CN107769543A - 软开关电压转换电路及用户终端 - Google Patents

软开关电压转换电路及用户终端 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种软开关电压转换电路，包括第一电感、谐振电容、n个开关桥臂、n个谐振电感及控制电路；所述第一电感的第二端与所述谐振电容的第一端连接，所述谐振电容的第二端接地；所述开关桥臂包括上开关管和下开关管，上开关管的漏极与所述谐振电容的第一端连接，上开关管的源极与下开关管的漏极连接，下开关管的源极接地；每一个谐振电感的第一端分别与一个开关桥臂的中点电连接，所述n个谐振电感的第二端相连；所述控制电路与每一个上开关管及下开关管的栅极电连接，用于生成n对控制信号以控制所述上开关管和下开关管的导通或关断。另，本发明实施例还提供一种用户终端。所述软开关电压转换电路可以提高转换效率。

Description

软开关电压转换电路及用户终端
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种软开关电压转换电路及一种应用所述软开关电压转换电路的用户终端。
背景技术
随着手机通信技术的发展，手机已从功能机时代进入智能机时代，功能越来越多，耗电也随之迅速增加。为保证良好的续航时间，电池容量变得越来越大。市场上已存在电池容量达到5000mAh的手机，功能机时代的小电流充电技术已无法满足智能机大容量电池的充电需求。功能机时代，充电电流一般为500mA，如果给5000mAh的电池充电，所需要的充电时间将超过10个小时。目前，市面上已存在的具备快速充电功能的手机，通常在手机内部设置闭环降压电路，用于将充电器输出的较高的电压降压转换为需要的充电电压，同时，将充电器输出的电流转换为较大的充电电流，以提升充电效率。然而，现有的手机中内置的闭环降压电路大都为传统的硬开关闭环降压电路，在开关管的导通或者关断时，开关桥臂两端的电压不为零，当开关频率增大时，存在严重的开关损耗，不利于提升电压转换效率。
发明内容
本发明实施例提供一种软开关电压转换电路及一种应用所述软开关电压转换电路的用户终端，以降低电压转换时的开关损耗，提升开关频率和电压转换效率，并增加充电电流，提高充电速度。
本发明实施例第一方面提供一种软开关电压转换电路，包括第一电感、谐振电容、n个开关桥臂、n个谐振电感及控制电路；
所述第一电感的第一端形成所述软开关电压转换电路的第一节点，所述第一电感的第二端与所述谐振电容的第一端连接，所述谐振电容的第二端接地；
所述开关桥臂包括上开关管和下开关管，所述上开关管的漏极与所述谐振电容的第一端连接，所述上开关管的源极与所述下开关管的漏极连接，形成所述开关桥臂的中点，所述下开关管的源极接地；
每一个所述谐振电感的第一端分别与一个所述开关桥臂的中点电连接，所述n个谐振电感的第二端相连，形成所述软开关电压转换电路的第二节点；
所述控制电路与每一个所述上开关管及每一个所述下开关管的栅极电连接，用于生成n对控制信号，每一对所述控制信号分别用于控制一个所述开关桥臂的上开关管和下开关管的导通或关断；
其中，每一对所述控制信号包括两个互补的控制信号，所述控制信号的占空比为1/n，且相邻的两对所述控制信号的相位差为360/n度。
所述软开关电压转换电路通过设置所述第一电感和所述谐振电容，并通过所述控制电路生成n对控制信号，以通过每一对所述控制信号分别控制一个所述开关桥臂的上开关管和下开关管的导通或关断，从而实现分时切换所述n个谐振电感中的每一个谐振电感分别与所述第一电感和所述谐振电容形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压。因此，可以通过设置述开关管的开关频率，从而使得所述开关管在开关状态切换时刚好处于所述谐振电压振荡至零的时刻，即开关管在切换开关状态时两端的电压为零，从而实现零电压开关切换，可以极大地降低开关损耗，并可以方便地提升开关频率，从而提高电压转换效率，并显著提升充电速度。
结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，n＝2，所述n个开关桥臂包括第一开关桥臂和第二开关桥臂，所述n个谐振电感包括第一谐振电感和第二谐振电感，所述软开关电压转换电路还包括变压器，所述变压器包括原边绕组与副边绕组，所述原边绕组的第一端与所述第二开关桥臂的中点电连接，所述原边绕组的第二端与所述第一开关桥臂的中点电连接，所述副边绕组的第一端与所述第二谐振电感的第一端连接，所述副边绕组的第二端与所述第一谐振电感的第一端连接。
结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述软开关电压转换电路还包括同步整流电路，所述同步整流电路包括第一整流开关管和第二整流开关管，所述第一整流开关管的漏极与所述副边绕组的第二端连接，所述第一整流开关管的源极接地，所述第二整流开关管的漏极与所述副边绕组的第一端连接，所述第二整流开关管的源极接地。
结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述控制电路还与所述第一整流开关管的栅极及所述第二整流开关管的栅极电连接，用于生成互补的第一整流控制信号与第二整流控制信号，所述第一整流控制信号用于控制所述第一整流开关管的导通或关断，且所述第一整流控制信号与所述第一开关桥臂的下开关管及所述第二开关桥臂的上开关管的控制信号同相，所述第二整流控制信号用于控制所述第二整流开关管的导通或关断，且所述第二整流控制信号与所述第一开关桥臂的上开关管及所述第二开关桥臂的下开关管的控制信号同相。
结合第一方面或者第一方面第一种可能的实现方式至第一方面第三种可能的实现方式中任意一种实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述n个谐振电感中的第j谐振电感的第一端与所述n个开关桥臂中的第j开关桥臂的中点电连接，当所述控制电路控制所述n个开关桥臂中的第j开关桥臂的上开关管导通，下开关管关断时，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第j谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压；
当所述谐振电压振荡至零时，所述第j开关桥臂的上开关管关断，下开关管导通，所述第j谐振电感与所述谐振电容之间的连接被切断，同时，所述控制电路控制所述n个开关桥臂中的第j+1开关桥臂的上开关管导通，下开关管关断，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第j+1谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压；其中，1≤j＜n；
当所述控制电路控制所述n个开关桥臂中的第n开关桥臂的上开关管导通，下开关管关断时，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第n谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压；
当所述谐振电压振荡至零时，所述第n开关桥臂的上开关管关断，下开关管导通，所述第n谐振电感与所述谐振电容之间的连接被切断，同时，所述控制电路控制所述n个开关桥臂中的第一开关桥臂的上开关管导通，下开关管关断，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第一谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压。
通过所述控制电路控制所述n个开关桥臂分时导通，从而控制所述n个谐振电感分时与所述第一电感及所述谐振电容形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成周期性振荡的谐振电压。当所述谐振电压振荡至零时，通过所述控制电路控制对应的开关桥臂切换开关状态，从而使得所述开关桥臂的开关管在导通或者关断时，开关桥臂两端的电压为零，从而实现零电压开关切换，可以极大地降低开关损耗，并可以方便地提升开关频率，从而提高电压转换效率，并显著提升充电速度。
结合第一方面第四种可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述开关管的开关频率fsw＝kf*fr，其中，fr为所述谐振电路的谐振频率，kf为比例系数，且0.2≤kf≤1.5。
通过将所述开关管的开关频率设定为所述谐振电路的谐振频率的一定倍数，从而可以保证所述开关管在切换开关状态时，对应的开关桥臂两端的电压为零，从而实现零电压开关切换，降低开关损耗。
结合第一方面或者第一方面第一种可能的实现方式至第一方面第五种可能的实现方式中任意一种实现方式，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述n个谐振电感的电感量相同。
通过将所述n个谐振电感的电感量设置为相同，从而可以保证在分时切换所述n个谐振电感依次与所述第一电感及所述谐振电容形成谐振电路时，具有相同的谐振频率，从而便于根据所述谐振频率设定所述n对控制信号的频率。
结合第一方面或者第一方面第一种可能的实现方式至第一方面第六种可能的实现方式中任意一种实现方式，在第一方面第七种可能的实现方式中，所述软开关电压转换电路还包括滤波电容，所述滤波电容的第一端与所述软开关电压转换电路的第二节点连接，所述滤波电容的第二端接地。
结合第一方面第七种可能的实现方式，在第一方面第八种可能的实现方式中，所述滤波电容的电容量远大于所述谐振电容的电容量。
通过将所述滤波电容的电容量设置为远大于所述谐振电容的电容量，从而可以防止所述滤波电容对所述谐振电路的谐振频率产生影响，保证谐振电路的稳定性。
结合第一方面或者第一方面第一种可能的实现方式至第一方面第八种可能的实现方式中任意一种实现方式，在第一方面第九种可能的实现方式中，所述第一节点用于连接输入电源，所述第二节点用于连接负载，所述软开关电压转换电路为降压转换电路；或者，所述第一节点用于连接负载，所述第二节点用于连接输入电源，所述软开关电压转换电路为升压转换电路。
通过切换所述第一节点和所述第二节点连接的输入电源及负载的位置，从而可以通过所述软开关电压转换电路实现降压或升压转换，有利于提升所述软开关电压转换电路应用的灵活性，丰富所述软开关电压转换电路的应用场景。
本发明实施例第二方面提供一种软开关电压转换电路，包括第一电感、谐振电容、n个正激变换器、n个谐振电感及控制电路；
所述第一电感的第一端形成所述软开关电压转换电路的第一节点，所述第一电感的第二端与所述谐振电容的第一端连接，所述谐振电容的第二端接地；
所述正激变换器包括变压器、开关管、续流开关管及整流开关管，所述变压器包括原边绕组与副边绕组，所述原边绕组的第一端与所述谐振电容的第一端连接，所述原边绕组的第二端与所述开关管的漏极连接，所述开关管的源极接地，所述副边绕组的第一端与所述续流开关管的负极连接，所述续流开关管的正极及所述整流开关管的正极接地，所述整流开关管的负极与所述副边绕组的第二端连接；
每一个所述谐振电感的第一端分别与一个所述变压器的副边绕组的第一端连接，所述n个谐振电感的第二端相连，形成所述软开关电压转换电路的第二节点；
所述控制电路与每一个所述开关管的栅极连接，用于生成n个控制信号，每一个所述控制信号分别用于控制一个所述开关管的导通或关断；
其中，所述控制信号的占空比为1/n，且相邻的两个所述控制信号的相位差为360/n度。
所述软开关电压转换电路通过设置所述第一电感和所述谐振电容，并通过所述控制电路生成n个控制信号，以通过每一个所述控制信号分别控制一个所述正激变换器的开关管导通或关断，从而实现分时切换所述n个谐振电感中的每一个谐振电感分别与所述第一电感和所述谐振电容形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压。因此，可以通过设置述正激变换器的开关管的开关频率，从而使得所述开关管在开关状态切换时刚好处于所述谐振电压振荡至零的时刻，即开关管在切换开关状态时两端的电压为零，从而实现零电压开关切换，可以极大地降低开关损耗，并可以方便地提升开关频率，从而提高电压转换效率，并显著提升充电速度。
结合第二方面，在第二方面第一种可能的实现方式中，所述n个谐振电感中的第j谐振电感的第一端与所述n个正激变换器中的第j正激变换器的变压器的副边绕组的第一端连接，当所述控制电路控制所述n个正激变换器中的第j正激变换器的开关管导通时，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第j谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压；
当所述谐振电压振荡至零时，所述第j正激变换器的开关管关断，所述第j谐振电感与所述谐振电容之间的连接被切断，同时，所述控制电路控制所述n个正激变换器中的第j+1正激变换器的开关管导通，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第j+1谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压；其中，1≤j＜n；
当所述控制电路控制所述n个正激变换器中的第n正激变换器的开关管导通时，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第n谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压；
当所述谐振电压振荡至零时，所述第n正激变换器的开关管关断，所述第n谐振电感与所述谐振电容之间的连接被切断，同时，所述控制电路控制所述n个正激变换器中的第一正激变换器的开关管导通，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第一谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压。
通过所述控制电路控制所述n个所述正激变换器的开关管分时导通，从而控制所述n个谐振电感分时与所述第一电感及所述谐振电容形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成周期性振荡的谐振电压。当所述谐振电压振荡至零时，通过所述控制电路控制对应的正激变换器的开关管切换开关状态，从而使得所述开关管在导通或者关断时，开关管两端的电压为零，从而实现零电压开关切换，可以极大地降低开关损耗，并可以方便地提升开关频率，从而提高电压转换效率，并显著提升充电速度。
结合第二方面，在第二方面第二种可能的实现方式中，所述开关管的开关频率fsw＝kf*fr，其中，fr为所述谐振电路的谐振频率，kf为比例系数，且0.2≤kf≤1.5。
通过将所述开关管的开关频率设定为所述谐振电路的谐振频率的一定倍数，从而可以保证所述开关管在切换开关状态时，对应的开关管两端的电压为零，从而实现零电压开关切换，降低开关损耗。
结合第二方面或者第二方面第一种可能的实现方式或第二方面第二种可能的实现方式，在第二方面第三种可能的实现方式中，所述n个谐振电感的电感量相同。
通过将所述n个谐振电感的电感量设置为相同，从而可以保证在分时切换所述n个谐振电感依次与所述第一电感及所述谐振电容形成谐振电路时，具有相同的谐振频率，从而便于根据所述谐振频率设定所述n个控制信号的频率。
结合第二方面或者第二方面第一种可能的实现方式至第二方面第三种可能的实现方式中任意一种实现方式，在第二方面第四种可能的实现方式中，所述软开关电压转换电路还包括滤波电容，所述滤波电容的第一端与所述软开关电压转换电路的第二节点连接，所述滤波电容的第二端接地。
结合第二方面第四种可能的实现方式，在第二方面第五种可能的实现方式中，所述滤波电容的电容量远大于所述谐振电容的电容量。
通过将所述滤波电容的电容量设置为远大于所述谐振电容的电容量，从而可以防止所述滤波电容对所述谐振电路的谐振频率产生影响，保证谐振电路的稳定性。
结合第二方面或者第二方面第一种可能的实现方式至第二方面第五种可能的实现方式中任意一种实现方式，在第二方面第六种可能的实现方式中，所述第一节点用于连接输入电源，所述第二节点用于连接负载，所述软开关电压转换电路为降压转换电路；或者，所述第一节点用于连接负载，所述第二节点用于连接输入电源，所述软开关电压转换电路为升压转换电路。
通过切换所述第一节点和所述第二节点连接的输入电源及负载的位置，从而可以通过所述软开关电压转换电路实现降压或升压转换，有利于提升所述软开关电压转换电路应用的灵活性，丰富所述软开关电压转换电路的应用场景。
本发明实施例第三方面提供一种用户终端，其特征在于，包括通信接口、可充电电池、电池检测电路、充电管理电路及如本发明实施例第一方面、第一方面第一种可能的实现方式至第一方面第八种可能的实现方式或本发明实施例第二方面、第二方面第一种可能的实现方式至第二方面第五种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式中所述的软开关电压转换电路，所述通信接口用于连接充电器，所述软开关电压转换电路的第一节点与所述通信接口电连接，所述软开关电压转换电路的第二节点与所述可充电电池电连接，所述可充电电池检测电路与所述可充电电池及所述充电管理电路电连接，用于检测所述可充电电池的当前电压，并将所述当前电压反馈给所述充电管理电路，所述充电管理电路还与所述软开关电压转换电路及所述通信接口电连接，用于将所述当前电压通过所述通信接口反馈给充电器，并触发所述充电器将充电电压设置为大于所述当前电压的n倍且小于或等于预设电压阈值，所述软开关电压转换电路用于将所述充电电压转换为1/n倍所述充电电压的输出电压，并将对应的充电电流增大为n倍所述充电电流的输出电流，并通过所述输出电压和所述输出电流对所述可充电电池充电。
结合第三方面，在第三方面第一种可能的实现方式中，所述充电管理电路还用于判断所述可充电电池的当前电压与第一阈值及第二阈值的大小关系，若所述当前电压小于所述第一阈值，则触发所述充电器输出第一充电电流，若所述当前电压大于或等于所述第一预值且小于第二阈值，则触发所述充电器输出第二充电电流，若所述当前电压大于或等于所述第二阈值，则触发所述充电器输出第三充电电流；其中，所述第二充电电流大于所述第一充电电流和所述第三充电电流。
结合第三方面第一种可能的实现方式，在第三方面第二种可能的实现方式中，所述第一充电电流恒定不变，所述第二充电电流及所述第三充电电流随着所述当前电压的增加呈阶梯式降低或线性降低，且当所述当前电压大于或等于所述第二阈值时，所述充电管理电路还用于触发所述充电器输出恒定的充电电压。
所述软开关电压转换电路通过设置所述第一电感和所述谐振电容，并通过分时切换所述n个谐振电感中的每一个谐振电感分别与所述第一电感和所述谐振电容形成谐振电路，从而在所述谐振电容上形成谐振电压，进一步通过将切换所述n个谐振电感依次进入谐振的开关管的开关频率设置为所述谐振电路的谐振频率的一定倍数，从而使得所述开关管的开关状态切换刚好处于所述谐振电压振荡至零的时刻，即开关管在切换开关状态时两端的电压为零，从而实现零电压开关切换，可以极大地降低开关损耗，并可以方便地提升开关频率，从而提高电压转换效率，并显著提升所述用户终端的充电速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术中以及本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明实施例提供的软开关电压转换电路的第一种结构示意图；
图2是图1所示软开关电压转换电路的驱动信号与谐振电压的波形示意图；
图3是本发明实施例提供的软开关电压转换电路的第二种结构示意图；
图4是本发明实施例提供的软开关电压转换电路的第三种结构示意图；
图5是本发明实施例提供的软开关电压转换电路的第四种结构示意图；
图6是本发明实施例提供的软开关电压转换电路的第五种结构示意图
图7是本发明实施例提供的软开关电压转换电路的第六种结构示意图；
图8是本发明实施例提供的用户终端的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。
本发明实施例中提供一种软开关电压转换电路，其可以应用于智能手机、平板电脑等用户终端中，通过谐振电感和谐振电容实现零电压软开关切换，可以提高开关频率，降低开关损耗，提升电压转换效率，从而实现对可充电电池的大电流、高效率快速充电。所述软开关电压转换电路包括第一电感、谐振电容、n个开关桥臂、n个谐振电感及控制电路；
所述第一电感的第一端形成所述软开关电压转换电路的第一节点，所述第一电感的第二端与所述谐振电容的第一端连接，所述谐振电容的第二端接地；
所述开关桥臂包括上开关管和下开关管，所述上开关管的漏极与所述谐振电容的第一端连接，所述上开关管的源极与所述下开关管的漏极连接，形成所述开关桥臂的中点，所述下开关管的源极接地；
每一个所述谐振电感的第一端分别与一个所述开关桥臂的中点电连接，所述n个谐振电感的第二端相连，形成所述软开关电压转换电路的第二节点；
所述控制电路与每一个所述上开关管及每一个所述下开关管的栅极电连接，用于生成n对控制信号，每一对所述控制信号分别用于控制一个所述开关桥臂的上开关管和下开关管的导通或关断；
其中，n为大于或等于2的整数，每一对所述控制信号包括两个互补的控制信号，所述控制信号的占空比为1/n，且相邻的两对所述控制信号的相位差为360/n度。
请参阅图1，在本发明一个实施例中，提供一种软开关电压转换电路100，包括第一电感L1、谐振电容Cr、第一开关桥臂110、第二开关桥臂120，第一谐振电感Lr1、第二谐振电感Lr2及控制电路150。
所述第一电感L1的第一端形成所述软开关电压转换电路100的第一节点，所述第一电感L2的第二端与所述谐振电容Cr的第一端连接，所述谐振电容Cr的第二端接地。其中，所述第一节点用于连接输入电源Vi，即所述第一电感L1的第一端连接所述输入电源Vi的正极，所述输入电源Vi的负极接地。
所述第一开关桥臂110包括上开关管Q1和下开关管Q2，所述上开关管Q1的漏极与所述谐振电容Cr的第一端连接，所述上开关管Q1的源极与所述下开关管Q2的漏极连接，形成所述第一开关桥臂110的中点，所述下开关管Q2的源极接地；所述第二开关桥臂120包括上开关管Q3和下开关管Q4，所述上开关管Q3的漏极与所述谐振电容Cr的第一端连接，所述上开关管Q3的源极与所述下开关管Q4的漏极连接，形成所述第二开关桥臂120的中点，所述下开关管Q4的源极接地。
所述第一谐振电感Lr1的第一端与所述第一开关桥臂110的中点电连接，所述第二谐振电感Lr2的第一端与所述第二开关桥臂120的中点电连接，所述第一谐振电感Lr1的第二端与所述第二谐振电感Lr2的第二端相连，形成所述软开关电压转换电路100的第二节点。所述第一谐振电感Lr1与所述第二谐振电感Lr2的电感量相同。其中，所述第二节点用于连接负载RL，即所述第一谐振电感Lr1的第二端与所述第二谐振电感Lr2的第二端同时与所述负载RL的第一端连接，所述负载RL的第二端接地。在本实施例中，所述负载RL可以为可充电电池。可选地，所述软开关电压转换电路100还可包括一滤波电容Co，所述滤波电容Co的第一端与所述软开关电压转换电路100的第二节点连接，所述滤波电容Co的第二端接地。
所述控制电路150与所述上开关管Q1、Q3及所述下开关管Q2、Q4的栅极分别电连接，用于生成第一控制信号V1、第二控制信号V2、第三控制信号V3及第四控制信号V4。所述第一控制信号V1与所述第二控制信号V2为一对互补的控制信号，所述第一控制信号V1用于控制所述第一开关桥臂110的上开关管Q1的导通或关断，所述第二控制信号V2用于控制所述第一开关桥臂110的下开关管Q2的导通或关断；所述第三控制信号V3与所述第四控制信号V4为一对互补的控制信号，所述第三控制信号V3用于控制所述第二开关桥臂120的上开关管Q3的导通或关断，所述第四控制信号V4用于控制所述第二开关桥臂120的下开关管Q4的导通或关断。其中，所述第一控制信号V1、第二控制信号V2、第三控制信号V3及第四控制信号V4的占空比均为0.5，且所述第一控制信号V1与所述第三控制信号V3之间的相位差为180度，所述第二控制信号V2与所述第四控制信号V4之间的相位差为180度。
具体地，当所述第一控制信号V1为高电平、所述第二控制信号V2为低电平时，所述第一开关桥臂110的上开关管Q1导通，下开关管Q2关断，所述第一电感L1、谐振电容Cr与所述第一谐振电感Lr1之间形成谐振电路，并在所述谐振电容Cr上形成谐振电压。当所述谐振电容Cr上的谐振电压振荡至零时，所述第一控制信号V1变为低电平，所述第二控制信号V2变为高电平，所述第一开关桥臂110的上开关管Q1关断，下开关管Q2导通，所述第一谐振电感Lr1与所述谐振电容Cr之间的连接被切断，即所述第一谐振电感Lr1停止参与谐振，此时所述第一谐振电感Lr1上的电流线性下降。同时，所述第三控制信号V3变高电平，所述第四控制信号V4变低电平，所述第二开关桥臂120的上开关管Q3导通，下开关管Q4关断，所述第一电感L1、谐振电容Cr与所述第二谐振电感Lr2之间形成谐振电路，所述谐振电容Cr的谐振电压由零振荡至最大值之后，再次振荡至零时，所述第三控制信号V3变低电平，所述第四控制信号V4变高电平，所述第二开关桥臂120的上开关管Q3关断，下开关管Q4导通，所述第二谐振电感Lr2与所述谐振电容Cr之间的连接被切断，即所述第二谐振电感Lr2停止参与谐振，此时所述第二谐振电感Lr2上的电流线性下降。同时，所述第一控制信号V1再次变为高电平，所述第二控制信号V2再次变为低电平，进而重复上述过程。如此，通过控制所述第一谐振电感Lr1与所述第二谐振电感Lr2分时与所述第一电感L1及所述谐振电容Cr谐振，即可在所述第一开关桥臂110和所述第二开关桥臂120两端产生周期性振荡的谐振电压，并在所述谐振电压振荡至零时，控制所述上、下开关管导通或关断，从而实现零电压开关切换，极大地降低了开关损耗。
在本实施例中，由于所述第一谐振电感Lr1与所述第二谐振电感Lr2的电感量相同，所述谐振电路的谐振频率可以表示为为使得所述开关桥臂的上、下开关管在切换开关状态时刚好处于所述谐振电压振荡至零，实现零电压开关切换，需要将所述上、下开关管的开关频率fsw设置为fsw＝kf*fr，其中，fr为所述谐振电路的谐振频率，kf为比例系数，且0.2≤kf≤1.5。优选地，所述比例系数kf＝0.63。可以理解，为使得所述滤波电容Co对所述谐振电路的谐振频率的影响可以忽略不计，所述滤波电容Co的电容量要远大于所述谐振电容Cr的电容量。其中，远大于是指所述滤波电容Co的电容量至少为所述谐振电容Cr的电容量的十倍。
请参阅图2，图2中所示为图1所示软开关电压转换电路100的驱动信号及谐振电压的波形对照示意图。可以理解，由于所述第一控制信号V1与所述第三控制信号V3之间的相位差为180度，所述第二控制信号V2与所述第四控制信号V4之间的相位差为180度，因此仅以所述第一开关桥臂110为例进行说明。其中，所述第一驱动信号V1与所述第二驱动信号V2为周期性方波信号，且二者互补，即V1为高电平时，V2为低电平，V1为低电平时，V2为高电平。Vcr为所述谐振电容Cr上的谐振电压的波形，Vsw1为所述第一开关桥臂110的中点的电压波形。从图2中可以看出，所述第一开关桥臂110的中点的电压波形在所述第一开关桥臂110的上开关管Q1和下开关管Q2的每一个开关周期内先由零振荡至最大值，然后由最大值振荡至零，因此，当所述第一开关桥臂110的上开关管Q1和下开关管Q2在导通或是关断时，所述第一开关桥臂110两端的电压基本为零，从而实现零电压开关切换。在本实施例中，所述软开关电压转换电路100为降压转换电路，其可以将所述输入电压Vi转换为1/2倍Vi的输出电压提供给所述负载RL。
可以理解，在一种实施方式中，所述第一节点可以用于连接负载RL，所述第二节点可以用于连接输入电源Vi，所述软开关电压转换电路100为升压转换电路，如图3所示。在图3所示作为升压转换电路的实施例中，所述输入电源Vi的正极与所述第一谐振电感Lr1及所述第二谐振电感Lr2的第二端连接，另一端接地。所述负载RL的第一端与所述第一电感L1的第一端连接，另一端接地。所述滤波电容Co的第一端与所述第一电感L1的第一端连接，另一端接地。软开关电压转换电路100作为升压转换电路时，其工作原理与作为降压转换电路时相同，具体可以参照图1所示实施例中的描述，此处不再赘述。
请参阅图4，在本发明一个实施例中，提供一种软开关电压转换电路100’，其相对于图1所示的软开关电压转换电路100，区别在于，所述软开关电压转换电路100’还包括第三开关桥臂130和第三谐振电感Lr3，所述第三开关桥臂130包括上开关管Q5和下开关管Q6，所述上开关管Q5的漏极与所述谐振电容Cr的第一端连接，所述上开关管Q5的源极与所述下开关管Q6的漏极连接，形成所述第三开关桥臂130的中点，所述下开关管Q6的源极接地。所述第三谐振电感Lr3的第一端与所述第三开关桥臂130的中点连接，所述第三谐振电感Lr3的第二端与所述第一谐振电感Lr1及所述第二谐振电感Lr2的第二端连接。所述上开关管Q5及所述下开关管Q6的栅极分别与所述控制电路150电连接。所述控制电路150还用于生成互补的第五控制信号V5及第六控制信号V6。其中，所述第五控制信号V5用于控制所述上开关管Q5的导通或关断，所述第六控制信号V6用于控制所述下开关管Q6的导通或关断。可以理解，在本实施例中，所述第一控制信号V1、第二控制信号V2、第三控制信号V3、第四控制信号V4、第五控制信号V5与第六控制信号V6的占空比均为1/3，且相邻的两组控制信号之间相位差为120度，即所述第一控制信号V1、第三控制信号V3及第五控制信号V5的相位之间依次相差120度，所述第二控制信号V2、第四控制信号V4及第六控制信号V6的相位之间依次相差120度。通过控制所述第一谐振电感Lr1、所述第二谐振电感Lr2及所述第三谐振电感Lr3分时与所述第一电感L1及所述谐振电容Cr谐振，即可在所述第一开关桥臂110、所述第二开关桥臂120及所述第三开关桥臂130两端产生周期性振荡的谐振电压，并在所述谐振电压振荡至零时，控制所述上、下开关管导通或关断，从而实现零电压开关切换，极大地降低了开关损耗。
可以理解，图1所示软开关电压转换电路100为两相软开关电压转换电路，图3所示软开关电压转换电路100’为三相软开关电压转换电路，但本发明实施例提供的软开关电压转换电路并不限于图1和图3的形式，例如，还可以是n相软开关电压转换电路，其中，n可以为大于或等于2的整数。具体地，n相软开关电压转换电路可以包括n个开关桥臂和n个谐振电感，相应地，所述控制电路用于生成n对控制信号，每一对所述控制信号分别用于控制一个所述开关桥臂的上开关管和下开关管的导通或关断；其中，每一对所述控制信号包括两个互补的控制信号，所述控制信号的占空比为1/n，且相邻的两对所述控制信号的相位差为360/n度。
所述n个谐振电感中的第j谐振电感的第一端与所述n个开关桥臂中的第j开关桥臂的中点电连接，当所述控制电路控制所述n个开关桥臂中的第j开关桥臂的上开关管导通，下开关管关断时，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第j谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压。当所述谐振电压振荡至零时，所述第j开关桥臂的上开关管关断，下开关管导通，所述第j谐振电感与所述谐振电容之间的连接被切断，同时，所述控制电路控制所述n个开关桥臂中的第j+1开关桥臂的上开关管导通，下开关管关断，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第j+1谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压；其中，1≤j＜n；
当所述控制电路控制所述n个开关桥臂中的第n开关桥臂的上开关管导通，下开关管关断时，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第n谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压；
当所述谐振电压振荡至零时，所述第n开关桥臂的上开关管关断，下开关管导通，所述第n谐振电感与所述谐振电容之间的连接被切断，同时，所述控制电路控制所述n个开关桥臂中的第一开关桥臂的上开关管导通，下开关管关断，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第一谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压。
可以理解，n相软开关电压转换电路的工作原理与图1所示两相软开关电压转换电路的工作原理类似，具体可以参照图1所示实施例中的相关描述，此处不再赘述。
请参阅图5，在本发明一个实施例中，提供一种软开关电压转换电路200，其相对于图1所示软开关电压转换电路100的区别在于，将图1所示软开关电压转换电路100中的第一开关桥臂110替换为第一正激变换器210，并将图1所示软开关电压转换电路100中的第二开关桥臂替换为第二正激变换器220，从而利用所述第一正激变换器210及所述第二正激变换器220中的变压器将所述第一谐振电感Lr1、所述第二谐振电感Lr2与所述谐振电容Cr隔离。
具体地，所述软开关电压转换电路200包括第一电感L1、谐振电容Cr、第一正激变换器210、第二正激变换器220，第一谐振电感Lr1、第二谐振电感Lr2及控制电路250。
所述第一电感L1的第一端形成所述软开关电压转换电路200的第一节点，所述第一电感L1的第二端与所述谐振电容Cr的第一端连接，所述谐振电容Cr的第二端接地。其中，所述第一节点用于连接输入电源Vi，即所述第一电感L1的第一端连接所述输入电源Vi的正极，所述输入电源Vi的负极接地。
所述第一正极变换器210包括变压器T1、开关管Q1、续流开关管DX1及整流开关管DZ1，所述变压器T1包括原边绕组L11与副边绕组L12，所述原边绕组L11的第一端与所述谐振电容Cr的第一端连接，所述原边绕组L11的第二端与所述开关管Q1的漏极连接，所述开关管Q1的源极接地，所述副边绕组L12的第一端与所述续流开关管DX1的负极(即第二端)连接，所述续流开关管DX1的正极(即第一端)及所述整流开关管DZ1的正极(即第一端)接地，所述整流开关管DZ1的负极(即第二端)与所述副边绕组L12的第二端连接。
所述第二正极变换器220包括变压器T2、开关管Q2、续流开关管DX2及整流开关管DZ2，所述变压器T2包括原边绕组L21与副边绕组L22，所述原边绕组L21的第一端与所述谐振电容Cr的第一端连接，所述原边绕组L21的第二端与所述开关管Q2的漏极连接，所述开关管Q2的源极接地，所述副边绕组L22的第一端与所述续流开关管DX2的负极(即第二端)连接，所述续流开关管DX2的正极(即第一端)及所述整流开关管DZ2的正极(即第一端)接地，所述整流开关管DZ2的负极(即第二端)与所述副边绕组L22的第二端连接。
所述第一谐振电感Lr1的第一端与所述变压器T1的副边绕组L12的第一端连接，所述第二谐振电感Lr2的第一端与所述变压器T2的副边绕组L22的第一端连接，所述第一谐振电感Lr1的第二端与所述第二谐振电感Lr2的第二端连接，形成所述软开关电压转换电路200的第二节点。所述第一谐振电感Lr1与所述第二谐振电感Lr2的电感量相同。其中，所述第二节点用于连接负载RL，即所述第一谐振电感Lr1的第二端与所述第二谐振电感Lr2的第二端同时与所述负载RL的第一端连接，所述负载RL的第二端接地。可选地，所述软开关电压转换电路100还可包括一滤波电容Co，所述滤波电容Co的第一端与所述软开关电压转换电路100的第二节点连接，所述滤波电容Co的第二端接地。在本实施例中，所述软开关电压转换电路200为降压转换电路，其可以将所述输入电压Vi转换为1/2倍Vi的输出电压提供给所述负载RL。
所述控制电路250分别与所述开关管Q1的栅极和所述开关管Q2的栅极电连接，用于生成第一控制信号V1和第二控制信号V2，所述第一控制信号V1用于控制所述开关管Q1的导通或关断，所述第二控制信号V2用户控制所述开关管Q2的导通或关断。其中，所述第一控制信号V1和第二控制信号V2的占空比均为0.5，且所述第一控制信号V1和第二控制信号V2的相位差为180度。
具体地，当所述第一控制信号V1为高电平、所述第二控制信号V2为低电平时，所述第一正激变换器210的开关管Q1导通，则所述变压器T1的原边绕组L11电压为上正下负，相应地，副边绕组L12的电压也为上正下负，因此，所述整流开关管DZ1导通，所述续流开关管DX1截止，所述第一谐振电感Lr1与所述第一电感L1、所述谐振电容Cr形成谐振电路，并在所述谐振电容Cr上形成谐振电压。当所述谐振电容Cr上的谐振电压振荡至零时，所述第一控制信号V1变为低电平，所述第一正激变换器210的开关管Q1关断，所述整流开关管DZ1截止，所述续流开关管DX1导通，所述第一谐振电感Lr1与所述谐振电容Cr之间的连接被切断，即所述第一谐振电感Lr1停止参与谐振，此时所述第一谐振电感Lr1上的电流线性下降。同时，所述第二控制信号V2变为高电平，所述第二正激变换器220的开关管Q2导通，相应地，所述第二谐振电感Lr2与所述第一电感L1、所述谐振电容Cr形成谐振电路，并在所述谐振电容Cr上形成谐振电压。所述谐振电容Cr的谐振电压由零振荡至最大值之后，再次振荡至零时，所述第二控制信号V2变为低电平，同时，所述第一控制信号V1变为高电平，进而重复上述过程。如此，通过控制所述第一谐振电感Lr1与所述第二谐振电感Lr2分时与所述第一电感L1及所述谐振电容Cr谐振，即可在所述开关管Q1和所述开关管Q2两端产生周期性振荡的谐振电压，并在所述谐振电压振荡至零时，控制所述开关管Q1和所述开关管Q2导通或关断，从而实现零电压开关切换，极大地降低了开关损耗。
在本实施例中，由于所述第一谐振电感Lr1与所述第二谐振电感Lr2的电感量相同，所述谐振电路的谐振频率可以表示为为使得所述开关管Q1和所述开关管Q2在切换开关状态时刚好处于所述谐振电压振荡至零，实现零电压开关切换，需要将所述开关管Q1和所述开关管Q2的开关频率fsw设置为fsw＝kf*fr，其中，fr为所述谐振电路的谐振频率，kf为比例系数，且0.2≤kf≤1.5。优选地，所述比例系数kf＝0.63。可以理解，为使得所述滤波电容Co对所述谐振电路的谐振频率的影响可以忽略不计，所述滤波电容Co的电容量要远大于所述谐振电容Cr的电容量。其中，远大于是指所述滤波电容Co的电容量至少为所述谐振电容Cr的电容量的十倍。
可以理解，所述第一正激变换器210及所述第二正激变换器220还可包括磁芯复位电路和同步整流电路(图未示)。本实施例中所述磁芯复位电路为RCD磁芯复位电路。以第一正激变换器210为例，所述RCD磁芯复位电路包括二极管Df1、电容Cf1及电阻Rf1，所述二极管Df1的正极与所述变压器T1的原边绕组L11的第二端连接，另一端与所述电容Cf1的第一端及所述电阻Rf1的第一端连接，所述电容Cf1的第二端及所述电阻Rf1的第二端均与所述原边绕组L11的第一端连接。可以理解，所述磁芯复位电路还可以是绕组复位电路或者有源钳位复位电路。
可以理解，所述软开关电压转换电路200并不限于图5所示的两相软开关电压转换电路形式，还可以是n相软开关电压转换电路，其中，n可以为大于或等于2的整数。具体地，n相软开关电压转换电路可以包括n个正激变换器和n个谐振电感，相应地，所述控制电路用于生成n个控制信号，每一个所述控制信号分别用于控制一个所述正激变换器的开关管的导通或关断。其中，所述控制信号的占空比为1/n，且相邻的两个所述控制信号的相位差为360/n度。
所述n个谐振电感中的第j谐振电感的第一端与所述n个正激变换器中的第j正激变换器的变压器的副边绕组的第一端连接，当所述控制电路控制所述n个正激变换器中的第j正激变换器的开关管导通时，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第j谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压。当所述谐振电压振荡至零时，所述第j正激变换器的开关管关断，所述第j谐振电感与所述谐振电容之间的连接被切断，同时，所述控制电路控制所述n个正激变换器中的第j+1正激变换器的开关管导通，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第j+1谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压；其中，1≤j＜n；
当所述控制电路控制所述n个正激变换器中的第n正激变换器的开关管导通时，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第n谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压；
当所述谐振电压振荡至零时，所述第n正激变换器的开关管关断，所述第n谐振电感与所述谐振电容之间的连接被切断，同时，所述控制电路控制所述n个正激变换器中的第一正激变换器的开关管导通，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第一谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压。
可以理解，n相软开关电压转换电路的工作原理与图5所示两相软开关电压转换电路的工作原理类似，具体可以参照图5所示实施例中的相关描述，此处不再赘述。
可以理解，在一种实施方式中，所述第一节点可以用于连接负载RL，所述第二节点可以用于连接输入电源Vi，所述软开关电压转换电路200为升压转换电路。具体地，在该实施方式中，需要将图5所示软开关电压转换电路200中由二极管构成的整流开关管DZ1、DZ2及续流开关管DX1、DX2均替换为可以由所述控制电路250控制导通或关断的MOS管。如图6所示，相应地可以将DZ1替换为QZ1，DX1替换为QX1，DZ2替换为QZ2，DX2替换为QX2，且每一个MOS管的栅极均与所述控制电路250电连接，整流开关管QZ1的漏极(即第二端)与变压器T1的副边绕组L12的第二端连接，续流开关管QX1的漏极(即第二端)与变压器T1的副边绕组L12的第一端连接，整流开关管QZ1和续流开关管QX1的源极(即第一端)均接地，整流开关管QZ2的漏极(即第二端)与变压器T2的副边绕组L22的第二端连接，续流开关管QX2的漏极(即第二端)与变压器T2的副边绕组L22的第一端连接，整流开关管QZ2和续流开关管QX2的源极(即第一端)均接地。所述控制电路250还用于生成控制信号VZ1、VX1、VZ2及VX2，分别用于控制开关管QZ1、QX1、QZ2及QZ2的导通或关断。其中，控制信号VZ1与第一控制信号V1同相，控制信号VX1与第一控制信号V1反相，控制信号VZ2与第二控制信号V2同相，控制信号VX2与第二控制信号V2反相。可以理解，图6所示软开关电压转换电路200’在作为升压转换电路时的工作原理与图5所示软开关电压转换电路200作为降压转换电路时相同，具体可以参照图5所示实施例中的描述，此处不再赘述。
请参阅图7，在本发明一个实施例中，提供一种软开关电压转换电路300，其相对于图1所示软开关电压转换电路100的区别在于，将所述第一谐振电感Lr1和所述第二谐振电感Lr2通过变压器T1隔离，并在变压器T1的副边增加同步整流电路。具体地，所述软开关电压转换电路300包括第一开关桥臂310、第二开关桥臂320和控制电路350，所述变压器T1包括原边绕组L11与副边绕组L12，所述原边绕组L11的第一端与所述第二开关桥臂320的中点电连接，所述原边绕组L11的第二端与所述第一开关桥臂310的中点电连接，所述副边绕组L12的第一端与所述第二谐振电感Lr2的第一端连接，所述副边绕组L12的第二端与所述第一谐振电感Lr1的第一端连接。所述同步整流电路包括第一整流开关管Q5和第二整流开关管Q6，所述第一整流开关管Q5的漏极与所述副边绕组L12的第二端连接，所述第二整流开关管Q6的漏极与所述副边绕组L12的第一端连接，所述第一整流开关管Q5及所述第二整流开关管Q6的源极接地。
所述控制电路350还与所述第一整流开关管Q5的栅极及所述第二整流开关管Q6的栅极电连接，用于生成互补的第一整流控制信号V5与第二整流控制信号V6，所述第一整流控制信号V5用于控制所述第一整流开关管Q5的导通或关断，且所述第一整流控制信号V5与用于控制所述第一开关桥臂310的下开关管Q2的第二控制信号V2及用于控制所述第二开关桥臂320的上开关管Q3的第三控制信号V3同相，所述第二整流控制信号V6用于控制所述第二整流开关管Q6的导通或关断，且所述第二整流控制信号V6与用于控制所述第一开关桥臂310的上开关管Q1的第一控制信号V1及用于控制所述第二开关桥臂320的下开关管Q4的第四控制信号V4同相。
可以理解，图7所示软开关电压转换电路300的工作原理与图1所示软开关电压转换电路100的工作原理相同，具体可以参照图1所示实施例中的相关描述，此处不再赘述。
请参阅图8，在本发明一个实施例中，提供一种用户终端500，包括通信接口510、软开关电压转换电路530、可充电电池550、电池检测电路570及充电管理电路590。所述通信接口510用于连接充电器600，所述软开关电压转换电路530的第一节点与所述通信接口510电连接，所述软开关电压转换电路530的第二节点与所述可充电电池550电连接，所述可充电电池检测电路570与所述可充电电池550及所述充电管理电路590电连接，用于检测所述可充电电池550的当前电压Vb，并将所述当前电压Vb反馈给所述充电管理电路590，所述充电管理电路590还与所述软开关电压转换电路530及所述通信接口510电连接，用于将所述当前电压Vb通过所述通信接口510反馈给充电器600，并触发所述充电器600将充电电压Vi设置为大于所述当前电压Vb的n倍且小于或等于预设电压阈值。其中，所述预设电压阈值可以是稍微大于所述当前电压Vb的n倍的电压值。例如，假设n＝2，Vb＝3V，则所述预设电压阈值可以为6.6V，即所述阈值为所述当前电压的n倍乘以1.1，则所述充电电压Vi可以设置为大于6V并小于或等于6.6V的任意电压值，例如6.2V，从而使得所述充电电压Vi在经过所述软开关电压转换电路530进行降压转换后得到的输出电压为3.1V，稍微大于所述可充电电池550的当前电压Vb，以防止所述可充电电池550在充电过程中向所述软开关电压转换电路530反灌电流。所述软开关电压转换电路用于将所述充电电压Vi转换为1/n倍所述充电电压的输出电压Vo，并将对应的充电电流增大为n倍所述充电电流的输出电流，并通过所述输出电压Vo和所述输出电流对所述可充电电池550充电。其中，所述通信接口510可以为USB通信接口或无线充电通信接口。可以理解，所述软开关电压转换电路530可以为图1、图4、图5或图7所示实施例中所述的软开关电压转换电路，因此，关于所述软开关电压转换电路530的结构及其功能可以参照图1、图4、图5或图7所示实施例中的相关描述，此处不再赘述。
在本实施例中，所述充电管理电路590还用于判断所述可充电电池550的当前电压Vb与第一阈值及第二阈值的大小关系，若所述当前电压Vb小于所述第一阈值，则触发所述充电器600输出第一充电电流，若所述当前电压Vb大于或等于所述第一预值且小于第二阈值，则触发所述充电器600输出第二充电电流，若所述当前电压Vb大于或等于所述第二阈值，则触发所述充电器600输出第三充电电流；其中，所述第二充电电流大于所述第一充电电流和所述第三充电电流。所述第一充电电流恒定不变，所述第二充电电流及所述第三充电电流随着所述当前电压Vb的增加呈阶梯式降低或线性降低，且当所述当前电压Vb大于或等于所述第二阈值时，所述充电管理电路590还用于触发所述充电器600输出恒定的充电电压。
在本实施例中，假设所述可充电电池550的电压区间为2.5V～4.2V，且所述软开关电压转换电路530为图1所示两相软开关电压转换电路，即n＝2，则所述充电器600的输出的充电电压范围为5V～8.4V，充电电流可以在所述充电器600允许的工作电流范围内任意调节，假设所述充电器600可以输出的最大充电电流为4A。所述充电电压通过所述通信接口510输入至所述软开关电压转换电路530进行电压转换后，得到的输出电压降为所述充电电压的一半，同时，输出电流增大为所述充电电流的两倍，例如，若所述充电器600输出的充电电流为4A，则经过所述软开关电压转换电路530进行电压转换后，输出电流增大为8A，进而通过8A的电流为所述可充电电池充电，以提升充电速度。
具体地，当所述用户终端500通过所述通信接口510与所述充电器600连接时，首先通过所述电池检测电路570检测所述可充电电池550的当前电压，并反馈给所述充电管理电路590，所述充电管理电路590将所述当前电压通过所述通信接口510反馈给充电器600，并触发所述充电器600将充电电压设置为稍微大于所述当前电压的2倍，以防止所述可充电电池550在充电过程中向所述软开关电压转换电路530反灌电流。同时，所述充电管理电路590根据所述当前电压的大小，判断是否能进行大电流快速充电。例如，若所述可充电电池550的当前电压为2.7V，则触发所述充电器600输出较小的第一充电电流，以通过所述第一充电电流进行预充电，待到所述可充电电池550的当前电压上升至第一阈值(例如3V)时，触发所述充电器600输出较大的第二充电电流，进行大电流快速充电。在大电流快速充电过程中，所述电池检测电路570每隔一定时间检测一次所述可充电电池550的当前电压，所述充电管理电路590根据所述当前电压的变化，触发所述充电器600调节充电电流，例如，随着所述可充电电池550的当前电压的不断增大，可以触发所述充电器600呈阶梯式降低或线性降低充电电流。当所述可充电电池550的当前电压上升至第二阈值(例如4.2V)时，触发所述充电器600输出恒定的充电电压(例如8.4V)，同时，触发所述充电器600输出第三充电电流，所述第三充电电流随着所述当前电压Vb的增加呈阶梯式降低或线性降低。
所述软开关电压转换电路通过设置所述第一电感L1和所述谐振电容Cr，并通过分时切换所述n个谐振电感中的每一个谐振电感分别与所述第一电感L1和所述谐振电容Cr形成谐振电路，从而在所述谐振电容Cr上形成谐振电压，进一步通过将切换所述n个谐振电感依次进入谐振的开关管的开关频率设置为所述谐振电路的谐振频率的一定倍数，从而使得所述开关管的开关状态切换刚好处于所述谐振电压振荡至零的时刻，即开关管在切换开关状态时两端的电压为零，从而实现零电压开关切换，可以极大地降低开关损耗，并可以方便地提升开关频率，从而提高电压转换效率，并显著提升充电速度。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (20)

1.一种软开关电压转换电路，其特征在于，包括第一电感、谐振电容、n个开关桥臂、n个谐振电感及控制电路；
所述第一电感的第一端形成所述软开关电压转换电路的第一节点，所述第一电感的第二端与所述谐振电容的第一端连接，所述谐振电容的第二端接地；
所述开关桥臂包括上开关管和下开关管，所述上开关管的漏极与所述谐振电容的第一端连接，所述上开关管的源极与所述下开关管的漏极连接，形成所述开关桥臂的中点，所述下开关管的源极接地；
每一个所述谐振电感的第一端分别与一个所述开关桥臂的中点电连接，所述n个谐振电感的第二端相连，形成所述软开关电压转换电路的第二节点；
所述控制电路与每一个所述上开关管及每一个所述下开关管的栅极电连接，用于生成n对控制信号，每一对所述控制信号分别用于控制一个所述开关桥臂的上开关管和下开关管的导通或关断；
其中，每一对所述控制信号包括两个互补的控制信号，所述控制信号的占空比为1/n，且相邻的两对所述控制信号的相位差为360/n度。
2.如权利要求1所述的软开关电压转换电路，其特征在于，n＝2，所述n个开关桥臂包括第一开关桥臂和第二开关桥臂，所述n个谐振电感包括第一谐振电感和第二谐振电感，所述软开关电压转换电路还包括变压器，所述变压器包括原边绕组与副边绕组，所述原边绕组的第一端与所述第二开关桥臂的中点电连接，所述原边绕组的第二端与所述第一开关桥臂的中点电连接，所述副边绕组的第一端与所述第二谐振电感的第一端连接，所述副边绕组的第二端与所述第一谐振电感的第一端连接。
3.如权利要求2所述的软开关电压转换电路，其特征在于，所述软开关电压转换电路还包括同步整流电路，所述同步整流电路包括第一整流开关管和第二整流开关管，所述第一整流开关管的漏极与所述副边绕组的第二端连接，所述第一整流开关管的源极接地，所述第二整流开关管的漏极与所述副边绕组的第一端连接，所述第二整流开关管的源极接地。
4.如权利要求3所述的软开关电压转换电路，其特征在于，所述控制电路还与所述第一整流开关管的栅极及所述第二整流开关管的栅极电连接，用于生成互补的第一整流控制信号与第二整流控制信号，所述第一整流控制信号用于控制所述第一整流开关管的导通或关断，且所述第一整流控制信号与所述第一开关桥臂的下开关管及所述第二开关桥臂的上开关管的控制信号同相，所述第二整流控制信号用于控制所述第二整流开关管的导通或关断，且所述第二整流控制信号与所述第一开关桥臂的上开关管及所述第二开关桥臂的下开关管的控制信号同相。
5.如权利要求1-4任意一项所述的软开关电压转换电路，其特征在于，所述n个谐振电感中的第j谐振电感的第一端与所述n个开关桥臂中的第j开关桥臂的中点电连接，当所述控制电路控制所述n个开关桥臂中的第j开关桥臂的上开关管导通，下开关管关断时，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第j谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压；
当所述谐振电压振荡至零时，所述第j开关桥臂的上开关管关断，下开关管导通，所述第j谐振电感与所述谐振电容之间的连接被切断，同时，所述控制电路控制所述n个开关桥臂中的第j+1开关桥臂的上开关管导通，下开关管关断，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第j+1谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压；其中，1≤j＜n；
当所述控制电路控制所述n个开关桥臂中的第n开关桥臂的上开关管导通，下开关管关断时，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第n谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压；
当所述谐振电压振荡至零时，所述第n开关桥臂的上开关管关断，下开关管导通，所述第n谐振电感与所述谐振电容之间的连接被切断，同时，所述控制电路控制所述n个开关桥臂中的第一开关桥臂的上开关管导通，下开关管关断，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第一谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压。
6.如权利要求5所述的软开关电压转换电路，其特征在于，所述开关管的开关频率fsw＝kf*fr，其中，fr为所述谐振电路的谐振频率，kf为比例系数，且0.2≤kf≤1.5。
7.如权利要求1-6任意一项所述的软开关电压转换电路，其特征在于，所述n个谐振电感的电感量相同。
8.如权利要求1-7任意一项所述的软开关电压转换电路，其特征在于，所述软开关电压转换电路还包括滤波电容，所述滤波电容的第一端与所述软开关电压转换电路的第二节点连接，所述滤波电容的第二端接地。
9.如权利要求8所述的软开关电压转换电路，其特征在于，所述滤波电容的电容量远大于所述谐振电容的电容量。
10.如权利要求1-9任意一项所述的软开关电压转换电路，其特征在于，所述第一节点用于连接输入电源，所述第二节点用于连接负载，所述软开关电压转换电路为降压转换电路；或者，所述第一节点用于连接负载，所述第二节点用于连接输入电源，所述软开关电压转换电路为升压转换电路。
11.一种软开关电压转换电路，其特征在于，包括第一电感、谐振电容、n个正激变换器、n个谐振电感及控制电路；
所述第一电感的第一端形成所述软开关电压转换电路的第一节点，所述第一电感的第二端与所述谐振电容的第一端连接，所述谐振电容的第二端接地；
所述正激变换器包括变压器、开关管、续流开关管及整流开关管，所述变压器包括原边绕组与副边绕组，所述原边绕组的第一端与所述谐振电容的第一端连接，所述原边绕组的第二端与所述开关管的漏极连接，所述开关管的源极接地，所述副边绕组的第一端与所述续流开关管的第二端连接，所述续流开关管的第一端及所述整流开关管的第一端接地，所述整流开关管的第二端与所述副边绕组的第二端连接；
每一个所述谐振电感的第一端分别与一个所述变压器的副边绕组的第一端连接，所述n个谐振电感的第二端相连，形成所述软开关电压转换电路的第二节点；
所述控制电路与每一个所述开关管的栅极连接，用于生成n个控制信号，每一个所述控制信号分别用于控制一个所述开关管的导通或关断；
其中，所述控制信号的占空比为1/n，且相邻的两个所述控制信号的相位差为360/n度。
12.如权利要求11所述的软开关电压转换电路，其特征在于，所述n个谐振电感中的第j谐振电感的第一端与所述n个正激变换器中的第j正激变换器的变压器的副边绕组的第一端连接，当所述控制电路控制所述n个正激变换器中的第j正激变换器的开关管导通时，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第j谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压；
当所述谐振电压振荡至零时，所述第j正激变换器的开关管关断，所述第j谐振电感与所述谐振电容之间的连接被切断，同时，所述控制电路控制所述n个正激变换器中的第j+1正激变换器的开关管导通，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第j+1谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压；其中，1≤j＜n；
当所述控制电路控制所述n个正激变换器中的第n正激变换器的开关管导通时，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第n谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压；
当所述谐振电压振荡至零时，所述第n正激变换器的开关管关断，所述第n谐振电感与所述谐振电容之间的连接被切断，同时，所述控制电路控制所述n个正激变换器中的第一正激变换器的开关管导通，所述第一电感、所述谐振电容与所述n个谐振电感中的第一谐振电感之间形成谐振电路，并在所述谐振电容上形成谐振电压。
13.如权利要求12所述的软开关电压转换电路，其特征在于，所述开关管的开关频率fsw＝kf*fr，其中，fr为所述谐振电路的谐振频率，kf为比例系数，且0.2≤kf≤1.5。
14.如权利要求11-13任意一项所述的软开关电压转换电路，其特征在于，所述n个谐振电感的电感量相同。
15.如权利要求11-14任意一项所述的软开关电压转换电路，其特征在于，所述软开关电压转换电路还包括滤波电容，所述滤波电容的第一端与所述软开关电压转换电路的第二节点连接，所述滤波电容的第二端接地。
16.如权利要求15所述的软开关电压转换电路，其特征在于，所述滤波电容的电容量远大于所述谐振电容的电容量。
17.如权利要求11-16任意一项所述的软开关电压转换电路，其特征在于，所述第一节点用于连接输入电源，所述第二节点用于连接负载，所述软开关电压转换电路为降压转换电路；或者，所述第一节点用于连接负载，所述第二节点用于连接输入电源，所述软开关电压转换电路为升压转换电路。
18.一种用户终端，其特征在于，包括通信接口、可充电电池、电池检测电路、充电管理电路及如权利要求1-9或11-16任意一项所述的软开关电压转换电路，所述通信接口用于连接充电器，所述软开关电压转换电路的第一节点与所述通信接口电连接，所述软开关电压转换电路的第二节点与所述可充电电池电连接，所述可充电电池检测电路与所述可充电电池及所述充电管理电路电连接，用于检测所述可充电电池的当前电压，并将所述当前电压反馈给所述充电管理电路，所述充电管理电路还与所述软开关电压转换电路及所述通信接口电连接，用于将所述当前电压通过所述通信接口反馈给充电器，并触发所述充电器将充电电压设置为大于所述当前电压的n倍且小于或等于预设电压阈值，所述软开关电压转换电路用于将所述充电电压转换为1/n倍所述充电电压的输出电压，并将对应的充电电流增大为n倍所述充电电流的输出电流，并通过所述输出电压和所述输出电流对所述可充电电池充电。
19.如权利要求18所述的用户终端，其特征在于，所述充电管理电路还用于判断所述可充电电池的当前电压与第一阈值及第二阈值的大小关系，若所述当前电压小于所述第一阈值，则触发所述充电器输出第一充电电流，若所述当前电压大于或等于所述第一预值且小于第二阈值，则触发所述充电器输出第二充电电流，若所述当前电压大于或等于所述第二阈值，则触发所述充电器输出第三充电电流；其中，所述第二充电电流大于所述第一充电电流和所述第三充电电流。
20.如权利要求19所述的用户终端，其特征在于，所述第一充电电流恒定不变，所述第二充电电流及所述第三充电电流随着所述当前电压的增加呈阶梯式降低或线性降低，且当所述当前电压大于或等于所述第二阈值时，所述充电管理电路还用于触发所述充电器输出恒定的充电电压。
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