隔离式电源转换系统技术方案

本发明专利技术是一种隔离式电源转换系统，包含整流单元、变压器、切换电晶体、第一脉冲宽度调变(Pulse Width Modulation，PWM)控制器、第二PWM控制器、输出单元以及隔离信号单元，用以提供将输入交流电源转换成输出直流电源的隔离式电源转换功能。尤其，利用隔离信号单元形成第一PWM控制器及第二PWM控制器之间的连接介面，并以数字形式的信号而通讯，具有较强的抗杂讯干扰的能力，可改善整体电气操作的稳定性，避免误动作，进而加强电源转换的稳定度，同时确保整体的电气信号品质，藉以解决上述现有技术的问题。

【技术实现步骤摘要】
隔离式电源转换系统
本专利技术有关于一种动态驱动能力调节的电源控制装置，尤其是在一次侧、或二次侧分别配置数字式的脉冲宽度调变(PWM)控制器，且依据实际需要进行预设的电源控制功能，并可互相接收、发送数字信号，而且数字信号可为二次侧的侦测电压、电流经处理后产生并进一步传回一次侧，藉以控制一次侧的切换电晶体，或是将一次侧用以控制切换电晶体的信号的反向PWM信号传到二次侧而同步控制切换电晶体进而加强电源转换的稳定度，同时确保整体的电气信号品质。
技术介绍
不同的电子产品需要不同电压或电流的电源而运作，比如，积体电路(IC)需要5V或3V，电动马达需要12V直流电，而液晶显示器中的灯管需要更高压的电源，如1150V。因此，需要不同电源转换器以满足所需，使得电源转换技术日益蓬勃发展，属于电子产业中相当重要的一环。一般而言，电源转换技术可大致分为隔离式及非隔离式的二类电源转换，其中隔离式电源转换是将电源输入端与负载端隔离开，可避免输入电源在发生异常突波时损坏到负载端的设备，因而具有较高的使用安全性，且电路设计较为简单，而相对的，非隔离式因有安全上的考量，所以在电器安规上特别严格。参考图1，现有技术中隔离式电源转换器的示意图，其中交流电源VAC经适当的整流、滤波后，传送至变压器TR的一次侧线圈，且驱动切换电晶体Q1的汲极端是连接至一次侧线圈，驱动切换电晶体Q1的源极端是连接感测电阻而产生感测信号，此外，变压器TR的二次侧线圈藉感应一次侧线圈的导通电流而产生感应电压，并经输出单元的滤波、整流后产生输出电源Vo，以供应外部的负载。尤其是，利用脉冲宽度调变(PulseWidthModulation，PWM)控制器U1产生PWM形式的驱动信号，以控制驱动切换电晶体Q1的闸极端，进而控制驱动切换电晶体Q1的打开、关闭操作。再者，光耦合器U2连接输出单元，产生回授信号而传送至PWM控制器U1，因而达成隔离式电源转换的功能。进一步参考图2，现有技术中另一隔离式电源转换器的示意图，大致上是类似于图1的隔离式电源转换器，也是利用光耦合器U2产生回授信号以提供给PWM控制器U1，不过图2的隔离式电源转换器进一步使用定电压定电流控制器U3，用以对多个串接的发光二极体(LED)所组成的灯串负载，具体实现定电压及/或定电流的控制，藉以保持LED的发光品质并延长使用寿限。很明显的，上述现有技术的缺点在于光耦合器U2所产生的回授信号属于类比信号，很容易受到外部电气杂讯的干扰，即抗杂讯能力不佳，严重影响整体电气操作的稳定性。因此，非常需要一种电源控制装置，利用隔离信号单元形成第一PWM控制器及第二PWM控制器之间的连接介面，并以数字形式的信号而通讯，具有较强的抗杂讯干扰的能力，可改善整体电气操作的稳定性，避免误动作，进而加强电源转换的稳定度，同时确保整体的电气信号品质，藉以解决上述现有技术的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种隔离式电源转换系统，用以提供将输入交流电源转换成输出直流电源的隔离式电源转换功能，包含整流单元、变压器、切换电晶体、第一脉冲宽度调变(PulseWidthModulation，PWM)控制器、第二PWM控制器、输出单元以及隔离信号单元，其中整流单元可将交流电源转换成直流电源。具体而言，变压器包含一次侧线圈、辅助线圈以及二次侧线圈，其中一次侧线圈接收直流电源，辅助线圈可藉感应一次侧线圈的电流而产生辅助感应电流，且辅助感应电流流过串接电阻而产生辅助信号，而二次侧线圈是藉感应一次侧线圈的电流而产生感应电流。切换电晶体具有汲极端、闸极端以及源极端，其中汲极端连接至一次侧线圈，源极端连接至感测电阻的一端，而感测电阻的另一端为接地，此外，由源极端产生感测信号。再者，输出单元包括输出电晶体、输出二极体及输出电容。输出二极体的正极端连接输出电晶体的汲极以及输出电容的一端，而输出二极体的负极端连接输出电晶体的源极，输出电容的另一端连接二次侧线圈，并由输出电容跨接负载以提供输出电源，以供应负载。进一步具体而言，第一PWM控制器具有第一端、第二端、第三端、第四端、发送端以及接收端，其中第一端为悬浮，第二端是经驱动串接电阻而连接至切换电晶体的闸极端，第三端接收辅助信号，第四端可经感测串接电阻而连接至切换电晶体的源极端，用以接收源极端的感测信号。此外，第二PWM控制器具有类似第一PWM控制器的架构，也包含第一端、第二端、第三端、一第四端、发送端以及接收端，不过第一端是连接输出二极体的负极端，第二端连接输出电晶体的闸极，第三端连接输出二极体的正极端，且第四端连接该负载。隔离信号单元是利用变压器的信号感测绕组作为一二次双向沟通信号使用。尤其是，第一PWM控制器依据所接收的感测信号、辅助信号以进行第一控制处理而产生具PWM特性的驱动信号，再由第一PWM控制器的第二端传送驱动信号至切换电晶体的闸极端以驱动切换电晶体，同时，第一PWM控制器产生第一数字输出信号，并由第一PWM控制器的发送端经隔离信号单元而传送至第二PWM控制器的接收端。再者，第二PWM控制器依据来自第二PWM控制器的第一端、第三端、该第四端及接收端的电气信号以进一第二控制处理，进而产生二次侧调节信号，并由第三端传送至输出电晶体的闸极，同时产生第二数字输出信号，并由发送端经隔离信号单元而传送至第一PWM控制器的接收端。因此，第一PWM控制器及第二PWM控制器对隔离信号单元的连接介面是以数字形式的信号而通讯，具有较强的抗杂讯干扰的能力，可改善整体电气操作的稳定性。附图说明图1显示现有技术中隔离式电源转换器的示意图。图2显示现有技术中另一隔离式电源转换器的示意图。图3显示本专利技术实施例隔离式电源转换系统的示意图。图4显示本专利技术实施例中第一PWM控制器的功能方块示意图。图5显示本专利技术的示范性操作波形图。图6显示本专利技术以flyback架构为示范性实例的电路图。其中，附图标记说明如下：10整流单元20切换电晶体31第一PWM控制器32第二PWM控制器50输出单元60隔离信号单元Co输出电容Do输出二极体FUEMI滤波单元IQ一次侧导通电流LAUX辅助线圈LP一次侧线圈LS二次侧线圈P1第一端P2第二端P3第三端P4第四端Q1驱动切换电晶体Qo输出电晶体R1X串接电阻RCS感测电阻RCX感测串接电阻RPWM驱动串接电阻RL负载RX接收端SR同步整流信号TR变压器TRA变压器TX发送端U1PWM控制器U2光耦合器U3定电压定电流控制器VAC交流电源VAUX辅助信号VCS感测信号VDC直流电源Vo输出电源VPWM驱动信号具体实施方式以下配合图式及附图标记对本专利技术的实施方式做更详细的说明，使熟悉本领域技术人员在研读本说明书后能据以实施。参阅图3，本专利技术实施例隔离式电源转换系统的示意图。如图3所示，本专利技术的隔离式电源转换系统主要是包含整流单元10、变压器TRA、切换电晶体20、第一脉冲宽度调变(PulseWidthModulation，PWM)控制器31、第二PWM控制器32、输出单元50以及隔离信号单元60，用以提供隔离式的电源转换功能。整流单元10是用以将外部输入的交流电源VAC转换成直流电源VDC，而要注意的是，整流单元10可使用一般传统的桥式整流器，不过并不以此为限，即，也本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔离式电源转换系统，其特征在于，包括：一整流单元，用以将一交流电源转换成一直流电源；一变压器，包含一一次侧线圈、一辅助线圈以及一二次侧线圈，该一次侧线圈接收该直流电源，该辅助线圈藉感应该一次侧线圈的电流而产生一辅助感应电流，且该辅助感应电流流过一串接电阻而产生一辅助信号，该二次侧线圈藉感应该一次侧线圈的电流而产生一感应电流；一切换电晶体，具有一汲极端、一闸极端以及一源极端，该汲极端连接至该一次侧线圈，且该源极端连接至一感测电阻的一端，而该感测电阻的一另一端为接地，该源极端产生一感测信号；一输出单元，包括一输出电晶体、一输出二极体及一输出电容，该输出二极体的正极端连接该输出电晶体的汲极以及该输出电容的一端，而该输出二极体的负极端连接该输出电晶体的源极，该输出电容的一另一端连接该二次侧线圈，并由该输出电容跨接该负载以提供一输出电源，以供应一负载；一第一PWM控制器，具有一第一端、一第二端、一第三端、一第四端、一发送端以及一接收端，该第一端为悬浮，该第二端经一驱动串接电阻而连接至该切换电晶体的闸极端，该第三端接收该辅助信号，该第四端经一感测串接电阻而连接至该切换电晶体的源极端，用以接收该源极端的感测信号；一第二PWM控制器，具有一第一端、一第二端、一第三端、一第四端、一发送端以及一接收端，该第一端连接该输出二极体的负极端，该第二端连接该输出电晶体的闸极，该第三端连接该输出二极体的正极端，且该第四端连接该负载；以及一隔离信号单元，是利用配置于该变压器的一信号感测绕组以作为一二次双向沟通信号使用，其中该第一PWM控制器依据所接收的该感测信号、该辅助信号，以进行一第一控制处理而产生具PWM特性的一驱动信号，再由该第一PWM控制器的第二端传送该驱动信号至该切换电晶体的闸极端以驱动该切换电晶体，同时该第一PWM控制器产生一第一数字输出信号，并由该第一PWM控制器的发送端经该隔离信号单元而传送至该第二PWM控制器的接收端，该第二PWM控制器依据来自该第二PWM控制器的该第一端、该第三端、该第四端及该接收端的电气信号以进行一第二控制处理，进而产生一二次侧调节信号，并由该第三端传送至该输出电晶体的闸极，同时产生一第二数字输出信号，并由该发送端经该隔离信号单元而传送至该第一PWM控制器的接收端，该第一PWM控制器及该第二PWM控制器对该隔离信号单元的连接介面是以数字形式的信号而通讯。...

【技术特征摘要】
1.一种隔离式电源转换系统，其特征在于，包括：一整流单元，用以将一交流电源转换成一直流电源；一变压器，包含一一次侧线圈、一辅助线圈以及一二次侧线圈，该一次侧线圈接收该直流电源，该辅助线圈藉感应该一次侧线圈的电流而产生一辅助感应电流，且该辅助感应电流流过一串接电阻而产生一辅助信号，该二次侧线圈藉感应该一次侧线圈的电流而产生一感应电流；一切换电晶体，具有一汲极端、一闸极端以及一源极端，该汲极端连接至该一次侧线圈，且该源极端连接至一感测电阻的一端，而该感测电阻的一另一端为接地，该源极端产生一感测信号；一输出单元，包括一输出电晶体、一输出二极体及一输出电容，该输出二极体的正极端连接该输出电晶体的汲极以及该输出电容的一端，而该输出二极体的负极端连接该输出电晶体的源极，该输出电容的一另一端连接该二次侧线圈，并由该输出电容跨接该负载以提供一输出电源，以供应一负载；一第一PWM控制器，具有一第一端、一第二端、一第三端、一第四端、一发送端以及一接收端，该第一端为悬浮，该第二端经一驱动串接电阻而连接至该切换电晶体的闸极端，该第三端接收该辅助信号，该第四端经一感测串接电阻而连接至该切换电晶体的源极端，用以接收该源极端的感测信号；一第二PWM控制器，具有一第一端、一第二端、一第三端、一第四端、一发送端以及一接收端，该第一端连接该输出二极体的负极端，该第二端连接该输出电晶体的闸极，该第三端连接该输出二极体的正极端，且该第四端连接该负载；以及一隔离信号单元，是利用配置于该变压器的一信号感测绕组以作为一二次双向沟通信号使用，其中该第一PWM控制器依据所接收的该感测信号、该辅助信号，以进行一第一控制处理而产生具PWM特性的一驱动信号，再由该第一PWM控制器的第二端传送该驱动信号至该切换电晶体的闸极端以驱动该切换电晶体，同时该第一PWM控制器产生一第一数字输出信号，并由该第一PWM控制器的发送端经该隔离信号单元而传送至该第二PWM控制器的接收端，该第二PWM控制器依据来自该第二PWM控制器的该第一端、该第三端、该第四端及该接收端的电气信号以进行一第二控制处理，进而产生一二次侧调节信号，并由该第三端传送至该输出电晶体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林树嘉，林敬渊，谢文岳，林志峰，
申请(专利权)人：产晶积体电路股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71