TW202123592A - 升壓轉換器 - Google Patents

升壓轉換器 Download PDF

Info

Publication number
TW202123592A
TW202123592A TW108144241A TW108144241A TW202123592A TW 202123592 A TW202123592 A TW 202123592A TW 108144241 A TW108144241 A TW 108144241A TW 108144241 A TW108144241 A TW 108144241A TW 202123592 A TW202123592 A TW 202123592A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
terminal
inductor
coupled
node
parasitic capacitor
Prior art date
Application number
TW108144241A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI715328B (zh
Inventor
詹子增
Original Assignee
宏碁股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 宏碁股份有限公司 filed Critical 宏碁股份有限公司
Priority to TW108144241A priority Critical patent/TWI715328B/zh
Priority to US16/845,177 priority patent/US11205957B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI715328B publication Critical patent/TWI715328B/zh
Publication of TW202123592A publication Critical patent/TW202123592A/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/34—Snubber circuits
    • H02M1/346—Passive non-dissipative snubbers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/01—Resonant DC/DC converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

一種升壓轉換器，包括：一第一電感器、一第一切換器、一第二切換器、一調整電路，以及一輸出級電路。第一切換器內建一第一寄生電容器。第一切換器係根據一第一控制電位來選擇性地將第一電感器耦接至一接地電位。第二切換器內建一第二寄生電容器。第二切換器係根據一第二控制電位來選擇性地將第一電感器耦接至輸出級電路。調整電路包括一第二電感器、第三電感器，以及一放電路徑，其中第一寄生電容器與第二電感器共振再經由放電路徑耦接至接地電位，或是第二寄生電容器與第三電感器共振再經由放電路徑耦接至接地電位。

Description

升壓轉換器
本發明係關於一種升壓轉換器，特別係關於一種高輸出效率之升壓轉換器。
在傳統升壓轉換器中，各切換器往往具有非理想之寄生電容，故當切換器由禁能狀態轉為致能狀態時，其通常無法達成完美之零電壓切換(Zero Voltage Switching，ZVS)操作，並導致升壓轉換器之輸出效率變低。有鑑於此，勢必要提出一種全新之解決方案，以克服先前技術所面臨之困境。
在較佳實施例中，本發明提出一種升壓轉換器，包括：一第一電感器，用於接收一輸入電位；一第一切換器，內建一第一寄生電容器，其中該第一切換器係根據一第一控制電位來選擇性地將該第一電感器耦接至一接地電位；一輸出級電路，用於產生一輸出電位；一第二切換器，內建一第二寄生電容器，其中該第二切換器係根據一第二控制電位來選擇性地將該第一電感器耦接至該輸出級電路；以及一調整電路，包括一第二電感器、一第三電感器，以及一放電路徑，其中該第一寄生電容器與該第二電感器共振再經由該放電路徑耦接至該接地電位，或是該第二寄生電容器與該第三電感器共振再經由該放電路徑耦接至該接地電位。
在一些實施例中，該第一電感器具有一第一端和一第二端，該第一電感器之該第一端係耦接至一輸入節點以接收該輸入電位，而該第一電感器之該第二端係耦接至一第一節點。
在一些實施例中，該第一切換器包括：一第一電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第一電晶體之該控制端係用於接收該第一控制電位，該第一電晶體之該第一端係耦接至該接地電位，而該第一電晶體之該第二端係耦接至該第一節點。
在一些實施例中，該第一寄生電容器具有一第一端和一第二端，該第一寄生電容器之該第一端係耦接至該第一節點，而該第一寄生電容器之該第二端係耦接至該接地電位。
在一些實施例中，該輸出級電路包括：一電容器，具有一第一端和一第二端，其中該電容器之該第一端係耦接至一輸出節點以輸出該輸出電位，而該電容器之該第二端係耦接至該接地電位。
在一些實施例中，該第二切換器包括：一第二電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第二電晶體之該控制端係用於接收該第二控制電位，該第二電晶體之該第一端係耦接至該輸出節點，而該第二電晶體之該第二端係耦接至該第一節點。
在一些實施例中，該第二寄生電容器具有一第一端和一第二端，該第二寄生電容器之該第一端係耦接至該第一節點，而該第二寄生電容器之該第二端係耦接至該輸出節點。
在一些實施例中，該第二電感器具有一第一端和一第二端，該第二電感器之該第一端係耦接至該第一節點，該第二電感器之該第二端係耦接至一第二節點，該第三電感器具有一第一端和一第二端，該第三電感器之該第一端係耦接至該第一節點，而該第三電感器之該第二端係耦接至該第二節點。
在一些實施例中，當該該第一電晶體致能且該第二電晶體禁能時，該第二寄生電容器係與該第三電感器共振再藉由該放電路徑進行完全放電，而當該第一電晶體禁能且該第二電晶體致能時，該第一寄生電容器係與該第二電感器共振再藉由該放電路徑進行完全放電。
在一些實施例中，該放電路徑包括：一二極體，具有一陽極和一陰極，其中該二極體之該陽極係耦接至該第二節點，而該二極體之該陰極係耦接至一第三節點；以及一電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該電阻器之該第一端係耦接至該第三節點，而該電阻器之該第二端係耦接至該接地電位。
為讓本發明之目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
在說明書及申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。本領域技術人員應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及申請專利範圍當中所提及的「包含」及「包括」一詞為開放式的用語，故應解釋成「包含但不僅限定於」。「大致」一詞則是指在可接受的誤差範圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差範圍內解決所述技術問題，達到所述基本之技術效果。此外，「耦接」一詞在本說明書中包含任何直接及間接的電性連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接至一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電性連接至該第二裝置，或經由其它裝置或連接手段而間接地電性連接至該第二裝置。
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之升壓轉換器100之示意圖。升壓轉換器100可應用於一行動裝置，例如：桌上型電腦、筆記型電腦，或一體成形電腦。如第1圖所示，升壓轉換器100包括：一第一電感器L1、一第一切換器110、一第二切換器120、一調整電路130，以及一輸出級電路150，其中第一切換器110內建一第一寄生電容器CP1，第二切換器120內建一第二寄生電容器CP2，而調整電路130包括一第二電感器L2、一第三電感器L3，以及一放電路徑140。必須注意的是，雖然未顯示於第1圖中，但升壓轉換器100更可包括其他元件，例如：一穩壓器或(且)一負回授電路。
第一電感器L1可視為升壓轉換器100之一升壓電感器。第一電感器L1係用於接收一輸入電位VIN。輸入電位VIN可來自一外部電源，其中輸入電位VIN可為具有任意頻率和任意振幅之一交流電位。例如，交流電位之頻率可約為50Hz或60Hz，而交流電位之方均根值可約為110V或220V，但亦不僅限於此。第一切換器110可根據一第一控制電位VC1來選擇性地將第一電感器L1耦接至一接地電位VSS(例如：0V)。例如，若第一控制電位VC1為高邏輯位準(例如：邏輯「1」)，則第一切換器110即將第一電感器L1耦接至接地電位VSS(亦即，第一切換器110可近似於一短路路徑)；反之，若第一控制電位VC1為低邏輯位準(例如：邏輯「0」)，則第一切換器110不會將第一電感器L1耦接至接地電位VSS(亦即，第一切換器110可近似於一開路路徑)。第一切換器110之二端之間之總寄生電容可模擬為前述之第一寄生電容器CP1，其並非一外部獨立元件。第一控制電位VC1於升壓轉換器100初始化時可維持於一固定電位，而在升壓轉換器100進入正常使用階段後則可提供週期性之時脈波形。相似地，第二切換器120可根據一第二控制電位VC2來選擇性地將第一電感器L1耦接至輸出級電路150。例如，若第二控制電位VC1為高邏輯位準，則第二切換器120即將第一電感器L1耦接至輸出級電路150 (亦即，第二切換器120可近似於一短路路徑)；反之，若第二控制電位VC2為低邏輯位準，則第二切換器120不會將第一電感器L1耦接至輸出級電路150(亦即，第二切換器120可近似於一開路路徑)。第二切換器120之二端之間之總寄生電容可模擬為前述之第二寄生電容器CP2，其並非一外部獨立元件。第二控制電位VC2可與第一控制電位VC1具有相同之波形，但兩者間之相位差可大致等於180度。調整電路130係耦接至第一切換器110和第二切換器120，其可用於補償第一寄生電容器CP1和第二寄生電容器CP2。輸出級電路150係用於產生一輸出電位VOUT。輸出電位VOUT可為一直流電位，其中輸出電位VOUT之電位位準係高於輸入電位VIN之最大值。整體而言，升壓轉換器100可操作於一第一模式或一第二模式。在第一模式中，第一寄生電容器CP1係與第二電感器L2發生共振，再經由放電路徑140耦接至接地電位VSS。在第二模式中，第二寄生電容器CP2係與第三電感器L3發生共振，再經由放電路徑140耦接至接地電位VSS。根據實際量測結果，此種電路設計方式可抑制第一寄生電容器CP1和第二寄生電容器CP2之非理想特性，並使第一切換器110和第二切換器120可達成幾乎無損耗之零電壓切換操作，故能有效提高升壓轉換器100之輸出效率。
以下實施例將介紹升壓轉換器100之詳細結構及操作方式。必須理解的是，這些圖式和敘述僅為舉例，而非用於限制本發明之範圍。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之升壓轉換器200之示意圖。在第2圖之實施例中，升壓轉換器200具有一輸入節點NIN和一輸出節點NOUT，並包括一第一電感器L1、一第一切換器210、一第二切換器220、一調整電路230，以及一輸出級電路250，其中第一切換器210內建一第一寄生電容器CP1，第二切換器220內建一第二寄生電容器CP2，而調整電路230包括一第二電感器L2、一第三電感器L3，以及一放電路徑240。升壓轉換器200之輸入節點NIN可由一外部電源處接收一輸入電位VIN，而升壓轉換器200之輸出節點NOUT可用於輸出一輸出電位VOUT，其中輸出電位VOUT之電位位準係高於輸入電位VIN之最大值。在一些實施例中，第一切換器210可視為升壓轉換器200之一主功率開關，而第二切換器220可視為升壓轉換器200之一同步整流開關，但亦不僅限於此。
第一電感器L1具有一第一端和一第二端，其中第一電感器L1之第一端係耦接至輸入節點NIN，而第一電感器L1之第二端係耦接至一第一節點N1。
第一切換器210包括一第一電晶體M1。第一電晶體M1可為一N型金氧半場效電晶體。第一電晶體M1具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中第一電晶體M1之控制端係用於接收一第一控制電位VC1，第一電晶體M1之第一端係耦接至一接地電位VSS，而第一電晶體M1之第二端係耦接至第一節點N1。例如，第一控制電位VC1於升壓轉換器200初始化時可維持於一固定電位(例如：接地電位VSS)，而在升壓轉換器200進入正常使用階段後則可提供週期性之時脈波形。第一電晶體M1之第一端和第二端之間之總寄生電容可模擬為前述之第一寄生電容器CP1，其並非一外部獨立元件。第一寄生電容器CP1具有一第一端和一第二端，其中第一寄生電容器CP1之第一端係耦接至第一節點N1，而第一寄生電容器CP1之第二端係耦接至接地電位VSS。
第二切換器220包括一第二電晶體M2。第二電晶體M2可為一N型金氧半場效電晶體。第二電晶體M2具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中第二電晶體M2之控制端係用於接收一第二控制電位VC2，第二電晶體M2之第一端係耦接至輸出節點NOUT，而第二電晶體M2之第二端係耦接至第一節點N1。例如，第二控制電位VC2可與第一控制電位VC1具有相同之波形，但兩者間之相位差可大致等於180度。第二電晶體M2之第一端和第二端之間之總寄生電容可模擬為前述之第二寄生電容器CP2，其並非一外部獨立元件。第二寄生電容器CP2具有一第一端和一第二端，其中第二寄生電容器CP2之第一端係耦接至第一節點N1，而第二寄生電容器CP2之第二端係耦接至輸出節點NOUT。
輸出級電路250包括一電容器C1。電容器C1具有一第一端和一第二端，其中電容器C1之第一端係耦接至輸出節點NOUT，而電容器C1之第二端係耦接至接地電位VSS。
在調整電路230中，第二電感器L2和第三電感器L3兩者係並聯耦接。詳細而言，第二電感器L2具有一第一端和一第二端，其中第二電感器L2之第一端係耦接至第一節點N1，而第二電感器L2之第二端係耦接至一第二節點N2。第三電感器L3具有一第一端和一第二端，其中第三電感器L3之第一端係耦接至第一節點N1，而第三電感器L3之第二端係耦接至第二節點N2。
調整電路230之放電路徑240包括一二極體D1和一電阻器R1。二極體D1具有一陽極和一陰極，其中二極體D1之陽極係耦接至第二節點N2，而二極體D1之陰極係耦接至一第三節點N3。電阻器R1具有一第一端和一第二端，其中電阻器R1之第一端係耦接至第三節點N3，而電阻器R1之第二端係耦接至接地電位VSS。在一些實施例中，電阻器R1具有相對較大之電阻值，使得放電路徑240之整體阻抗值相對較高。
在一些實施例中，升壓轉換器200係交替地操作於一第一模式和一第二模式，其詳細操作原理可如下列所述。
在第一模式中，第一控制電位VC1為高邏輯位準且第二控制電位VC2為低邏輯位準，故第一電晶體M1為致能且第二電晶體M2為禁能。此時，第二寄生電容器CP2係與第三電感器L3發生共振，接著第二寄生電容器CP2再藉由放電路徑240進行完全放電(如一第一電流路徑PA1所示)。必須注意的是，在第一模式中，由於致能之第一電晶體M1之導通電阻值遠小於電阻器R1之電阻值，故幾乎沒有任何電流流經第二電感器L2。
在第二模式中，第一控制電位VC1為低邏輯位準且第二控制電位VC2為高邏輯位準，故第一電晶體M1為禁能且第二電晶體M2為致能。此時，第一寄生電容器CP1係與第二電感器L2發生共振，接著第一寄生電容器CP1再藉由放電路徑240進行完全放電(如一第二電流路徑PA1所示)。必須注意的是，在第二模式中，由於致能之第二電晶體M2之導通電阻值遠小於電阻器R1之電阻值，故幾乎沒有任何電流流經第三電感器L3。
第3A圖係顯示升壓轉換器200未使用調整電路230時之電位波形圖，其中橫軸代表時間，而縱軸代表電壓值或電流值。如第3A圖所示，若未使用調整電路230，第一切換器210之第一寄生電容器CP1將會儲存些許電荷。當第一切換器210由禁能狀態轉換為致能狀態時，通過第一電晶體M1之一第一電流ID1由零開始上升，但第一寄生電容器CP1之第一端和第二端之間之一第一電壓VD1卻尚未下降至零，此導致第一切換器210會產生不必要之能量損耗。
第3B圖係顯示根據本發明一實施例所述之升壓轉換器200(已使用調整電路230)之電位波形圖，其中橫軸代表時間，而縱軸代表電壓值或電流值。如第3B圖所示，若已使用調整電路230，則可有效抑制第一寄生電容器CP1之非理想特性。當第一切換器210由禁能狀態轉換為致能狀態時，第一寄生電容器CP1之第一端和第二端之間之第一電壓VD1已經完全放電至零，使得第一切換器210可達成近乎無損耗之零電壓切換操作。
第4A圖係顯示升壓轉換器200未使用調整電路230時之電位波形圖，其中橫軸代表時間，而縱軸代表電壓值或電流值。如第4A圖所示，若未使用調整電路230，第二切換器220之第二寄生電容器CP2將會儲存些許電荷。當第二切換器220由禁能狀態轉換為致能狀態時，通過第二電晶體M2之一第二電流ID2由零開始上升，但第二寄生電容器CP2之第一端和第二端之間之一第二電壓VD2卻尚未下降至零，此導致第二切換器220會產生不必要之能量損耗。
第4B圖係顯示根據本發明一實施例所述之升壓轉換器200(已使用調整電路230)之電位波形圖，其中橫軸代表時間，而縱軸代表電壓值或電流值。如第4B圖所示，若已使用調整電路230，則可有效抑制第二寄生電容器CP2之非理想特性。當第二切換器220由禁能狀態轉換為致能狀態時，第二寄生電容器CP2之第一端和第二端之間之第二電壓VD2已經完全放電至零，使得第二切換器220可達成近乎無損耗之零電壓切換操作。
在一些實施例中，升壓轉換器200之元件參數可如下列所述。第一寄生電容器CP1之電容值可介於142.5pF至157.5pF之間，較佳為150pF。第二寄生電容器CP2之電容值可介於142.5pF至157.5pF之間，較佳為150pF。電容器C1之電容值可介於612μF至748μF之間，較佳為680μF。第二電感器L2之電感值可介於19μH至21μH之間，較佳為20μH。第三電感器L3之電感值可介於19μH至21μH之間，較佳為20μH。電阻器R1之電阻值可介於22.5MΩ至27.5MΩ之間，較佳為25MΩ。第一控制電位VC1和第二控制電位VC2之切換頻率皆可約為65kHz，以上參數範圍係根據多次實驗結果而得出，其有助於最佳化升壓轉換器200之轉換效率。
本發明提出一種新穎之升壓轉換器，其包括調整電路及其放電路徑。根據實際量測結果，使用前述設計之升壓轉換器可消除各個切換器之非理想寄生電容效應，從而可達成近乎無損耗之零電壓切換操作。大致而言，本發明可有效提高升壓轉換器之輸出效率，故其很適合應用於各種各式之電子裝置當中。
值得注意的是，以上所述之電位、電流、電阻值、電感值、電容值，以及其餘元件參數均非為本發明之限制條件。設計者可以根據不同需要調整這些設定值。本發明之升壓轉換器並不僅限於第1-4圖所圖示之狀態。本發明可以僅包括第1-4圖之任何一或複數個實施例之任何一或複數項特徵。換言之，並非所有圖示之特徵均須同時實施於本發明之升壓轉換器當中。雖然本發明之實施例係使用金氧半場效電晶體為例，但本發明並不僅限於此，本技術領域人士可改用其他種類之電晶體，例如：接面場效電晶體，或是鰭式場效電晶體等等，而不致於影響本發明之效果。
在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、200:升壓轉換器 110、210:第一切換器 120、220:第二切換器 130、230:調整電路 140、240:放電路徑 150、250:輸出級電路 C1:電容器 CP1:第一寄生電容器 CP2:第二寄生電容器 D1:二極體 ID1:第一電流 ID2:第二電流 L1:第一電感器 L2:第二電感器 L3:第三電感器 M1:第一電晶體 M2:第二電晶體 N1:第一節點 N2:第二節點 N3:第三節點 NIN:輸入節點 NOUT:輸出節點 PA1:第一電流路徑 PA2:第二電流路徑 R1:電阻器 VC1:第一控制電位 VC2:第二控制電位 VD1:第一電壓 VD2:第二電壓 VIN:輸入電位 VOUT:輸出電位 VSS:接地電位
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之升壓轉換器之示意圖。 第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之升壓轉換器之示意圖。 第3A圖係顯示升壓轉換器未使用調整電路時之電位波形圖。 第3B圖係顯示根據本發明一實施例所述之升壓轉換器(已使用調整電路)之電位波形圖。 第4A圖係顯示升壓轉換器未使用調整電路時之電位波形圖。 第4B圖係顯示根據本發明一實施例所述之升壓轉換器(已使用調整電路)之電位波形圖。
100:升壓轉換器
110:第一切換器
120:第二切換器
130:調整電路
140:放電路徑
150:輸出級電路
CP1:第一寄生電容器
CP2:第二寄生電容器
L1:第一電感器
L2:第二電感器
L3:第三電感器
VC1:第一控制電位
VC2:第二控制電位
VIN:輸入電位
VOUT:輸出電位
VSS:接地電位

Claims (10)

  1. 一種升壓轉換器，包括： 一第一電感器，用於接收一輸入電位； 一第一切換器，內建一第一寄生電容器，其中該第一切換器係根據一第一控制電位來選擇性地將該第一電感器耦接至一接地電位； 一輸出級電路，用於產生一輸出電位； 一第二切換器，內建一第二寄生電容器，其中該第二切換器係根據一第二控制電位來選擇性地將該第一電感器耦接至該輸出級電路；以及 一調整電路，包括一第二電感器、一第三電感器，以及一放電路徑，其中該第一寄生電容器與該第二電感器共振再經由該放電路徑耦接至該接地電位，或是該第二寄生電容器與該第三電感器共振再經由該放電路徑耦接至該接地電位。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之升壓轉換器，其中該第一電感器具有一第一端和一第二端，該第一電感器之該第一端係耦接至一輸入節點以接收該輸入電位，而該第一電感器之該第二端係耦接至一第一節點。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之升壓轉換器，其中該第一切換器包括： 一第一電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第一電晶體之該控制端係用於接收該第一控制電位，該第一電晶體之該第一端係耦接至該接地電位，而該第一電晶體之該第二端係耦接至該第一節點。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之升壓轉換器，其中該第一寄生電容器具有一第一端和一第二端，該第一寄生電容器之該第一端係耦接至該第一節點，而該第一寄生電容器之該第二端係耦接至該接地電位。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之升壓轉換器，其中該輸出級電路包括： 一電容器，具有一第一端和一第二端，其中該電容器之該第一端係耦接至一輸出節點以輸出該輸出電位，而該電容器之該第二端係耦接至該接地電位。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之升壓轉換器，其中該第二切換器包括： 一第二電晶體，具有一控制端、一第一端，以及一第二端，其中該第二電晶體之該控制端係用於接收該第二控制電位，該第二電晶體之該第一端係耦接至該輸出節點，而該第二電晶體之該第二端係耦接至該第一節點。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之升壓轉換器，其中該第二寄生電容器具有一第一端和一第二端，該第二寄生電容器之該第一端係耦接至該第一節點，而該第二寄生電容器之該第二端係耦接至該輸出節點。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之升壓轉換器，其中該第二電感器具有一第一端和一第二端，該第二電感器之該第一端係耦接至該第一節點，該第二電感器之該第二端係耦接至一第二節點，該第三電感器具有一第一端和一第二端，該第三電感器之該第一端係耦接至該第一節點，而該第三電感器之該第二端係耦接至該第二節點。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之升壓轉換器，其中當該該第一電晶體致能且該第二電晶體禁能時，該第二寄生電容器係與該第三電感器共振再藉由該放電路徑進行完全放電，而當該第一電晶體禁能且該第二電晶體致能時，該第一寄生電容器係與該第二電感器共振再藉由該放電路徑進行完全放電。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之升壓轉換器，其中該放電路徑包括： 一二極體，具有一陽極和一陰極，其中該二極體之該陽極係耦接至該第二節點，而該二極體之該陰極係耦接至一第三節點；以及 一電阻器，具有一第一端和一第二端，其中該電阻器之該第一端係耦接至該第三節點，而該電阻器之該第二端係耦接至該接地電位。
TW108144241A 2019-12-04 2019-12-04 升壓轉換器 TWI715328B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW108144241A TWI715328B (zh) 2019-12-04 2019-12-04 升壓轉換器
US16/845,177 US11205957B2 (en) 2019-12-04 2020-04-10 Boost converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW108144241A TWI715328B (zh) 2019-12-04 2019-12-04 升壓轉換器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI715328B TWI715328B (zh) 2021-01-01
TW202123592A true TW202123592A (zh) 2021-06-16

Family

ID=75237260

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108144241A TWI715328B (zh) 2019-12-04 2019-12-04 升壓轉換器

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11205957B2 (zh)
TW (1) TWI715328B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI704757B (zh) * 2020-02-11 2020-09-11 宏碁股份有限公司 升壓轉換器
US11923711B2 (en) * 2021-10-14 2024-03-05 Amogy Inc. Power management for hybrid power system

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5164656A (en) * 1989-08-14 1992-11-17 Zdzislaw Gulczynski Switching power supply with constant or sinusoidal input current
US5594635A (en) * 1993-03-30 1997-01-14 Motorola, Inc. Constant frequency, zero-voltage-switching converters with resonant switching bridge
US5543704A (en) * 1994-06-08 1996-08-06 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Pulse width modulated DC-to-DC boost converter
US5841268A (en) * 1997-09-29 1998-11-24 Power Architects Corporation Multi-resonant soft switching snubber network for DC-to-DC converter
US5977754A (en) * 1999-02-01 1999-11-02 Astec International Limited Offset resonance zero volt switching boost converter
US6434029B1 (en) * 2001-10-17 2002-08-13 Astec International Limited Boost topology having an auxiliary winding on the snubber inductor
US6987675B2 (en) * 2003-05-23 2006-01-17 Delta Electronics, Inc. Soft-switched power converters
US7233507B2 (en) * 2005-05-18 2007-06-19 Optimum Power Conversion, Inc. Non dissipative snubber circuit with saturable reactor
JP4397938B2 (ja) * 2007-05-11 2010-01-13 本田技研工業株式会社 共振型電力変換装置
TWI467920B (zh) 2011-10-31 2015-01-01 Richtek Technology Corp 高壓偏移偵測電路
TWI465025B (zh) * 2012-12-03 2014-12-11 Univ Kun Shan Single Switch Zero Voltage Switching Resonant Converter
FR3015805B1 (fr) * 2013-12-20 2017-03-10 Gen Electric Hacheur elevateur entrelace a commutation douce
TWI506938B (zh) * 2014-04-03 2015-11-01 Univ Kun Shan Single - switch - type load - sharing resonator
JP6906505B2 (ja) * 2015-09-28 2021-07-21 プレジデント アンド フェローズ オブ ハーバード カレッジ 高電圧容量性アクチュエータのためのドライバ
US9705411B2 (en) * 2015-12-08 2017-07-11 Delta Electronics, Inc. Soft-switched bidirectional buck-boost converters
CN106992670B (zh) * 2017-04-07 2019-07-09 西安电子科技大学 用于pfm模式升压型dc-dc转换器的自适应导通时间控制电路
CN107769541A (zh) * 2017-11-20 2018-03-06 哈尔滨工业大学 Lcc谐振缓冲型双向直流变换器及其调频软启动控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI715328B (zh) 2021-01-01
US20210175797A1 (en) 2021-06-10
US11205957B2 (en) 2021-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI688195B (zh) 電源供應器
TWI736367B (zh) 具有高功率因數之升壓轉換器
TWI710885B (zh) 電源供應器
TWI692185B (zh) 升壓轉換器
TWI715328B (zh) 升壓轉換器
TWI740686B (zh) 降低總諧波失真之升壓轉換器
TWI731772B (zh) 低雜訊之升壓轉換器
TWI726758B (zh) 消除振鈴效應之電源供應器
TWI704756B (zh) 升壓轉換器
TWI757667B (zh) 升壓轉換器
TWI704757B (zh) 升壓轉換器
TWI698075B (zh) 電源供應器
TWI731675B (zh) 消除振鈴效應之電源供應器
TWI751658B (zh) 低損耗之升壓轉換器
CN113346771B (zh) 升压转换器
TWI715464B (zh) 降壓轉換器
TWI806548B (zh) 升壓轉換器
CN113258755B (zh) 升压转换器
TWI715468B (zh) 降壓轉換器
TWI817491B (zh) 高效率之升壓轉換器
TWI726759B (zh) 改良輸出穩定度之升壓轉換器
TW202406291A (zh) 高效率之電源供應器
TWI740657B (zh) 平衡電流之並聯式電源供應器
TW202343200A (zh) 行動裝置
TW202343946A (zh) 電源供應器