具有高频弯折型变压器的直流对直流转换器制造技术

本发明专利技术揭示一种具有高频弯折型变压器的直流对直流转换器，转换器中的变压器为非隔离式，其所具有的铁芯可工作于高频环境中。所揭示的转换器可接收适当相移的脉宽调变信号，以平衡变压器绕组的电压，其信号数根据变压器的相数决定。经由弯折型变压器使得本发明专利技术揭示的转换器可使用较低的切换频率且具有较快的瞬时响应。此外，还能够提高转换器整体效率，并减少纹波电流及简化电路控制。本发明专利技术所揭示的多相直流对直流升压转换器，包括一弯折型装置，具有Ｎ支铁芯，其中Ｎ为大于等于２的相数；多个二极管，每一二极管的Ｐ型侧耦接至弯折型装置的铁芯的每一支脚；以及多个晶体管，每一晶体管的漏极耦接至弯折型装置的铁芯的每一支脚。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种直流对直流转换器，特别是一种具有高频弯折型变压器的直流对直流转换器。
技术介绍
直流对直流转换器普遍使用在以电池作为电源来源的电子设备、再生能源系统以及电压调节模块(voltage regulator module，VRM)中，以将调节电源所产生的电压或电流。大部分的转换器都需要较高的切换频率，以改善瞬时响应，并减少被动组件的体积。然而，至今仍未见到切换频率超过1MHz的转换器。因此，具有交错切换开关控制的多重操作的转换器适合操作在低电压高电流的条件。其较佳的效率，使得并联交错操作的切换式转换器越来越受欢迎。功率组件的I2R的导通功率损失较小。此种转换器可消除纹波电流以及较好的瞬时响应。然而并联式的模块其需要共同均分相同的电流。因此，组件的容忍度(tolerance)以及参数便亦都可能造成电流的不平衡。图1与图2所示为三相升压与降压转换。在图1中，升压转换器用以将电源10升压后提供给负载20，包括有连接至第一二极管D1的第一电感L1、连接至第二二极管D2的第二电感L2以及连接至第三二极管D3的第三电感L3。而第一、第二及第三二极管D1、D2、D3的另一端耦接到负载20的一端。此外，还包括有第一晶体管T1、第二晶体管T2以及第三晶体管T3。第一晶体管T1的漏极连接到第一电感L1与第一二极管D1之间，而第一晶体管T1的源极则连接到负载20的另一端。第二晶体管T2与第三晶体管T3的接法与第一晶体管T1类似。另外，电容C并联地与负载20连接。在图2中，降压转换器将电源10降压后提供给负载20。包括有连接至第一电感L1的第一晶体管T1、连接至第二电感L2的第二晶体管T2、以及连接至第三电感L3的第三晶体管T3。第一、第二、第三电感L1、L2、L3的另一端与耦接到负载20的一端。此外，还包括有第四、第五、第六晶体管T4、T5、T6。第四晶体管T4的漏极连接到第一晶体管T1与第一电感L1之间。第五晶体管T5以及第六晶体管T6的接法与第四晶体管T4类似。另外，电容C并联地与负载20连接。然而，先前技术所揭示的变压器存在一些亟待解决的技术问题。例如，需要感测三个电流亦作为分流，因此其电流中存在相当高的纹波电流。此外，也需要很多的铁芯。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种线路简单、高效率的转换器。本专利技术的主要目的在于提供一种具有高频弯折型变压器的直流对直流转换器，以大体上解决先前技术所存在的问题。本专利技术所揭示的直流对直流转换器可消除纹波电流、简化电流控制并且具有更好的瞬时响应。所有切换组件与被动组件的纹波电流均可经由调整边界条件(boundary condition)附近的操作点达到消除的目的，因此在这些操作点的传导损失将可最小化。在本专利技术中，因为所有流经变压器绕组的相电流均相等，因此不再需要电流平均控制，并且具有更快的瞬时响应。相移脉宽调变切换信号可在变压器的绕组上提供平衡的电压。根据本专利技术的目的，本专利技术所揭示的多相直流对直流升压转换器，包括一弯折型装置，具有N支铁芯，其中N为大于等于2的相数；多个二极管，每一二极管的P型侧耦接至弯折型装置的铁芯的每一支脚；以及多个晶体管，每一晶体管的漏极耦接至弯折型装置的铁芯的每一支脚。根据本专利技术构思，该弯折型装置为一不具有隔离的自耦变压器(autotransformer)。根据本专利技术构思，该弯折型装置的该N支铁芯不具有气隙，以形成一弯折型变压器(zigzag transformer)。根据本专利技术构思，该弯折型装置的该N支铁芯具有气隙，以形成一弯折型耦合式电感(zigzag coupled inductor)。根据本专利技术构思，该弯折型装置的该铁芯的每一支脚具有两个线圈。根据本专利技术构思，该多相直流对直流升压转换器还包括有一输入端电感，耦接至该弯折型装置，用以消除该转换器的纹波电流。根据本专利技术构思，该纹波电流在边界条件下被消除。根据本专利技术构思，该边界条件的工作周期(duty cycle)为h/N，其中h＝1，2，3，…，N-1。根据本专利技术构思，该晶体管的栅极用以接收适当的相移(phase-shifted)信号。根据本专利技术的目的，本专利技术所揭示的多相直流对直流降压转换器，包括一弯折型装置，具有N支铁芯，其中N为大于等于2的相数；以及多对晶体管，每一对晶体管以串联方式连接，铁芯的每一支脚连接到每对晶体管之间。根据本专利技术构思，该弯折型装置为一不具有隔离的自耦变压器(autotransformer)。根据本专利技术构思，该弯折型装置的该N支铁芯不具有气隙，以形成一弯折型变压器(zigzag transformer)。根据本专利技术构思，该弯折型装置的该N支铁芯具有气隙，以形成一弯折型耦合式电感(zigzag coupled inductor)。根据本专利技术构思，该弯折型装置的该铁芯的每一支脚具有两个线圈。根据本专利技术构思，该多相直流对直流升压转换器还包括有一输出端电感，耦接至该弯折型装置，用以消除该转换器的纹波电流。根据本专利技术构思，该纹波电流在边界条件下被消除。根据本专利技术构思，该边界条件的工作周期(duty cycle)为h/N，其中h＝1，2，3，…，N-1。根据本专利技术构思，该晶体管的栅极用以接收适当的相移(phase-shifted)信号。根据本专利技术的另一方面提供了一种隔离式直流对直流转换器，其中包括一弯折型变压器，具有一三支脚的铁芯；一三相变压器，具有一初级线圈与一次级线圈，其中该次级线圈连接至该弯折型变压器；三对晶体管，每一对晶体管以串联方式连接，该三相变压器的初级线圈的每一相绕组连接到该每对晶体管之间；以及一第一、第二、第三晶体管，每一晶体管的漏极耦接至该弯折型装置的该铁芯的每一支脚。根据本专利技术构思，该弯折型变压器的该铁芯的每一支脚具有两个线圈。根据本专利技术构思，该隔离式直流对直流转换器还包括有一输入端电感，耦接至该弯折型装置，用以消除该转换器的纹波电流。根据本专利技术构思，该纹波电流在边界条件下被消除。根据本专利技术构思，该边界条件的工作周期(duty cycle)为1/3或2/3。根据本专利技术构思，该第一、第二、第三晶体管的栅极用以接收适当的相移(phase-shifted)信号。根据本专利技术的另一方面提供了一种两倍电流整流器，其中包括有一弯折型变压器，具有两相；以及一变压器，具有一初级线圈与一次级线圈，其中该次级线圈连接至该弯折型变压器。根据本专利技术构思，该两倍电流整流器还包括有一输出端电感，耦接至该弯折型装置，用以消除该转换器的纹波电流。根据本专利技术构思，该两倍电流整流器还包括有两的晶体管，分别连接至该弯折型变压器的该两相的线圈。根据本专利技术的原理，本专利技术所揭示的直流对直流转换器具有不需要电流平均控制的优点。根据本专利技术的原理，本专利技术所揭示的直流对直流转换器具有可消除被动组件与切换组件的纹波电流的优点。根据本专利技术的原理，本专利技术所揭示的直流对直流转换器具有较低传导损失的优点。根据本专利技术的原理，在较低的切换频率下，本专利技术所揭示的直流对直流转换器具有较快的瞬时响应的优点。以下在实施方式中详细叙述本专利技术的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本专利技术的
技术实现思路
并据以实施，且根据本说明书所揭示的内容、申请专利范围及图式，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本专利技术相关的目的及优点。附图说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多相直流对直流升压转换器，其中包括：　　　　一弯折型装置，具有Ｎ支铁芯，其中Ｎ为大于等于２的相数；　　　　多个二极管，每一该二极管的Ｐ型侧耦接至该弯折型装置的该铁芯的每一支脚；以及　　　　多个晶体管，每一该晶体管的漏极耦接至该弯折型装置的该铁芯的每一支脚。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金相善，
申请(专利权)人：光宝科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]