关频率阈值和最大开关频率阈值中的至少一个；当开关元件处于关断状态时，检测开关元件上的电压中出现的谷值；以及在准谐振模式中，当出现第n个连续谷值时开启开关元件(n是大于或等于1的整数)以使得实际开关频率为以下各项中的至少一项：低于最大开关频率阈值和高于最小开关频率阈值，或者在强制开关频率模式中，开启开关元件以使得实际开关频率为最大开关频率或最小开关频率。

通过研习以下附图和详细描述，其它的转换器、方法、软件、特征和优势对于本领域技术人员将是或将变为显而易见的。所有这些附加的转换器、方法、程序、特征和优势都意在被包括在该描述之内、处于本发明的范围之内并且被以下权利要求所保护。

附图说明

参考以下附图和描述可以更好地理解该系统。在图中，同样的附图标记贯穿不同视图而表示相对应的部分。

图1是图示第一示例性开关模式功率转换器的电路图；

图2是图示对开关模式功率转换器进行操作的示例性方法的流程图；

图3是图示第二示例性开关模式功率转换器的电路图；

图4是图示图3所示的示例性开关模式功率转换器中的开关控制单元的输入信号和输出信号的示图；

图5是图示图3所示的示例性开关模式功率转换器中取决于负载的谷值开关的示图；以及

图6是图示图3所示的示例性开关模式功率转换器中的操作模式开关的示图。

具体实施方式