谐振式电源转换装置制造方法及图纸

谐振式电源转换装置包括初级侧电路、频率检测电路、谐振转换电路、次级侧电路、及次级检测电路。初级侧电路适于依据一控制信号，接收一输入电源而输出一初级侧电力，控制信号具有一初级频率，初级侧电力的频率对应初级频率。频率检测电路适于检测并转换初级频率为对应电位。谐振转换电路适于电性耦合初级侧电力而输出谐振电力。次级侧电路适于转换谐振电力为次级侧电力。次级检测电路适于检测次级侧电力并产生对应次级侧电力的一电压信号。控制电路适于依据电压信号输出控制信号，并于对应电位高于一预定位准时，不输出控制信号。

【技术实现步骤摘要】
谐振式电源转换装置
本申请关于一种谐振式电源转换装置，尤其是指一种具有频率检测电路的谐振式电源转换装置。
技术介绍
参阅图1，典型LLC串联谐振转换器(LLCseriesresonantconvertor,LLC-SRC)的电路方块示意图。LLC串联谐振转换器包含变压器Tr、串联的第一功率开关Q1与第二功率开关Q2、并联于变压器Tr的初级侧绕组的激励电感Lm、串联激励电感Lm的谐振电感Lr、及串联激励电感Lm的谐振电容Cr，其中谐振电感Lr、激励电感Lm及谐振电容Cr组成第一谐振频率ωp，谐振电感Lr及谐振电容Cr组成第二谐振频率ωr，谐振电感Lr、谐振电容Cr与寄生电容组成第三谐振频率ωs。功率开关Q1,Q2透过谐振电感Lr、激励电感Lm及谐振电容Cr实现零电压导通(ZeroVoltageSwitching,ZVS)以提升电能转换效率。前述LLC串联谐振转换器运作时，转换器会检测输出电压Vo，当输出电压Vo大于预设值时，即判断转换器目前的负载为轻载状态，此时，转换器为防止轻载时，电压增益增高失真的问题(电压增益为输出电压Vo与输入电压Vi的比值)，转换器将停止控制功率开关Q1,Q2，意即停止电压的输出。请同时参阅图1及图2，图2是图1的LLC谐振转换器操作于轻载时的工作频率与增益曲线示意图。图2的轻载指的是LLC谐振转换器操作在额定负载的20％以下。图2的横轴为频率，纵轴为增益，图2的点链线绘示图1的LLC谐振转换器操作于20％额定负载时的工作频率与电压增益间的关系；图2的虚线绘示图1的LLC谐振转换器操作于10％额定负载时的工作频率与电压增益间的关系；图2的实线绘示图1的LLC谐振转换器操作于无负载时的工作频率与电压增益间的关系。图2可以看出，当LLC谐振转换器操作于轻载且其工作频率在第一谐振频率ωp及第二谐振频率ωr之间时，随着负载降低，输出电压Vo会升高，为维持稳定的输出电压Vo，LLC谐振转换器藉由提高工作频率而降低电压增益。然而，随着LLC串联谐振转换器的工作频率逐渐提高至介于第二谐振频率ωr及第三谐振频率ωs时，因分布在高频变压器上的杂散电容干扰，电压增益不再经由提高工作频率而降低，反而是工作频率越提高，电压增益亦随着增加。在增益不减反增的情况下，LLC串联谐振转换器的输出电压Vo容易在轻载时输出不稳定的输出电压Vo。因此，LLC串联谐振转换器在其工作频率高于第二谐振频率ωr时，无法输出稳定的输出电压Vo，无法满足在轻载时所需的输出电压Vo。基于上述图2，在轻负载情形下，典型LLC串联谐振转换器在输出电压Vo大于预设值时，即关闭功率开关Q1,Q2的运作，当输出电压Vo降低至合理电压值时，再次启动功率开关Q1,Q2的运作，此时，功率开关Q1,Q2会在关闭与启动间循环运作。若典型LLC串联谐振转换器仅依据输出电压Vo的检测结果来控制功率开关Q1,Q2的运作，将产生误判致使功率开关Q1,Q2的切换次数徒增，降低了节能的效果。
技术实现思路
鉴于上述问题，本申请提供一种谐振式电源转换装置包括初级侧电路、频率检测电路、谐振转换电路、次级侧电路、次级检测电路、及控制电路。初级侧电路适于依据一控制信号，接收一输入电源而输出一初级侧电力，控制信号具有一初级频率，初级侧电力的频率对应初级频率。频率检测电路适于检测并转换初级频率为对应电位。谐振转换电路适于电性耦合初级侧电力而输出谐振电力。次级侧电路适于转换谐振电力为次级侧电力。次级检测电路适于检测次级侧电力并产生对应次级侧电力的一电压信号。控制电路适于依据电压信号输出对应的控制信号，并于对应电位高于一预定位准时，不输出控制信号。在一些实施例中，其中初级侧电路包括一第一开关及一第二开关，该第一开关及该第二开关串联后再与输入电源并联，该第一开关及该第二开关依据控制信号而导通或不导通，且该第一开关及该第二开关不同时导通。在一些实施例中，其中初级侧电路更包括初级侧转换器，初级侧转换器包括减极性绕组及加极性绕组，其中减极性绕组响应控制信号产生一第一栅极控制信号，加极性绕组响应控制信号产生一第二栅极控制信号。在一些实施例中，其中频率检测电路包括隔离元件、储能元件、及耗能元件。隔离元件用以接收第一栅极控制信号及第二栅极控制信号二者之一，并仅让接收的第一栅极控制信号或第二栅极控制信号单方向通过。储能元件用以接收通过隔离元件的第一栅极控制信号或第二栅极控制信号，以产生一对应电位，该对应电位正比于该初级频率。耗能元件并联于储能元件，及耗能元件释放该对应电位，其中，初级频率、储能元件及耗能元件决定对应电位。在一些实施例中，其中该次级检测电路包括电压检测电路、电流检测电路、及振荡控制电路。电压检测电路用以检测次级侧电力的电压并产生第四电阻。电流检测电路用以检测次级侧电力的电流并产生第六电阻。振荡控制电路用以接收第四阻值及第六阻值，并转换为该电压信号。在一些实施例中，其中电压检测电路包含分压电路、第一比较电路、及第一隔离电路。分压电路用以将该次级侧电力的电压分压而产生分压值。第一比较电路具有一参考位准，第一比较电路用以比较分压值及参考位准，该第一比较电路于该分压值小于该参考位准时，该第一比较电路产生一第一阻值，第一比较电路于该分压值大于该参考位准时，该第一比较电路产生一第二阻值。当该第一比较电路具有该第二阻值时，该第一隔离电路产生一流向该第一比较电路的第一电流信号，且该第一隔离电路产生一第四阻值；当该第一比较电路具有该第一阻值时，该第一隔离电路未产生该第一电流信号，该第一隔离电路产生一第三阻值，该第四阻值小于该第三阻值。在一些实施例中，其中电流检测电路包含检测单元、及回授电路。检测单元用以检测次级侧电力的电流，并将该次级侧电力的电流转换为检测电压。回授电路具有参考位准。回授电路比较检测电压及参考位准，于检测电压小于一参考位准时，回授电路产生一第五阻值，于检测电压大于参考位准时，回授电路产生第六阻值，第六阻值小于第五阻值。在一些实施例中，其中该振荡控制电路包含运算单元、及电阻电路。运算单元用以经由运算第四阻值及第六阻值，产生调整阻值。电阻电路用以接收调整阻值，并依据调整阻值的大小产生相对应的电压信号，电压信号正比于调整阻值。在一些实施例中，该次级检测电路包括一电压检测电路，用以检测该次级侧电力的电压并产生一电压信号。在一些实施例中，该电压检测电路包含分压电路、第一比较电路、第一隔离电路、及电阻电路。分压电路用以将该次级侧电力的电压分压而产生一分压值。第一比较电路具有一参考位准，该第一比较电路用以比较该分压值及该参考位准，于该分压值大于该参考位准时，产生一第二阻值。当该第一比较电路具有一第一阻值时，该第一隔离电路无法产生一第一电流信号，该第一隔离电路并产生该第三阻值。当该第一比较电路具有该第二阻值时，该第一隔离电路产生该第一电流信号，该第一隔离电路并产生该第四阻值，该第四阻值小于该第三阻值。电阻电路用以接收该第一隔离电路的阻值，并依据该第一隔离电路的阻值大小产生相对应的该电压信号，该电压信号正比于该第一隔离电路的阻值。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种谐振式电源转换装置，其特征在于，包括：/n一初级侧电路，适于依据一控制信号，接收一输入电源而输出一初级侧电力，该控制信号具有一初级频率，该初级侧电力的一频率对应该初级频率；/n一频率检测电路，适于检测并转换该初级频率为一对应电位；/n一谐振转换电路，适于电性耦合该初级侧电力而输出一谐振电力；/n一次级侧电路，适于转换该谐振电力为一次级侧电力；/n一次级检测电路，适于检测该次级侧电力并产生对应该次级侧电力的一电压信号；以及/n一控制电路，适于依据该电压信号输出对应的该控制信号，并于该对应电位高于一预定位准时，不输出该控制信号。/n

【技术特征摘要】
20190215 TW 1081052081.一种谐振式电源转换装置，其特征在于，包括：
一初级侧电路，适于依据一控制信号，接收一输入电源而输出一初级侧电力，该控制信号具有一初级频率，该初级侧电力的一频率对应该初级频率；
一频率检测电路，适于检测并转换该初级频率为一对应电位；
一谐振转换电路，适于电性耦合该初级侧电力而输出一谐振电力；
一次级侧电路，适于转换该谐振电力为一次级侧电力；
一次级检测电路，适于检测该次级侧电力并产生对应该次级侧电力的一电压信号；以及
一控制电路，适于依据该电压信号输出对应的该控制信号，并于该对应电位高于一预定位准时，不输出该控制信号。


2.如权利要求1所述的谐振式电源转换装置，其特征在于，
该初级侧电路包括一第一开关及一第二开关，该第一开关及该第二开关串联后再与该输入电源并联，该第一开关及该第二开关依据该控制信号而导通或不导通，且该第一开关及该第二开关不同时导通。


3.如权利要求2所述的谐振式电源转换装置，其特征在于，
该初级侧电路更包括一初级侧转换器，该初级侧转换器包括一减极性绕组及一加极性绕组，其中该减极性绕组响应该控制信号产生一第一栅极控制信号，该加极性绕组响应该控制信号产生一第二栅极控制信号。


4.如权利要求3所述的谐振式电源转换装置，其特征在于，该频率检测电路包括：
一隔离元件，用以接收该第一栅极控制信号及该第二栅极控制信号二者之一，并仅让接收的该第一栅极控制信号或该第二栅极控制信号单方向通过；
一储能元件，用以接收通过该隔离元件的该第一栅极控制信号或该第二栅极控制信号，产生该对应电位，该对应电位正比于该初级频率；及
一耗能元件，并联于该储能元件，该耗能元件释放该对应电位；
其中，该初级频率、该储能元件及该耗能元件决定该对应电位。


5.如权利要求4所述的谐振式电源转换装置，其特征在于，该次级检测电路包括：
一电压检测电路，用以检测该次级侧电力的电压并产生一第四阻；
一电流检测电路，用以检测该次级侧电力的电流并产生一第六电阻；及
一振荡控制电路，用以接收该第四电阻及该第六电阻，并转换为该电压信号。


6.如权利要求5所述的谐振式电源转换装置，其特征在于，该电压检测电路包含：
一分压电路，用以将该次级侧电力的电压分压而产生一分压值；
一第一比较电路，具有一参考位准，该第一比较电路用以比较该分压值及该参考位准，该第一比较电路于该分压值小于该参考位准时，...

【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