谐振转换器制造技术

本发明专利技术有关于一种谐振转换器，包含第一谐振转换电路、第二谐振转换电路以及控制单元。第一谐振转换电路包含第一开关元件与第二开关元件，其中第一开关元件非接地耦接第二开关元件，且第二开关元件接地。第二谐振转换电路包含第三开关元件与第四开关元件，其中第三开关元件非接地耦接第四开关元件，且第四开关元件接地。控制单元接收反馈信号，根据反馈信号控制第一谐振转换电路与第二谐振转换电路；藉此，可简化电路控制以及增加相位控制的动态性能。

Resonant Converter

The invention relates to a resonant converter, which comprises a first resonant conversion circuit, a second resonant conversion circuit and a control unit. The first resonant conversion circuit comprises a first switching element and a second switching element, in which the first switching element is non-grounded coupled with the second switching element and the second switching element is grounded. The second resonant conversion circuit consists of a third switching element and a fourth switching element, in which the third switching element is non-grounded coupled to the fourth switching element and the fourth switching element is grounded. The control unit receives feedback signals and controls the first resonant conversion circuit and the second resonant conversion circuit according to the feedback signals, thereby simplifying the circuit control and increasing the dynamic performance of the phase control.

【技术实现步骤摘要】
谐振转换器
本专利技术有关一种电源转换器，尤指一种谐振转换器。
技术介绍
一般常见谐振电路的二次侧大多使用以中央抽头变压器加两个二极管所组成的全波整流器，此架构二次侧的两个二极管会将由变压器一次侧转到二次侧的高频弦波转换成均为正向的半波。因为此全波整流的特性，必须使用两组不同相位的转换器并联驱动，并且需要将控制信号以90度交错，才能够达到相位相互抵销的效应，使谐振电路的输出涟波降低。常见的方式是在控制线路上额外增加锁相回路(phase-lockedloop,PLL)，运用这类对相位的控制线路，使两组并联的转换器其输出准确地达到90度交错的全波整流，以达到谐振电路的输出涟波降低的效果。然而，额外使用锁相回路的方式，不仅需要多一组控制线路，增加线路成本，而且设计必须非常精准，换言之，若无法准确地控制相位为90度交错，则将会失去其相位相互抵销的优势。此外，当谐振电路于轻载操作时，为达到节能的需求，通常可仅使用并联转换器的其中一组即可有效供应输出，换言之，若在轻载操作，仍启用两组转换器时，则因无法降低基本功耗的耗损，也就无法有效地提升轻载效率。再者，当两组并联的转换器搭配前述的锁相回路使用时，若为因应轻载操作进行解耦其中一组转换器，将使得锁相回路对于转换器发生相位同步的困难与误差，而大幅地影响相位计算或相位控制的动态性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种谐振转换器，解决因额外使用锁相回路所造成线路成本增加、控制复杂，以及当轻载操作时，锁相回路易发生相位同步的困难与误差，而大幅地影响相位计算或相位控制的动态性能的问题。为达成前揭目的，本专利技术所提出的谐振转换器接收输入电源，谐振转换器包含第一谐振转换电路、第二谐振转换电路、检测单元、隔离传输单元以及控制单元。第一谐振转换电路包含第一切换单元、第一谐振槽以及第一整流单元。第一切换单元包含第一开关元件与第二开关元件，其中第一开关元件非接地耦接于输入电源与第二开关元件之间，且第二开关元件接地。第一谐振槽并联耦接第二开关元件。第一整流单元耦接第一谐振槽。第二谐振转换电路包含第二切换单元、第二谐振槽以及第二整流单元。第二切换单元包含第三开关元件与第四开关元件，其中第三开关元件非接地耦接于输入电源与第四开关元件之间，且第四开关元件接地。第二谐振槽并联耦接第三开关元件。第二整流单元耦接第二谐振槽；其中第二整流单元的输出侧耦接第一整流单元的输出侧，形成共接输出侧。检测单元耦接共接输出侧，提供检测信号。隔离传输单元耦接检测单元，接收检测信号且提供反馈信号。控制单元接收反馈信号，根据反馈信号控制第一切换单元与第二切换单元。于一实施例中，第一谐振槽与第二谐振槽各包含谐振电容、谐振电感以及磁导单元。磁导单元具有第一侧与第二侧，第一侧串联耦接谐振电容与谐振电感，第二侧串联耦接第一整流单元或第二整流单元。于一实施例中，磁导单元的第一侧具有两端；其中谐振电容耦接谐振电感，且耦接第一侧的相同一端，形成串联电路结构；串联电路结构并联耦接第二开关元件或第三开关元件。于一实施例中，磁导单元的第一侧具有两端；其中谐振电容与谐振电感分别耦接第一侧的相异两端，形成串联电路结构，串联电路结构并联耦接第二开关元件或第三开关元件。于一实施例中，检测单元包含检测电阻与计算单元。检测电阻耦接共接输出侧，检测流经共接输出侧的电流。计算单元并联耦接检测电阻，接收检测电阻两端的电压值，且计算两电压值以提供检测信号。于一实施例中，隔离传输单元接收检测单元的检测信号以提供反馈信号，控制单元根据反馈信号同时关断第一开关元件与第二开关元件，以旁路第一谐振转换电路，或同时关断第三开关元件与第四开关元件，以旁路第二谐振转换电路。于一实施例中，谐振转换器更包含第五开关元件与第六开关元件。第五开关元件耦接于输入电源与第一开关元件之间；第六开关元件耦接于输入电源与第三开关元件之间。其中隔离传输单元接收检测单元的检测信号以提供反馈信号，控制单元根据反馈信号关断第五开关元件，以旁路第一谐振转换电路，或关断第六开关元件，以旁路第二谐振转换电路。于一实施例中，检测信号为电压信号或电流信号。于一实施例中，第一整流单元与第二整流单元各包含储能元件与半导体元件。储能元件耦接于磁导单元的第二侧与共接输出侧之间。半导体元件并联耦接储能元件。于一实施例中，储能元件为非半导体元件寄生效应的实体电容器。于一实施例中，储能元件与谐振电容提供总谐振电容，总谐振电容与谐振电感决定第一谐振槽与第二谐振槽的谐振参数。藉由所提出的谐振转换器，可达成的特征与功效：1、直接利用电路元件本身的固有特性配合相对应的控制信号，达到两组谐振转换电路的相位交错切换，不需要额外增加复杂的锁相回路及其控制线路，可降低线路成本、简化电路设计与控制，进而提高相位控制的动态性能；2、于轻载操作时，通过简易的控制信号，可轻易地选择解耦任一组谐振转换电路，仅用其中一组谐振转换电路即可有效供应负载所需的电源，可降低基本功耗的耗损，大幅地提高轻载效率；3、通过准确的相位交错切换，可有效地降低输出涟波，不仅可减少输出电容的容量及其体积大小，亦可使反馈控制的稳定度提高，有利于对精密电压高度需求产品的使用；4、并联的谐振转换电路设计，对于高功率的应用，可有效地降低磁性元件的铜损，提升转换效率；5、由于控制的方式简单，因此各主要电路元件差异极微小的状态下，可达到输出的均流效果；以及6、并联的两组谐振转换电路，其主要电路元件均为共用元件，有助于减少电路元件的数量以及降低电路制作的工序。为了能更进一步了解本专利技术为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图，相信本专利技术特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本专利技术加以限制者。附图说明图1：为本专利技术谐振转换器第一实施例的方块图。图2A：为本专利技术第一谐振转换电路的电路图。图2B：为本专利技术第二谐振转换电路的电路图。图3A：为本专利技术谐振槽的第一实施例的电路图。图3B：为本专利技术谐振槽的第二实施例的电路图。图4：为图1的详细电路图。图5：为本专利技术谐振转换器第二实施例的电路图。图6：为本专利技术谐振转换器波形图。图7A：为本专利技术谐振转换器第一操作状态的电流示意图。图7B：为本专利技术谐振转换器第二操作状态的电流示意图。图7C：为本专利技术谐振转换器第三操作状态的电流示意图。图7D：为本专利技术谐振转换器第四操作状态的电流示意图。图7E：为本专利技术谐振转换器第五操作状态的电流示意图。图7F：为本专利技术谐振转换器第六操作状态的电流示意图。图7G：为本专利技术谐振转换器第七操作状态的电流示意图。图7H：为本专利技术谐振转换器第八操作状态的电流示意图。其中，附图标记：100谐振转换器10第一谐振转换电路20第二谐振转换电路30检测单元40隔离传输单元50控制单元31检测电阻32计算单元11第一切换单元12第一谐振槽13第一整流单元Q1第一开关元件Q1d第一本体二极管Q1c第一寄生电容Q2第二开关元件Q2d第二本体二极管Q2c第二寄生电容Cr1第一谐振电容Lr1第一谐振电感T1第一磁导单元T11第一侧T12第二侧Lm1第一激磁电感C1第一储能元件D1第一半导体元件21第二切换单元22第二谐振槽23第二整流单元Q3第三开关元件Q3d第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种谐振转换器，其特征在于，接收一输入电源，包含：一第一谐振转换电路，包含：一第一切换单元，包含一第一开关元件与一第二开关元件，其中该第一开关元件非接地耦接于该输入电源与该第二开关元件之间，且该第二开关元件接地；一第一谐振槽，并联耦接该第二开关元件；及一第一整流单元，耦接该第一谐振槽；一第二谐振转换电路，包含：一第二切换单元，包含一第三开关元件与一第四开关元件，其中该第三开关元件非接地耦接于该输入电源与该第四开关元件之间，且该第四开关元件接地；一第二谐振槽，并联耦接该第三开关元件；及一第二整流单元，耦接该第二谐振槽；其中该第二整流单元的输出侧耦接该第一整流单元的输出侧，形成一共接输出侧；一检测单元，耦接该共接输出侧，提供一检测信号；一隔离传输单元，耦接该检测单元，接收该检测信号且提供一反馈信号；及一控制单元，接收该反馈信号，根据该反馈信号控制该第一切换单元与该第二切换单元。

【技术特征摘要】
2017.10.11 TW 1061347601.一种谐振转换器，其特征在于，接收一输入电源，包含：一第一谐振转换电路，包含：一第一切换单元，包含一第一开关元件与一第二开关元件，其中该第一开关元件非接地耦接于该输入电源与该第二开关元件之间，且该第二开关元件接地；一第一谐振槽，并联耦接该第二开关元件；及一第一整流单元，耦接该第一谐振槽；一第二谐振转换电路，包含：一第二切换单元，包含一第三开关元件与一第四开关元件，其中该第三开关元件非接地耦接于该输入电源与该第四开关元件之间，且该第四开关元件接地；一第二谐振槽，并联耦接该第三开关元件；及一第二整流单元，耦接该第二谐振槽；其中该第二整流单元的输出侧耦接该第一整流单元的输出侧，形成一共接输出侧；一检测单元，耦接该共接输出侧，提供一检测信号；一隔离传输单元，耦接该检测单元，接收该检测信号且提供一反馈信号；及一控制单元，接收该反馈信号，根据该反馈信号控制该第一切换单元与该第二切换单元。2.如权利要求1所述的谐振转换器，其特征在于，该第一谐振槽与该第二谐振槽各包含：一谐振电容；一谐振电感；及一磁导单元，具有一第一侧与一第二侧，该第一侧串联耦接该谐振电容与该谐振电感，该第二侧串联耦接该第一整流单元或该第二整流单元。3.如权利要求2所述的谐振转换器，其特征在于，该磁导单元的该第一侧具有两端；其中该谐振电容与该谐振电感分别耦接该第一侧的相异两端，形成一串联电路结构，该串联电路结构并联耦接该第二开关元件或该第三开关元件。4.如权利要求2所述的谐振转换器，其特征在于，该磁导单元的该第一侧具有两端；其中该谐振电容耦接该谐振电感，且耦接该...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱焕智，
申请(专利权)人：群光电能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71