直流/直流转换器及其控制器和控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电能传输技术领域，尤其涉及一种直流/直流转换器及其控制电路和控制方法。
【背景技术】
[0002]图1所示为现有的直流/直流转换器100的模块图。直流/直流转换器100包括包含开关SWl和开关SW2的半桥开关电路、变压器电路102以及整流电路104。半桥开关电路中的开关SWl和开关SW2的状态由PWM驱动信号DRV控制，从而选择性地将输入电能从端口 VDC端传输至变压器电路102。变压器电路102中包括变压器T、电感LM以及包含电容CR和电感LR的滤波电路。变压器T通过开关SWl和开关SW2接收输入电能SW，并将输入电能转换成输出电能。另外，变压器T的初级绕组产生初级电流，由于磁场感应，变压器T的次级绕组产生次级电流。整流器104调整次级电流，并将次级电流所产生的输出电能提供给负载106。
[0003]当闭合或断开一个开关(例如开关SWl或SW2)时，必定会有开关损耗。比如，当开关接收到驱动信号，开关导通，开关两端的电压经过第一时间间隔后降至零，流过开关的电流经过第二时间间隔后增加至一定电流值，其中第二时间间隔与第一时间间隔是重叠的。这样，开关导通过程中，必定消耗电能，同样地，开关断开时，也会消耗电能。上述由于开关闭合断开所消耗的电能，称为开关损耗。
[0004]现有技术中，用于驱动直流/直流转换器100的开关的驱动信号DRV包含一个固定的频率，这样，无论直流/直流转换器100是为重型负载或轻负载供电，开关总是以固定的频率导通和闭合。然而，实际情况是:当直流/直流转换器100为轻负载供电时，没有必要导通和闭合开关。这样，在为轻负载供电的情况下，直流/直流转换器100不可避免的会浪费电能，且由于开关损耗，电能的转换效率也会变低。
[0005]另外，从产生驱动信号导通开关到开关完全导通存在导通延迟时间间隔，同理，从产生驱动信号断开开关到开关完全断开期间存在断开延迟时间间隔。这些延迟时间是由于非理想性开关以及与之相关的电路(如用于驱动开关的驱动器电路)所造成的。如果直流/直流转换器100为轻负载供电，直流/直流转换器100可以减小开关导通时间(ON时间)，比如将驱动信号DRV的脉宽减小到一个相对于延迟时间来说较小的值。同样地，如果直流/直流转换器100为重负载供电，直流/直流转换器100可以增加驱动信号DRV的脉宽，这样开关断开时间(OFF时间)相对于延迟时间来说减小了，也就是驱动信号DRV中指示为逻辑低电平的时间段减小了。因此，ON时间或OFF时间可能不足以恰当的导通或断开开关开关SWl和开关SW2。
[0006]另外，驱动器(图1中未示出)控制开关SWl和开关SW2时会存在不同的时间延迟，这可能导致开关SWl和开关SW2在同一时刻导通。如果开关SWl和开关SW2在同一时刻导通，电流从端口 VDC处的电源流经开关SWl和开关SW2至接地端，从而端口 VDC至接地端发生短路，开关SWl和开关SW2会流过一个相当大的电流脉冲。这样的电流脉冲会对电源以及开关SWl和开关SW2产生破坏。所以一种可以解决上述缺陷的电能转换器显得很有必要。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种直流/直流转换器的控制电路，能够减小电能传输时的能耗，同时提高电能传输的性能。
[0008]本发明提供了一种用于控制直流/直流转换器的控制器，所述控制器包括:信号发生器，用于交替地生成第一脉冲信号和第二脉冲信号；以及与所述信号发生器耦合的控制电路，用于根据所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号控制多个开关，其中，所述多个开关包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，当所述控制电路检测到所述第一脉冲信号的第一边沿后，断开所述第三开关，且从检测到所述第一边沿时刻起延迟第一预设延时后导通所述第一开关，当所述控制电路检测到所述第一脉冲信号的第二边沿后，断开所述第四开关，且从检测到所述第二边沿时刻起延迟第二预设延时后导通所述第二开关，当所述控制电路检测到所述第二脉冲信号的第三边沿后，断开所述第一开关，且从检测到所述第三边沿时刻起延迟第三预设延时后导通所述第三开关，以及当所述控制电路检测到所述第二脉冲信号的第四边沿后，断开所述第二开关，且从检测到所述第四边沿时刻起延迟第四预设延时后导通所述第四开关。
[0009]本发明还提供了一种控制直流/直流转换器的方法，所述方法包括:信号发生器交替地生成第一脉冲信号和第二脉冲信号；以及与所述信号发生器耦接的控制电路根据所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号控制多个开关，所述多个开关包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，其中所述控制电路根据所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号控制所述多个开关的步骤包括:当检测到所述第一脉冲信号的第一边沿时，断开所述第三开关，且从检测到所述第一边沿时刻起延迟第一预设延时后导通所述第一开关，当检测到所述第一脉冲信号的第二边沿时，断开所述第四开关，且从检测到所述第二边沿时刻起延迟第二预设延时后导通所述第二开关，当检测到所述第二脉冲信号的第三边沿时，断开所述第一开关，且从检测到所述第三边沿时刻起延迟第三预设延时后导通所述第三开关，以及当检测到所述第二脉冲信号的第四边沿时，断开所述第二开关，且从检测到所述第四边沿时刻起延迟第四预设延时后导通所述第四开关。
[0010]本发明又提供一种直流/直流转换器，所述直流/直流转换器包括:多个开关，用于控制变压器电路，其中所述多个开关包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；以及与所述多个开关相耦接的控制器，用于检测第一脉冲信号和第二脉冲信号，其中，当所述控制器检测到所述第一脉冲信号的第一边沿后，断开所述第三开关，且从检测到所述第一边沿时刻起延迟第一预设延时后导通所述第一开关；当所述控制器检测到所述第一脉冲信号的第二边沿后，断开所述第四开关，且从检测到所述第二边沿时刻起延迟第二预设延时后导通所述第二开关；当所述控制器检测到所述第二脉冲信号的第三边沿后，断开所述第一开关，且从检测到所述第三边沿时刻起延迟第三预设延时后导通所述第三开关；以及当所述控制器检测到所述第二脉冲信号的第四边沿后，断开所述第二开关，且从检测到所述第四边沿时刻起延迟第四预设延时后导通所述第四开关。
[0011]与现有技术相比，本发明的直流/直流转换器及其控制电路、控制方法，可以提高直流/直流转换器的转换效率，以及避免产生直流/直流转换器的开关损耗等缺陷。
【附图说明】
[0012]以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。
[0013]图1所示为现有电能转换器的模块图；
[0014]图2所示为根据本发明的实施例的电能转换器的模块图；
[0015]图3所示为根据本发明的一个实施例的转换电路的电路图；
[0016]图4所示为根据本发明的一个实施例的控制器的模块图；
[0017]图5A所示为根据本发明的一个实施例的第一逻辑单元的电路模块图；
[0018]图5B所示为根据本发明的一个实施例地信号发生器的电路模块图；
[0019]图5C所示为根据本发明的一个实施例的第二逻辑单元的电路模块图；
[0020]图6所示为根据本发明的一个实施例的延迟单元的电路模块图；
[0021]图7所示为根据本发明的一个实施例的PWM信号、驱动信号、控制信号、初级电流、次级电流以及反馈信号的波形图；
[0022]图8所示为根据本发明的一个实施例的控制直流/直流转换器的方法流程图；
[0023]图9所示为根据本发明的一个实施例的控制直流/直流转换器的方法流程图；
[0024]图10所示为根据本发明的一个实施例的控制直流/直流转换器的方法流程图。
【具体实施方式】
[0025]以下将对本发明的实施例给出详细的参考。尽管本发明通过这些实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，本发明涵盖所附权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有替代物、变体和等同物。
[0026]另外，为了更好地说明本发明，在下文的【具体实施方式】中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、手续、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
[0027]本发明提供了一种直流/直流转换器，该直流/直流转换器包含将输入电能转换为输出电能的转换电路以及控制电能转换的控制器。在一个实施例中，控制器包括信号发生器和逻辑电路，信号发生器用于生成PWM信号(Pulse Width Modulat1n，脉宽调制信号)，逻辑电路用于根据PWM信号提供驱动信号。该驱动信号可以驱动转换电路中的多个开关来控制电能转换。如下文中所详细描述本发明中的直流/直流转换器可以克服现有直流/直流转换器100中的缺陷。
[0028]图2所示为根据本发明的实施例的直流/直流转换器200的模块图。直流/直流转换器200可以是基于变压器的直流/直流转换器(下文简称为直流/直流转换器200)。如图2所示，直流/直流转换器200包括控制器202和转换电路204。
[0029]控制器202包括控制电路206 (比如逻辑电路)和信号发生器208。信号发生器208生成多个脉冲信号来控制电路206，其中该多个脉冲信号可以是包括第一脉冲信号(PWM1信号)和第二脉冲信号(PWM2信号)的PWM信号。控制电路206至少基于PWMl信号和PWM2信号向转换电路204提供多个驱动信号来控制电能转换。
[0030]转换电路204包括开关电路210和电能转换电路212。开关电路210包括多个开关，用于分别将从接收端口 VIN接收到的输入电能传输至电能转换电路212。电能转换电路212将输入电能转换为输出电能，并将输出电能通过输出端口 VOUT传输至电能消耗设备，如负载。控制器202提供的驱动信号可以控制开关电路210中的开关的状态，从而控制传送至电能转换电路212的功率。
[0031]如图2所示实施例中，转换电路204也包括整流电路214，该整流电路214可以与电能转换电路212耦合或包括在电能转换电路212中，反馈电路216通过整流电路214连接在控制电路206和电能转换电路212之间。反馈电路216用于检测电能转换的进程，并将反馈信号提供给控制电路206。控制电路206还提供一组控制信号给整流电路214来响应反馈信号，从而控制整流电路214。关于控制整流电路214的具体细节将会在下文中描述。