CN112953211B - 电压控制方法、开关电路、存储介质及计算机程序产品 - Google Patents

电压控制方法、开关电路、存储介质及计算机程序产品 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种电压控制方法、开关电路、存储介质及计算机程序产品。包括：第一功率管、第二功率管、控制模块以及有源电路模块；控制模块与第一功率管、第二功率管以及有源电路模块连接，有源电路模块与第一功率管的一端连接，第一功率管与第二功率管连接。控制模块用于，在相邻两个开关周期之间，向有源电路模块发送第一信号，指示有源电路模块向第一功率管的一端输入预设电压，使得第一功率管两端电压的差值小于预设值。本申请提供的开关电路能够降低MOS管零压导通的实现难度，有效降低MOS管导通过程中的损耗。

Description

电压控制方法、开关电路、存储介质及计算机程序产品
技术领域
本申请涉及电路技术领域，特别是涉及一种电压控制方法、开关电路、存储介质及计算机程序产品。
背景技术
降压式变换电路(还可以称为BUCK电路)包括金属氧化物半导体(metal oxidesemiconductor，MOS)管，可以实现对输入电压的控制，BUCK电路的输出电压往往低于其输入电压。BUCK电路还包括电感和电容，以在输出电流前进行滤波整流。
MOS管导通前，MOS管两端往往存在较大的压差，再由于BUCK电路中电流的存在，在MOS管导通过程中MOS管会产生较为明显的损耗。目前可以在传统BUCK电路的基础上外加谐振电感(或电容)，或者采用电路本身存在的电感(或电容)，通过电容电感发生谐振来控制电路中MOS管的开关时序，使得在MOS管导通前使其两端的电压等于零或者接近零，从而实现MOS管的零压导通，以降低MOS管导通过程中的损耗。
但是通过谐振控制MOS管的时序较为复杂，实现难度较大，增加了BUCK电路中MOS管零压导通的难度。
发明内容
本申请实施例提供一种电压控制方法、开关电路、存储介质及计算机程序产品，能够降低BUCK电路中MOS管零压导通的实现难度，有效降低BUCK电路中MOS管导通过程中的损耗。
第一方面，提供一种开关电路，包括：第一功率管、第二功率管、控制模块以及有源电路模块；控制模块与第一功率管、第二功率管以及有源电路模块连接，有源电路模块与第一功率管的一端连接，第一功率管的另一端与第二功率管连接；
控制模块用于，在相邻两个开关周期之间，向有源电路模块发送第一信号，指示有源电路模块向第一功率管的一端输入预设电压，使得第一功率管两端电压的差值小于预设值。
第二方面，提供了一种电压控制方法，应用于开关电路，开关电路包括第一功率管、第二功率管以及有源电路模块；方法包括：
在相邻两个开关周期之间，向有源电路模块发送第一信号，指示有源电路模块向第一功率管的一端输入预设电压，使得第一功率管两端电压的差值小于预设值；开关周期依次包括第一功率管的导通时长、第一功率管的关断时长、第二功率管的导通时长以及第二功率管的关断时长。
第三方面，提供一种服务器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述第一方面所述的方法的步骤。
第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的方法的步骤。
第五方面，提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的方法的步骤。
本申请实施例提供的电压控制方法、开关电路、存储介质及计算机程序产品，在开关电路的开关周期起始时，电路中会产生电流，本申请实施例提供的开关电路可以在相邻两个开关周期间向功率管的一端输入电压，使得功率管两端(漏极、源极)之间的压差足够小，就可以避免由于上述电流、功率管两端压差共同作用对功率管的损耗。本申请实施例无需在传统BUCK电路的基础上增加外部电感，通过控制功率管两端的电压，实现功率管的零压导通，能够有效降低BUCK电路的MOS管导通过程中的损耗。
附图说明
图1为本申请实施例提供的传统BUCK电路示意图；
图2为本申请实施例提供的开关电路的示意图；
图3为本申请实施例提供的开关周期示意图；
图4～图11为本申请实施例提供的开关电路的另一示意图；
图12为本申请实施例提供的电压控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
为方便理解，首先对本申请实施例涉及的BUCK电路进行介绍：
图1为传统BUCK电路的示意图。参考图1，BUCK电路包括：场效应半导体器件(fieldeffect transistor，FET)1(以下简称HS)、场效应半导体器件2(以下简称LS)、电感L0、电容C1、电容C0以及场效应半导体器件1、场效应半导体器件2各自的驱动。其中，电容C0用于为驱动提供能量，电感L0、电容C1用于提供滤波功能，电感L0上的电流可以称为IL。
图1所示BUCK电路的开关周期包括：(1)HS导通，输入电源(Input Supply)向整个电路供电，IL逐渐增加。当IL小于负载电流ILoad，BUCK电路的负载电流ILoad由电感L0和电容C0共同提供。当IL逐渐增加到大于BUCK输出的平均电流，IL为BUCK电路的负载和电容C0提供能量。
(2)当HS关断，LS导通时，电感电流IL下降，但IL依然大于BUCK输出的平均电流，IL继续为电容C0充电，电容C0的电压继续上升，直至电感电流IL小于BUCK电路输出的平均电流。当IL小于BUCK电路输出的平均电流，电容C0开始放电，至此完成BUCK电路的一个开关周期。
需要说明的是，根据电流IL的连续与断续将BUCK电路的工作状态区分为连续导通(CCM)工作状态和非连续导通(DCM)工作状态。当BUCK电路工作在DCM模式，经过一个开关周期后，电路中会产生电流，加之HS导通时漏极和源极之间存在较大压差，使得HS在开通时产生较为严重的损耗。
基于此，本申请实施例提供一种开关电路，以实现BUCK电路中MOS管的零压导通，有效降低BUCK电路中MOS管导通过程中的损耗。图2所示为本申请实施例提供的开关电路的电路示意图。参考图2，该开关电路包括：第一功率管1、第二功率管2、有源电路模块3以及控制模块4。控制模块4与第一功率管1、第二功率管2以及有源电路模块3连接，有源电路模块3与第一功率管1的一端连接，第一功率管1的另一端与第二功率管2连接。示例性的，第一功率管1的第一端11为开关电路的输入，第一功率管1的第二端12与第二功率管2的第一端21连接，第二功率管2的第二端22为接地端，控制模块4与第一功率管1的第三端13与第二功率管2的第三端23连接，有源电路模块3与第一功率管1的第二端12连接。
控制模块4用于，在相邻两个开关周期之间，向有源电路模块3发送第一信号，指示有源电路模块3向第一功率管1的一端(即第一功率管1与有源电路模块连接的一端)输入预设电压，使得第一功率管1两端电压的差值小于预设值；上述开关周期依次包括第一功率管1的导通时长、第一功率管2的关断时长、第二功率管2的导通时长以及第二功率管2的关断时长。
示例的，参考图3，开关周期依次包括第一功率管的导通时长Ton1、第一功率管的关断时长Toff1、第二功率管的导通时长Ton2以及第二功率管的关断时长Toff2。
需要说明的是，第一功率管导通导通后进入当前的开关周期，Ton1时长内第一功率管导通，开关电路的输入端电源为开关电路中的电容、电感充电；Toff1时长内第一功率管关闭，第二功率管的体二极管为开关电路中的电容、电感充电。Ton2时长内第二功率管导通，第二功率管导通为开关电路中的电容、电感充电，电感持续放电。电感放电完成，进入Toff2时长，Toff2时长内开关电路中的电感与第一功率管、第二功率管的寄生电容产生谐振。Toff2时长结束后，当前的开关周期结束，开始下一个开关周期。可以理解的是，寄生电容是功率管受本身硬件特性影响产生的电容。
本申请实施例提供的开关电路中，在开关周期起始时电路中会产生电流。在功率管导通瞬间，为了避免该电流与功率管两端电压共同作用对功率管造成损耗，可以在功率管导通前向功率管一端输入电压，使得功率管两端电压差接近于零，实现功率管的零压导通，从而降低对功率管的损耗。
一种可能的实现方式中，有源电路模块可以是运放等放大电路，根据处理模块4发送的第一信号向功率管的一端输入电压。另外，本申请实施例所述的功率管(例如，第一功率管1、第二功率管2)的第一端为漏极，第二端为源极，第三端为栅极。
一种可能的实现方式中，处理模块可以是具备运算处理功能的芯片，该芯片包括多个引脚，通过引脚与不同的模块或器件连接，向模块或器件发送信号，以对模块或器件进行控制。示例性的，该芯片向第一功率管1的第三端13发送第一电平信号、第二电平信号。其中，第一电平信号用于导通第一功率管，当处理芯片41向第一功率管1的第三端13发送第一电平信号，第一功率管1导通。第二电平信号用于关断第一场效应管，当处理芯片41向第一功率管1的第三端13发送第二电平信号，第一功率管1关断。
该芯片还用于，向第二功率管2的第三端23发送第三电平信号和第四电平信号。第三电平信号用于导通第二功率管2，当处理芯片41向第二功率管2的第三端23发送第三电平信号，第二功率管2导通。第四电平信号用于关断第二功率管2，当处理芯片41向第二功率管2的第三端23发送第四电平信号，第二功率管2关断。
该芯片还可以指示有源电路模块3向第一功率管1的第二端12输入电压以实现第一功率管1的零压导通。示例性的，该芯片向有源电路模块3发送第五电平信号，第五电平信号用于指示有源电路模块向第一功率管1的第二端12输入预设电压。预设电压与电压变换设备的输入电压之间的差值小于预设值，所述预设值用于保证第一功率管1的零压导通，可以是接近“0”的较小数值。当有源电路模块3从该芯片接收第五电平信号，有源电路模块3向第一功率管1的第二端12输入预设电压，使得第一功率管1的第二端12、第一端11之间的压差小于预设值，使其两端的电压等于或者接近于零，实现第一功率管1的零压导通。
在一个实施例中，本申请实施例提供的开关电路还可以包括半导体器件5。参考图4，半导体器件5一端与有源电路模块3连接，另一端与第一功率管1连接。例如，与第一功率管的第二端12连接。半导体器件5可以是二极管。
示例性的，有源电路模块3与控制模块4连接，通过半导体器件5向第一功率管1的第二端12输入预设电压。这种方式下有源电路模块4不需要具有输出高阻的功能，可以简化有源电路模块4的电路结构。
本申请实施例提供的开关电路还可以包括滤波模块6。滤波模块6的一端与第一功率管1和第二功率管2的公共端连接，滤波模块6的另一端为开关电路的输出端，第一功率管1的一端为开关电路的输入端。示例性的，参考图5，滤波模块6的一端与第一功率管1的第二端12以及第二功率管2的第一端21连接，另一端为上述开关电路的输出端，第一功率管1的第一端11为开关电路的输入端。
一种可能的实现方式中，滤波模块6用于对电压变换设备器的输入进行降压式变换处理，以降低电压变换设备器的输入电压，即电压变换设备器输入端的电压高于电压变换设备器输出端的电压。示例性的，第一功率管1的第一端11的电压高于滤波模块6的输出端的电压。
控制模块4用于在开关周期内控制第一功率管1、第二功率管2导通和关断，从而控制电压变换设备器的输入与滤波模块6之间的导通和关断，以支持滤波模块6执行上述降压式变换处理，最终保证开关电路的输出电压小于电压变换设备器的输入电压。
本申请实施例提供的开关电路通过滤波模块可以实现对输入电压的降压处理，满足电路的负载要求。
在一个实施例中，滤波模块6包括电感器61、开关模块62以及电容器63，控制模块4与开关模块62连接。控制模块4还用于，在相邻两个开关周期之间，向开关模块62发送第二信号，控制电容器63与第一功率管1之间形成断路；在所述开关周期内，向开关模块62发送第三信号，控制电容器63与第一功率管1之间形成通路。
示例性的，控制模块4还可以在有源电路模块3向第一功率管的一端输入电压之前，控制开关模块62关断，以避免电容器63向第一功率管1的第二端12反向灌入能量，影响控制模块4对第一功率管1的第二端12的电压调控。示例性的，控制模块4在控制第一功率管1的第一端11的电压与第一功率管1的第二端12的电压的差值小于预设值之前，向开关模块62发送关断信号，以使电容器与第一功率管的第二端之间形成断路，从而可以避免电容器63向第一功率管1的第二端12反向灌入能量。
控制模块4还用于，在开关周期内向开关模块62发送导通信号，以使电容器63与第一功率管1的第二端12之间形成通路。也就是说，在开关周期内通过导通开关模块62，使得滤波模块6接入电路中对电压信号或电路信号进行滤波整流。
本申请实施例提供的开关电路在开关周期内正常工作时，可以向滤波模块6中的电容器63充电。当开关周期结束后为了避免电容器63放电而影响第一功率管一端的电压，可以控制电容器63与第一功率管1之间形成断路，直接通过有源电路模块向第一功率管一端输入的电压实现第一功率管的零压导通，不受电容器63放电的影响。
示例性的，参考图6，电感器61的输入端与第一功率管1的第二端12连接，电感器61的输出与开关模块62的第一端连接，开关模块62的第二端与电容器63的输入端连接，电容器63的输出为接地端，滤波模块6的输入端为电感器61的输入端，滤波模块6的输出为电容器63的输入端。当开关模块62导通，输入滤波模块6的电流信号或电压信号通过电感器61、电容器63进行滤波可后稳定输出。在此过程中，为电容器63充电，电容器63的两端之间形成压差，电容器63的输入端的电压可以作为开关电路的输出电压。
示例性的，参考图7，开关模块62的第一端与第一功率管的第二端12连接，开关模块62的第二端与电感器61的输入端连接，电感器61的输出端与电容器63的输入端连接，电容器63的输出为接地端，滤波模块6的输入端为电感器61的输入端，滤波模块6的输出为电容器63的输入端。当开关模块62导通，输入滤波模块6的电流信号或电压信号通过电感器61、电容器63进行滤波可后稳定输出。在此过程中，为电容器63充电，电容器63的两端之间形成压差，电容器63的输入端的电压可以作为开关电路的输出电压。
一种可能的实现方式中，参考图8，开关模块62包括串联的第三功率管621以及第四功率管622。其中，第三功率管621的第一端与电感器61的输出连接，第三功率管621的第二端与第四功率管622的第一端连接，第四功率管622的第二端与电容器63的输入端连接，第三功率管621与第四功率管622的第三端相连且与控制模块4连接。控制模块4可以向第三功率管621、第四功率管622相连的一端(图中所示节点S)发送控制信号，通过该控制信号实现第三功率管621、第四功率管622的导通和关断，从而实现对开关模块62的导通或关断模型的控制。
示例性的，第三功率管621、第四功率管622可以是N型MOS管，也可以是P型MOS管，本申请实施例对此不做限制。
本申请实施例还提供一种开关电路，参考图9，开关电路还包括输出电压检测模块7，电压检测模块7可以用于检测开关电路的输出电压。输出电压检测模块7的第一端与开关电路的输出连接，输出电压检测模块7的第二端为接地端。其中，开关电路的输出可以是上述电容器63的输入端。
一种可能的实现方式中，控制模块4还用于，检测电压检测模块7的电压，根据检测结果判断开关电路的输出电压是否正常。示例性地，参考图9，检测电压检测模块7包括串联的电阻R1和电阻R2。其中，电阻R1的一端与开关电路的输出连接，另一端与电阻R2连接；电阻R2的一端与电阻R1连接，另一端接地。控制模块4可以与电阻R1和电阻R2的串联点(例如，图中所示节点P)连接，检测P点的电压，根据P点的电压以及电阻R1上的电流推断开关电路的输出电压，从而可以判断开关电路的输出电压是否正常。
本申请实施例提供的开关电路，在实现开关电路中的功率管零压导通的同时，还可以对开关电路的输出电压进行监测，保证电压的正常输出。
本申请实施例还提供一种开关电路，参考图10，开关电路还包括自举模块8，自举模块8与控制模块4连接，用于向控制模块4提供驱动第一功率管1的能量。示例性的，自举模块8可以包括电容。
本申请实施例提供的开关电路，在实现开关电路中的功率管零压导通的同时，还可以提供能量保证对功率管的正常驱动。
本申请实施例还提供了一种BUCK电路，用于实现上述开关电路。如图11所示，该电路包括以下元器件：处理芯片、MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、电感L1、电容C1、电容C2、二极管D1、电阻R1、电阻R2、有源器件U2。各元器件的连接关系参考图10所示，电路的输入端为Q1的源极，输出端为电容C1的输入端。处理芯片通过不同的引脚向各元器件发送信号，对各元器件进行控制。
其中，电容C2、二极管D1构成前文所述的自举模块，向处理芯片提供驱动MOS管的能量。Q1、Q2分别为前文所述的第一功率管，处理芯片与MOS管Q1、MOS管Q2的栅极连接，分别向Q1、Q2的栅极发送电平信号可以实现对Q1、Q2导通和关断的控制。电感L1、电容C1、MOS管Q3、MOS管Q4构成前文所述的滤波模块，MOS管Q3和MOS管Q4构成开关模块，当Q3和Q4导通，电感L1、电容C1之间形成通路，对电路中的电流信号或电压信号进行滤波；当Q3或Q4关断，可以防止电容C1的能量反灌对Q1的一端电压造成影响。电阻R1和电阻R2构成上述输出电压检测模块。处理芯片与电阻R1和电阻R2的串联点连接，可以检测该点的电压，通过检测到的电压判断该电路的输出电压是否正常。有源器件U2即为前文所述的有源电路模块，用于向Q1的源极输入电压，实现Q1的零压导通。
图11所示电路的工作周期包括t1时间段和t2时间段。在每个周期的t1时间段，Q3和Q4导通，U2工作在输出高阻状态，整个电路的工作状态和传统BUCK电路一致。
t1时间段结束后进入t2时间段，Q3和Q4关断，防止输出电容C1的能量反灌，电容C1可以向电路的负载提供能量。U2开始正常工作，将U2输入端的锯齿波信号(也可以是其他起始为零的信号，比如正弦波)进行放大并输入SW节点(也可以是认为是Q1的源极)。在t2时间段结束时，U2的输出达到最大，等于或者接近电路的输入电压，从而实现Q1的零压导通。需要说明的是，U2开始的输出电压需要为0或者接近0，以降低U2正常工作时的损耗。
示例性的，t1时间段可以认为是前文所述的开关周期，包括：th时间段、td时间段、tl时间段以及tr时间段。其中，th时间段可以是Q1的导通时长，td时间段可以是Q1的关断时长，tl时间段为Q2的导通时长，tr时间段为Q2的关断时长。
电路正常工作后首先进入th时间段。在th时间段，Q1管导通，电路的输入端电源给电感L1、电容C1充电，还可以为电路的负载提供能量。th时间段结束后进入td时间段。td时间段内Q1关闭，Q2的体二极管为电感L1续流，电感L1放电。td时间段还可以称为死区时间，可以防止Q1和Q2同时导通造成电路失效。td时间段结束后进入tl时间段，tl时间段内Q2导通为电感L1续流，电感L1继续放电。在tl的最后时刻，电感放电完成，进入tr时间段。在tr时间段内，SW节点的电压为正弦波。tr时间段结束后进入t2时间段。需要说明的是，在t1时间段内电路正常工作过程中Q1、Q2的寄生电容被充电，tr时间段结束后Q1、Q2的寄生电容会放电，产生电流。为了避免这个电流与Q1导通时漏极源极的大压差Vdiff共同作用导致较大的损耗，在t2时间段由U2向Q1的源极输入电压，实现Q1的零压导通，从而避免在Q1导通时的损耗。
本申请实施例还提供一种电压控制方法，应用于图2所示的开关电路。参考图2。参考图12，所述方法包括以下步骤：
1201、开关电路在开关周期内控制第一功率管、第二功率管的导通和关断，以对开关电路的输入进行降压式变换处理。
需要说明的是，开关电路可以通过功率管(例如，MOS)、滤波器实现对输入电压的降压，一种可能的实现方式中，开关电路可以包括两个功率管、LC滤波器(即前文所述的滤波模块)以及有源电路模块，两个功率管可以作为开关电路的输入与LC滤波器之间的开关，通过控制第一功率管、第二功率管的导通和关断，实现开关电路的输入与LC滤波器之间的导通和关断的控制。从而可以控制LC滤波器对开关电路输入的处理，实现对输入电压的降压处理，即开关电路的输出电压小于电压变换设备器的输入电压。
示例性的，开关电路包括第一功率管和第二功率管，第一功率管和第二功率管和第二功率管的连接关系参考前文，在此不做赘述。
一种可能的实现，开关周期依次包括第一功率管的导通时长、第一功率管的关断时长、第二功率管的导通时长以及第二功率管的关断时长；，其中第一功率管、第二功率管的连接关系参考前文所述。
当第一功率管导通，输入电源向第一功率管所属的整个电路供电，为电路中的电感、电容充电，电容提供能量。当第一功率管关断，第二功率管的体二极管为电感续流。当第二功率管导通，第二功率管为电感续流。当第二功率管关断，电容开始放电，作为开关电路的输出电压。
1202、开关电路在相邻两个开关周期之间，向有源电路模块发送第一信号，指示有源电路模块向第一功率管的一端输入预设电压，使得第一功率管两端电压的差值小于预设值。
需要说明的是，在开关周期起始时电路中会产生电流。本申请实施例中，在相邻两个开关周期间向功率管的一端输入电压，使得功率管两端(漏极、源极)之间的压差足够小，就可以避免由于上述电流和功率管两端压差共同作用对功率管的损耗。本申请实施例无需在传统BUCK电路的基础上增加外部电感，通过控制功率管两端的电压，实现功率管的零压导通，能够有效降低BUCK电路中MOS管导通过程中的损耗。
需要说明的是，本申请实施例对步骤1201、步骤1202执行的先后顺序不做限定，步骤1201、步骤1202也可以单独执行。
一种可能的实现方式中，开关电路可以向功率管的一端(例如，栅极)发送电平信号，来导通或关断功率管。示例性的，在开关周期内控制第一功率管、第二功率管的导通和关断，包括：向第一功率管发送第一电平信号、第二电平信号；第一电平信号用于导通第一功率管，第二电平信号用于关断第一场效应管；向第二功率管发送第三电平信号和第四电平信号；第三电平信号用于导通第二功率管，第四电平信号用于关断第二功率管。
一种可能的实现方式中，开关电路还包括电容器，电容器输入端的电压与开关电路的输出电压相关。示例性的，电容器的输入端的电压为开关电路的输出电压。图11所示的方法还包括：在开关周期内向电容器充电以实现对开关电路输出电压的控制，即对所述开关电路的输入的进行降压变换处理，使得开关电路的输出电压低于输入电压。在开关周期内先向电容器充电，在电容器稳定后电容器输入端的电压作为开关电路的输出电压，可以实现对开关电路输入电压的降压调控。示例的，可以在开关周期内使电容器与功率管之间形成通路，以便在开关周期内向电容充电。
在第N个开关周期结束后，第N+1个开关周期开始前，控制所述第一功率管与所述电容器之间形成断路，以禁止电容器的电压通过电感器施加到第一功率管，可以避免电容器的电压为控制第一功率管两端电压带来困难。示例性的，可以在相邻两个开关周期内使电容器与功率管之间形成断路，从而有效避免电容器反向放电。在此期间，可以向第一功率管一端输入电压，使得第一功率管在下一个开关周期内零压导通，减少导通瞬间的损耗。
一种可能的实现方式中，第一功率管通过开关模块与电容器的输入端连接，开关电路可以通过控制开关模块导通使得电容器与功率管之间形成通路。或者，开关电路可以通过控制开关模块关断使得电容器与功率管之间形成断路。示例性的，开关模块包括串联的两个功率管，开关电路的控制模块可以向这两个功率管分别发送电平信号，通过控制这两个功率管的导通、关断，实现开关模块的导通、关断。
本申请实施例提供的电压控制方法中，在相邻两个开关周期间向功率管的一端输入电压，使得功率管两端(漏极、源极)之间的压差足够小，就可以避免由于电路中的电流和功率管两端压差共同作用对功率管的损耗。本申请实施例无需在传统BUCK电路的基础上增加外部电感，通过控制功率管两端的电压，实现功率管的零压导通，能够有效降低BUCK电路的MOS管导通过程中的损耗。
本申请实施例还提供一种开关电路，该开关电路包括：控制单元。
上述控制单元用于，在相邻两个开关周期之间，向有源电路模块发送第一信号，指示有源电路模块向第一功率管的一端输入预设电压，使得第一功率管两端电压的差值小于预设值；开关周期依次包括第一功率管的导通时长、第一功率管的关断时长、第二功率管的导通时长以及第二功率管的关断时长。
一种可能的实现方式中，开关电路还包括滤波模块。上述控制单元还用于，开关周期内控制第一功率管、第二功率管的导通和关断，使得开关电路的滤波模块对开关电路的输入进行降压式变换处理。
一种可能的实现方式中，滤波模块包括电感器、开关模块以及电容器。上述控制单元还用于，在相邻两个开关周期之间，向开关模块发送第二信号，控制电容器与第一功率管之间形成断路；在开关周期内，向开关模块发送第三信号，控制电容器与第一功率管之间形成通路。
本公开实施例还提供一种服务器，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在该处理器上运行的计算机程序，该处理器执行所述计算机程序时实现本公开实施例所述的电压控制方法。
本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本公开实施例所述的电压控制方法。
本公开实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本公开实施例所述的电压控制方法。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种开关电路，其特征在于，包括：第一功率管、第二功率管、控制模块以及有源电路模块；所述控制模块与所述第一功率管、所述第二功率管以及所述有源电路模块连接，所述第一功率管的一端分别与所述有源电路模块和所述第二功率管连接；所述有源电路模块包括放大电路；
所述控制模块用于，在相邻两个开关周期之间，向所述有源电路模块发送第一信号，指示所述有源电路模块向所述第一功率管的一端输入预设电压，使得所述第一功率管两端电压的差值小于预设值；所述预设值用于保证所述第一功率管的零压导通；所述开关周期依次包括所述第一功率管的导通时长、所述第一功率管的关断时长、所述第二功率管的导通时长以及所述第二功率管的关断时长。
2.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于，所述开关电路还包括半导体器件，所述半导体器件的一端与所述有源电路模块连接，所述半导体器件的另一端与所述第一功率管的一端连接。
3.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于，所述开关电路还包括滤波模块，所述滤波模块的一端与所述第一功率管和所述第二功率管的公共端连接，所述滤波模块的另一端为所述开关电路的输出端，
所述控制模块还用于，在所述开关周期内控制所述第一功率管、所述第二功率管的导通和关断，使得所述滤波模块对所述开关电路的输入电压进行降压式变换处理。
4.根据权利要求3所述的开关电路，其特征在于，所述滤波模块包括电感器、开关模块以及电容器，所述控制模块与所述开关模块连接；
所述控制模块还用于，在相邻两个所述开关周期之间，向所述开关模块发送第二信号，控制所述电容器与所述第一功率管之间形成断路；在所述开关周期内，向所述开关模块发送第三信号，控制所述电容器与所述第一功率管之间形成通路。
5.根据权利要求4所述的开关电路，其特征在于，所述电感器的输入端与所述第一功率管的第二端连接，所述电感器的输出与所述开关模块的第一端连接，所述开关模块的第二端与所述电容器的输入端连接，所述电容器的输出为接地端，所述滤波模块的输入端为所述电感器的输入端，所述滤波模块的输出为所述电容器的输入端。
6.根据权利要求5所述的开关电路，其特征在于，所述开关模块包括串联的第三功率管以及第四功率管；所述第三功率管的第一端与所述电感器的输出连接，所述第三功率管的第二端与所述第四功率管的第一端连接，所述第四功率管的第二端与所述电容器的输入端连接，所述第三功率管与所述第四功率管的第三端相连且与所述控制模块连接。
7.一种电压控制方法，其特征在于，应用于开关电路，所述开关电路包括第一功率管、第二功率管以及有源电路模块；所述方法包括：
在相邻两个开关周期之间，向所述有源电路模块发送第一信号，指示所述有源电路模块向所述第一功率管的一端输入预设电压，使得所述第一功率管两端电压的差值小于预设值；所述预设值用于保证所述第一功率管的零压导通；所述开关周期依次包括所述第一功率管的导通时长、所述第一功率管的关断时长、所述第二功率管的导通时长以及所述第二功率管的关断时长。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述开关电路还包括滤波模块，所述方法还包括：
在所述开关周期内控制所述第一功率管、所述第二功率管的导通和关断，使得所述开关电路的滤波模块对所述开关电路的输入进行降压式变换处理。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述滤波模块包括电感器、开关模块以及电容器，所述方法还包括：
在相邻两个所述开关周期之间，向所述开关模块发送第二信号，控制所述电容器与所述第一功率管之间形成断路；在所述开关周期内，向所述开关模块发送第三信号，控制所述电容器与所述第一功率管之间形成通路。
10.一种服务器，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求7至9中任一项所述的方法的步骤。
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求7至9中任一项所述的方法的步骤。
12.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求7-9中任一项所述的方法的步骤。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106300275A (zh) * 2016-09-26 2017-01-04 辉芒微电子（深圳）有限公司 一种buck驱动电路、电源芯片及其应用

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI297977B (en) * 2005-07-05 2008-06-11 Delta Electronics Inc Soft switching dc-dc converter
US7548435B2 (en) * 2006-03-31 2009-06-16 Astec International Limited Zero-voltage-switching DC-DC converters with synchronous rectifiers
US9812968B2 (en) * 2014-11-19 2017-11-07 Futurewei Technologies, Inc. Zero voltage switching detection apparatus and method
CN106612072A (zh) * 2015-10-22 2017-05-03 中兴通讯股份有限公司 基于buck拓扑的开关电源控制电路及太阳能控制器
JP6836120B2 (ja) * 2016-08-08 2021-02-24 セイコーエプソン株式会社 液体吐出装置および駆動回路
CN109039066B (zh) * 2018-09-18 2020-01-03 电子科技大学 自适应零电压开关控制方法
CN111564971A (zh) * 2019-08-21 2020-08-21 杰华特微电子（杭州）有限公司 开关电源电路的控制方法、控制电路及开关电源电路
CN111355374B (zh) * 2019-12-16 2022-03-08 中南大学 软开关实现的Buck电路
CN111049379A (zh) * 2019-12-23 2020-04-21 广东工业大学 一种充放电式dc-dc变换电路及其充放电系统
CN111064364B (zh) * 2020-01-02 2021-06-29 中南大学 同步整流Buck变换器全软开关电路及其控制方法
CN112003457A (zh) * 2020-07-28 2020-11-27 苏州浪潮智能科技有限公司 一种buck电路上mos管零电压开关的装置及实现方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106300275A (zh) * 2016-09-26 2017-01-04 辉芒微电子（深圳）有限公司 一种buck驱动电路、电源芯片及其应用

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