开关式电源转换器制造技术

一种开关式电源转换器，用以接收交流电源并据以输出直流电源。电源转换器包括以下元件：变压器，包括一次侧线圈及二次侧线圈，一次侧线圈依据交流电源而产生感应电压于二次侧线圈；储电元件，连接到二次侧线圈，依据感应电压而充电，并输出直流电源；同步信号发生器，依据感应电压而产生一同步信号，其中当感应电压为正，同步信号为第一值，当感应电压为负时，同步信号为第二值；开关元件，串接于二次侧线圈，受控于同步信号，其中当同步信号为第一值时，开关元件导通，否则关断。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关于一种开关式电源转换器，且特别是有关于一种提高效率的开关式电源转换器。
技术介绍
开关式电源转换器用以将交流电源整流后输出直流电源，其广泛地应用于电子装置中。图1表示为传统的开关式电源转换器100的电路图。开关式电源转换器100包括变压器、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R7、R8、R14、二极管D2、D3及D14、电容C1、C3、C22、电感L5及晶体管M1。变压器包括一次侧线圈L1及二次侧线圈L3。开关式电源转换器100用以根据控制信号Vin来将电源Vb+整流后输出直流电源Vo，其中，电连接到二次侧线圈L3的二极管D14用以整流。由于全球能源规范及消费者需求，节省电子装置的耗电及电效率的提升厂商致力的目标，而且耗电量减少亦可降低电器的温度。然而，以二极管D14整流使得开关式电源转换器100的效率不佳。以输出电压Vo为3.3V，二极管D14为肖特基(Schotty)二极管为例，二极管D14的正向电压为0.7V，开关式电源转换器100的效率则为3.3/(3.3+0.7)＝82.5％。若输出电压Vo为12V，二极管D14为超快速(ultra-fast)二极管，二极管D14的正向电压为0.95V，开关式电源转换器100的效率则为12/(12+0.95)＝92％。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的就是提供一种增提高效率的开关式电源转换器。根据本专利技术的目的，提出一种开关式电源转换器，用以接收交流电源并据以输出直流电源。电源转换器包括以下元件变压器，包括一次侧线圈及二次侧线圈，一次侧线圈依据交流电源而产生感应电压于二次侧线圈；储电(charge storage unit)元件，连接到二次侧线圈，依据感应电压而充电，并输出直流电源；同步信号发生器，依据感应电压而产生一同步信号，其中当感应电压为正，同步信号为第一值，当感应电压为负时，同步信号为第二值；开关元件，串接于二次侧线圈，受控于同步信号，其中当同步信号为第一值时，开关元件导通，否则关断。附图说明为让本专利技术的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，详细说明如下图1表示为传统的开关式电源转换器的电路图。图2A表示依照本专利技术第一实施例的一种开关式电源转换器电路图。图2B是二次侧线圈L3的电压波形图。图2C是电流I2的波形图。图3A表示依照本专利技术第二实施例的一种开关式电源转换器的电路图。图3B是二次侧线圈L3的电压波形图。图3C是控制信号C的波形图。图3D是电流I2的波形图。图4为第二实施例的开关式电源转换器的实际电路图。附图标号说明100、200、300开关式电源转换器210、310同步信号发生器320开关控制器具体实施方式请参照图2A，其表示依照本专利技术第一实施例的一种开关式电源转换器200电路图。开关式电源转换器200包括变压器、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R7、R8、R14、二极管D2、D3、D14、电容C1、C3、C22、电感L5、晶体管M1、M3及同步信号发生器210。变压器包括一次侧线圈L1及二次侧线圈L3。晶体管M3与二极管D14并联，并受控于同步信号发生器210所产生的同步信号S。晶体管M1及M3可以其他开关元件替代。图2B是二次侧线圈L3的电压波形图；图2C是电流I2的波形图。当二次侧线圈L3的电压为正时，同步信号发生器210产生的同步信号S为高电平以使得晶体管M3导通；当二次侧线圈L3的电压为负时同步信号发生器210产生的同步信号S为低电平以使得晶体管M3关断。经由控制晶体管M3的导通与否而达到整流的效果。以IRFZ44规格书来说，晶体管M3导通时的电阻值Rds-on约为0.0165Ω。当开关式电源转换器200的输出电压为3.3V且负载电流为1A时，转换效率为3.3/(3.3+0.0165×1)＝99.5％。当开关式电源转换器200的输出电压为12V且负载电流为1.5A时，转换效率为12/(12+0.0165×1.5)＝99.8％。由于导通的晶体管M3的阻抗很小，因此转换效率比传统的开关式电源转换器提高不少。当晶体管M3导通时，电容C1及C22即开始充电，流经晶体管M3的电流也渐渐减小，如图2C所示。但是，当流经晶体管M3的电流减小至小于零时，此时二次线圈L3的电压仍为正，因此晶体管M3继续导通，使得电流转为负值，也就是说，此逆电流会降低用电效率，但仍比传统的开关式电源转换器为佳。请参照图3A，其表示依照本专利技术第二实施例的一种开关式电源转换器300的电路图。开关式电源转换器200包括变压器、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R7、R8、R14、二极管D2、D3、D14、电容C1、C3、C22、电感L5、晶体管M1、M3、同步信号发生器310及开关控制电路320。变压器包括一次侧线圈L1及二次侧线圈L3。晶体管M3与二极管D14并联。同步信号发生器310依据线圈L3的电压而输出同步信号S至开关控制器320。开关控制器320依据同步信号S而产生控制信号C以控制晶体管M。晶体管M1及M3可以其他开关元件替代。图3B是二次侧线圈L3的电压波形图；图3C是控制信号C的波形图；图3D是电流I2的波形图。当二次侧线圈L3的电压为正时，控制信号C使得晶体管M3导通，电容C1及C22开始充电；当电容C1及C22充至饱和后，也就是预定时间Tp之后，控制信号C转为低电平使得晶体管M3关断，因而达到整流的效果，并且也避免了如第一实施例中的逆电流的产生。在图3D中，在晶体管M3尚未受控制信号C启动且线圈L3的电压为正时，电流I2流经二极管D14，待晶体管M3导通后，电流I2即大部分流经晶体管M3。等到电容C1及C22充电至饱和状态后，控制信号C降为低电平，以使晶体管M3关断。图4为第二实施例的开关式电源转换器的实际电路图。同步信号发生器310包括电阻R35、R36、R37、电容C4、C7、二极管D7、D8、D9及D10。同步信号发生器310依据变压器的另一个二次侧线圈L4而产生同步信号S，使得当线圈L4的电压由负转正时，同步信号S为高电平，一极短时间Δt后即转换为低电平。同步信号发生器310中，二极管D7为齐纳二极管(zenor diode)，用以箝位输出的同步信号S的电压值。二极管D8、电阻R35、R37及电容C4构成正半周处理电路，用以处理线圈L4输出的信号的正半周。二极管D9、D10、电阻R36构成负半周处理电路，处理线圈L4输出的信号的负半周。开关控制器320包括电压源V3、V4、晶体管Q1、操作放大器U1、电阻R39、R40、R41、R42、电容C5、C8、二极管D15及D16。在本实施例中，电压源V3与V4分别为12V及6V。电压源V4连接至操作放大器U1的正输出端。当同步信号S为低电平时，晶体管Q1关断，因此电压源V3将电容C8充电，此时操作放大器U1的负输入端的电压大于正输入端的电压，使得操作放大器U1的输出的控制信号C为低电平，电容C8最大可充至电压源V3的电压12V。当同步信号S为高电平时，晶体管Q1导通，因此电容C8通过晶体管Q1而瞬间放电完毕。当电容C8放电完毕，其电压小于6V，操作放大器U1的负输入端的电压小于正输入端的电压，操作放大器U1的输出的控制信号C则转换为高电平，以使晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关式电源转换器，用以接收一交流电源并据以输出一直流电源，该电源转换器包括：一变压器，包括一个一次侧线圈及一个二次侧线圈，该一次侧线圈依据该交流电源而产生一感应电压于该二次侧线圈；一储电元件，连接到该二次侧线圈，依据该感 应电压而充电，并输出该直流电源；一同步信号发生器，依据该感应电压而产生一同步信号，其中当该感应电压为正，该同步信号为一第一值，当该感应电压为负时，该同步信号为一第二值；一开关控制器，依据该同步信号而产生一控制信号，其中当该同 步信号由该第二值转为该第一值时，该控制信号转为一第一控制值，经过一预定时间后，该控制信号转为一第二控制值；以及一开关元件，串接于该二次侧线圈，受控于该控制信号，其中当该控制信号为该第一控制值时，该开关元件导通，否则关断。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王博文，叶佳翅，黄建锟，
申请(专利权)人：明基电通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]