[发明专利]降压转换器中开关节点处电压尖峰的抑制方法及其电路

说明书

本发明涉及一种降压转换器中开关节点处电压尖峰的抑制方法及其电路，其中方法包括以下步骤：当降压转换器稳态运行时，获取降压转换器的稳态占空比；当降压转换器的负载电流发生改变时，获取降压转换器的实际占空比；当降压转换器的实际占空比偏离稳态占空比时，根据实际占空比改变开关的开启关闭转换速度，在不影响降压转换器效率的同时抑制开关节点处电压尖峰。本发明提供了一种间接获取负载电流的新的方法，进而改变降压转换器中主开关和辅助开关的开启关闭的转换速度，以控制开关节点处的电压尖峰。本发明无需通过复杂的检测电路来检测负载电流的数值，检测结果准确，大大减小芯片尺寸，成本更低。

技术领域

本发明涉及开关电源领域，具体涉及一种降压转换器中开关节点处电压尖峰的抑制方法及其电路。

背景技术

降压转换器(buck转换器)包括两个串联的开关，两个开关的公共端定义为开关节点SW。一般来说，两个开关分别是作为主开关的第一场效应管和作为辅助开关的第二场效应管。如果考虑到硅电路和PCB走线中存在的寄生电容和电感等，快速的电流变化容易在开关节点SW处引起高频的电压尖峰。例如，主开关由关态进入开态时，主开关导通瞬间，正在导通的辅助开关的体二极管突然被加上反向电压，瞬间会产生大的反向恢复电流，也即从开关节点SW到接地端会产生很大的电流变化，则与辅助开关串联的寄生电感会产生大的电压幅值，也即开关节点SW会产生大的电压幅值。而且，与主开关串联的寄生电感、与辅助开关串联的寄生电感以及辅助开关的体二极管反向恢复时的等效电容之间会产生谐振，进而引起更高的电压尖峰。而且，此电压尖峰会随着负载电流的升高而升高。

当主开关和辅助开关的开启关闭频率较高时，会产生较高的电压尖峰。但是如果主开关和辅助开关的开启关闭频率过低时，又会影响降压转换器的效率。我们希望在较高的主开关和辅助开关的开启关闭频率和较低的电压尖峰之间找到合适的平衡点和控制点。

在现有技术中，可以根据负载电流的信息调整主开关和辅助开关的开启关闭频率，但是，如何精确检测到负载电流的数值也是一个技术难点，场效应管的温度以及检测电路的组成方法均会影响负载电流的准确度，而且，为了检测负载电流，也会同时增加电路面积，也就是增加了额外的花费。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种降压转换器中开关节点处电压尖峰的抑制方法及其电路。

本发明所采用的技术方案如下：

一种降压转换器中开关节点处电压尖峰的抑制方法，包括以下步骤：

当降压转换器稳态运行时，获取降压转换器的稳态占空比；

当降压转换器的负载电流发生改变时，获取降压转换器的实际占空比；

当降压转换器的实际占空比偏离稳态占空比时，根据实际占空比改变开关的开启关闭转换速度，在不影响降压转换器效率的同时抑制开关节点处电压尖峰。

其进一步的技术方案为，所述开关包括主开关；当主开关打开时，电压输入端和电压输出端断开，当主开关闭合时，电压输入端和电压输出端连接；占空比为主开关的关闭时间与主开关的开关周期之比。

其进一步的技术方案为，所述开关管包括主开关和辅助开关；根据实际占空比改变主开关和辅助开关的开启关闭转换速度，即开关频率。

其进一步的技术方案为，当实际占空比大于稳态占空比，减慢所述开关的开启关闭转换速度；当实际占空比小于稳态占空比，则保持所述开关的开启关闭转换速度，或者，当实际占空比小于稳态占空比，则增加所述开关的开启关闭转换速度。

其进一步的技术方案为，设置开启关闭转换速度的改变阈值，在所述改变阈值之内减慢或者增加所述开关的开启关闭转换速度。

其进一步的技术方案为，所述开关包括相互串联的主开关和辅助开关；所述开关节点为主开关和辅助开关的公共端。