專利名稱：直流/直流轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種直流/直流轉(zhuǎn)換電路，尤指一種同時具有順向式轉(zhuǎn)換電路和返馳式轉(zhuǎn)換電路的直流/直流轉(zhuǎn)換電路。
背景技術(shù)：
在先前技術(shù)中，直流/直流轉(zhuǎn)換電路主要有順向式轉(zhuǎn)換電路(forwardtransformer)和返馳式轉(zhuǎn)換電路(flyback transformer)。一般說來，因為順向式轉(zhuǎn)換電路利用初級線圈直接將輸入端的能量傳送至次級線圈，所以順向式轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換效率較好。但是順向式轉(zhuǎn)換電路的缺點為初級線圈與次級線圈的匝數(shù)比必須大于順向式轉(zhuǎn)換電路的升壓比。例如，順向式轉(zhuǎn)換電路的升壓比為N時，順向式轉(zhuǎn)換電路的初級線圈與次級線圈的匝數(shù)比M必須大于N。另一方面，返馳式轉(zhuǎn)換電路的初級線圈與次級線圈的匝數(shù)比可以小于返馳式轉(zhuǎn)換電路的升壓比。例如，返馳式轉(zhuǎn)換電路的升壓比為N時，返馳式轉(zhuǎn)換電路的初級線圈與次級線圈的匝數(shù)比L可以小于N。但是返馳式轉(zhuǎn)換電路在傳遞輸入端的能量至次級線圈時，輸入端的能量先儲存在電感內(nèi)，然后再傳至次級線圈。因為電感損耗較大，所以返馳式轉(zhuǎn)換電路的缺點為轉(zhuǎn)換效率較差。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的一實施例提供一種直流/直流轉(zhuǎn)換電路。該直流/直流轉(zhuǎn)換電路包含變壓器、開關(guān)、第一電容、第一二極管及第二二極管。該變壓器包含初級線圈及次級線圈；該初級線圈具有第一端，用以接收輸入電壓，及第二端；該次級線圈具有第一端，及第二端。該開關(guān)具有第一端，耦接于該初級線圈的第二端，第二端，用以接收開關(guān)控制信號，及第三端。該第一電容具有第一端，耦接于該次級線圈的第二端，及第二端。該第一二極管具有第一端，耦接于該次級線圈的第一端，及第二端，耦接于該第一電容的第二端。該第二二極管具有第一端，用以耦接負載，及第二端，耦接于該第一二極管的第一端。當該開關(guān)導通時，該初級線圈及該第一電容儲存能量，當該開關(guān)關(guān)閉時，該初級線圈及該第一電容釋放該能量至該負載。根據(jù)上述的直流/直流轉(zhuǎn)換電路，另包含箝位電路，該箝位電路耦接于該初級線圈與該開關(guān)，用以當該開關(guān)關(guān)閉時，回收該變壓器的該初級線圈的能量。根據(jù)上述的直流/直流轉(zhuǎn)換電路，該箝位電路包含第三二極管、第二電容、第四二極管及電感，該第三二極管，具有第一端，耦接于該初級線圈的第一端，及第二端；該第二電容，具有第一端，耦接于該第三二極管的第二端，及第二端，耦接于該開關(guān)的第一端；該第四二極管，具有第一端，耦接于該第二電容的第一端，及第二端；該電感，具有第一端，耦接于該第四二極管的第二端，及第二端，耦接于該開關(guān)的第三端。根據(jù)上述的直流/直流轉(zhuǎn)換電路，當該開關(guān)根據(jù)該開關(guān)控制信號開啟期間，該第二電容和該電感產(chǎn)生電感電容振蕩，以改變該第二電容的第二端的電位與第二電容的第一端的電位，以及當該開關(guān)根據(jù)該開關(guān)控制信號關(guān)閉時，儲存于該開關(guān)的寄生電容的能量，通過該第二電容及該第三二極管傳送至該輸入電壓。根據(jù)上述的直流/直流轉(zhuǎn)換電路，該開關(guān)控制信號為脈寬調(diào)制信號。根據(jù)上述的直流/直流轉(zhuǎn)換電路，變壓器為隔離式變壓器。根據(jù)上述的直流/直流轉(zhuǎn)換電路，當該開關(guān)導通時，為順向式轉(zhuǎn)換電路，當該開關(guān)關(guān)閉時，為返馳式轉(zhuǎn)換電路。本發(fā)明提供一種直流/直流轉(zhuǎn)換電路。相較于先前技術(shù)，該直流/直流轉(zhuǎn)換電路因為同時具有順向式轉(zhuǎn)換電路和返馳式轉(zhuǎn)換電路的特性，所以本發(fā)明具有下列優(yōu)點第一、 當開關(guān)導通時，因為流過初級線圈的電流具有對應(yīng)于該順向式轉(zhuǎn)換電路的特性與對應(yīng)于該返馳式轉(zhuǎn)換電路的特性，所以流過該初級線圈的電流隨時間的變化小，使該直流/直流轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換效率提高；第二、當該開關(guān)導通時，因為輸入電壓的部分能量儲存在該初級線圈內(nèi)的激磁電感，以及該輸入電壓的另一部分能量儲存在第一電容，所以該直流/直流轉(zhuǎn)換電路的能量損失較少；第三、因為本發(fā)明同時具有該順向式轉(zhuǎn)換電路的特性和該返馳式轉(zhuǎn)換電路的特性，所以本發(fā)明的匝數(shù)比該順向式轉(zhuǎn)換電路的匝數(shù)少，以及本發(fā)明的轉(zhuǎn)換效率比該返馳式轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換效率高；第四、因為本發(fā)明的另一實施例中，具有箝位電路， 所以當該開關(guān)根據(jù)開關(guān)控制訊號關(guān)閉時，該開關(guān)具有零電壓切換特性，導致該直流/直流轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換效率提高。


圖I為本發(fā)明的一實施例說明一種直流/直流轉(zhuǎn)換電路的示意圖。圖2為說明當開關(guān)關(guān)閉時的直流/直流轉(zhuǎn)換電路的示意圖。圖3為本發(fā)明的另一實施例說明一種直流/直流轉(zhuǎn)換電路的示意圖。圖4為說明當開關(guān)關(guān)閉時的箝位電路的示意圖。圖5為說明當開關(guān)根據(jù)開關(guān)控制信號關(guān)閉時，箝位電路讓開關(guān)具有零電壓切換特性的示意圖。
具體實施例方式請參照圖1，圖I為本發(fā)明的一實施例說明一種直流/直流轉(zhuǎn)換電路100的示意圖。如圖I所示，直流/直流轉(zhuǎn)換電路100包含變壓器102、開關(guān)104、第一電容106、第一二極管108及第二二極管110，其中變壓器102為了順應(yīng)市場主流需求選擇隔離式變壓器，但本發(fā)明不以此為限，變壓器102包含初級線圈1022及次級線圈1024，以及初級線圈1022及次級線圈1024的匝數(shù)比為I : N，N為大于O的常數(shù)。初級線圈1022具有第一端，用以接收輸入電壓VIN，及第二端；次級線圈1024具有第一端，及第二端。開關(guān)104具有第一端， 耦接于初級線圈1022的第二端，第二端，用以接收開關(guān)控制信號SCS，及第三端，其中開關(guān)控制信號SCS為脈寬調(diào)制信號。另外，開關(guān)控制信號SCS的工作周期為D，且D介于O和I 之間。第一電容106具有第一端，耦接于次級線圈1024的第二端，及第二端。第二極管108 具有第一端，耦接于次級線圈1024的第一端，及第二端，耦接于第一電容106的第二端。第二二極管110具有第一端，耦接于負載112，及第二端，耦接于第一二極管108的第一端。
如圖I所示，當開關(guān)104導通(ON)時,次級線圈1024為順向(forward)模式。此時，電流IPF流過初級線圈1022，以及電流ISFO流過次級線圈1024且對第一電容106充電，因此，輸入電壓VIN的能量被儲存于初級線圈1022內(nèi)的激磁電感及第一電容106。請參照圖2，圖2為說明當開關(guān)104關(guān)閉(OFF)時的直流/直流轉(zhuǎn)換電路100的示意圖。如圖2所示，當開關(guān)104關(guān)閉(OFF)時，次級線圈1024為返馳式(flyback)模式且流過初級線圈1022的電流IPF降為零。因為初級線圈1022與次級線圈1024的極性相反，所以次級線圈1024會因為次級線圈1024內(nèi)的磁通量變化，產(chǎn)生和電流ISR)反向的電流ISFl，且次級線圈1024可耦合初級線圈1022內(nèi)的激磁電感所儲存輸入電壓VIN的部分能量。因此，次級線圈1024可將初級線圈1022內(nèi)的激磁電感所儲存的輸入電壓VIN的部分能量以及第一電容106所儲存的輸入電壓VIN的另一部分能量，通過電流ISFl釋放至負載112，其中根據(jù)電流ISFl所產(chǎn)生的用以驅(qū)動負載112的輸出電壓VO可根據(jù)式(I)所產(chǎn)生。VIN*D= (V0-N*VIN)/N)* (I-D) (I) 由式(I)可知，如果開關(guān)控制信號SCS的工作周期D、輸入電壓VIN以及初級線圈1022與次級線圈1024的匝數(shù)比已確定，則用以驅(qū)動負載112的輸出電壓VO亦可確定。請參照圖3，圖3為本發(fā)明的另一實施例說明一種直流/直流轉(zhuǎn)換電路300的示意圖。直流/直流轉(zhuǎn)換電路300和直流/直流轉(zhuǎn)換電路100的差別在于直流/直流轉(zhuǎn)換電路300另包含箝位電路314，其中箝位電路314耦接于初級線圈1022的第一端與開關(guān)104的第一端和第三端，用以當開關(guān)104關(guān)閉時，回收變壓器102的初級線圈1022的能量。箝位電路314包含第三二極管3142、第二電容3144、第四二極管3146及電感3148。但本發(fā)明并不受限于圖3的箝位電路314。第三二極管3142具有第一端，耦接于初級線圈1022的第一端，及第二端；第二電容3144具有第一端，耦接于第三二極管3142的第二端，及第二端，率禹接于開關(guān)104的第一端；第四二極管3146具有第一端，稱接于第二電容3144的第一端，及第二端；電感3148具有第一端，耦接于第四二極管3146的第二端，及第二端，耦接于開關(guān)104的第三端。如圖3所示，當開關(guān)104根據(jù)開關(guān)控制信號SCS開啟(ON)時，第二電容3144和電感3148產(chǎn)生電感電容振蕩，亦即第二電容3144、開關(guān)104、電感3148以及第四二極管3146形成放電路徑。因此，在第二電容3144的放電過程中，第二電容3144的第二端的電位漸漸地由正電位(對應(yīng)于前一次開關(guān)104關(guān)閉)轉(zhuǎn)為負電位，以及第二電容3144的第一端的電位漸漸地由負電位(對應(yīng)于前一次開關(guān)104關(guān)閉)轉(zhuǎn)為正電位。請參照圖4，圖4為說明當開關(guān)104關(guān)閉(OFF)時的箝位電路314的示意圖。如圖4所示，當開關(guān)104根據(jù)開關(guān)控制信號SCS關(guān)閉(OFF)時，流經(jīng)初級線圈1022的電流同時對開關(guān)104的寄生電容及第二電容3144充電，升高第二電容3144的第二端的電位(此時，第二電容3144的第二端的電位為負電位)，導致第二電容3144的第一端的電位(此時，第二電容3144的第一端的電位為正電位)亦被升高。因此，當?shù)诙娙?144的第一端的電位升高到足以導通第三二極管3142時，儲存于開關(guān)104的寄生電容的能量，即可通過第二電容3144及第三二極管3142傳送至輸入電壓VIN。然后，第二電容3144的第二端的電位漸漸地由負電位轉(zhuǎn)為正電位，以及第二電容3144的第一端的電位漸漸地由正電位轉(zhuǎn)為負電位。因為當開關(guān)104根據(jù)開關(guān)控制信號SCS關(guān)閉(OFF)時，流經(jīng)初級線圈1022的電流同時對開關(guān)104的寄生電容及第二電容3144充電，所以開關(guān)104兩端的電壓不會瞬間變化劇烈。請參照圖5，圖5為說明當開關(guān)104根據(jù)開關(guān)控制信號SCS關(guān)閉(OFF)時，箝位電路314讓開關(guān)104具有零電壓切換特性的示意圖。如圖5所示，當開關(guān)104根據(jù)開關(guān)控制信號SCS關(guān)閉(OFF)時，因為箝位電路314回收初級線圈1022的漏感能量至輸入電壓VIN，所以開關(guān) 104兩端的電壓VDS變化比較平緩，亦即當開關(guān)104根據(jù)開關(guān)控制信號SCS關(guān)閉(OFF)時， 開關(guān)104具有零電壓切換特性，導致直流/直流轉(zhuǎn)換電路300的轉(zhuǎn)換效率提高。綜上所述，相較于先前技術(shù)，本發(fā)明所提供的直流/直流轉(zhuǎn)換電路因為同時具有順向式轉(zhuǎn)換電路和返馳式轉(zhuǎn)換電路的特性，所以本發(fā)明具有下列優(yōu)點第一、當開關(guān)導通時，因為流過初級線圈的電流同時具有對應(yīng)于順向式轉(zhuǎn)換特性的電流與對應(yīng)于返馳式轉(zhuǎn)換特性的電流，所以流過初級線圈的電流隨時間的變化小，導致直流/直流轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換效率提高；第二、當開關(guān)導通時，因為輸入電壓的部分能量儲存在初級線圈內(nèi)的激磁電感， 以及輸入電壓的另一部分能量儲存在第一電容，所以直流/直流轉(zhuǎn)換電路的能量損失較少；第三、因為本發(fā)明同時具有順向式轉(zhuǎn)換電路和返馳式轉(zhuǎn)換電路的特性，所以本發(fā)明的匝數(shù)比順向式轉(zhuǎn)換電路小，以及本發(fā)明的轉(zhuǎn)換效率比返馳式轉(zhuǎn)換電路高；第四、因為本發(fā)明的另一實施例具有箝位電路，所以當開關(guān)根據(jù)開關(guān)控制訊號關(guān)閉時，開關(guān)具有零電壓切換特性，導致直流/直流轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換效率提高。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種直流/直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，包含 變壓器，包含 初級線圈，具有第一端，用以接收輸入電壓，及第二端 '及 次級線圈，具有第一端，及第二端； 開關(guān)，具有第一端，耦 接于該初級線圈的第二端，第二端，用以接收開關(guān)控制信號，及第——-丄山二觸; 第一電容，具有第一端，耦接于該次級線圈的第二端，及第二端； 第一二極管，具有第一端，稱接于該次級線圈的第一端，及第二端，稱接于該第一電容的第二端；及 第二二極管，具有第一端，用以耦接負載，及第二端，耦接于該第一二極管的第一端；其中當該開關(guān)導通時，該初級線圈及該第一電容儲存能量，當該開關(guān)關(guān)閉時，該初級線圈及該第一電容釋放該能量至該負載。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流/直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，另包含 箝位電路，耦接于該初級線圈與該開關(guān)，用以當該開關(guān)關(guān)閉時，回收該變壓器的該初級線圈的能量。
3.如請求2所述的直流/直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，該箝位電路包含 第三二極管，具有第一端，耦接于該初級線圈的第一端，及第二端； 第二電容，具有第一端，耦接于該第三二極管的第二端，及第二端，耦接于該開關(guān)的第一端; 第四二極管，具有第一端，耦接于該第二電容的第一端，及第二端；及 電感，具有第一端，耦接于該第四二極管的第二端，及第二端，耦接于該開關(guān)的第三端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流/直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，當該開關(guān)根據(jù)該開關(guān)控制信號開啟期間，該第二電容和該電感產(chǎn)生電感電容振蕩，以改變該第二電容的第二端的電位與第二電容的第一端的電位，以及當該開關(guān)根據(jù)該開關(guān)控制信號關(guān)閉時，儲存于該開關(guān)的寄生電容的能量，通過該第二電容及該第三二極管傳送至該輸入電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流/直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，該開關(guān)控制信號為脈寬調(diào)制信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流/直流轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，該變壓器為隔離式變壓器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種直流/直流轉(zhuǎn)換電路，該直流/直流轉(zhuǎn)換電路包含變壓器、開關(guān)、第一電容、第一二極管及第二二極管。該變壓器包含初級線圈及次級線圈。該開關(guān)用以接收開關(guān)控制信號。該第二二極管用以耦接負載。當該開關(guān)根據(jù)該開關(guān)控制信號導通時，該初級線圈及該第一電容儲存能量；當該開關(guān)根據(jù)該開關(guān)控制信號關(guān)閉時，該初級線圈及該第一電容釋放該能量至該負載，相較于先前技術(shù)，該直流/直流轉(zhuǎn)換電路因為同時具有順向式轉(zhuǎn)換電路和返馳式轉(zhuǎn)換電路的特性，且該直流/直流轉(zhuǎn)換電路可有效提高轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H02M3/315GK102624235SQ20121005380
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者古孝治, 周政彥, 郭貝倉 申請人:蘇州達方電子有限公司, 達方電子股份有限公司