混合模式主动箝位电源转换器制造技术

本发明专利技术公开了一种混合模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。输入电感具有边界电感值，其中输入电压源操作于第一电压与第二电压之间，并且边界电感值为根据第一电压与重载来进行设定以作为混合模式主动箝位电源转换器之初始条件，进而使得输入电感被操作于边界导通模式。本发明专利技术提高混合模式主动箝位电源转换器的电源转换效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电源转换器，特别涉及一种混合模式主动箝位电源转换器。
技术介绍
随着现代科技的进步与可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纳米科技的发展，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回应该输出电压或该输出电流。一升压式转换器(boost converter,亦称为step-up converter)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，以回应该被关闭的第一电控开关，以及被传送至一负载，以回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(buck converter,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，以回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，以回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系与该电线圈串联。一返驰式转换器(flyback converter)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拓扑的说明，但是绝不表示限定用。在小功率的应用上，返驰式(Flyback)转换器是目前广泛应用的电源电路，但返驰式转换器会有输入电流脉冲遭受电磁干扰的问题以及漏感所导致的电压突波。再者，传统主动式箝位单端初级电感转换器(Single-ended Primary Industry Converter, SEPIC)在全负载范围较难达到零电压切换，使得在效率上无法得到较大的提升。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种混合模式主动箝位电源转换器，混合模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端其中输入电压源操作于第一电压与第二电压之间。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端。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。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。变压器具有一次侧电感与二次侧电感，所述一次侧电感并联连接激磁电感，其中一次侧电感与二次侧电感具有互感效应。输出二极管的阳极连接二次侧电感的第一端。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电感的第二端。输入电感具有边界电感值并且边界电感值为根据第一电压与重载来进行设定以作为混合模式主动箝位电源转换器的初始条件，以使得当下桥开关导通时，输入电感电流会对输入电感进行充电，并且流经下桥开关的第一开关电流会等于输入电感电流与激磁电感电流的总和，以便实现零电压切换。当输入电压源操作在第一电压时，输入电感操作于边界导通模式且使得混合模式主动箝位电源转换器实现零电压切换。在本专利技术其中一个实施例中，当输入电压源操作在大于第一电压时，输入电感电流操作于不连续导通模式且产生负电流的现象，以使得下桥开关的本体二极管易于导通且使得混合模式主动箝位电源转换器以便实现零电压切换。在本专利技术其中一个实施例中，混合模式主动箝位电源转换器藉由将输入电感电流操作于边界导通模式或不连续导通模式，来实现零电压切换以提高电源转换效率。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为零时，所述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，当下桥晶体管的第一端与第二端的间的跨压为零时，所述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。在本专利技术其中一个实施例中，当上桥开关导通时，第一开关电流会缓慢地下降为零，以便实现零电压切换。在本专利技术其中一个实施例中，箝位电容的电容电压使得让混合模式主动箝位电源转换器的二次侧的输出二极管顺向导通，然而二次侧的输出电压会因变压器映射回一次侧。在本专利技术其中一个实施例中，该第一电压的电压值为90伏特，并且该第二电压的电压值为264伏特。综上所述，本专利技术实施例所提出的混合模式主动箝位电源转换器，透过根据边界条件来设定输入电感的边界电感值，以将输入电感操作在混合模式下以使得混合模式主动箝位电源转换器在全负载范围内实现零电压切换，进而提高混合模式主动箝位电源转换器的电源转换效率。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，但是此等说明与附图仅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混合模式主动箝位电源转换器的细部电路不意图。图2为根据本专利技术例示性实施例所绘示的混合模式主动箝位电源转换器的信号波形图。其中，附图标记说明如下:100:混合模式主动箝位电源转换器Cb:第一储能电容Cc:箝位电容Ce:寄生电容C。:输出电容CSl:第一控制信号CS2:第二控制信号D0:输出二极管iin:输入电感电流isl:第一开关电流iS2:第二开关电流U:谐振电感电流iu激磁电感电流Lll: 一次侧电感L12: 二次侧电感Lin:输入电感Llk:谐振电感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合模式主动箝位电源转换器，其特征在于，包括：一输入电感，其第一端连接一输入电压源的正端，其中该输入电压源操作于一第一电压与一第二电压之间；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端；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；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；一变压器，具有一一次侧电感与一二次侧电感，该一次侧电感并联连接该激磁电感，其中该一次侧电感与该二次侧电感具有互感效应；一输出二极管，其阳极连接该二次侧电感的第一端；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电感的第二端，其中该输入电感具有一边界电感值并且该边界电感值为根据该第一电压与一重载来进行设定以作为该混合模式主动箝位电源转换器的初始条件，以使得当该下桥开关导通时，一输入电感电流会对该输入电感进行充电，并且流经该下桥开关的一第一开关电流会等于该输入电感电流与一激磁电感电流的总和，以便实现零电压切换，其中当输入电压源操作在该第一电压时，该输入电感操作于该边界导通模式且使得该混合模式主动箝位电源转换器实现零电压切换。...

【技术特征摘要】

【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