本發明專利技術揭示一種具二次側后穩壓與零電壓切換的順向式轉換器，其中一次側電力回路可采用單晶體管或雙晶體管結構，其受一次側驅動電路以一固定工作周期比驅動以致二次側電力繞組的電壓波形有一固定脈波寬度；二次側電力回路利用一可控開關，其可采用磁放大器或Ｎ信道金氧半場效晶體管，以遮蔽二次側電力繞組的電壓波形的前緣；穩定輸出電壓，并達成一次側開關晶體管的零電壓切換。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術有關一種順向式轉換器，特別是一種具二次側后穩壓與零電壓切換的順向 式轉換器，其可達成一次側開關晶體管的零電壓切換以降低切換損失并提高轉換效率。
技術介紹
圖1與圖2分別顯示先前具一次側前穩壓(primary side preregulation)與自 驅式同步整流器的單晶體管與雙晶體管順向式轉換器的主架構，其中二次側誤差放大電路 檢測輸出電壓的樣品并將的與一參考電壓比較以產生一誤差信號；該誤差信號被光耦合至 一次側控制電路且轉換成一次側開關晶體管的脈波寬度調變(pulse width modulation, PWM)驅動信號以穩定輸出電壓。若先前順向式轉換器操作于連續導通模式，則輸出電壓V。ut可被表示為NVoul =^rDpriVmρ，其中Vin為輸入電壓；Dph為一次側開關晶體管的可變工作周期比(variable primary duty ratio) ;NP為一次側電力繞組的圈數，且隊為二次側電力繞組的圈數。當V。ut 低于其設定值，增大Dph使V。ut上升；當V。ut高于其設定值，減小Dpn使V。ut下降。因此，調變 Dpri可穩定V。ut。雖然一次側前穩壓非常簡單，但是其無法達成一次側開關晶體管的零電壓 切換(zero voltageswitching)且苦于較高的切換損失。圖1中的變壓器T1與圖2中的變壓器T2皆包含一次側電力繞組Np，其連接至一次 側電力回路；二次側電力繞組Ns，其連接至二次側電力回路，以及二次側驅動繞組Nd，其產 生自驅式同步整流器的驅動信號。因圖1中的Np本身無法重置T1的鐵心而圖2中的乂本 身可重置T2的鐵心，單晶體管結構需要一次側重置繞組凡而雙晶體管結構不需要一次側重 置繞組凡。一般而言，凡的圈數可小于、等于或大于Np的圈數以致單晶體管結構中的一次 側開關晶體管的最大漏-源極電壓分別大于、等于或小于2Vin。雙晶體管結構中的一次側開 關晶體管的最大漏-源極電壓等于Vin。繞組上的黑點標示參考極性的正電壓端以及繞組 電壓的同極性端。有黑點端定義為參考(非實際)極性的正端而無黑點端定義為參考(非 實際)極性的負端。若實際極性與參考極性相同，則繞組電壓為正。若實際極性與參考極 性相反，則繞組電壓為負。因實際變壓器須從外部電路漏取磁化電流以建立鐵心磁路中的 交鏈磁通，此電磁轉換可被模型化為磁化電感Lm(非外接)與一次側電力繞組Np并聯。磁 化電流的增加代表變壓器鐵心磁路的激磁而磁化電流的減少代表變壓器鐵心磁路的消磁。圖1中的一次側電力回路包含輸入電壓端Vi、輸入參考電壓端VH、輸入濾波電容 Q、一次側重置繞組凡、重置二極管D1、磁化電感Lm(非外接)與一次側電力繞組Np并聯， 以及開關晶體管Q1,其為一 N信道金氧半場效晶體管且具有一柵極、一漏極、一源極與一 漏_源極電容C1 (包括寄生電容與外接電容)，其中Ci的正端與負端分別連接至Vi與Vh ； Nr的無黑點端與有黑點端分別連接至Vi與D1的陰極諷的陽極連接至Vh ;Np的有黑點端 與無黑點端分別連接至Vi與Q1的漏極誶的源極連接至Vh誶的柵極連接至一次側脈波寬5度調變驅動電路；Lm與C1可形成一串聯諧振電路。圖2中的一次側電力回路包含輸入電壓端Vi、輸入參考電壓端VH、輸入濾波電容 Ci、第一重置二極管D1、第二重置二極管D2、第一開關晶體管Q1、第二開關晶體管Q2,以及磁 化電感Lm(非外接)與一次側電力繞組Np并聯，其中Q1與Q2皆為一 N信道金氧半場效晶體 管且具有一柵極、一漏極與一源極誶與Q2的漏_源極電容(包括寄生電容與外接電容) 分別為C1與C2而的正端與負端分別連接至Vi與Vh 的陰極與陽極分別連接至Q1的源 極與Vh ;D2的陰極與陽極分別連接至Vi與Q2的漏極誶的漏極連接至Vi ;NP的有黑點端與 無黑點端分別連接至Q1的源極與Q2的漏極；Q2的源極連接至Vh誶與Q2的柵極皆連接至 一次側脈波寬度調變驅動電路；Lm、C1與C2可形成一串聯諧振電路。圖1與圖2中的二次側電力回路皆包含二次側驅動繞組Nd、二次側電力繞組Ns、順 向同步整流器SRf、飛輪同步整流器SRw、順向柵極電阻R1、順向柵-源極電阻R2、飛輪柵-源 極電阻R3、飛輪柵極電阻R4、輸出儲能電感L。、輸出濾波電容C。、輸出電壓端V。，以及輸出參 考電壓端Vra，其中SRf與SRw皆為一 N信道金氧半場效晶體管，其具有一柵極、一漏極與一 源極；Nd的有黑點端與無黑點端分別連接至R1的第一端與R4的第一端氓的第二端與R4的 第二端分別連接至SRf的柵極與SRw的柵極；R2的第一端與第二端分別連接至SRf的柵極與 源極；R3的第一端與第二端分別連接至SRw的柵極與源極；NS的有黑點端與無黑點端分別連 接至SRw的漏極與SRf的漏極；SRf與SRw的源極皆連接至Vra ；L。的第一端與第二端分別連 接至SRw的漏極與V。；C。的正端與負端分別連接至V。與Vm ；輸出儲能電感電流的增加代表 電感鐵心磁路的儲能而輸出儲能電感電流的減少代表電感鐵心磁路的釋能。因單晶體管結構的操作原理類似于雙晶體管結構的操作原理，本文僅說明雙晶體管結構的操作原理。圖3顯示圖2中的一切換周期內的關鍵波形，其中V^W為Q1與Q2的柵-源極電壓(參考至不同源極電位)；為仏與92的漏-源極電壓(參考至不同源極電位)；\⑴為Lm的電壓；、⑴為Lm的電流；vf ( )與O)分別為SRf與SRw的柵-源極電壓(參考至相同源極電位)人(0為L。的電流；Vin為輸入電壓；Vout為輸出電壓；I。ut為輸 Np出電流，以及《 = #為一次側對二次側電力繞組的圈數比。t。彡t <、的期間內，V^⑴開啟Q1與Q2的信道；vf⑴=0 ;Di與D2皆受逆偏而 截止(0 = Vm - 2v°ps{t) Vin ； Lm受Vin箝制且、⑴經由Q2的信道、Ci與Q1的信道使LmdiL (0 v.激磁\ ω以一正斜率一k=；f·線性地增加；&的感應電壓使ο)>ο且o)<o.SRf 的信道開啟且SRw的信道關閉人(0經由C。、SRf的信道與Ns使L。儲能人⑴以一正斜率=Voul 1線性地增加。at L0 \ η Jtl彡t < t2的期間內，嚴w關閉Q1與Q2的信道；0么O) < I .D1與D2皆受逆偏 而截止八(0 = ^ “ 2vTit) > 0 jLm⑴經由CyCi與C1使Lm激磁；Nd的感應電壓使vf⑴> ORv0Jit) <0;SRf的信道開啟且SRw的信道關閉；、⑴經由C。、SRf的信道與Ns使L。儲能K1dvDS(i) J與C2受反射輸出電流:^L充電；DiVA以一正斜率= 線性地增加。n νρ (Odt nCxVΓΚt2彡t < t3的期間內，vcS w關閉Q1與Q2的信道； ^ vP (0 < L，與D2皆受逆偏而截止；v (0 = K- 2νΓ⑴< O .iLm⑴經由C2、Ci與C1使Lm消磁；Nd的感應電壓使vf⑴< 0 且O) > 0 ; SRf的信道關閉且SRw的信道開啟；、⑴經由C。與SRw的信道使L。釋能 ’、⑴以一負斜率= 線性地減少；因Np無反射輸出電流，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種具二次側后穩壓與零電壓切換的順向式轉換器包含：一一次側電力回路，其包含一輸入電壓端與一輸入參考電壓端，用以接收一輸入電壓，一輸入濾波電容連接于該輸入電壓端與該輸入參考電壓端之間；一二次側電力回路，其包含一輸出電壓端與一輸出參考電壓端，用以輸出一輸出電壓；以及一轉換器，其連接于該一次側電力回路與該些二次側電力回路之間；其中該轉換器包含一一次側繞組連接該一次側電力回路，該一次側繞組包含一正端與一負端；一二次側電力繞組連接該二次側電力回路，該二次側電力繞組包含一正端與一負端，分別對應該一次側繞組的正端與負端；以及一二次側驅動繞組，其包含一正端與一負端，分別對應該一次側繞組的正端與負端；該二次側電力回路包含一順向同步整流晶體管包含一漏極、一源極與一柵極；一飛輪同步整流晶體管包含一漏極、一源極與一柵極；一可控開關包含一第一端、一第二端與一控制端；一儲能電感；以及一濾波電容；其中該順向同步整流晶體管的漏極連接該二次側電力繞組的負端，該順向同步整流晶體管的源極與該飛輪同步整流晶體管的源極連接該輸出參考電壓端，該飛輪同步整流晶體管的漏極連接該可控開關的第二端，該可控開關的第一端連接該二次側電力繞組的正端；該順向同步整流晶體管的柵極經由一順向柵極電阻連接該經二次側驅動繞組的正端，該順向同步整流晶體管的柵極與源極間連接一順向柵源極電阻，該經二次側驅動繞組的負端連接該輸出參考電壓端；該飛輪同步整流晶體管的柵極與該可控開關的控制端連接一二次側脈波寬度調變控制電路；該儲能電感連接于該飛輪同步整流晶體管的漏極與該輸出電壓端之間；該濾波電容連接于該輸出電壓端與該輸出參考電壓端間。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王志良，余金生，
申請(專利權)人：洋鑫科技股份有限公司，王志良，
類型：發明
國別省市：71[中國|臺灣]
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。