回扫式主动箝位电源转换器制造技术

本发明专利技术提供一种回扫式主动箝位电源转换器，回扫式主动箝位电源转换器包括输入电感、下桥开关、上桥开关、第一储能电容、箝位电容、谐振电感、激磁电感、变压器、输出二极管与输出电容。使回扫式主动箝位电源转换器内的箝位电容与谐振电感所产生的谐振频率实质上等于开关切换频率，进而在全负载范围内使得输出二极管进行零电流切换(Zero Current Switching,ZCS)。

【技术实现步骤摘要】
回扫式主动箝位电源转换器
本专利技术涉及一种电源转换器，特别涉及一种能够使二次侧二极管实现零电流切换(ZeroCurrentSwitching,ZCS)的回扫式主动箝位电源转换器。
技术介绍
随着现代科技的进步与便携式电子产品的蓬勃发展，切换式转换器的效能及各项应用亦越来越受到重视。近年来，由于电力电子技术的大幅进步及奈米科技的发展，电子器材日益趋向轻薄短小化，省能源，及降低成本的方向发展，其内部的电源转换器亦需朝向轻薄短小，省能，提高功率及降低制作成本的趋势设计。电源供应器为大多电子产品所必备的一种电子装置，用来将电池或是市电的输入电源，转换成电子产品所需要的特别规格的输出电源。而随着科技技术的演进，电源供应器的转换效率也不断的被要求到更好的境界。转换效率定义为输出电源的输出功率对输入电源的输入功率的比值。一功率转换系统接收一输入直流(DC)或交流(AC)功率及将它转换至一DC或AC输出功率，其通常呈现一不同于该输入功率的电压。该输出功率的控制可能响应该输出电压或该输出电流。一升压式转换器(boostconverter，亦称为step-upconverter)是一具有大于其输入电压的输出电压的功率转换器。它是一种包含至少一第一电控开关(例如，晶体管)、至少一第一能量储存元件(例如，一电线圈)及一附加元件(例如，一二极管或一第二电控开关)的切换模式电源。通常，该等电控开关及二极管是配置在该电线圈与该输出间，其中电流被交替地汲取来使该电线圈充能，以响应该被关闭的第一电控开关，以及被传送至一负载，以响应该被打开的第一电控开关。当该电流被传送至该负载时，该电流经过该二极管或该第二电控开关。一降压式转换器(buckconverter，亦称为step-downconverter)是一具有小于其输入电压的输出电压的功率转换器。它是一种包含至少一第三电控开关(例如，一晶体管)、至少一第二能量储存元件(例如，一电线圈)及一附加元件(例如，一二极管或一第四电控开关)的切换模式电源。通常，该等电控开关及二极管是配置在该输入电源与该电线圈间，其中电流被交替地汲取来经由一负载使该电线圈充能，以响应该被关闭的第三电控开关，以及持续使该电线圈朝该负载放能，以响应该被打开的第三电控开关。当使该电线圈朝该负载放能时，该二极管或第四电控开关是与该电线圈串联。一回扫式转换器(flybackconverter)是一具有可大于或小于其输入电压的输出电压的转换器。它是一种切换模式电源，其包含：至少一电控开关；一能量储存元件，其包括至少一电线圈(特别是一变压器)，藉此在具有隔离的附加优点下使电压比增加；以及至少一附加元件(例如，一二极管及/或附加电控开关)。通常，该变压器的一次电线圈是连接于该电控开关与该输入电压间及该变压器的二次电线圈是连接于该附加元件与该输出间。上面所列的功率转换器表示一些解释性的说明，但是绝不用于表示限定。在小功率的应用上，回扫式(Flyback)转换器是目前广泛应用的电源电路，但回扫式转换器会有输入电流脉冲遭受电磁干扰(EMI)的问题以及漏感所导致的电压突波，所以在现有技术下已使用单端初级电感转换器(Single-endedPrimaryInductorConverter,SEPIC)来减少电磁干扰的问题。然而，传统主动式箝位SEPIC由于次级侧二极管会有较高的突波电压(spikevoltage)，使得效率上无法得到较大的提升。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提出一种回扫式主动箝位电源转换器，能够在全负载范围内使得输出二极管进行零电流切换，以减少功率转换的切换损失。本专利技术实施例提供一种回扫式主动箝位电源转换器，回扫式主动箝位电源转换器包括输入电感、下桥开关、上桥开关、第一储能电容、箝位电容、谐振电感、激磁电感、变压器、输出二极管与输出电容。输入电感的第一端连接输入电压源的正极，其中流经输入电感的输入电感电流运作于边界导通模式。下桥开关的控制端接收第一控制信号，下桥开关的第一端连接输入电压源的负极，其中下桥开关根据第一控制信号的电平来决定导通或截止。上桥开关的控制端接收第二控制信号，上桥开关的第一端连接下桥开关的第二端，其中上桥开关根据第二控制信号的电平来决定导通或截止，并且下桥开关与上桥开关具有开关切换频率。第一储能电容的第一端连接下桥开关的第一端。箝位电容的第一端连接上桥开关的第二端，箝位电容的第二端连接第一储能电容的第二端。谐振电感的第一端连接下桥开关的第二端。激磁电感的第一端连接谐振电感，激磁电感的第二端连接箝位电容的第二端，其中流经激磁电感的电流为激磁电感电流。变压器具有一次侧绕组与二次侧绕组，一次侧绕组并联连接激磁电感，其中一次侧绕组与二次侧绕组具有互感效应。输出二极管的阳极连接二次侧绕组的第一端。输出电容的第一端连接输出二极管的阴极，输出电容的第二端连接二次侧绕组的第二端。回扫式主动箝位电源转换器内的箝位电容与谐振电感所产生的谐振频率实质上等于开关切换频率，进而使得输出二极管进行零电流切换。在本专利技术其中一个实施例中，当箝位电容与谐振电感的谐振频率等于开关切换频率，则流经一次侧绕组的一次侧电流的电流值逐渐下降至零，进而使得流经二次侧绕组的二次侧电流的电流值为零，以便输出二极管进行零电流切换。在本专利技术其中一个实施例中，当激磁电感电流的电流值实质上等于谐振电流的电流值时，一次侧电流的电流值实质上等于零电流值，其中谐振电流为流经谐振电感的电流。在本专利技术其中一个实施例中，当下桥开关导通时，输入电感电流对输入电感进行充电。在本专利技术其中一个实施例中，当上桥开关不导通且输入电感电流的电流值为零时，则激磁电感电流对下桥开关的寄生电容进行充电。在本专利技术其中一个实施例中，当下桥开关的第一端与第二端的间的跨压为零时，激磁电感电流流经下桥开关的本体二极管，进而使得第一储能电容的电容电压随着激磁电感电流的上升而线性增加。在本专利技术其中一个实施例中，当下桥开关不导通时，输入电感电流与激磁电感电流对下桥开关的寄生电容进行充电。在本专利技术其中一个实施例中，当上桥开关的本体二极管开始导通时，导通电流对箝位电容进行充电，其中导通电流为输入电感电流与激磁电感电流的总和。为使能更进一步了解本专利技术的特征及
技术实现思路
，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅是用来说明本专利技术，而非对本专利技术的权利范围作任何的限制。附图说明图1为根据本专利技术例示性实施例所绘示的回扫式主动箝位电源转换器的细部电路示意图。附图标记说明：100：回扫式主动箝位电源转换器Cb：第一储能电容Cc：箝位电容Co：输出电容CS1：第一控制信号CS2：第二控制信号Do：输出二极管HT：变压器iin：输入电感电流iLr：谐振电感电流iLm：激磁电感电流ip：一次侧电流is：二次侧电流Lin：输入电感Llk：谐振电感Lm：激磁电感S1：下桥开关S2：上桥开关Ro：负载Vg：输入电压源Vo：输出电压VCb、VCc：电容电压具体实施方式在下文将参看说明书附图更充分地描述各种例示性实施例，在说明书附图中展示一些例示性实施例。然而，本专利技术概念可以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施例。确切而言，提供此等例示性实施例使得本专利技术将为详尽且完整，且将向熟习此项本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回扫式主动箝位电源转换器，其特征在于，该回扫式主动箝位电源转换器包括：一输入电感，其第一端连接一输入电压源的正极，其中流经该输入电感的一输入电感电流运作于一边界导通模式；一下桥开关，其控制端接收一第一控制信号，其第一端连接该输入电压源的负极，其中该下桥开关根据该第一控制信号的电平来决定导通或截止；一上桥开关，其控制端接收一第二控制信号，其第一端连接该下桥开关的第二端，其中该上桥开关根据该第二控制信号的电平来决定导通或截止，并且该下桥开关与该上桥开关具有一开关切换频率；一第一储能电容，其第一端连接该下桥开关的第一端；一箝位电容，其第一端连接该上桥开关的第二端，其第二端连接该第一储能电容的第二端；一谐振电感，其第一端连接该下桥开关的第二端；一激磁电感，其第一端连接该谐振电感，其第二端连接该箝位电容的第二端，其中流经该激磁电感的电流为一激磁电感电流；一变压器，具有一一次侧绕组与一二次侧绕组，该一次侧绕组并联连接该激磁电感，其中该一次侧绕组与该二次侧绕组具有互感效应；一输出二极管，其阳极连接该二次侧绕组的第一端；以及一输出电容，其第一端连接该输出二极管的阴极，其第二端连接该二次侧绕组的第二端，其中该回扫式主动箝位电源转换器内的该箝位电容与该谐振电感所产生的一谐振频率实质上等于该开关切换频率，进而使得该输出二极管进行一零电流切换。...

【技术特征摘要】
1.一种回扫式主动箝位电源转换器，其特征在于，该回扫式主动箝位电源转换器包括：一输入电感，其第一端连接一输入电压源的正极，其中流经该输入电感的一输入电感电流运作于一边界导通模式；一下桥开关，其控制端接收一第一控制信号，其第一端连接该输入电压源的负极，其中该下桥开关根据该第一控制信号的电平来决定导通或截止；一上桥开关，其控制端接收一第二控制信号，其第一端连接该下桥开关的第二端以及该输入电感的第二端，其中该上桥开关根据该第二控制信号的电平来决定导通或截止，并且该下桥开关与该上桥开关具有一开关切换频率；一第一储能电容，其第一端连接该下桥开关的第一端；一箝位电容，其第一端连接该上桥开关的第二端，其第二端连接该第一储能电容的第二端；一谐振电感，其第一端连接该下桥开关的第二端；一激磁电感，其第一端连接该谐振电感的第二端，其第二端连接该箝位电容的第二端，其中流经该激磁电感的电流为一激磁电感电流；一变压器，具有一一次侧绕组与一二次侧绕组，该一次侧绕组并联连接该激磁电感，其中该一次侧绕组与该二次侧绕组具有互感效应；一输出二极管，其阳极连接该二次侧绕组的第一端；以及一输出电容，其第一端连接该输出二极管的阴极，其第二端连接该二次侧绕组的第二端，其中该回扫式主动箝位电源转换器内的该箝位电容与该谐振电感所产生的一谐振频率实质上等于该开关切换频率，进而使得该输出二极管进行一零电流切换。2.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：林建宇，赖威列，罗有纲，邱煌仁，
申请(专利权)人：光宝科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71