具有基于電流開關的同步降壓/升壓PWM轉換器的制作方法

背景技術：

1、本申請涉及電力電子電路，更具體地說，涉及功率轉換器，如降壓/升壓轉換器。

2、典型的升壓/降壓轉換器拓撲結構具有一個或多個升壓開關（內部器件）和一個或多個降壓開關（外部器件）。當在這兩種模式中的任意一種模式下以輕負載運行時，轉換器通常以“不連續導通”模式運行，在這種模式下，通過該開關的電流在下一個開關周期開始前降至零。在使用絕緣柵雙極晶體管(igbt)的典型設計中，內部或外部器件被接通以開始導通（取決于升壓/降壓模式），然后它們被關斷，并允許連接在互補器件兩端的反并聯二極管導通，直至電流達到零，所有導通停止。igbt通常無法反向傳導電流，因此通常需要大型外部反并聯二極管來承載全部負載電流。

3、然而，金屬氧化物半導體場效應晶體管（mosfet）由于它們的體二極管，能夠雙向傳導電流，因此使用mosfet可以消除對大型外部反并聯二極管的需求。當這種mosfet用于升壓/降壓轉換器設計時，互補mosfet通常需要接通以傳導電流，而不是體二極管，因為大電流通過mosfet相對較弱的固有的體二極管可能會導致高損耗。這就產生了一個問題，即當電流達到零時，需要關斷互補器件，因為電流可能會過零并向相反的方向流動。這可能會造成額外的傳導損耗（從而降低能效），并增加轉換器濾波電容器經歷的紋波電流，從而縮短其使用壽命。為轉換器運行控制環路并向mosfet驅動器發出脈寬調制(pwm)占空比指令的控制處理器可能僅限于在每個pwm周期發出一條指令，因此可能無法及時關閉互補器件以防止出現這種情況。

技術實現思路

1、本發明主題的一些實施例提供了一種裝置，該裝置包括轉換器電路（例如降壓/升壓轉換器），該轉換器電路包括至少一個晶體管和脈寬調制（pwm）信號發生器電路，該脈寬調制（pwm）信號發生器電路被配置為接收占空比指令信號，響應于占空比指令信號為所述至少一個晶體管生成至少一個pwm信號，以及響應于至少一個選通信號選擇性地禁用所述至少一個pwm信號。該裝置進一步包括選通電路，其配置為響應于代表通過轉換器電路的電流的電流感測信號生成所述至少一個選通信號。

2、在一些實施例中，轉換器電路可包括第一晶體管和第二晶體管。比較器電路可包括窗口比較器電路，該窗口比較器電路配置為分別響應于電流感測信號與第一閾值和第二閾值的比較生成第一選通信號和第二選通信號。pwm信號發生器電路可被配置為生成用于第一晶體管的第一pwm信號和用于第二晶體管的第二pwm信號，并分別響應于第一選通信號和第二選通信號以選擇性地禁用第一pwm信號和第二pwm信號。轉換器電路可包括耦合到轉換器電路的第一端口的至少一個電感器。第一晶體管可耦合到所述至少一個電感器，并配置為響應于第一pwm信號控制從第一端口通過所述至少一個電感器的電流，以及第二晶體管可被配置為響應于第二pwm信號選擇性地將所述至少一個電感器耦合到轉換器電路的第二端口。

3、在進一步的實施例中，比較器電路可被配置為響應于電流感測信號與零電流基準的比較生成所述至少一個選通信號。轉換器電路可包括第一晶體管和第二晶體管，pwm信號發生器電路可被配置為分別為第一晶體管和第二晶體管生成第一pwm信號和第二pwm信號，以及響應于相同的選通信號選擇性地禁用第一晶體管和第二晶體管。

4、根據進一步的實施例，裝置包括轉換器電路，其包括耦合到轉換器電路的第一端口的至少一個電感器、耦合到所述至少一個電感器并配置為響應于第一pwm信號控制從第一端口通過所述至少一個電感器的電流的第一晶體管，以及配置為響應于第二pwm信號選擇性地將所述至少一個電感器耦合到轉換器電路的第二端口的第二晶體管。該裝置還包括pwm信號發生器電路，其配置為接收占空比指令信號，響應于該占空比指令信號生成第一pwm信號和第二pwm信號，以及響應于至少一個選通信號選擇性地禁用第一pwm信號和第二pwm信號。該裝置進一步包括選通電路，其配置為響應于代表通過轉換器電路的電流的電流感測信號生成所述至少一個選通信號。

5、其他實施例提供了操作轉換器電路的方法，該轉換器電路包括至少一個晶體管和pwm信號發生器電路，該pwm信號發生器電路被配置為接收占空比指令信號以及響應于占空比指令信號為所述至少一個晶體管生成至少一個pwm信號。該方法包括響應于代表通過轉換器電路的電流的電流感測信號生成至少一個選通信號，以及響應于所述至少一個選通信號選擇性地禁用所述至少一個pwm信號。

技術特征：

1.一種裝置，包括：

2.根據權利要求1所述的裝置，其中所述選通電路包括比較器電路，配置為響應于所述電流感測信號與閾值的比較生成所述至少一個選通信號。

3.根據權利要求2所述的裝置：

4.根據權利要求3所述的裝置：

5.根據權利要求2所述的裝置，其中所述比較器電路被配置為響應于所述電流感測信號與零電流基準的比較生成所述至少一個選通信號。

6.根據權利要求5所述的裝置：

7.根據權利要求1所述的裝置，其中所述至少一個晶體管包括至少一個場效應晶體管。

8.根據權利要求1所述的裝置，其中所述轉換器電路包括降壓/升壓轉換器電路。

9.一種裝置，包括：

10.根據權利要求9所述的裝置，其中所述選通電路包括比較器電路，所述比較器電路配置為響應于所述電流感測信號與閾值的比較生成所述至少一個選通信號。

11.根據權利要求10所述的裝置：

12.根據權利要求10所述的裝置，其中所述比較器電路被配置為響應于所述電流感測信號與零電流基準的比較生成所述至少一個選通信號。

13.一種操作轉換器電路的方法，所述轉換器電路包括至少一個晶體管和pwm信號發生器電路，所述pwm信號發生器電路被配置為接收占空比指令信號并響應于所述占空比指令信號為所述至少一個晶體管生成至少一個pwm信號，所述方法包括：

14.根據權利要求13所述的方法，其中生成所述至少一個選通信號包括響應于所述電流感測信號與閾值的比較生成所述至少一個選通信號。

15.根據權利要求13所述的方法：

16.根據權利要求15所述的方法：

17.根據權利要求14所述的方法，其中生成所述至少一個選通信號包括響應于所述電流感測信號與零電流基準的比較生成所述至少一個選通信號。

18.根據權利要求17所述的方法：

19.根據權利要求13所述的方法，其中所述至少一個晶體管包括至少一個場效應晶體管。

20.根據權利要求13所述的方法，其中所述轉換器電路包括降壓/升壓轉換器電路。

技術總結
一種裝置包括轉換器電路（例如降壓/升壓轉換器），該轉換器電路包括至少一個晶體管和脈寬調制（PWM）信號發生器電路，該脈寬調制（PWM）信號發生器電路被配置為接收占空比指令信號，響應于該占空比指令信號為該至少一個晶體管生成至少一個PWM信號，以及響應于至少一個選通信號選擇性地禁用該至少一個PWM信號。該裝置還包括選通電路，該選通電路配置為響應于代表通過該轉換器電路的電流的電流感測信號，生成該至少一個選通信號。

技術研發人員：T·M·科塔邁奇,M·J·迪奇奧范尼,S·尤維卡
受保護的技術使用者：伊頓智能動力有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21