專利名稱：Dc/dc變換器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于降低元件擊穿電壓的DC/DC變換器。
背景技術：
通常，電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)分為變換器和逆變器。變換器用于將AC 輸入電壓變換為DC電壓，以及逆變器用于將DC輸入電壓變換為 AC電壓。
這些電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)用于向電動機、照明設備、通信裝置等供電。 這些電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將通過變壓器提供的電壓控制為預定的電壓幅 值以馬區(qū)動這些裝置。
特別的，發(fā)光二極管(LED)用于在諸如通信裝置、電視機、 監(jiān)控器等的電子產(chǎn)品中傳送各種信號。用于傳送信號的LED在所 施加的電壓高于閾值電壓時發(fā)光，并在所施加的電壓j氐于該閾值電 壓時不發(fā)光。最近，已開發(fā)出具有高于白熾燈發(fā)光效率的白色LED。因此， 正在進4亍以LED代替白熾燈和熒光燈的研究。另外，與用于信號 傳送的LED不同，對于用于發(fā)光的LED，應該-使用其中可以流過 大量電流以及能夠發(fā)出亮光的高亮度LED。
為獲得這樣發(fā)光標準所需要的亮度，大量的LED應該相互串 聯(lián)或并聯(lián)布置。在這種情況下，當串聯(lián)布置LED時，需要對應于 LED數(shù)目的多個驅(qū)動電壓。因此，需要高驅(qū)動電壓以獲得高亮度。 因此，4是高了元件的擊穿電壓。
下文中，將參照圖1至圖3來描述傳統(tǒng)的DC/DC變換器。
圖1是傳統(tǒng)的DC/DC變換器的方框圖。圖2和圖3是圖1中 的傳統(tǒng)的DC/DC變4灸器的改進的方才匡圖。
如圖l所示，傳統(tǒng)的DC/DC變換器包括功率因子校正(PFC) 單元IO，用于減少車命入電壓的^^皆波和功率損失；隔離變沖灸單元ll, 連接至PFC單元10;恒流變換單元12,用于將從隔離變換單元11 輸出的驅(qū)動電壓控制至預定幅度，并輸出經(jīng)過控制的驅(qū)動電壓；以 及負載13,通過接收通過恒流變換單元12輸出的驅(qū)動電壓進行工 作。
在這種情況下，傳統(tǒng)DC/DC變4灸器可以通過PFC單元10來校 正功率因子。但是，為滿足安全標準，需要隔離變換單元ll。隔離 變換單元11將從PFC單元10輸出的電壓變換為用于驅(qū)動負載的 DC電壓，并輸出變換后的電壓。另夕卜，恒流變換單元12控制由隔 離變換單元ll輸出的驅(qū)動電壓以使恒流流過，從而驅(qū)動負載13。如圖2所示，隔離變才灸單元11和恒流變4奐單元12可組合為一 個隔離恒流變換單元21。可選地，如圖3所示，PFC單元10和隔 離變4灸單元11可組合為一個電源單元30。
但是，傳統(tǒng)DC/DC變換器存在如下的問題。
在傳統(tǒng)DC/DC變換器中，乂人隔離變換單元11輸出的驅(qū)動電壓 被提供到恒流變換單元12,以及恒流變換單元12控制所提供的驅(qū) 動電壓以傳送至負載13。在這種情況下，當增加i殳置于負載13中 的LED的數(shù)目時，用于驅(qū)動負載13的驅(qū)動電壓的幅值也應增加。
因此，隔離變換單元11輸出具有大幅值的驅(qū)動電壓，并且已 經(jīng)接收到該驅(qū)動電壓的恒流變換單元12將升高接收到的驅(qū)動電壓 以車lr出。乂人而，《且成恒流變才奐單元12的元4牛(未示出)的擊穿電 壓增大。
另外，當組成恒流變換單元12的元件的擊穿電壓增大時，增 大了元件的尺寸。因此，恒流變換單元12和DC/DC變換器的尺寸 增大，從而增加了制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個優(yōu)點在于提供了一種DC/DC變換器，其中，恒 流變4灸單元連4妄到由電源單元輸出的多個驅(qū)動電壓中的4壬意一個 驅(qū)動電壓，并且串聯(lián)連接輸出該多個驅(qū)動電壓的變壓器的多個副 邊，從而降低設置在恒流變換單元中的元件的擊穿電壓。
本發(fā)明的總發(fā)明構思的其它方面和優(yōu)點將部分地在隨后的描 述中進行闡述，以及部分地將通過描述而變得顯而易見，或者可以 通過總發(fā)明構思的實施而獲得。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，DC/DC變換器包括電源單元，該電 源單元包括具有一個原邊和多個副邊的變壓器，并輸出多個驅(qū)動電 壓用于驅(qū)動負載；以及恒流變換單元，該恒流變換單元連接至變壓 器的多個副邊中的 一 個副邊和與該 一 個副邊相鄰的另 一 個副邊的 低壓端并升高從該一個副邊輸出的驅(qū)動電壓。
DC/DC變換器還包括驅(qū)動控制單元，用于控制電源單元和恒流 變4灸單元以驅(qū)動或4亭止負載。
驅(qū)動控制單元可將用于控制電源單元和恒流變4奐單元的第一 和第二驅(qū)動控制信號分別傳送到電源單元和恒流變換單元，以停止
驅(qū)動負載。
當從驅(qū)動控制單元傳送用于停止驅(qū)動負載的第二驅(qū)動控制信 號時，恒流變才灸單元可阻斷由電源單元^是供的驅(qū)動電壓。
當從驅(qū)動控制單元傳送用于驅(qū)動負載的第二驅(qū)動控制信號時， 恒流變才灸單元可升高并llr出由電源單元才是供的驅(qū)動電壓。
電源單元可由選自反激式變換器、正激式變換器、半橋式變換 器、全橋式變換器、以及推挽式變換器中的任意一個組成。
恒流變換單元可由升壓式變換器、降壓式變換器、降壓/升壓式 變換器、單端初級電感式(SEPIC)變換器、以及丘克(Cuk)變換 器中的任意一個組成。
升壓式變換器可包括電感器，其一端連接至變壓器的多個副 邊中的一個副邊的高壓端(high-voltage stage );開關元4牛，其漏^L 連接至電感器的另一端以及其源極接地；整流二極管，其陽極連接 至開關元件的漏極；平滑電容器，其一端連接至變壓器的多個副邊
10中的相鄰副邊的^f氐壓端和整流二才及管的陰極之間的接點以及其另
一端4妄地；以及開關控制部，其連4妄至開關元件的柵才及并接收負載 中流過的電流以4吏開關元件導通/截止。
降壓式變換器可包括開關元件，其源極連接至變壓器的多個 副邊中的一個副邊的高壓端；整流二極管，其陽極接地以及其陰極 連才妄至開關元件的漏一及；電感器，其一端連4妻至開關元件的漏極和 整流二極管的陰極之間的接點；平滑電容器，其一端連接至變壓器 的多個副邊中的相鄰副邊的低壓端和電感器的另 一端之間的接點, 以及其另一端4妄地；以及開關控制部，其連4妄至開關元件的4冊極并 接收負載中流過的電流以使開關元件導通/截止。
降壓/升壓式變換器可包括開關元件，其源極連接至變壓器的 多個副邊中的一個副邊的高壓端；電感器，其一端連4妻至開關元件 的漏極以及其另一端接地；整流二極管，其陰極連接至電感器的一 端；平滑電容器，其一端連4妻至變壓器的多個副邊中的相鄰副邊的 低壓端和整流二才及管的陽極之間的接點，以及其另 一端4妻地；以及開 關控制部，其連4妻至開關元件的棚-才及并4^收負載中流過的電流以使 開關元件導通/截止。
單端初級電感式變換器可包括第一電感器，其一端連接至變 壓器的多個副邊中的一個副邊的高壓端；開關元件，其源極連接至 第一電感器的另一端以及其漏極接地；電容器，其一端連接至第一 電感器的另一端和開關元件的源極之間的接點；第二電感器，其一 端連接至電容器的另一端以及其另一端接地；整流二極管，其陽極 連接至第二電感器的一端和電容器的另一端之間的接點；平滑電容 器，其一端連接至整流二極管的陰極以及其另一端接地；以及開關 控制部，其連接至開關元件的柵極并接收負載中流過的電流以使開 關元件導通/截止。丘克變換器可包括第一電感器，其一端連接至變壓器的多個 副邊中的一個副邊的高壓端；開關元件，其源極連接至第一電感器 的另一端以及其漏極接地；電容器，其一端連接至第一電感器的另 一端和開關元件的源極之間的接點；整流二極管，其陽極連接至電 容器的另一端以及其陰極接地；第二電感器，其一端連接至電容器 的一端和整流二極管的陽極之間的接點；平滑電容器，其一端連接 至第二電感器的另一端以及其另一端4妄:t也；以及開關4空制部，其連 接至開關元件的柵極并接收負載中流過的電流以使開關元件導通/ 截止。


通過以下結合附圖對實施例的描述，本發(fā)明的總發(fā)明構思的這 些和/或其它方面和優(yōu)點將變得顯而易見，并更容易理解，附圖中
圖1是傳統(tǒng)DC/DC變換器的方?jīng)_匡圖2和圖3是圖1的傳統(tǒng)DC/DC變換器的改進的方框圖4是根據(jù)本發(fā)明的DC/DC變換器的方框圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的DC/DC變換器的亮度控制模式的時 序圖6是根據(jù)本發(fā)明的DC/DC變換器的電路圖7A和圖7B是才艮據(jù)本發(fā)明的DC/DC變才灸器的才乘作時序圖8至圖11是根據(jù)本發(fā)明的DC/DC變換器的恒流變換單元的 文進的電路圖；以及圖12至圖16是示出才艮據(jù)本發(fā)明的DC/DC變換器的電源單元 的改進的電3各圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將具體參照本發(fā)明總的發(fā)明構思的實施例，附圖中示出了 本發(fā)明的總的發(fā)明構思的實例，其中，通篇中相同的參考標號表示 相同的元件。以下通過參照附圖描述實施例以解釋本發(fā)明的總的發(fā) 明構思。
下文中，將參考附圖詳細描述才艮據(jù)本發(fā)明的用于降低擊穿電壓 的DC/DC變換器。
實施例
圖4是根據(jù)本發(fā)明的DC/DC變換器的方框圖。圖5是示出根 據(jù)本發(fā)明的DC/DC變換器的亮度控制模式的時序圖。圖6是根據(jù) 本發(fā)明的DC/DC變換器的電路圖。圖7A和圖7B是根據(jù)本發(fā)明的 DC/DC變4灸器的4喿作時序圖。
如圖4所示，才艮據(jù)本發(fā)明的用于降^[氐擊穿電壓的DC/DC變換 器包括電源單元110，用于接收來自外部的AC輸入電壓Vin以 豐命出第一和第二DC驅(qū)動電壓Vol和Vo2;以及恒流變換單元120, 用于升高由電源單元110提供的第二驅(qū)動電壓Vo2以輸出第三驅(qū)動 電壓Vo3。連4妻至電源單元110和恒流變4奐單元120的負載130通 過4妄收由電源單元110l是供的第一驅(qū)動電壓Vol和由恒流變換單元 120 It出的第三驅(qū)動電壓Vo3來^皮驅(qū)動。才艮據(jù)本發(fā)明的DC/DC變換器還包括驅(qū)動控制單元140，用于選 擇性地控制負載130的驅(qū)動。驅(qū)動控制單元140可通過控制電源單 元110和恒流變換單元120來控制負載130的驅(qū)動時間。
例如，如圖5所示，當在負載130由LED組成的情況下需要 控制亮度控制時間時，驅(qū)動控制單元140在亮度控制接通的時間間 隔豐lr出用于馬區(qū)動電源單元110和恒流變纟灸單元120兩者的第一和第 二驅(qū)動控制信號Sl和S2，并在亮度控制關閉的時間間隔輸出用于 驅(qū)動電源單元110和4亭止恒流變才灸單元120的第一和第二驅(qū)動控制 孑言號Sl和S2。
在亮度控制接通的時間間隔，電源單元110和恒流變換單元120 由用于馬區(qū)動電源單元IIO和恒流變纟奐單元120的第一和第二4空制4言 號Sl和S2驅(qū)動，以及負載130通常通過"l妄收第一驅(qū)動電壓Vol和 通過升高第二驅(qū)動電壓Vo2獲得的第三驅(qū)動電壓Vo3來驅(qū)動。
在亮度控制關閉的時間間隔，恒流變換單元120通過用于僅驅(qū) 動電源單元110并停止恒流變換單元120的第一和第二驅(qū)動控制信 號S1和S2而^皮停止。因此，負載130接收第一驅(qū)動電壓Vol和與 第二驅(qū)動電壓Vo2對應的第三驅(qū)動電壓Vo3。此時，施力口到負載130 上的第一和第三驅(qū)動電壓Vol和Vo3的總和小于驅(qū)動負載130的閾 4直電壓。因此，負載130未4皮驅(qū)動。
即，在恒流變換單元12(H皮驅(qū)動和停止時，輸出大于或小于負 載130的閾值電壓的電壓以控制負載130。
在傳統(tǒng)的DC/DC變換器中，恒流變換單元120接收由電源單 元110輸出的所有驅(qū)動電壓，然后升高驅(qū)動電壓以進行輸出。然而, 在根據(jù)本發(fā)明的DC/DC變換器中，恒流變換單元120僅4妄收從電 源單元110 #T出的驅(qū)動電壓Vo 1和Vo2之一,然后升高該驅(qū)動電壓以進行輸出。因此，提高了效率，并且可以降低設置于恒流變換單元
120中的元件的擊穿電壓。
在圖3所示的傳統(tǒng)DC/DC變換器中，在^f叚i殳電源單元30的效 率為nl以及恒流變換單元31的效率為n2時，傳統(tǒng)的DC/DC變換 器的總效率為nl.n2。在根據(jù)本發(fā)明的DC/DC變換器中，總功率的 K。/"皮乂人電源單元IIO傳遞至負載130，以及總功率的(l-K。/o)^皮傳遞 至恒流變換單元120。因此，當4支設電源單元110的效率為nl'以 及恒流變換單元120的效率為n2'時，DC/DC變換器的總效率為 nl'.n2'+K(l-n2')nl'。
即，與傳統(tǒng)的DC/DC變才灸器的歲丈率相比，才艮才居本發(fā)明的DC/DC 變才灸器的效率增力o了 K(l-n2')nl'。
參照圖6,將對根據(jù)本發(fā)明的DC/DC變換器進行更詳細的描 述。同時，在根據(jù)本發(fā)明的DC/DC變換器中，電源單元110包括 具有兩個副邊第一副邊和第二副邊Nsl和Ns2的變壓器T。但是， 本發(fā)明并不限于此，還可應用于具有多個副邊的變壓器。
電源單元110包4舌整纟危部lll、具有一個原邊Npl和兩個副 邊第一副邊和第二副邊Nsl和Ns2的變壓器T、第一和第二整流二 才及管D1和D2、第一和第二平滑電容Cpl和Cp2、 PFC(功率因子 才交正)開關元件Qp、以及PFC控制部112。
電源單元IIO可由選自反激式變換器、正激式變換器、半橋式 變換器、全橋式變換器、以及推挽式變換器的任意一個組成。
整流部111由多個二才及管(未示出)組成以對llr入電壓Vin進 行整流。變壓器T將由整流部111整流后的輸入電壓Vin感應至第 一副邊和第二副邊Nsl和Ns2。 PFC開關元件Qp由/人PFC控制部112輸出的PFC開關控制信號Sp控制以接地，從而阻止將輸入電 壓Vin纟是供至變壓器T的第一副邊和第二副邊Nsl和Ns2。
PFC控制部112連4妄至驅(qū)動控制單元140并由通過驅(qū)動控制單 元140施加的第一驅(qū)動控制信號Sl來控制，乂人而在負載130的亮 度控制接通的時間間隔輸出用于使PFC開關元件Qp截止的PFC開 關控制信號Sp。然后，PFC開關元件Qp截止。另夕卜，PFC控制部 112在負載130的亮度控制關閉時間間隔輸出用于使PFC開關元件 Qp導通的PFC開關控制信號Sp以使PFC開關元件Qp導通。
連孑妄至變壓器T的第一副邊Nsl的高壓端的第一整流二才及管 Dl對感應到第一副邊Nsl的電壓進行整流，以及第一平滑電容器 Cpl 4吏經(jīng)過第一整流二才及管Dl整流后的電壓平滑以l命出第一驅(qū)動 電壓Vol。
連接至變壓器T的第二副邊Ns2的高壓端的第二整流二極管 D2對感應到第二副邊Ns2的電壓進4于整流，以及第二平滑電容器 Cp2 4吏經(jīng)過第二整流二4及管D2整流后的電壓平滑以輸出第二驅(qū)動 電壓Vo2。
以這種方式配置的電源單元110可通過變壓器T的第 一副邊和 第二副邊Nsl和Ns2來輸出具有不同幅值的第一和第二驅(qū)動電壓。
此夕卜，恒流變換單元120包括電感器L、開關元件Qs、第三 整流二極管D3、第三平滑電容器Cp3、和開關控制部121。恒流變 換單元120連接至變壓器T的第一副邊Nsl的低壓端和第二副邊 Ns2，并升高由第二副邊Ns2提供的第二驅(qū)動電壓Vo2以輸出第三 馬區(qū)動電壓Vo3。
16在圖6中，已經(jīng)舉例i兌明了恒流變4灸單元120由升壓式變才灸器 組成。然而，恒流變換器120可由選自降壓式變換器、降壓/升壓式 變換器、單端初級電感式變換器、和丘克變換器中的任意一個組成。
恒流變換單元120的電感器L的一端連4妻至變壓器T的第二副 邊Ns2的高壓端，以及其另一端連接至開關元件Qs的漏才及和第三 整流二極管D3的陽極之間的接點。開關元件Qs的源才及接地，以及 開關元件Qs的4冊極連接至開關控制部121。第三整流二4及管D3的 陰極連接至第三平滑電容器Cp3的一端，以及第三平滑電容器Cp3 的另一端4妄i也。
開關控制部121連接至負載130、開關元件Qs的柵極、和驅(qū)動 控制單元140。開關控制部121通過電阻器R接收負載130中流過 的電流，并輸出開關控制信號Sq用于使開關元件Qs導通/截止。
如圖7A和圖7B所示，當開關控制部121 ^接收到來自驅(qū)動控 制單元140的用于驅(qū)動負載130的第二控制信號S2時，開關控制 部121輸出用于升高第二驅(qū)動電壓Vo2的4氐電平開關控制信號Sq。 開關元件Qs ^^f氐電平開關控制〗言號Sq截至，以及恒流變^灸單元 120通過電感器L和第三平滑電容器Cp3升高第二驅(qū)動電壓Vo2以 輸出第三驅(qū)動電壓Vo3。然后，DC/DC變換器提供第一和第三驅(qū)動 電壓Vol和Vo3從而驅(qū)動負載130，其中Vol和Vo3之和大于負載 130的閾值電壓。
當開關控制部121接收到來自驅(qū)動控制單元140的用于停止驅(qū) 動負載130的第二控制信號S2時，開關控制部121輸出高電平開 關控制信號Sq以使開關元件Qs導通。開關元件Qs由于高電平開 關控制信號Sq而導通，以及由于通過電感器L提供的第二驅(qū)動電 壓Vo2^^皮阻斷，因此恒流變換單元120輸出對應于第三平滑電容器 Cp3中儲存的能量的第三驅(qū)動電壓Vo3。因此，DC/DC變換器提供第一和第三驅(qū)動電壓Vol和Vo3以4f止驅(qū)動負載130，其中，第一 和第三驅(qū)動電壓之和小于負載130的閾值電壓。
例如，4li殳負載130由4皮此串聯(lián)連4妄的54個LED組成，這些 LED的閾值電壓和驅(qū)動電壓分別祐:設置為2.5V和3.5V,以及在滿 足驅(qū)動電壓的條件時，負載130工作。在這種情況下，為了驅(qū)動負 載130 (使負載發(fā)光)，需要189V (3.5Vx54)的LED驅(qū)動電壓， 并且當施加小于135V的LED驅(qū)動電壓時，負載13(H亭止(熄滅)。
此時，如果電源單元llOllT出80V的第一驅(qū)動電壓Vol和50V 的第二驅(qū)動電壓Vo2,則恒流變換單元120接收50V的第二驅(qū)動電 壓以將流過負載130的電流控制為0.35A。
當在DC/DC變換器中執(zhí)行亮度控制模式時，驅(qū)動控制單元140 輸出第一和第二控制信號SI和S2以驅(qū)動電源單元IIO和恒流變換 單元120，以及電源單元110被第一驅(qū)動控制信號SI驅(qū)動以輸出 80V的第一驅(qū)動電壓和50V的第二驅(qū)動電壓。
如圖7A所示，恒流變換單元120由第二控制信號S2驅(qū)動，然 后輸出對應于時間間隔A的低電平開關控制信號Sq以使開關元件 Qs截止。因此，恒流變4灸單元120升高第二驅(qū)動電壓Vo2以輸出 109V的第三驅(qū)動電壓Vo3。然后，如圖7B的時間間隔C所示，負 載130接收189V的LED驅(qū)動電壓，其中，該驅(qū)動電壓為80V的第 一馬區(qū)動電壓Vol和109V的第三驅(qū)動電壓Vo3之和，/人而可以4妄通 54個UED。
如果未在DC/DC變換器執(zhí)行亮度控制模式，則驅(qū)動控制單元 140輸出第一和第二驅(qū)動控制信號SI和S2以驅(qū)動電源單元110和 停止恒流變換單元120。然后，電源單元110由第一驅(qū)動控制信號Sl驅(qū)動以^T出80V的第一驅(qū)動電壓Vol和50V的第二驅(qū)動電壓 Vo2。
恒流變換單元120由第二控制信號S2控制，并輸出對應于時 間間隔B的高電平開關控制信號Sq以-使開關元件Qs導通。因此， 恒流變換單元120不4妄收第二驅(qū)動電壓Vo2。從而，恒流變換單元 120輸出約為50V并存儲在平滑電容器Cp3中的第三驅(qū)動電壓Vo3。 負載130通過施加如間隔D所示的130V的LED驅(qū)動電壓而4亭止工 作，乂人而關閉LED。
才艮據(jù)本發(fā)明的DC/DC變換器可通過^5U空制恒流變換單元120 來控制負載130的驅(qū)動。因此，DC/DC變換器可以控制具有小于傳 統(tǒng)DC/DC變換器的幅值的電壓，這樣使得降低設置于恒流變換單 元120中的元件的擊穿電壓成為可能。
這可以通過表1 ^尋到馬全"i正。
傳統(tǒng)的DC/DC 變換器本發(fā)明備注
第三驅(qū)動電壓189V109 V降低了 80V
電感器的功率容量66.15W38.15W降低了 28W
總效率76.5%79.9%效率提高了 3.4%
表1示出了由54個在驅(qū)動電壓為3.5V時4妄通以及在2.5V時 截至的LED組成的負載130的實-瞼值。
如表1所示，根據(jù)本發(fā)明的DC/DC變換器的恒流變換單元控 制比傳統(tǒng)的DC/DC變換器低差不多80V的電壓。因此，可以降低元件的擊穿電壓。另外，由于電感器的功率容量降低了約28W，因 此可以降低電感器的擊穿電壓?？傂士商岣?.4%。
改進的恒流變^灸單元
下文中，將參照圖8至圖11對設置于根據(jù)本發(fā)明的DC/DC變 換器中的恒流變換單元120的改進進行描述。
圖8至圖11是^4居本發(fā)明的DC/DC變換器的恒流變換單元的 改進的電if各圖。
圖8示出了恒流變換單元120由降壓式變換器組成的實例。如 圖8所示，恒流變換單元120包括開關控制部121、開關元件Qs、 第三整流二極管D3、電感器L、和第三平滑電容器Cp3。
開關控制部121接收負載130中流過的電流、并受由驅(qū)動控制 部140傳送的第二驅(qū)動控制信號S2控制以輸出開關控制信號Sq用 于控制開關元件Qs，從而使開關元件Qs導通/截止。
開關元件Qs的源才及連4妄至電源單元110的變壓器T的第二副 邊Ns2的高壓端，漏才及連4妄至第三整流二才及管D3的陰才及和電感器 L的一端之間的4妻點，以及4冊極連接至開關控制部121。開關元件 Qs通過由開關控制部121施加的開關控制〗言號Sq而導通/截止。
第三整流二極管D3的陰極連接至開關元件Qs的漏極和電感器 L的一端之間的4妄點，以及第三整流二4及管D3的陽相^妄i也。電感 器L的一端連接至開關元件Qs的漏極和第三整流二極管D3之間 的接點，以及其另一端連4妄至第三平滑電容器Cp3的一端。第三平 滑電容器Cp3的一端連4妻至變壓器T的第一副邊Nsl的低壓端和電感器L的另一端之間的4妄點，以及第三平滑電容器Cp3的另一端4妄 地。
在由降壓式變換器組成的恒流變換單元120中，當將來自驅(qū)動 控制單元140的用于驅(qū)動負載130的第二驅(qū)動控制信號S2施加至 開關控制部121時，開關控制部121輸出開關控制信號Sq以使開 關元件Qs導通。
在開關元件Qs 一皮開關控制信號Sq導通時，開關元件Qs將第 二驅(qū)動電壓Vo2^是供至電感器L。然后，第二驅(qū)動電壓Vo2通過電 感器L而又t第三平滑電容器Cp3充電以;故升高。然后，恒流變4奐單 元120輸出升高后的第三驅(qū)動電壓Vo3。
如果將來自驅(qū)動控制單元140的用于停止驅(qū)動負載130的第二 驅(qū)動控制信號S2施加至開關控制部121,則開關控制部121輸出使 開關元件Qs截止的開關控制信號Sq。
此時，開關元件Qs被開關控制信號Sq截止以阻止提供第二驅(qū) 動電壓Vo2。因此，恒流變換單元120沒有輸出升高的電壓，而是 輸出對應于充電在第三平滑電容器Cp3中的能量的第三驅(qū)動電壓 Vo3。
圖9示出了恒流變才灸單元120由降壓/升壓式變4奐器組成的實 例。如圖9所示，恒流變換單元120包括開關控制部121、開關 元件Qs、電感器L、第三整流二極管D3、和第三平滑電容器Cp3。
開關元件Qs的源4及連4妄至電源單元110的變壓器T的第二副 邊Ns2的高壓端，漏才及連4妄至電感器L的一端和第三整流二纟及管 D3的陰極之間的接點，以及柵極連接至開關控制部121。開關元件 Qs凈皮開關4空制部121導通/截止。電感器L的一端連4妄至開關元件Qs的漏4及和第三整流二才及管 D3的陰極之間的接點，以及電感器L的另一端接地。第三整流二 才及管D3的陰極連接至電感器L的一端，以及第三整流二極管D3 的陽極連接至第三平滑電容器Cp3的一端。
第三平滑電容器Cp3的一端連接至變壓器T的第一副邊Nsl 的j氐壓端和第三整流二才及管D3的陽才及之間的4妻點，以及第三平滑 電容器Cp3的另一端接地。
在由降壓/升壓式變換器組成的恒流變換單元120中，當開關控 制部121輸出開關控制信號Sq以^使開關元件Qs導通時，驅(qū)動電壓 Vo2由于第三整流二才及管D3而沒有凈皮施加至第三平滑電容器Cp3, 而是4諸存在電感器L中。因此，當開關元件Qs導通時，恒流變換 單元120輸出沒有^皮升高的第三驅(qū)動電壓Vo3 。
當開關元件Qs截止時，儲存在電感器L中的能量被充電至第 三平滑電容器Cp3中以升高第二驅(qū)動電壓Vo2。因此，當開關元件 Qs截止時，恒流變換單元120輸出升高的第三驅(qū)動電壓Vo3。
圖10示出了恒流變4奐單元120由單端初級電感式變4灸器組成 的實例。如圖10所示，恒流變換單元120包括開關控制部121、 第一電感器L1、開關元件Qs、電容器C、第二電感器L2、第三整 流元4牛D3、和第三平滑電容器Cp3。
第一電感器L1的一端連4妄至變壓器T的第二副邊Ns2的高壓 端以及另一端連接至開關元件Qs的源極。開關元件Qs的源極連接 至第一電感器Ll的另一端，其漏擬j妄i也，以及其4冊才及連4妻至開關 控制部121。開關元件Qs :故開關控制部121導通/截止。電容器C的一端連接至第一電感器Ll的另一端以及另一端連 4妄至第二電感器L2的一端。第二電感器L2的一端連4妄至電容器C, 以及其另一端接地。另外，第三整流二極管D3的陽極連接至電容 器C的另一端和第二電感器L2的一端之間的4妄點，以及陰才及連4妄 至第三平滑電容器Cp3的一端。
第三平滑電容器Cp3的一端連4妄至變壓器T的第一副邊Nsl 的j氐壓端和第三整流二才及管D3的陰才及之間的4妻點，以及其另一端 接地。
在由單端初級電感式變換器組成的恒流變換單元120中，開關 元件Qs由開關控制部121控制以升高或阻斷第二驅(qū)動電壓Vo2， 乂人而l俞出第三4區(qū)動電壓Vo3。
圖11示出了恒流變換單元120由丘克變換器組成的實例。如 圖11所示，恒流變換單元120包括開關控制部121、第一電感器 Ll、開關元件Qs、電容器C、第三整流二4及管D3、第二電感器L2、 和第三平滑電容器Cp3。
第一電感器L1的一端連4妄至變壓器T的第二副邊Ns2的高壓 端以及另一端連4妄至開關元件Qs的源極。開關元件Qs的源才及連才妄 至第一電感器Ll和電容器C之間的4妄點，其漏核j妄;也，以及其柵 才及連4妄至開關控制部121。開關元件Qs纟皮開關控制部121導通/截 止。
電容器C的一端連4^至第一電感器L1的另一端以及其另一端 連接至第三整流二極管D3和第二電感器L2之間的接點。第三整流 二極管D3的陽極連接至電容器C的另一端以及其陰極接地。另夕卜， 第二電感器L2的一端連接至電容器C的另一端和第三整流二極管 D3的陽才及之間的4妄點，以及其另一端連4妄至第三平滑電容器Cp3的一端。平滑電容器Cp3的一端連4妄至變壓器T的第一副邊Nsl 的低壓端和第二電感器L2之間的接點，以及其另一端接地。
在由丘克變換器組成的恒流變換單元120中，開關元件Qs被 開關纟空制部121導通/截止以升高或阻斷第二驅(qū)動電壓Vo2。
因此，在恒流變換單元120輸出升高的第三驅(qū)動電壓Vo3或?qū)?應于存儲在第三平滑電容器Cp3中的能量的第三驅(qū)動電壓Vo3時， 只控制從電源單元110輸出的第一和第二驅(qū)動電壓Vol和Vo2中的 第二驅(qū)動電壓Vo2。然后，可以容易地驅(qū)動或停止負載130。
電源單元的改進
下文中，將參照圖12至圖16對i殳置于才艮據(jù)本發(fā)明的DC/DC 變換器中的電源單元110的改進進行描述。
圖12至16是根據(jù)本發(fā)明的DC/DC變換器的電源單元的改進 的電路圖。
圖12示出了電源單元110由反激式變4灸器組成的實例。如圖 12所示，電源單元110包括連接至變壓器T的原邊Np的PFC開 關元件Qp、 PFC控制部112、以及4全測部113。
由電感器L0、 二才及管D0、和電容器C0組成的4全測部113通 過電感器L0 4妻收變壓器T的原邊Np中流過的電流，并將該電流 作為反饋信號F而通過電容器C0輸出以傳送至PFC控制部112。
當通過4僉測部113傳送的反々貴信號F低于預i殳電壓時，PFC控 制部112使PFC開關元件Qs導通。當反饋信號F高于預設電壓時， PFC控制部112 4吏PFC開關元件Qs截至，以4吏具有恒定幅值的電 壓感應至變壓器T的副邊。圖13示出了電源單元110由正激式變4灸器組成的實例。如圖 13所示，電源單元110包4t:整流部111、具有第一和第二原邊Npl 和Np2的變壓器T、 PFC控制部112、以及PFC開關元件Qp。該 PFC控制部112連4妄至變壓器T的第二副邊Ns2的高壓端以4妄收反 饋信號F,通過該反饋信號檢測變壓器的第二副邊Ns2的高壓端中 流過的電流。然后，PFC控制部112使PFC開關元件Qp導通/截止 以向變壓器T的副邊提供具有恒定幅值的輸入電壓。
圖14示出了電源單元110由半橋式變4灸器組成的實例。在如 圖14所示的電源單元110中，變壓器T的原邊Np連4妄至第一和第 二電容器Cl和C2以及第一和第二PFC開關元件Qpl和Qp2。
電源單元110由/人連4妻至第一和第二PFC開關元件Qpl和Qp2 的柵4及的PFC控制部112輸出的第一和第二PFC開關控制信號Spl 和Sp2控制以分別向變壓器T的副邊Ns 1和Ns2纟是供具有恒定幅值 的輸入電壓。然后，電源單元IIO可輸出具有恒定幅值的第一和第 二馬區(qū)動電壓。
圖15示出了電源單元110由全橋式變換器組成的實例。在如 圖15所示的電源單元110中，圖14中的變壓器T的原邊Np^皮配 置為具有第一到第四開關元件Qpl到Qp4的全橋式，以4命出具有 恒定幅值的第一和第二驅(qū)動電壓Vol和Vo2。
圖16示出了電源單元110由推挽式變換器組成的實例。在如 圖16所示的電源單元110中，在變壓器T的原邊Npl和Np2的中 間設置中心抽頭，輸入電壓被施加至該中心抽頭，以及變壓器T的 原邊Npl和Np2各有一端連4妄至第一和第二PFC開關元件Qpl和 Qp2。PFC控制部112接收輸出的驅(qū)動電壓Vo2以控制第一和第二 PFC開關元件Qpl和Qp2。然后，電源單元110 llT出具有恒定幅值 的第一和第二驅(qū)動電壓Vol和Vo2。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的總的發(fā)明構思的幾個實施例， 但是本領域技術人員可以認識到，在不背離本發(fā)明的總的構思的原 則和精神的前提下，可以對這些實施例進行更改，本發(fā)明的總的發(fā) 明構思的范圍由所附的^^又利要求及其等同物限定。
權利要求
1. 一種DC/DC變換器，包括電源單元，所述電源單元包括具有一個原邊和多個副邊的變壓器，并輸出多個驅(qū)動電壓以驅(qū)動負載；以及恒流變換單元，所述恒流變換單元連接至所述變壓器的多個副邊中的一個副邊和與所述一個副邊相鄰的另一個副邊的低壓端，并升高從所述一個副邊中輸出的驅(qū)動電壓。
2. 根據(jù)權利要求1所述的DC/DC變換器，還包括驅(qū)動控制單元，用于控制所述電源單元和所述恒流變換 單元以驅(qū)動或4亭止所述負載。
3. 根據(jù)權利要求2所述的DC/DC變換器，其中，所述驅(qū)動控制 單元將用于控制所述電源單元和所述恒流變換單元的第一驅(qū) 動控制信號和第二驅(qū)動控制信號分別傳送至所述電源單元和 所述恒流變換單元，以停止驅(qū)動所述負載。
4. 根據(jù)權利要求3所述的DC/DC變換器，其中，當從所述驅(qū)動 控制單元傳送用于停止驅(qū)動所述負載的所述第二驅(qū)動控制信 號時，所述恒流變換單元阻斷由所述電源單元提供的所述驅(qū)動 電壓。
5. 根據(jù)權利要求3所述的DC/DC變換器，其中，當從所述驅(qū)動 控制單元傳送用于驅(qū)動所述負載的所述第二驅(qū)動控制信號時， 所述恒流變換單元升高并輸出從所述電源單元才是供的所述驅(qū) 動電壓。
6. 根據(jù)權利要求1所述的DC/DC變換器，其中，所述電源單元 由選自反激式變換器、正激式變換器、半橋式變換器、全橋式 變換器、以及推挽式變換器中的任意一個組成。
7. 根據(jù)權利要求1所述的DC/DC變換器，其中，所述恒流變換 單元由升壓式變換器、降壓式變換器、降壓/升壓式變換器、 單端初級電感式變換器、以及丘克變換器中的任意一個組成。
8. 根據(jù)權利要求7所述的DC/DC變換器，其中，所述升壓式變 換器包括電感器，其一端連接至所述變壓器的所述多個副邊中的 所述一個副邊的高壓端；開關元件，其漏才及連4妄至所述電感器的另一端以及其源 極接地；整流二極管，其陽極連接至所述開關元件的漏極；平滑電容器，其一端連接至所述變壓器的所述多個副邊 中的所述相鄰副邊的^f氐壓端和所述整流二才及管的陰才及之間的 接點以及其另一端接地；以及開關控制部，其連"l妄至所述開關元件的棚4及并4妻收所述 負載中流過的電流以使所述開關元件導通/截止。
9. 根據(jù)權利要求7所述的DC/DC變換器，其中，所述降壓式變 換器包括開關元件，其源極連接至所述變壓器的所述多個副邊中 的所述一個副邊的高壓端；整流二極管，其陽極接地以及其陰極連接至所述開關元 件的漏才及；電感器，其一端連接至所述開關元件的漏極和所述整流二才及管的陰才及之間的^妻點；平滑電容器，其一端連接至所述變壓器的所述多個副邊 中的所述相鄰副邊的低壓端和所述電感器的另 一 端之間的接 點，以及其另一端"l妄i也；以及開關控制部，其連接至所述開關元件的柵極并接收所述 負載中流過的電流以使所述開關元件導通/截止。
10. 才艮據(jù)4又利要求7所述的DC/DC變換器，其中，所述降壓/升壓 式變換器包括開關元件，其源極連接至所述變壓器的所述多個副邊中 的所述一個副邊的高壓端；電感器，其一端連4妾至所述開關元件的漏4及以及其另一 端接地；整流二才及管，其陰才及連4妄至所述電感的所述一端；平滑電容器，其一端連接至所述變壓器的所述多個副邊 中的所述相鄰副邊的低壓端和所述整流二極管的陽極之間的 才妻點，以及其另一端4妻地；以及開關控制部，其連接至所述開關元件的^3"極并接收所述 負載中流過的電流以^使所述開關元件導通/截止。
11. 根據(jù)權利要求7所述的DC/DC變換器，其中，所述單端初級 電感式變換器包括第一電感器，其一端連接至所述變壓器的所述多個副邊 中的所述一個副邊的高壓端；開關元件，其源極連接至所述第一電感器的另一端以及 其漏極接地；電容器，其一端連接至所述第一電感器的另一端和所述開關元件的源才及之間的4妄點；第二電感器，其一端連接至所述電容器的另一端以及其 另 一端4妻i也；整流二極管，其陽極連接至所述第二電感器的一端和所 述電容器的另 一端之間的接點；平滑電容器，其一端連接至所述整流二極管的陰極以及 其另一端4妄;也；以及開關控制部，其連接至所述開關元件的柵極，并接收所 述負載中流過的電流以使所述開關元件導通/截止。
12. 根據(jù)權利要求7所述的DC/DC變換器，其中，所述丘克變換 器包括第一電感器，其一端連接至所述變壓器的所述多個副邊 中的所述一個副邊的高壓端；開關元件，其源才及連4妻至所述第一電感器的另一端以及 其漏極接地；電容器，其一端連接至所述第一電感器的另一端和所述 開關元件的源極之間的接點；整流二極管，其陽極連接至所述電容器的另一端以及其 陰極接地；第二電感器，其一端連接至所述電容器的另一端和所述 整流二極管的陽極之間的接點；平滑電容器，其一端連接至所述第二電感的另一端以及 其另一端4妄;也；以及開關控制部，其連4妄至所述開關元件的棚4及，并4妄收所 述負載中流過的電流以-使所述開關元件導通/截止。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種DC/DC變換器，包括電源單元，該電源單元包括具有一個原邊和多個副邊的變壓器并輸出多個驅(qū)動電壓以驅(qū)動負載；以及恒流變換單元，該恒流變換單元連接至變壓器的多個副邊中的一個副邊和與該一個副邊相鄰的另一個副邊的低壓端，并升高從該一個副邊輸出的驅(qū)動電壓。
文檔編號H02M3/28GK101447734SQ20081010859
公開日2009年6月3日 申請日期2008年6月2日 優(yōu)先權日2007年11月29日
發(fā)明者吳東星, 洪永根, 金容柱, 金鉉正 申請人:三星電機株式會社