CN105515383A - 开关控制电路、转换器以及开关控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种开关控制电路、转换器以及开关控制方法。转换器包括:开关单元;储能单元,根据开关单元的开关操作存储来自直流输入电力的能量并随后产生输出电压;开关控制单元,当开关单元的一端与开关单元的另一端之间的电压达到谐振波形的零点时使开关单元接通,其中,开关控制单元包括:电压检测单元,在谐振波形产生时检测开关单元的一端与开关单元的另一端的电压;第一比较器,将由电压检测单元检测的电压与对应于谐振波形的零点的预定的第一参考电压进行比较并根据比较结果输出第一信号;开关驱动单元,响应于第一信号使开关单元接通。

Description

开关控制电路、转换器以及开关控制方法
本申请要求于2014年10月8日提交的题目为“SWITCHINGCONTROLLINGCIRCUIT,CONVERTERUSINGTHESAME,ANDSWITCHINGCONTROLLINGMETHOD(开关控制电路、使用该开关控制电路的转换器以及开关控制方法)”的第10-2014-0036099号韩国专利申请的外国优先权,该韩国专利申请的全部内容通过引用包含于本申请中。
技术领域
本发明的实施例涉及一种开关控制电路、使用该开关控制电路的转换器以及开关控制方法。
背景技术
在电子通信装置中,根据半导体集成电路的发展,已经快速实现了***部分的小型化和轻量化,但电源部分由于储能装置元件(诸如电感器和电容器等)还未如期实现小型化和轻量化。
因此,为了与电子通信装置最新的小型化和轻量化趋势保持同步,用于电力设备(尤其是,开关式电源(SMPS)等中的转换器的小型化和轻量化成为非常重要的部分。
在SMPS等中使用的转换器中,开关频率越高,储能元件的容量减小的越多。因此,可通过高速的开关实现转换器的小型化和轻量化。
然而,在利用高速半导体开关元件等增大开关频率的情况下,会发生诸如开关损耗、开关元件发热等问题,因电路中的电感、电容或二极管等累积电荷的影响而产生浪涌、噪声等,因此,SMPS自身的可靠性也劣化。
发明内容
本发明的一方面在于提供一种能够通过利用简单的电路构造执行软开关的开关控制电路、使用该开关控制电路的转换器以及开关控制方法。
根据本公开的示例性实施例,提供一种当开关元件两端的电压达到谐振波形的零点时使开关元件接通的开关控制电路、使用该开关控制电路的转换器以及开关控制方法。
根据本公开的另一示例性实施例,提供一种仅通过比较器等的构造使开关元件接通的开关控制电路、使用该开关控制电路的转换器以及开关控制方法。
接下来,将在描述中部分地阐述另外方面和/或优点,根据该描述这一部分将是清楚的,或可通过本发明的实践被了解。
附图说明
通过以下结合附图对实施例的描述,这些和/或其他方面和优点将变得清楚且更易于理解,在附图中:
图1是示意性地示出开关元件的根据开关模式的电流波形和电压波形的示图;
图2是当前通常使用的转换器的示意电路图;
图3是示出图2的转换器的根据输入和输出条件的操作波形的曲线图;
图4是用于描述硬开关模式中的开关损耗的示图;
图5是根据本发明的示例性实施例的转换器的示意电路图;
图6是示出图5的转换器的主要部分的信号波形的曲线图;
图7A和图7B是示出图5的转换器的根据直流输入电力条件的操作波形的曲线图。
具体实施方式
通过以下参照附图描述本公开的示例性实施例的描述,关于根据本发明的开关控制电路、使用该开关控制电路的转换器以及开关控制方法的目的的技术配置和作用效果的将被清楚地理解。
另外,当确定对与本发明相关的公知常识的详细描述可能使本公开的主旨模糊时,将省略其详细描述。此外,附图中示出的组件不必按比例示出。例如,可对比其他组件夸大附图中示出的部分组件的尺寸,以帮助理解本发明的示例性实施例。另外,不同附图上的相同标号将表示相同的组件,不同附图上的相似标号将表示相似的组件,但不必限于此。
在说明书中,术语“第一”、“第二”等用于将一元件与另一元件区分开,并且这些元件不由上述术语限定。
软开关的必要性
图1示意性地示出了开关元件的根据开关模式的电流波形和电压波形的示图。
如图1所示,在硬开关模式的情况下,在开关元件进行开关时发生开关损耗PLOSS(漏-源电压VDS和漏-源电流IDS重叠的部分)。
如上所述的开关损耗也发生在当前在SMPS中通常使用的转换器中,以下将参照图2和图3对此进行描述。
首先,图2是当前通常使用的转换器10的示意电路图,图3是示出图2的转换器10的根据输入和输出条件变化的操作波形的曲线图。
参照图2和图3,当开关元件1接通时(当VG转换为高电平时),电感器电流IIN增大且电感器2存储能量。此外,当开关元件1断开时(当VG转换为低电平时),存储在电感器2中的能量传输为转换器10的输出电压VO
然后,当电感器2的电流完全释放时,开关元件1中流动的电流IDS通过电感器2与开关元件1的寄生电容器(未示出)或者电感器2与缓冲电容器4在正(+)方向和负(-)方向上执行连续反复波动的谐振,结果,开关元件1两端的电压VDS也会按照与开关元件1中的电流IDS相同的频率谐振。
在这种情况下,如图3所示,在图2的转换器中10产生硬开关,所述硬开关以开关元件1两端的电压VDS的谐振波形不为零时的任意电压电平(见图3的虚线)使开关元件1接通。结果,发生开关损耗、开关元件发热等问题。
将参照图4更详细地描述如上所述的硬开关模式中的开关损耗。如图4所示,在硬开关模式的情况下,可以理解的是,在MHz或更高的开关频率下的开关损耗与频率成比例地增大。
因此,为了降低由于高速的开关引起的开关损耗(如图1所示),需要驱动软开关模式,所谓软开关模式指对开关元件进行开关,使开关损耗PLOSS为零(也包括大体接近0的范围)。
也就是说,例如,需要开关驱动模式,在开关驱动模式中,当开关元件接通时执行漏-源电压VDC变为零的零电压开关(ZVS)操作,并执行漏-源电流IDS变为零的零电流开关(ZCS)操作,如图1所示。
因此,本公开的示例性实施例采用通过在开关元件两端的电压达到谐振波形的零点时使开关元件接通来实现软开关的零电压开关模式,并采用仅通过简单的电路构造实现上述零电压开关的开关控制配置的示例。以下,将提供对其详细描述。
本发明的示例性实施例
图5是根据本发明的示例性实施例的转换器100的示意电路图,图6是示出图5的转换器100的主要部分的信号波形的曲线图,图7A和图7B是示出图5的转换器100的操作波形根据直流输入电力VIN条件变化的曲线图。
虽然本示例性实施例描述了转换器100被实现为升压转换器的情况,但本发明不限于此。另外,虽然根据本示例性实施例的转换器100向具有多个LED元件彼此串联连接的LED串143供电,但本发明不限于此。
如图5所示,根据本示例性实施例的转换器100可包括开关单元110、储能单元120、开关控制单元130和输出单元140。
另外,虽然附图中未示出,但根据本示例性实施例的转换器100可包括对输入电力进行整流以产生直流输入电力VIN的供电单元,其中,供电单元可包括桥二极管、线路滤波器等。
在这种情况下,桥二极管可由四个二极管构造而成,并可对交流输入电力进行全波整流,以产生图5中的直流输入电力VIN
另外,线路滤波器可包括两个电容器和两个电感器,其中,两个电容器并联连接到交流电力输入到其的两个端子,两个电感器串联连接到交流电力输入到其的两个端子。
在这种情况下,线路滤波器滤除交流输入电力的电磁波干扰。
同时,根据本示例性实施例的开关单元110可实现为FET开关元件,但本发明不限于此。例如,只要可执行开关操作,可采用任意开关元件。
根据本示例性实施例的开关单元110可具有形成在漏极和源极之间的寄生电容器,并可具有与其并联连接的缓冲电容器Csnubber(如图5所示)。
在下文中,开关单元110两端的电压称为“漏电压VDS”,开关单元110中流动的电流称为“漏电流IDS”。
另外,根据本示例性实施例的储能单元120通常可实现为电感器,储能单元120的一端供应有直流输入电力VIN,储能单元120的另一端连接到输出二极管D的阳极以及开关单元110的一端(漏极)。
直流输入电力VIN传输到储能单元120。在这种情况下,储能单元120通过直流输入电力VIN存储流动到储能单元120中的电流(在下文中称为“储能单元的电流IIN”),随后利用储能单元的电流IIN产生输出电压VO
由储能单元120存储的上述能量以及产生的输出电压VO根据开关单元110的开关操作而被控制。
即,参照图5和图6,在开关单元110接通(在本示例性实施例中,图6的VG处于高电平的区间)的期间内,储能单元的电流IIN增大,储能单元120存储能量。另外,在开关单元110断开(在本示例性实施例中,图6的VG处于低电平的区间)的期间内,储能单元的电流IIN流过输出二极管D,存储在储能单元120中的能量传输至输出单元140,从而产生输出电压VO
同时,一旦开关单元110断开且输出二极管D导通,储能单元的电流IIN流入输出单元140的负载143(在本示例性实施例中,为LED串),从而对输出电容器C进行充电。
在这种情况下,由于负载增大,因此供应至负载143的储能单元的电流IIN增大。因此,流动到输出电容器C中的电流相对减小,因此,输出电压VO相对减小。
相反,随着负载减小,供应至负载143的储能单元的电流IIN相应地减小。因此,流动到输出电容器C中的电流相对增大,因此,输出电压VO相对增大。
不管负载如何波动,均可通过上述操作使输出电压VO恒定地保持。
另外,如果储能单元120的能量完全供应至负载143,则输出二极管D截止。在这种情况下,由于储能单元120与开关单元110的寄生电容器之间的谐振或者储能单元120与缓冲电容器Csnubber之间的谐振,导致开关单元110的漏电压VDS减小(如图6所示)。
此外,如图6所示,在开关单元110断开的期间内,由于储能单元120与寄生电容器之间的谐振或者储能单元120与缓冲电容器Csnubber之间的谐振而产生如下时间段:储能单元的电流IIN反向流动。
另外,参照图5和图6,漏电压VDS减小,然后开关单元110接通,使得储能单元的电流IIN流经开关单元110。在这种情况下,如图6所示,在开关单元110接通的时期内,漏电流IDS与储能单元的电流IIN相同。
同时,如图5所示,根据本示例性实施例的转换器100还可包括感测电阻器Rs
连接在开关单元110的源极和地之间的感测电阻器Rs产生感测电压VCS。由于感测电压VCS通过在感测电阻器RS中流动的漏电流IDS而产生,因此其反映出储能单元的电流IIN的信息。
在这种情况下,由于漏电流IDS从感测电阻器Rs的一端流到另一端,因此本示例性实施例中的感测电压VCS变为如图6所示的正电压。
同时,当漏电压VDS达到谐振波形的零点时(当谐振波形为零电压或基本接近零电压处的时间点),根据本示例性实施例的开关控制单元130使开关单元110接通。
同时,开关控制单元130利用漏电压VDS来检测谐振波形的零点。
即,开关控制单元130可通过检测谐振开始时的漏电压(即,谐振波形产生时的漏电压VDS),并将检测的漏电压VDS与对应于谐振波形的零点的电压进行比较来检测谐振波形的零点。
通过如上所述的开关控制单元130,根据本示例性实施例的转换器100可执行零电压开关,在所谓的零电压开关中,当开关单元110的漏电压VDS达到如图7A所示的谐振波形的零点A时使开关单元110接通。
因此,根据本示例性实施例,由于可防止硬开关,并可执行开关元件的软开关,因此可使诸如因高速的开关而产生的开关损耗、开关元件发热等的问题最小化。结果,根据本示例性实施例,随着降低电感器、电容器等的容量,还可实现小型化和轻量化。
然而,在根据本示例性实施例的转换器100中,在当直流输入电力VIN的电压电平超出输出电压VO的50%时,如图7B所示,由于在漏电压VDS的谐振区间不能检测到零点,因此发生可能不能执行升压操作的情况。
因此,根据本示例性实施例,优选地,直流输入电力VIN的电压电平等于或小于输出电压VO的电压电平(如图7A所示)。
在下文中,将参照图5更加详细地描述开关控制单元130的构造。
如图5所示,根据本示例性实施例的开关控制单元130可包括电压检测单元131、第一比较器132和开关驱动单元133。
电压检测单元131检测谐振开始时的漏电压VDS(即,谐振波形产生时的漏电压VDS)。
在这种情况下,如图5所示,电压检测单元131可按照如下形式的分压器形成:由连接在开关单元110的漏极与地之间的多个电压驱动电阻器R1和R2构成。然而,本发明不限于此。例如,电压检测单元131可按照如下形式形成:由多个电容器而非多个分压电阻器构成。在这种情况下,与由多个电压驱动电阻器构造的形式相比,可防止升压端子的泄漏电流。
第一比较器132将由电压检测单元131分压和检测的VDS与对应于谐振波形的零点的第一参考电压REF1进行比较,以根据比较结果输出能够使开关单元110接通的第一信号P1。
如图5所示,第一比较器132包括反向输入端子(-)和正向输入端子(+),其中,由电压检测单元131检测的漏电压VDS输入到反向输入端子(-),第一参考电压REF1输入到正向输入端子(+)。
在这种情况下,如果由电压检测单元131检测的漏电压VDS等于或小于第一参考电压REF1,则第一比较器132按照图1中示出的形式将第一信号P1输出到开关驱动电压133。结果,开关驱动单元133根据第一信号P1输出高电平的开关驱动信号VG,如图5和图6所示,从而接通开关单元110。
参照图2,当前通常使用的转换器10基于从固定和确定开关元件1的开关频率的振荡器3等产生并输出的信号(置位脉冲、斜坡等)而使开关元件1接通。
与此相比,根据本示例性实施例,由于可仅通过简单的电路构造(诸如,比较器等)产生并输出第一信号P1,因此可执行软开关,而无需复杂的电路构造(诸如,振荡器等)。结果,还可更好地实现小型化,节约制造成本等。
同时,如图5所示,根据本示例性实施例的开关单元130还可包括第二信号输出单元134。
第二信号输出单元134通过利用反馈电压VFDBK以及感测电压VCS输出能够使开关单元110断开的第二信号P2,其中,反馈电压VFDBK通过由输出单元140的分压电阻器RD对输出电压VO进行分压而获得,感测电压VCS由感测电阻器RS产生。
在这种情况下,如图5所示,反馈电压VFDBK从输出单元140的调光开关144的源极检测,并被输入至开关控制单元130的输入引脚FDBK。
另外,如图5所示,感测电压VCS通过感测电阻器RS检测,并且被输入到开关控制单元130的输入引脚CS。
如图5所示,第二信号输出单元134可包括第二比较器134-1和第三比较器134-2。
第二比较器134-1将反馈电压VFDBK与第二参考电压REF2(误差参考电压)进行比较,并对误差进行放大,从而产生并输出比较电压VCOMP(误差放大信号)。
在这种情况下,如图5所示,第二比较器134-1包括反向输入端子(-)以及正向输入端子(+),其中,反馈电压VFDBK输入到反向输入端子(-),第二参考电压REF2输入到正向输入端子(+)。
因此,第二比较器134-1通过将第二参考电压REF2减去反馈电压VFDBK(误差参考电压)获得的电压进行放大,以产生比较电压VCOMP(误差放大信号)。
另外,第三比较器134-2将反映关于储能单元的电流IIN的信息的感测电压VCS与从第二比较器134-1输出的比较电压VCOMP进行比较,并根据比较结果输出能够使开关单元110断开的第二信号P2。
在这种情况下,如图5所示,第三比较器134-3包括反向输入端子(-)以及正向输入端子(+),其中,比较电压VCOMP输入到反向输入端子(-),感测电压VCS输入到正向输入端子(+)。
在这种情况下,如果感测电压VCS等于或大于比较电压VCOMP,则第三比较器134-2将第二信号P2输出到开关驱动单元133(如图6所示),结果,开关驱动单元133响应于第二信号P2输出低电平开关驱动信号VG(如图5和图6所示),以使开关单元110断开。
根据本示例性实施例,可通过对如上所述的第一信号P1和第二信号P2的占空比进行调节来控制开关单元110的驱动,使得无论负载143(在本示例性实施例中,为LED串)中如何波动,均可恒定地保持输出电压VO。结果,也可以恒定地保持负载143中流动的电流。
另外,根据本示例性实施例的第二信号输出单元134还可包括比较电压划分单元134-3。
在这种情况下,如图5所示,比较电压划分单元134-3连接在第二比较器134-1的输出端子与第三比较器134-2的反向输入端子(-)之间,划分从第二比较器134-1输出的比较电压VCOMP,并将划分后的比较电压输出到第三比较器的反向输入端子(-)。
同时,如图5所示,根据本示例性实施例的开关驱动单元133可包括第三信号输出单元133-1和开关驱动信号输出单元133-2。
如图5所示,第三信号输出单元133-1根据从第一比较器132输出的第一信号P1以及从第二信号输出单元134输出的第二信号P2产生并输出用于产生开关驱动信号VG的第三信号P3。虽然本示例性实施例描述了第三信号输出单元133-1被实现为SR触发器的情况,但本发明不限于此。
第三信号输出单元133-1可包括第一信号输入端子S(置位端子)、第二信号输入端子R(复位端子)以及输出端子Q,其中,第一信号P1输入到第一信号输入端子S,第二信号P2输入到第二信号输入端子R,第三信号P3从输出端子Q输出。
因此,第三信号输出单元133-1输出与第一信号P1或第二信号P2相应的第三信号P3。例如,根据本示例性实施例的第三信号输出单元133-1根据输入到第一信号输入端子S的第一信号P1产生高电平输出,并根据输入到第二信号输入端子R的第二信号P2产生低电平输出。
另外,开关驱动信号输出单元133-2响应于从第三信号输出单元133-1输出的第三信号P3输出使开关单元110接通或断开的开关驱动信号VG
例如,当根据本示例性实施例的高电平第三信号P3输入到开关驱动信号输出单元133-2时,开关驱动信号输出单元133-2产生高电平开关驱动信号VG,并将产生的高电平开关驱动信号VG输出到开关单元110,当低电平第三信号P3输入到开关驱动信号输出单元133-2时,开关驱动信号输出单元133-2产生低电平开关驱动信号VG,并将产生的低电平开关驱动信号VG输出到开关单元110。
由于根据本示例性实施例的开关单元110采用n沟道型FET开关元件,因此当开关驱动信号VG处于高电平时,开关单元110接通,当开关驱动信号VG处于低电平时,开关单元110断开。
将参照图5和图6,将描述根据本示例性实施例的开关操作。
在施加了直流输入电力VIN的状态下,当开关单元110接通,随后断开时,储能单元120的能量完全被供应至负载143(在本示例性实施例中,为LED串)时,输出二极管截止。
在这种情况下,由于储能单元120与开关单元110的寄生电容器之间的谐振或者储能单元120与缓冲电容器Csnubber之间的谐振,使得漏电压VDS产生谐振波形。
在这种情况下,在谐振波形产生时的漏电压VDS由电压检测单元131检测,并通过检测的漏电压VDS与第一参考电压REF1之间的比较在谐振波形的零点处输出第一信号P1。
高电平开关驱动信号VG根据上述第一信号P1通过开关驱动单元133输出,因此,开关单元110接通。然后,在开关单元110接通期间,储能单元的电流IIN增大,储能单元120存储能量。
同时,通过如下过程输出比较电压VCOMP(误差放大电压):在调光开关144的接通区间,从调光开关144的源极检测反馈电压VFDBK,并将反馈电压VFDBK与第二参考电压REF2(误差参考电压)进行比较,并对它们之间的误差进行放大。
然后,通过感测电阻器RS检测反映关于储能单元的电流IIN的信息的感测电压VCS,并通过将感测电压RS与比较电压VCOMP进行比较来输出第二信号P2。
低电平开关驱动信号VG根据上述第二信号P2通过开关驱动单元133输出,从而使开关单元110断开。
一旦开关单元110断开且输出二极管D导通,储能单元的电流IIN流入负载143,输出电容器C因此而被充电。然后,一旦储能单元120的能量被完全供应至负载143,漏电压VDS再次谐振。在这种情况下,在重复上述操作时执行开关操作。
结果,根据本示例性实施例,可通过如上所述的第一信号P1和第二信号P2的占空比调节来控制开关驱动信号VG的占空比,从而可控制开关单元110的开关操作。因此,无论负载中如何波动,输出电压VO都能根据上述开关控制而恒定地保持,从而在负载143中流动的电流也恒定地保持。
另外,根据本示例性实施例,可根据反映关于谐振区间中的漏电压VDS的零点的信息的第一信号P1使开关单元110接通。在这种情况下,漏电流IDS在开关单元110中流动,可执行零电压开关。因此,由于可防止硬开关,并可执行开关元件的软开关,从而可使诸如由于高速的开关而产生的开关损耗、开关元件发热等的问题最小化。
另外,根据本示例性实施例,由于可仅通过简单的电路构造(例如,比较器等)来产生并输出第一信号P1,因此可执行软开关,而无需复杂的电路构造(例如,振荡器等)。
本发明的附图中示出的各个组件的功能可与合适的软件相关联并可通过利用专用硬件以及能够执行软件的硬件来提供在本发明的附图中示出的各个组件的功能。当由处理器提供这些功能时,上述功能可以由单个专用处理器、单个公用处理器或多个独立的处理器(它们的一部分可共享)来提供。
另外,明确使用的术语“控制单元”不应被解释为排除能够执行软件的硬件,并且控制单元可隐含包括(但不限于)微处理器(MCU)、数字信号处理器(DSP)硬件、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储装置。
在本申请的权利要求中,表示为用于执行特定功能的装置的组件包括执行特定功能的任意方案,并且这些组件可包括包含执行特定功能电路组件的组合的任何形式的软件,或者结合到适合的电路的固件、微码等,以执行用于执行特定功能的软件。
在本说明书中,本发明的“示例性实施例”和其他修改的“示例性实施例”的表述是指特定特征、结构或特性包含在本公发明的至少一个示例性实施例中。
因此,本说明书中的“示例性实施例”和其他修改的示例的表述可不一定指示相同的示例性实施例。
在本说明书中,在描述方法包括一系列步骤的情况下,在此提出的这些步骤的顺序不必是这些步骤所执行的顺序。也就是说,可省略描述的任意步骤,和/或可将未在此描述的任意其他步骤加入所述方法。
在本说明书中,在此使用的术语“连接”被限定为可通过电方案或非电方案直接连接到或间接连接到另一组件。
另外,在使用上述短语的上下文中,被描述为彼此“相邻”的对象可物理地相互接触、彼此靠近或处于大体相同的范围或区域内。
此外,在本说明书中使用的术语用于解释实施例而非限制本发明。除非明确描述为相反,否则本说明书中的单数形式包括复数形式。此外,由说明书中使用的“包含”或“包括”所提及的组件、步骤、操作和/或元件是指存在或增加一个或更多个其他组件、步骤、操作、元件和设备。
根据本发明的示例性实施例,可使诸如因高速的开关而产生的开关损耗、开关元件的发热等问题最小化。
此外,根据本发明的示例性实施例,可随着电感器、电容器等容量的降低实现小型化和轻量化。
此外,根据本发明的示例性实施例,可实现小型化并节约制造成本等。
然而,本发明的范围不限于上述效果。
在上文中,已参照本发明的示例性实施例描述了本发明。在本说明书中公开的全部实施例和条件性示例已经进行了描述,意图帮助本领域的普通技术人员理解本公开的原理和构思。因此,本领域的技术人员将理解:可在不脱离由权利要求限定的发明构思的精神和范围的情况下,在形式上和细节上做出改变。因此,在此公开的示例性实施例应被理解为示意性方面而非限制性方面。本发明的范围应由权利要求限定而非上述描述,并且等同于权利要求的全部技术精髓应被解释为包括在本发明内。

Claims (30)

1.一种转换器,包括:
开关单元;
储能单元,根据开关单元的开关操作存储来自直流输入电力的能量并随后产生输出电压;
开关控制单元,当开关单元的一端与开关单元的另一端之间的电压达到谐振波形的零点时使开关单元接通,
其中,开关控制单元包括:
电压检测单元,在谐振波形产生时检测开关单元的一端与开关单元的另一端之间的电压;
第一比较器,将由电压检测单元检测的电压与对应于谐振波形的零点的预定的第一参考电压进行比较并根据比较结果输出第一信号;
开关驱动单元,响应于第一信号使开关单元接通。
2.根据权利要求1所述的转换器,其中,直流输入电力的电压电平等于或小于输出电压的电压电平的50%。
3.根据权利要求1所述的转换器,其中,所述转换器还包括连接在开关单元的所述另一端和地之间的感测电阻器。
4.根据权利要求3所述的转换器,其中,所述开关控制单元还包括第二信号输出单元,第二信号输出单元利用与输出电压相对应的反馈电压以及由感测电阻器产生的感测电压,来输出第二信号。
5.根据权利要求4所述的转换器,其中,所述开关驱动单元响应于第二信号断开所述开关单元。
6.根据权利要求4所述的转换器,其中,所述开关驱动单元包括:
第三信号输出单元,根据第一信号和第二信号来输出第三信号;
开关驱动信号输出单元,根据第三信号来输出开关驱动信号,以使开关单元接通和断开。
7.根据权利要求4所述的转换器,其中,所述第二信号输出单元包括:
第二比较器,将所述反馈电压与第二参考电压进行比较,并根据比较结果输出比较电压;
第三比较器,将所述感测电压与比较电压进行比较,并根据比较结果输出第二信号。
8.根据权利要求7所述的转换器,其中,第二信号输出单元还包括比较电压划分单元,比较电压划分单元连接在第二比较器的输出端子和第三比较器的输入端子之间,并对从第二比较器输出的比较电压进行划分,以将划分后的电压输出到第三比较器的输入端子。
9.根据权利要求1所述的转换器,其中,所述电压检测单元由连接在开关单元的一端和地之间的多个分压电阻器形成。
10.根据权利要求1所述的转换器,其中,所述电压检测单元由连接在开关单元的一端和地之间的多个电容器形成。
11.根据权利要求1所述的转换器,其中,第一比较器包括反向输入端子和正向输入端子,
所述反向输入端子输入有通过电压检测单元检测的电压,所述正向输入端子输入有第一参考电压。
12.根据权利要求7所述的转换器,其中,所述第二比较器包括反向输入端子和正向输入端子,
反向输入端子输入有反馈电压,正向输入端子输入有第二参考电压。
13.根据权利要求7所述的转换器,其中,第三比较器包括反向输入端子和正向输入端子,
反向输入端子输入有比较电压,正向输入端子输入有感测电压。
14.根据权利要求1所述的转换器,其中,开关单元具有与其并联连接的缓冲电容器。
15.一种开关控制电路,所述开关控制电路控制开关单元的开关操作,当开关单元的一端和开关单元的另一端之间的电压达到谐振波形的零点时使开关单元接通,所述开关单元通过储能元件来控制来自直流输入电力的输出电压的产生,所述开关控制电路包括:
电压检测单元,在谐振波形产生时检测开关单元的一端和开关单元的另一端之间的电压;
第一比较器,将由电压检测单元检测的电压与对应于谐振波形的零点的预定的第一参考电压进行比较,并根据比较结果输出第一信号;
开关驱动单元,响应于第一信号使开关单元接通。
16.根据权利要求15所述的开关控制电路,其中,所述直流输入电力的电压电平等于或小于输出电压的电压电平的50%。
17.根据权利要求15所述的开关控制电路,所述开关控制电路还包括第二信号输出单元,第二信号输出单元通过利用与输出电压相对应的反馈电压以及由感测电阻器产生的感测电压来输出第二信号,
其中,感测电阻器连接在开关单元的所述另一端与地之间。
18.根据权利要求17所述的开关控制电路,其中,所述开关驱动单元响应于第二信号使开关单元断开。
19.根据权利要求17所述的开关控制电路,其中,所述开关驱动单元包括:
第三信号输出单元,根据第一信号和第二信号来输出第三信号;
开关驱动信号输出单元,根据第三信号来输出开关驱动信号,以使开关单元接通和断开。
20.根据权利要求17所述的开关控制电路,其中,所述第二信号输出单元包括:
第二比较器,将所述反馈电压与第二参考电压进行比较,并根据比较结果输出比较电压;
第三比较器,将所述感测电压与比较电压进行比较,并根据比较结果输出第二信号。
21.根据权利要求20所述的开关控制电路,其中,第二信号输出单元还包括比较电压划分单元,比较电压划分单元连接在第二比较器的输出端子和第三比较器的输入端子之间,并对从第二比较器输出的比较电压进行划分,以将划分后的电压输出到第三比较器的输入端子。
22.根据权利要求15所述的开关控制电路,其中,所述电压检测单元由连接在开关单元的一端和地之间的多个分压电阻器形成。
23.根据权利要求15所述的开关控制电路,其中,所述电压检测单元由连接在开关单元的一端和地之间的多个电容器形成。
24.根据权利要求15所述的开关控制电路,其中,第一比较器包括反向输入端子和正向输入端子,
所述反向输入端子输入有通过电压检测单元检测的电压,所述正向输入端子输入有第一参考电压。
25.根据权利要求20所述的开关控制电路,其中,所述第二比较器包括反向输入端子和正向输入端子,
反向输入端子输入有反馈电压,正向输入端子输入有第二参考电压。
26.根据权利要求20所述的开关控制电路,其中,第三比较器包括反向输入端子和正向输入端子,
反向输入端子输入有比较电压,正向输入端子输入有感测电压。
27.根据权利要求15所述的开关控制电路,其中,开关单元具有与其并联连接的缓冲电容器。
28.一种开关控制方法,所述开关控制方法控制开关单元的开关操作并当开关单元的一端和开关单元的另一端之间的电压达到谐振波形的零点时使开关单元接通,其中,所述开关单元通过储能装元件控制来自直流输入电力的输出电压的产生,所述开关控制方法包括:
在谐振波形产生时检测开关单元的一端和开关单元的另一端之间的电压;
将检测的开关单元的一端与开关单元的另一端之间的电压与对应于谐振波形的零点的预定的第一参考电压进行比较,并根据比较结果输出第一信号;
响应于第一信号使开关单元接通。
29.根据权利要求28所述的开关控制方法,还包括:
检测与输出电压相对应的反馈电压;
检测感测电压;
通过利用检测的反馈电压和感测电压来输出第二信号;
响应于第二信号使开关单元断开,
其中,感测电压由连接在开关单元的所述一端与地之间的感测电阻器产生。
30.根据权利要求29所述的开关控制方法,其中,第二信号的输出步骤包括:
将反馈电压与第二参考电压进行比较,并根据比较结果输出比较电压;
将感测电压与比较电压进行比较,并根据比较结果输出第二信号。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108631617A (zh) * 2017-03-20 2018-10-09 万国半导体(开曼)股份有限公司 用于开关电源器件的硬开关禁用

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022092971A (ja) * 2020-12-11 2022-06-23 富士電機株式会社 駆動装置、半導体装置、および駆動方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7738266B2 (en) * 2006-05-26 2010-06-15 Cambridge Semiconductor Limited Forward power converter controllers
US8106597B2 (en) * 2008-01-22 2012-01-31 Supertex, Inc. High efficiency boost LED driver with output
KR101445842B1 (ko) * 2008-05-29 2014-10-01 페어차일드코리아반도체 주식회사 컨버터
US8629660B2 (en) * 2009-03-06 2014-01-14 Maxim Integrated Products, Inc. Critical conduction resonant transition boost power circuit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108631617A (zh) * 2017-03-20 2018-10-09 万国半导体(开曼)股份有限公司 用于开关电源器件的硬开关禁用
CN108631617B (zh) * 2017-03-20 2020-06-16 万国半导体(开曼)股份有限公司 用于开关电源器件的硬开关禁用

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