[发明专利]开关电源

说明书

一种开关电源包括：多个并联支路，每个并联支路包括两个串联连接的可控开关(110、112、120、122、130、132)和连接在两个开关(110、112、120、122、130、132)与输出节点(150)之间的线圈(141)；电容器(152)，连接在并联支路的输出节点与接地(154)之间；以及控制器(160)，该控制器(160)被配置为切换每个并联支路(401、402、403)的两个串联连接的可控开关(110、112、120、122、130、132)使得当流过并联支路的线圈(141)的电流(I1)达到大于5A的第一电流值时，将并联支路的第一开关(110、120、130)从导通状态切换至非导通状态，并且使得当流过并联支路的线圈的电流达到小于0A的第二电流值时，将第二开关(112、122、132)从导通状态切换至非导通状态。

技术领域

本发明涉及电子电路并且尤其涉及用于提供千瓦范围内的功率的开关电源。

背景技术

开关电源是已知的。具体地，存在所谓的降压转换器，或者降压转换器。所谓的多相降压转换器已知专门用于在计算机板上供给CPU。这种多相开关电源包括其中降压转换器电路在输入和负载之间并联连接的电路拓扑。n个“相”中的每一个在切换周期内以均匀隔开的间隔接通。这种所谓的多相降压转换器是已知的，例如，从专业出版物“使用耦合电感器增强多相降压转换器的瞬态性能(Using Coupled Inductors to Enhance TransientPerformance of Multi-Phase Buck Converters)”，J.Li等人，IBM Symposium，2004年9月14-15日，第1-25页中。

特别是对于必须切换相对高功率的开关电源，关于电磁兼容性是非常重要的，一方面关于功率消耗和整体性能，即也关于效率，另一方面，关于实现了大程度的电磁兼容性和高效率，或低功耗。由于在开关电源中发生的固有瞬态过程，非常重要的是不仅要思考输出电压或输出电流，在设计开关电源及其部件时还要考虑电荷反转过程和相关磁场。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于开关电源和/或可用于开关电源中的元件的改进概念。

该目的通过本发明的开关电源和本发明的运行开关电源的方法实现。

本发明基于以下发现：如果开关电源是多相开关电源，并且还包括特定类型的依赖于电流的切换，特别是负电流，则开关电源可以满足这样要求。开关电源包括多个并联支路，每个并联支路包括两个串联连接的可控开关和连接在两个开关和输出节点之间的线圈。此外，设置连接在并联支路的输出节点和接地之间的电容器。控制器被配置为将每个并联支路的两个开关以以下这种方式切换：当流过该并联支路的线圈的电流达到大于5A的第一电流值时将并联支路的第一开关从导通状态切换为非导通(阻塞)状态，并且当流过该并联支路的线圈的电流达到小于0A的第二电流值时将第二开关从导通状态切换为非导通状态。

以这种方式，确保流过线圈的电流在其再次切换之前通过地线，并且其甚至略微为负。这确保了例如在开关或者另外设置在开关上的续流二极管中的半导体元件中的自由电荷载体尽可能地耗尽。以这种方式，一方面可以实现快速切换，另一方面可以实现不需要与强磁场或电场相抗衡的切换。因此，使功率损耗显著地减小或者最小化。

根据本发明的另一方面，采用晶体管堆叠电路，其包括第一晶体管元件，第一晶体管元件包括第一半导体区域，第一半导体区域包括第一前侧，第一源极或发射极敷金属布置在第一前侧上，并且包括后侧，第一漏极或集电极接触形成在后侧上，并且包括第一栅极或基极接触。因此设置有第二晶体管元件。第二晶体管元件堆叠在第一晶体管元件上，第二漏极或集电极接触布置成堆叠在第一源极或发射极敷金属上并以传导方式连接。此外，输出接触连接至第二漏极或集电极接触并且连接至第一源极或者发射极敷金属。