專利名稱：諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源轉(zhuǎn)換電路，尤其涉及一種諧振式電源轉(zhuǎn)換電路。
背景技術(shù)：
近年來隨著科技的進(jìn)步，具有各式各樣不同功能的電子產(chǎn)品已逐漸被研發(fā)出來， 這些具有各式各樣不同功能的電子產(chǎn)品不但滿足了人們的各種不同需求，更融入每個(gè)人的日常生活，使得人們生活更為便利。這些各式各樣不同功能的電子產(chǎn)品由各種電子元件所組成，每一個(gè)電子元件需要在適當(dāng)?shù)碾妷合虏拍苷＿\(yùn)行，因此，需要利用電源轉(zhuǎn)換電路提供適當(dāng)?shù)碾妷褐抵粮鱾€(gè)電子元件，使電子產(chǎn)品可以正常運(yùn)行。為了提高電源轉(zhuǎn)換電路的效率，于一些電子產(chǎn)品會使用效率較高的LLC諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，然而，傳統(tǒng)LLC諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的增益在高頻段 (高于諧振頻率)下降有限，且輸出整流元件和變壓器的寄生電容更會使增益在高頻段上升(PeakCharge)，造成輸出電壓在輕載或空載時(shí)輸出電壓不穩(wěn)定，甚至超過額定電壓值。為了增加電源轉(zhuǎn)換電路的效率，電源轉(zhuǎn)換電路會選用較低導(dǎo)通電阻(Rds)的 M0SFET，以降低MOSFET導(dǎo)通時(shí)的傳導(dǎo)損失。但是，低導(dǎo)通電阻(Rds)的MOSFET卻具有較大的寄生電容，使用于傳統(tǒng)LLC諧振式電源轉(zhuǎn)換電路卻會造成傳統(tǒng)LLC諧振式電源轉(zhuǎn)換電路在輕載或空載時(shí)輸出電壓超過額定電壓值。目前有下例幾個(gè)解決方式(1)增加假負(fù)載(Dummy Load)此方法須增加額外負(fù)載元件連接于LLC諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的輸出端，除了無法達(dá)到實(shí)際需求的負(fù)載條件外，更會增加損失而降低效率，在目前強(qiáng)調(diào)高效率電源與節(jié)能環(huán)保的條件下并不適用。(2)間歇模式控制(Burst Mode Control) :LLC諧振式電源轉(zhuǎn)換電路在輕載或空載時(shí)，將MOSFET間歇性地運(yùn)行，以降低LLC諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓，但是，此方法會造成輸出電壓的紋波(Ripple)及噪聲(Noise)變大。(3)凹型濾波器(Notch Filter)通過額外增加諧振元件，使LLC諧振式電源轉(zhuǎn)換電路在高頻區(qū)段的增益快速下降，以達(dá)到在輕載或空載時(shí)低增益需求，卻會影響到原本優(yōu)化的諧振參數(shù)設(shè)計(jì)值，造成效率下降。(4)滯定時(shí)間控制(Dead Time Control)由于滯定時(shí)間的長短會影響LLC諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓，在高頻段時(shí)，通過調(diào)整滯定時(shí)間的長短來降低寄生電容效應(yīng)影響，但此一方法會限制滯定時(shí)間的長短必需小于四倍最大工作頻率的周期(l/GXfmax))， 使LLC諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的復(fù)雜度增加。此外，目前MOSFET的寄生電容Cds較大，也會造成滯定時(shí)間變小。當(dāng)輸入電壓以及輸出電壓的電壓值為可調(diào)整且范圍較廣時(shí)，上述四種方法，在輕載或空載時(shí)同樣無法解決輸出電壓不穩(wěn)定的問題。因此，如何發(fā)展一種可改善上述公知技術(shù)缺陷的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，實(shí)為相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域目前所迫切需要解決的問題
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，用以提供額定的輸出電壓，不論諧振式電源轉(zhuǎn)換電路運(yùn)行在高頻區(qū)段的工作頻率、輕載或空載時(shí)，一樣可以提供額定的輸出電壓，不會造成輸出電壓的電壓值超過額定電壓值。即使輸入電壓以及輸出電壓的電壓值為可調(diào)整且范圍較廣時(shí)，一樣可以提供穩(wěn)定的輸出電壓，在提供穩(wěn)定負(fù)載時(shí)，不會造成輸出電壓的電壓值超過額定電壓值。同時(shí)，不會增加損失而降低效率，也不會造成輸出電壓的紋波及噪聲變大，更不會限制諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的工作頻率而增加復(fù)雜度。為達(dá)上述目的，本發(fā)明的一較廣義實(shí)施方式為提供一種諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，用以接收輸入電壓的電能并轉(zhuǎn)換為輸出電壓，該諧振式電源轉(zhuǎn)換電路包含開關(guān)電路；諧振電路，與開關(guān)電路連接；變壓器，包含初級繞組與次級繞組，且初級繞組連接于開關(guān)電路與諧振電路；整流電路，與變壓器的次級繞組連接，用以將次級繞組的電壓整流以產(chǎn)生輸出電壓；以及控制單元，連接于開關(guān)電路與諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的輸出，用以依據(jù)輸出電壓控制開關(guān)電路導(dǎo)通或截止，使輸入電壓的電能選擇性地經(jīng)由開關(guān)電路傳遞至變壓器的初級繞組；其中，控制單元依據(jù)輸出電壓的電壓值變化調(diào)整開關(guān)電路的運(yùn)行頻率與導(dǎo)通時(shí)的運(yùn)行模式。為達(dá)上述目的，本發(fā)明的另一較廣義實(shí)施方式為提供一種諧振式電源轉(zhuǎn)換電路， 用以接收輸入電壓的電能并轉(zhuǎn)換為輸出電壓，該諧振式電源轉(zhuǎn)換電路包含開關(guān)電路；諧振電路，與開關(guān)電路連接；變壓器，包含初級繞組與次級繞組，且初級繞組連接于開關(guān)電路與諧振電路；整流電路，與變壓器的次級繞組連接，用以將次級繞組的電壓整流以產(chǎn)生輸出電壓；以及控制單元，連接于開關(guān)電路與諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的輸出，用以依據(jù)輸出電壓控制開關(guān)電路導(dǎo)通或截止，使輸入電壓的電能選擇性地經(jīng)由開關(guān)電路傳遞至變壓器的初級繞組，且控制整流電路導(dǎo)通或截止，使整流電路將次級繞組的電壓整流；其中，控制單元依據(jù)輸出電壓的電壓值變化調(diào)整開關(guān)電路的運(yùn)行頻率與整流電路導(dǎo)通時(shí)的運(yùn)行模式。本發(fā)明的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路可以提供額定的輸出電壓，不論諧振式電源轉(zhuǎn)換電路運(yùn)行在高頻區(qū)段的工作頻率、輕載或空載時(shí)，一樣可以提供額定的輸出電壓，不會造成輸出電壓的電壓值超過額定電壓值。由于本發(fā)明的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路通過調(diào)整整流電路的運(yùn)行模式、開關(guān)電路的運(yùn)行頻率、運(yùn)行模式以及滯定時(shí)間，因此，即使輸入電壓以及輸出電壓的電壓值為可調(diào)整且范圍較廣或運(yùn)行于高頻段(高于諧振頻率)時(shí)，一樣可以提供額定的輸出電壓，不會因?yàn)檩敵稣髟妥儔浩鞯募纳娙輰?dǎo)致輸出電壓的電壓值超過額定電壓值。同時(shí)，不會增加損失而降低效率，也不會造成輸出電壓的紋波及噪聲變大，更不會限制諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的工作頻率而增加復(fù)雜度。


圖1 為本發(fā)明較佳實(shí)施例的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的電路示意圖。圖2 為本發(fā)明較佳實(shí)施例的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的詳細(xì)電路示意圖。圖3 為本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的電路示意圖。上述附圖中的附圖標(biāo)記說明如下1 諧振式電源轉(zhuǎn)換電路 11 開關(guān)電路12:諧振電路13:整流電路14:控制單元141:開關(guān)驅(qū)動電路
142 驅(qū)動電源電路143 反饋電路
144 控制電路1441 控制器
1442 信號處理電路145 整流驅(qū)動電路
15濾波電路Tr 變壓器
N ‘初級繞Ns 次級繞組
OPl 0P3 第一 第三運(yùn)算放大器
Rp 補(bǔ)償電阻R1-R7 第一 第七電阻
Qr Q4 第一 第四開關(guān) A 第一整流開關(guān)
Qb 第二整流開關(guān)D1 第一二極管
D2 第二二極管V” V2 電壓降
Vrefl Vref3 :弟"" 弟三參考電壓
Vgl Vg4 第一 第四開關(guān)驅(qū)動信號
Vrl第一整流驅(qū)動信號Vr2 第二整流驅(qū)動信號
Vel第一誤差信號Ve2 第二誤差信號
VT:電壓調(diào)整信號Va:驅(qū)動電壓
V CC輔助電壓Vf 反饋信號
Vin輸入電壓V0 輸出電壓
C ,補(bǔ)償電容C。輸出電容
Cj, I諧振電容Lr 諧振電感
具體實(shí)施例方式體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的一些典型實(shí)施例將在后段的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的方式上具有各種的變化，其都不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及附圖在本質(zhì)上當(dāng)作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。請參閱圖1，其為本發(fā)明較佳實(shí)施例的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的電路示意圖。如圖1 所示，諧振式電源轉(zhuǎn)換電路1用以接收輸入電壓Vin的電能并轉(zhuǎn)換為輸出電壓V。，諧振式電源轉(zhuǎn)換電路1包含開關(guān)電路11、諧振電路12、變壓器 ；、整流電路13、控制單元14以及濾波電路15。其中，開關(guān)電路11與諧振電路12連接，于本實(shí)施例中，開關(guān)電路11由第一開關(guān) Q1與第二開關(guān)A構(gòu)成半橋式的開關(guān)電路11，且第一開關(guān)A與第二開關(guān)％的控制端分別連接于開關(guān)驅(qū)動電路141。諧振電路12連接于開關(guān)電路11與變壓器 ；的初級繞組Np，用以使電路產(chǎn)生諧振反應(yīng)，于本實(shí)施例中，諧振電路12由諧振電容C；與諧振電感k串聯(lián)連接構(gòu)成。變壓器 ；包含初級繞組Np與次級繞組Ns，且初級繞組Np連接于開關(guān)電路11與諧振電路12，于本實(shí)施例中，變壓器T,的次級繞組Ns還包含中心抽頭(center tap)與諧振式電源轉(zhuǎn)換電路1的輸出連接。整流電路13與變壓器 ；的次級繞組Ns連接，濾波電路15連接于整流電路13 與諧振式電源轉(zhuǎn)換電路1的輸出，于本實(shí)施例中，濾波電路15可以是但不限為輸出電容C。， 而整流電路13是由第一二極管D1與第二二極管&構(gòu)成的全波整流電路。其中次級繞組Ns的電壓分別經(jīng)由整流電路13與濾波電路15整流以及濾波而產(chǎn)生額定的輸出電壓V。?？刂茊卧?4連接于開關(guān)電路11與諧振式電源轉(zhuǎn)換電路1的輸出，用以依據(jù)輸出電壓V。產(chǎn)生對應(yīng)的第一開關(guān)驅(qū)動信號Vgl與第二開關(guān)驅(qū)動信號Vg2控制開關(guān)電路11導(dǎo)通或截止，使輸入電壓Vin的電能選擇性地經(jīng)由開關(guān)電路11傳遞至變壓器 ；的初級繞組Np。于本實(shí)施例中，控制單元14包含開關(guān)驅(qū)動電路141、驅(qū)動電源電路142、反饋電路 143以及控制電路144。其中，開關(guān)驅(qū)動電路141分別連接于驅(qū)動電源電路142、控制電路 144、第一開關(guān)A的控制端以及第二開關(guān)％的控制端，用以產(chǎn)生第一開關(guān)驅(qū)動信號Vgl與第二開關(guān)驅(qū)動信號Vg2使開關(guān)電路11對應(yīng)導(dǎo)通或截止。驅(qū)動電源電路142分別連接于開關(guān)驅(qū)動電路141與控制電路144，用以接收輔助電壓V。。的電能，并產(chǎn)生驅(qū)動電壓Va至開關(guān)驅(qū)動電路141，以提供開關(guān)驅(qū)動電路141所需的電能，使第一開關(guān)驅(qū)動信號Vgl與第二開關(guān)驅(qū)動信號Vg2的電壓振幅隨著驅(qū)動電壓Va的電壓大小變化。反饋電路143分別連接于控制電路144與諧振式電源轉(zhuǎn)換電路1的輸出，用以根據(jù)輸出電壓V。產(chǎn)生對應(yīng)的反饋信號Vf。于一些實(shí)施例中，控制電路144可以使用數(shù)字信號處理器(DSP)實(shí)現(xiàn)，于運(yùn)行時(shí)， 控制電路144會依據(jù)反饋信號Vf與第一參考電壓V,efl分別控制開關(guān)驅(qū)動電路141與驅(qū)動電源電路142運(yùn)行，以改變第一開關(guān)驅(qū)動信號Vgl與第二開關(guān)驅(qū)動信號Vg2的頻率與電壓振幅(amplitude)大小，而第一開關(guān)仏與第二開關(guān)( 導(dǎo)通的運(yùn)行模式會分別根據(jù)第一開關(guān)驅(qū)動信號Vgl與第二開關(guān)驅(qū)動信號Vg2的電壓振幅大小改變運(yùn)行模式。當(dāng)系統(tǒng)電路2的負(fù)載變小(負(fù)載量足夠穩(wěn)定輸出電壓)而使輸出電壓V。上升超過額定電壓值時(shí)，反饋信號Vf也會對應(yīng)上升，此時(shí)，控制電路144通過上升的反饋信號Vf判斷出輸出電壓V。上升超過額定電壓值，并對應(yīng)控制開關(guān)驅(qū)動電路141提高第一開關(guān)驅(qū)動信號 Vgl與第二開關(guān)驅(qū)動信號Vg2的頻率，使輸出電壓V。下降至額定電壓值，從而使反饋信號Vf的電壓值下降為第一參考電壓Vrefl的電壓值。此時(shí)，第一開關(guān)A與第二開關(guān)A導(dǎo)通的運(yùn)行模式為線性模式(linear mode)，即第一開關(guān)仏與第二開關(guān)％導(dǎo)通時(shí)運(yùn)行于線性區(qū)(linear region)。由于第一開關(guān)仏與第二開關(guān)％導(dǎo)通的運(yùn)行模式為線性模式，所以第一開關(guān)仏與第二開關(guān)02的電壓降(Voltage (Ir0P)V1J2相對較小，即使系統(tǒng)電路2為高負(fù)載量，第一開關(guān)A與第二開關(guān)A的開關(guān)損失(switching loss)只會增加微小值。相反地，當(dāng)系統(tǒng)電路2的負(fù)載變大而使輸出電壓V。下降低于額定電壓值時(shí)，反饋信號Vf也會對應(yīng)下降，此時(shí)，控制電路144會對應(yīng)控制開關(guān)驅(qū)動電路141降低第一開關(guān)驅(qū)動信號Vgl與第二開關(guān)驅(qū)動信號Vg2的頻率，使輸出電壓V。上升至額定電壓值，從而使反饋信號Vf的電壓值上升為第一參考電壓VMfl的電壓值。此時(shí)，第一開關(guān)％與第二開關(guān)％導(dǎo)通的運(yùn)行模式也為線性模式。當(dāng)系統(tǒng)電路2未運(yùn)行或負(fù)載量很低時(shí)，諧振式電源轉(zhuǎn)換電路1會運(yùn)行于空載(no load)或很輕載(light load)的狀態(tài)，例如額定輸出電量的1 10%，輸出電壓V。除了會上升超過額定電壓值外，輸出電壓V。的電壓值與額定電壓值間的差值相對會較大，對應(yīng)地，反饋信號Vf的電壓值與第一參考電壓Vrefl間的差值也會較大。此時(shí)，控制電路144若只控制開關(guān)驅(qū)動電路141提高第一開關(guān)驅(qū)動信號Vgl與第二開關(guān)驅(qū)動信號Vg2的頻率，由于最低增益的限制，無法有效將輸出電壓V。降低至額定電壓值，因此，控制電路144更會控制驅(qū)動電源電路142降低驅(qū)動電壓Va的電壓值，使第一開關(guān)驅(qū)動信號Vgl與第二開關(guān)驅(qū)動信號Vg2的電壓振幅減低，以改變第一開關(guān)％與第二開關(guān)％導(dǎo)通的運(yùn)行模式為飽和模式(saturation mode)或有源模式(active mode)，即第一開關(guān)仏與第二開關(guān)％運(yùn)行于飽和區(qū)(saturationregion)或有源區(qū)(activeregion)。由于第一開關(guān)仏與第二開關(guān)( 導(dǎo)通的運(yùn)行模式為飽和模式或有源模式，所以第一開關(guān)A與第二開關(guān)％的電壓降A(chǔ)、V2相對比線性模式時(shí)大很多，在相同頻率之下可以使較大的輸出電壓V。下降較多的電壓值，使輸出電壓V。的電壓值為額定電壓值。請參閱圖2并配合圖1，其為本發(fā)明較佳實(shí)施例的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的詳細(xì)電路示意圖。如圖2所示，反饋電路143由第一電阻R1與第二電阻&構(gòu)成的分壓電路實(shí)現(xiàn)， 且通過分壓電路將輸出電壓V。分壓而產(chǎn)生反饋信號Vf?？刂齐娐?44包含控制器1441以及信號處理電路1442，其中信號處理電路1442連接于控制器1441、反饋電路143以及驅(qū)動電源電路142，用以依據(jù)反饋信號Vf以及第一參考電壓Vrefl分別產(chǎn)生對應(yīng)的第一誤差信號 Vel、第二誤差信號Ve2以及電壓調(diào)整信號VT。第一誤差信號Vel大小正比于反饋信號Vf與第一參考電壓間的差值(VMfl-Vf)，第二誤差信號Ve2大小正比于第一誤差信號Vel與第三參考電壓VMf3間的差值(VMf3-Vj，電壓調(diào)整信號Vt大小正比于第一誤差信號Vel與第二參考電壓Vrrf2間的差值(Vref2-VJ?？刂破?441連接于開關(guān)驅(qū)動電路141與信號處理電路1442，用以利用第一誤差信號Vel取得輸出電壓V。的電壓值與額定電壓值間的差值，且控制器1441會依據(jù)第一誤差信號Vel對應(yīng)改變第一開關(guān)驅(qū)動信號Vgl與第二開關(guān)驅(qū)動信號Vg2的頻率。當(dāng)輸出電壓V。上升超過額定電壓值時(shí)，控制器1441會提高第一開關(guān)驅(qū)動信號Vgl與第二開關(guān)驅(qū)動信號Vg2的頻率，相反地，當(dāng)輸出電壓V。下降低于額定電壓值時(shí)，控制器1441會降低第一開關(guān)驅(qū)動信號Vgl與第二開關(guān)驅(qū)動信號Vg2的頻率。 當(dāng)輸出電壓V。的電壓值與額定電壓值間的差值超過第一設(shè)定值時(shí)，表示諧振式電源轉(zhuǎn)換電路1運(yùn)行于空載或很輕載的狀態(tài)，此時(shí)，信號處理電路1442所產(chǎn)的電壓調(diào)整信號 Vt會使驅(qū)動電源電路142提供較低電壓值的驅(qū)動電壓Va至開關(guān)驅(qū)動電路141，所以開關(guān)驅(qū)動電路141會輸出較小電壓振幅的第一開關(guān)驅(qū)動信號Vgl與第二開關(guān)驅(qū)動信號Vg2使第一開關(guān)A與第二開關(guān)A導(dǎo)通的運(yùn)行模式為飽和模式或有源模式。相反地，當(dāng)輸出電壓V。的電壓值與額定電壓值間的差值未超過第一設(shè)定值時(shí)，表示諧振式電源轉(zhuǎn)換電路1未運(yùn)行于空載或很輕載的狀態(tài)，此時(shí)，信號處理電路1442所產(chǎn)的電壓調(diào)整信號Vt會使驅(qū)動電源電路142 提供較高電壓值的驅(qū)動電壓^至開關(guān)驅(qū)動電路141，且開關(guān)驅(qū)動電路141輸出較大電壓振幅的第一開關(guān)驅(qū)動信號Vgl與第二開關(guān)驅(qū)動信號Vg2使第一開關(guān)％與第二開關(guān)％導(dǎo)通的運(yùn)行模式為線性模式。整體而言，當(dāng)諧振式電源轉(zhuǎn)換電路1運(yùn)行于空載或很輕載的狀態(tài)時(shí)，控制單元14 除了會提高第一開關(guān)驅(qū)動信號Vgl與第二開關(guān)驅(qū)動信號Vg2的頻率外，更會降低驅(qū)動電壓Va 的電壓值，使第一開關(guān)驅(qū)動信號Vgl與第二開關(guān)驅(qū)動信號Vg2的電壓振幅減低，以改變第一開關(guān)仏與第二開關(guān)A導(dǎo)通的運(yùn)行模式為飽和模式或有源模式。于本實(shí)施例中，諧振式電源轉(zhuǎn)換電路ι運(yùn)行于空載或很輕載的狀態(tài)時(shí)，即輸出電壓V。的電壓值與額定電壓值間的差值超過第一設(shè)定值或第二設(shè)定值時(shí)，控制器1441更會依據(jù)第二誤差信號ν 調(diào)整第一開關(guān)驅(qū)動信號Vgl與第二開關(guān)驅(qū)動信號Vg2的滯定時(shí)間(Dead Time)大小。換言之，輸出電壓V。的電壓值與額定電壓值間的差值越大，第一開關(guān)驅(qū)動信號Vgl與第二開關(guān)驅(qū)動信號Vg2的滯定時(shí)間越大，使得輸出電壓V。的電壓值可以更穩(wěn)定地維持為額定電壓值。于本實(shí)施例中，補(bǔ)償電容Cp與補(bǔ)償電阻在第一運(yùn)算放大器(OperationalAmplifier)OPl的正相輸入端與輸出端之間串聯(lián)連接，第三電阻R3連接于第一運(yùn)算放大器 OPl的輸出端與控制器1441之間，第一運(yùn)算放大器OPl的正相輸入端與反相輸入端分別為第一參考電壓與反饋信號Vf，并經(jīng)由第一運(yùn)算放大器0P1、補(bǔ)償電容(；以及補(bǔ)償電阻構(gòu)成的第一誤差電路產(chǎn)生第一誤差信號ν…其關(guān)系式為vel - VMfi-Vf。于本實(shí)施例中，第六電阻&連接于第一運(yùn)算放大器OPl的輸出端與第三運(yùn)算放大器0P3的反相輸入端之間，第七電阻R7連接于第三運(yùn)算放大器0P3的輸出端與反相輸入端之間，第三運(yùn)算放大器0P3的正相輸入端為第三參考電壓V,ef3，并經(jīng)由第三運(yùn)算放大器0P3、第六電阻&以及第七電阻R7構(gòu)成的第二誤差電路產(chǎn)生第二誤差信號V62，控制器 1441再通過與第三運(yùn)算放大器0P3的輸出端連接而取得第二誤差信號Ve2，其關(guān)系式為 Ve2 ^ (Vref3-Vel) X (-R7A6)。于本實(shí)施例中，第四電阻R4連接于第一運(yùn)算放大器OPl的輸出端與第二運(yùn)算放大器0P2的反相輸入端之間，第五電阻&連接于第二運(yùn)算放大器0P2的輸出端與反相輸入端之間，第二運(yùn)算放大器0P2的輸出端更與驅(qū)動電源電路142連接，第二運(yùn)算放大器0P2的正相輸入端為第二參考電壓VMf2，并經(jīng)由第二運(yùn)算放大器0P2、第四電阻R4以及第五電阻&構(gòu)成的第三誤差電路產(chǎn)生電壓調(diào)整信號Vt，其關(guān)系式為VT - (Vref2-Vel) X (-R5/R4)。請參閱圖3并配合圖1，其為本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的電路示意圖。圖3的開關(guān)電路11、整流電路13以及控制單元14不同于圖1，如圖3所示，開關(guān)電路11除了包含第一開關(guān)A與第二開關(guān)％外，還包含第三開關(guān)％與第四開關(guān)Q4,由四個(gè)開關(guān)構(gòu)成全橋式的開關(guān)電路11。整流電路13由第一整流開關(guān)A與第二整流開關(guān)A構(gòu)成的全波整流電路，第一整流開關(guān)A與第二整流開關(guān)％的控制端連接于控制單元14的整流驅(qū)動電路145，并根據(jù)第一整流驅(qū)動信號Vri與第二整流驅(qū)動信號Vrt導(dǎo)通或截止。至于，控制單元14除了包含開關(guān)驅(qū)動電路141、驅(qū)動電源電路142、反饋電路143 以及控制電路144外，還包含整流驅(qū)動電路145，于本實(shí)施例中，驅(qū)動電源電路142分別連接于整流驅(qū)動電路145與控制電路144，整流驅(qū)動電路145分別連接于控制電路144、驅(qū)動電源電路142、第一整流開關(guān)Qa以及第二整流開關(guān)％的控制端，用以產(chǎn)生第一整流驅(qū)動信號 Vrl與第二整流驅(qū)動信號Vrt使第一整流開關(guān)A與第二整流開關(guān)％對應(yīng)導(dǎo)通或截止。不同于圖1，提供至開關(guān)驅(qū)動電路141為固定電壓值的輔助電壓V。。，對應(yīng)使第一開關(guān)驅(qū)動信號Vgl、第二開關(guān)驅(qū)動信號Vg2、第三開關(guān)驅(qū)動信號Vg3以及第四開關(guān)驅(qū)動信號Vg4為固定電壓振幅，因此，第一開關(guān)A、第二開關(guān)( 、第三開關(guān)( 以及第四開關(guān)A導(dǎo)通的運(yùn)行模式會固定為線性模式。另一個(gè)不同于圖1之處，整流驅(qū)動電路145所需的電能由驅(qū)動電源電路142產(chǎn)生的驅(qū)動電壓Va提供，因此，第一整流驅(qū)動信號Vri與第二整流驅(qū)動信號Vrt的電壓振幅會隨著驅(qū)動電壓Va的電壓值大小變化于本實(shí)施例，當(dāng)輸出電壓V。的電壓值與額定電壓值間的差值未超過第一設(shè)定值時(shí)，表示諧振式電源轉(zhuǎn)換電路1未運(yùn)行于空載或輕載的狀態(tài)，此時(shí)，控制電路144所產(chǎn)生的電壓調(diào)整信號Vt會使驅(qū)動電源電路142提供較高電壓值的驅(qū)動電壓Va至整流驅(qū)動電路 145，且整流驅(qū)動電路145輸出較大電壓振幅的第一整流驅(qū)動信號Vri與第二整流驅(qū)動信號 Vr2至第一整流開關(guān)A與第二整流開關(guān)％的控制端，對應(yīng)使第一整流開關(guān)A與第二整流開關(guān)A導(dǎo)通的運(yùn)行模式為線性模式。相反地，當(dāng)輸出電壓V。的電壓值與額定電壓值間的差值超過第一設(shè)定值時(shí)，表示諧振式電源轉(zhuǎn)換電路ι運(yùn)行于空載或輕載的狀態(tài)，此時(shí)，控制電路
10144除了會提高第一開關(guān)驅(qū)動信號Vgl、第二開關(guān)驅(qū)動信號Vg2、第三開關(guān)驅(qū)動信號Vg3以及第四開關(guān)驅(qū)動信號Vg4的頻率外，更會通過降低驅(qū)動電壓Va的電壓值，使第一整流驅(qū)動信號Vri 與第二整流驅(qū)動信號\2的電壓振幅減低，以改變第一整流開關(guān)Qa與第二整流開關(guān)％導(dǎo)通的運(yùn)行模式為飽和模式或有源模式。 整體而言，當(dāng)諧振式電源轉(zhuǎn)換電路1運(yùn)行于空載或輕載的狀態(tài)時(shí)，控制電路144除了會提高第一開關(guān)驅(qū)動信號Vgl、第二開關(guān)驅(qū)動信號Vg2、第三開關(guān)驅(qū)動信號Vg3以及第四開關(guān)驅(qū)動信號Vg4的頻率外，更會通過降低第一整流驅(qū)動信號Vri與第二整流驅(qū)動信號\2的電壓振幅，以改變第一整流開關(guān)A與第二整流開關(guān)A導(dǎo)通的運(yùn)行模式為飽和模式或有源模式。于本實(shí)施例中，諧振式電源轉(zhuǎn)換電路1運(yùn)行于空載或輕載的狀態(tài)時(shí)，控制電路144更會依據(jù)反饋信號Vf與第一參考電壓Vrefl間的差值調(diào)整第一整流驅(qū)動信號Vri與第二整流驅(qū)動信號Vrt的滯定時(shí)間大小。換言之，輸出電壓V。的電壓值與額定電壓值間的差值越大，第一整流驅(qū)動信號Vri與第二整流驅(qū)動信號\2的滯定時(shí)間越大，使得輸出電壓V。的電壓值可以更穩(wěn)定地維持為額定電壓值。 上述的第一開關(guān)Q1、第二開關(guān)Q2、第三開關(guān)A以及第四開關(guān)Q4、第一整流開關(guān)A以及第二整流開關(guān)A可以是但不限為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, M0SFET)或雙極結(jié)型晶體管 (Bipolar Junction Transistor, BJT)。綜上所述，本發(fā)明的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路可以提供額定的輸出電壓，不論諧振式電源轉(zhuǎn)換電路運(yùn)行在高頻區(qū)段的工作頻率、輕載或空載時(shí)，一樣可以提供額定的輸出電壓， 不會造成輸出電壓的電壓值超過額定電壓值。由于本發(fā)明的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路通過調(diào)整整流電路的運(yùn)行模式、開關(guān)電路的運(yùn)行頻率、運(yùn)行模式以及滯定時(shí)間，因此，即使輸入電壓以及輸出電壓的電壓值為可調(diào)整且范圍較廣或運(yùn)行于高頻段(高于諧振頻率)時(shí)，一樣可以提供額定的輸出電壓，不會因?yàn)檩敵稣髟妥儔浩鞯募纳娙輰?dǎo)致輸出電壓的電壓值超過額定電壓值。同時(shí)，不會增加損失而降低效率，也不會造成輸出電壓的紋波及噪聲變大，更不會限制諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的工作頻率而增加復(fù)雜度。本發(fā)明得由本領(lǐng)域技術(shù)人員任施匠思而為諸般修飾，然而都不脫如附權(quán)利要求所欲保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，接收一輸入電壓的電能并轉(zhuǎn)換為一輸出電壓，該諧振式電源轉(zhuǎn)換電路包含一開關(guān)電路；一諧振電路，與該開關(guān)電路連接；一變壓器，包含一初級繞組與一次級繞組，且該初級繞組連接于該開關(guān)電路與該諧振電路；一整流電路，與該變壓器的該次級繞組連接，以將該次級繞組的電壓整流以產(chǎn)生該輸出電壓；以及一控制單元，連接于該開關(guān)電路與該諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的輸出，以依據(jù)該輸出電壓控制該開關(guān)電路導(dǎo)通或截止，使該輸入電壓的電能選擇性地經(jīng)由該開關(guān)電路傳遞至該變壓器的該初級繞組；其中，該控制單元依據(jù)該輸出電壓的電壓值變化調(diào)整該開關(guān)電路的運(yùn)行頻率與導(dǎo)通時(shí)的運(yùn)行模式。
2.如權(quán)利要求1所述的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，其中于該輸出電壓的電壓值與額定電壓值間的差值超過一第一設(shè)定值時(shí)，該控制單元控制該開關(guān)電路導(dǎo)通的運(yùn)行模式為飽和模式或有源模式。
3.如權(quán)利要求2所述的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，其中于該輸出電壓的電壓值與額定電壓值間的差值未超過該第一設(shè)定值時(shí)，該控制單元控制該開關(guān)電路導(dǎo)通的運(yùn)行模式為線性模式。
4.如權(quán)利要求2所述的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，其中于該輸出電壓的電壓值與額定電壓值間的差值超過該第一設(shè)定值或一第二設(shè)定值時(shí)，該控制單元控制該開關(guān)電路的滯定時(shí)間依據(jù)該輸出電壓的電壓值變化。
5.如權(quán)利要求1所述的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，還包含一濾波電路連接于該整流電路與該諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的輸出。
6.如權(quán)利要求5所述的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該濾波電路為一輸出電容。
7.如權(quán)利要求1所述的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該控制單元包含一開關(guān)驅(qū)動電路，連接于該開關(guān)電路的控制端，以產(chǎn)生至少一第一開關(guān)驅(qū)動信號使該開關(guān)電路對應(yīng)導(dǎo)通或截止；一驅(qū)動電源電路，與該開關(guān)驅(qū)動電路連接，以接收一輔助電壓的電能，并產(chǎn)生一驅(qū)動電壓至該開關(guān)驅(qū)動電路，以提供該開關(guān)驅(qū)動電路所需的電能；一反饋電路，連接于該諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的輸出，以根據(jù)該輸出電壓產(chǎn)生對應(yīng)的一反饋信號；以及一控制電路，連接于該開關(guān)驅(qū)動電路、該驅(qū)動電源電路與該反饋電路，以依據(jù)該反饋信號與一第一參考電壓控制該開關(guān)驅(qū)動電路與該驅(qū)動電源電路運(yùn)行，以改變該第一開關(guān)驅(qū)動信號的頻率與電壓振幅；其中，該開關(guān)電路導(dǎo)通的運(yùn)行模式根據(jù)該第一開關(guān)驅(qū)動信號的電壓振幅大小改變。
8.如權(quán)利要求7所述的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該控制電路為數(shù)字信號處理器。
9.如權(quán)利要求7所述的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該控制電路包含一信號處理電路，連接于該反饋電路與該驅(qū)動電源電路，以依據(jù)該反饋信號與該第一參考電壓產(chǎn)生對應(yīng)的一第一誤差信號與一電壓調(diào)整信號；以及一控制器，連接于該開關(guān)驅(qū)動電路與該信號處理電路，以依據(jù)該第一誤差信號對應(yīng)改變該第一開關(guān)驅(qū)動信號的頻率；其中，該第一誤差信號大小正比于該反饋信號與該第一參考電壓間的差值，該電壓調(diào)整信號大小正比于該第一誤差信號與該第二參考電壓間的差值，該驅(qū)動電壓隨著該電壓調(diào)整信號變化。
10.如權(quán)利要求9所述的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該信號處理電路更依據(jù)該反饋信號與該第一參考電壓產(chǎn)生對應(yīng)的一第二誤差信號，該第二誤差信號大小正比于該第一誤差信號與一第三參考電壓間的差值，且該控制器依據(jù)第二誤差信號調(diào)整該第一開關(guān)驅(qū)動信號的滯定時(shí)間。
11.如權(quán)利要求1所述的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該開關(guān)電路為半橋式或全橋式的開關(guān)電路。
12.如權(quán)利要求1所述的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該諧振電路包含一諧振電容與一諧振電感。
13.如權(quán)利要求12所述的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該諧振電容與該諧振電感串聯(lián)連接。
14.一種諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，接收一輸入電壓的電能并轉(zhuǎn)換為一輸出電壓，該諧振式電源轉(zhuǎn)換電路包含一開關(guān)電路；一諧振電路，與該開關(guān)電路連接；一變壓器，包含一初級繞組與一次級繞組，且該初級繞組連接于該開關(guān)電路與該諧振電路；一整流電路，與該變壓器的該次級繞組連接，以將該次級繞組的電壓整流以產(chǎn)生該輸出電壓；以及一控制單元，連接于該開關(guān)電路與該諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的輸出，以依據(jù)該輸出電壓控制該開關(guān)電路導(dǎo)通或截止，使該輸入電壓的電能選擇性地經(jīng)由該開關(guān)電路傳遞至該變壓器的該初級繞組，且控制該整流電路導(dǎo)通或截止，使該整流電路將該次級繞組的電壓整流；其中，該控制單元依據(jù)該輸出電壓的電壓值變化調(diào)整該開關(guān)電路的運(yùn)行頻率與該整流電路導(dǎo)通時(shí)的運(yùn)行模式。
15.如權(quán)利要求14所述的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，其中于該輸出電壓的電壓值與額定電壓值間的差值超過一第一設(shè)定值時(shí)，該控制單元控制該整流電路導(dǎo)通的運(yùn)行模式為飽和模式或有源模式。
16.如權(quán)利要求15所述的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，其中于該輸出電壓的電壓值與額定電壓值間的差值未超過該第一設(shè)定值時(shí)，該控制單元控制該整流電路導(dǎo)通的運(yùn)行模式為線性模式。
17.如權(quán)利要求15所述的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，其中于該輸出電壓的電壓值與額定電壓值間的差值超過該第一設(shè)定值或一第二設(shè)定值時(shí)，該控制單元控制該整流電路的滯定時(shí)間依據(jù)該輸出電壓的電壓值變化。
18.如權(quán)利要求14所述的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，還包含一濾波電路連接于該整流電路與該諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的輸出。
19.如權(quán)利要求14所述的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該控制單元包含一開關(guān)驅(qū)動電路，連接于該開關(guān)電路的控制端，以產(chǎn)生至少一第一開關(guān)驅(qū)動信號使該開關(guān)電路對應(yīng)導(dǎo)通或截止；一整流驅(qū)動電路，連接于該整流電路的控制端，以產(chǎn)生至少一第一整流驅(qū)動信號使該整流電路對應(yīng)導(dǎo)通或截止；一驅(qū)動電源電路，與該開關(guān)驅(qū)動電路連接，以接收一輔助電壓的電能，并產(chǎn)生一驅(qū)動電壓至該整流驅(qū)動電路，以提供該整流驅(qū)動電路所需的電能；一反饋電路，連接于該諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的輸出，以根據(jù)該輸出電壓產(chǎn)生對應(yīng)的一反饋信號；以及一控制電路，連接于該開關(guān)驅(qū)動電路、該驅(qū)動電源電路、該整流驅(qū)動電路與該反饋電路，以依據(jù)該反饋信號與一第一參考電壓控制該開關(guān)驅(qū)動電路、該整流驅(qū)動電路與該驅(qū)動電源電路運(yùn)行，以改變該第一開關(guān)驅(qū)動信號的頻率、該驅(qū)動電壓與該第一整流驅(qū)動信號的電壓振幅；其中，該整流電路導(dǎo)通的運(yùn)行模式根據(jù)該第一整流驅(qū)動信號的電壓振幅大小改變。
20.如權(quán)利要求19所述的諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該控制電路更依據(jù)該反饋信號與該第一參考電壓間的差值調(diào)整該第一整流驅(qū)動信號的滯定時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種諧振式電源轉(zhuǎn)換電路，接收輸入電壓的電能并轉(zhuǎn)換為輸出電壓，其包含開關(guān)電路；諧振電路，與開關(guān)電路連接；變壓器，包含初級繞組與次級繞組，且初級繞組連接于開關(guān)電路與諧振電路；整流電路，與變壓器的次級繞組連接，以將次級繞組的電壓整流以產(chǎn)生輸出電壓；以及控制單元，連接于開關(guān)電路與諧振式電源轉(zhuǎn)換電路的輸出，以依據(jù)輸出電壓控制開關(guān)電路導(dǎo)通或截止，使輸入電壓的電能選擇性地經(jīng)由開關(guān)電路傳遞至變壓器的初級繞組；其中，控制單元依據(jù)輸出電壓的電壓值變化調(diào)整開關(guān)電路的運(yùn)行頻率與導(dǎo)通時(shí)的運(yùn)行模式。本發(fā)明不會因?yàn)檩敵稣髟妥儔浩鞯募纳娙輰?dǎo)致輸出電壓的電壓值超過額定電壓值。
文檔編號H02M3/335GK102545614SQ201010597460
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者李文章 申請人:臺達(dá)電子工業(yè)股份有限公司