一种使用同步整流电路的转换器制造技术

一种使用同步整流器的转换器，尤指使用同步整流器且结合有ＬＣ减震电路的转换器，主要是在转换器的变压器次级线圈一端所连接的场效应晶体管并连一互相串连的电阻及电容，以降低震荡及电磁干扰；该转换器的变压器初级线圈则在其两端串接两二极管，在二极管之间连接一电感，并由该电感与其中一二极管的连接端以一电容连接于变压器和主开关元件的连接点，以构成一ＬＣ减震电路，使转换器的变压器可重置，并实现能量回生，因而提高转换器的效率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种转换器装置，尤指一种包含有同步整流器且其上设以一LC减震电路的转换器，其消除了转换器的突波，并使转换器的变压器可实现重置，同时使能量得以回生，因而使其效率提升。为能解决此一问题，除了发展出一种近乎理想二极管(具有极小内阻、切入电压极低的优点)以外，事实上非常困难而几乎不可能。而场效应晶体管(MOSFET)同步整流器(SR)即可取代传统二极管整流电路，再者，某些主动箝制电路(active clamp)可进一步改善运用场效应晶体管同步整流器的效率，但此种方式却必需使用如辅助主动开关以及复杂的驱动电路。如附图说明图1所示，示出一种使用场效应晶体管同步整流器电路的单端顺向转换器的电路图，该电路中的开关S2包含有场效应晶体管Q1及其寄生二极管D1作为整流，而开关S3的场效应晶体管Q2及其寄生二极管D2则形成一飞轮装置，为减少二极管D2的导通损耗，而在图2中使用一旁路电容C1用以延长变压器的重置时间，并防止场效应晶体管Q1、Q2的同时关闭状态，且由于转换器寄生电感的存在，所以电容C1将使转换器产生高频震荡，而加剧电磁干扰(EMI)的问题及增大功率损失。根据本专利技术的一方面，提供有一种使用同步整流电路的转换器，该转换器包括有一变压器，该变压器的次级线圈一端连接有一场效应晶体管，其特征在于该场效应晶体管并连有一互相串连的电阻及电容；及该变压器的初级线圈的一端连接于一主开关的一端，该初级线圈及该主开关另一端则各串接有两二极管，该两二极管之间连接一电感，并由该电感与其中一个二极管的连接端通过一电容连接于该初级线圈和该主开关的连接点，以构成一LC减震电路。其中，该转换器可为一顺向式转换器。其中，该转换器可为一回扫式转换器。其中，该转换器可为一半桥式转换器。其中，该转换器可为一结合有实现能量同生电路的转换器。其中，该转换器的变压器另接一具有二次线圈的电感，使该电感与场效应晶体管开关串接，供该开关开路时，将可能产生的电压突波的能量回生于电压源，从而保护该开关。其中，该转换器的变压器具有多组输出。根据本专利技术的另一方面，提供有一种使用同步整流电路的转换器，该转换器包括有变压器，该变压器的次线圈一端连接有一场效应晶体管，其特征在于，该场效应晶体管并连有一互相串连的电阻及电容。图2是现有技术中另一种使用场效应晶体管同步整流器电路的单端顺向转换器的电路图。图3是根据本专利技术的结合有LC减震电路的转换器的电路图。图4是根据本专利技术的结合有RCD减震电路的转换器的电路图。图5是根据的本专利技术的转换器中的LC减震电路和RCD减震电路的负载特性效率曲线比较图。图6是根据的本专利技术的转换器中的LC减震电路和RCD减震电路的输入特性效率曲线比较图。图7是根据本专利技术的结合有LC减震电路的转换器的波形示意图。图8是根据本专利技术的结合有LC减震电路的转换器的工作状态波形示意图。图9是根据本专利技术的结合有LC减震电路的转换器的电路图，用于结合图7和图8来描述该转换器的工作状态。图10是根据本专利技术的使用同步整流器电路的回扫式转换器电路图。图11是根据本专利技术的使用同步整流器电路的半桥式转换器电路图。图12是装有一反馈电流构成能量回生电路的具有同步整流作用的顺向式转换器的电路图。图13是装有一反馈电流构成能量回生电路的具有同步整流作用的回扫式转换器的电路图。而且，在主开关S1开路状态，储存于主开关、转换器、连接器的被动元件能量会形成能量回生。图4是根据本专利技术的结合有RCD减震电路的转换器的电路图。其中与图3所示不同之处在于替换LC减震电路，而在变压器的初级线圈加入由电阻R3、电容C3及二极管D5组成的RCD减震电路，用以保护主开关S1，以防止突波(turn-off surge)。如图5所示，则为结合有图3所示LC减震电路的转换器及结合有图4所示RCD减震电路的转换器的负载特性效率比较图。该两转换器均设有场效应晶体管同步整流器。由图5中可看出，当结合有LC减震电路的转换器中的顺向变压器在4.14安培时，可以达到90.9％的最大效率，该效率高于结合有RCD减震电路的转换器。如图6所示，是在各种不同输入电压下结合有LC减震电路的转换器及结合有RCD减震电路的转换器中的变压器的效率比较图。图中结合有LC减震电路的变压器的效率仍然高于结合有RCD减震电路的变压器，我们可以很明显的发现，使用LC减震电路取代RCD减震电路，其变压器的效率将提高10％。如图7所示，示出根据本专利技术的使用LC减震电路的转换器的波形，图中横座标为时间，V及I各代表电压及电流。其主要波形在静止对应于一次开关周期，上述该周期如图8所示，包括有7个操作状态，主开关在两个状态中为导通(ON)，5个状态中为开路(OFF)。如图9所示，此一转换器的操作被详细分析如下(1)状态1在主开关S1开路时，此时减压电容C以转换器及输出电流的磁性电流而放电。同时，储存于减压电感L的能量将回至电压源Vi，由于电压通过电容C的极性不是正极，在此状态，开关S2持续导通，由转换器次级电流供给负载电阻R0电源。(2)状态2此状态是在感应电流iL到达0时启动，在电容C放电至零时停止。(3)状态3初级线圈电流in1持续对电容C充电，当能量完全转移至电容C时，初级线圈电流in1将为0，此时，该电容C的电压VC将被充电至某一特定电压。次级线圈电压|Vn2|将因电容C的充电动作而逐渐上升，且在其上升期间，开关S3无法立即导通。而该逐渐增加的次级线圈电压|Vn2|，使二极管D2此时导通，开关S3的该场效应晶体管Q2则在此时打开。(4)状态4二极管D3在初级线圈电流in1到达0时反向，电容C的电压VC则通过状态4的二极管D3反向电流回复而稍微放电，同时，因开关电压VS1高于电压源Vi，而有电流反向经过初级线圈n1流到电压源Vi。借此而回复能量，此阶段，能量回复通常长于二极管D3的反向回复。在状态4的末期，初级线圈电流in1值在初级线圈电压Vn1为0及开关电压VS1等于电压源Vi时到达。另一方面，由于开关S3为导通，此状况下开关电压VS2等于负的线圈电压Vn2，因电容C2及开关S2的被动电容量将可通过反向线圈电流in2充电，此电流将于此状态末期降至0。(5)状态5已充电的电容C2可用来延长开关S3内场效应晶体管Q2的导通状态，即使转换器重设电流降至0。因此飞轮电流并不流经开关S3的二极管D2，避免较大的导通耗损转换器次级往回电压，在初级线圈电流in1为0后，将感应一反向电压Vn1经二极管D3对电容C充电，使次级线圈电压Vn2反向电压上升保持开关S3在导通状态，在初级状态，当二极管D3接通，开关电压VS1等于电容C电压VC及电压源Vi之和，开关电压VS1保持低于2倍电压源Vi电压。(6)状态6当主开关S1导通，电流由开关S1从电压源Vi进入初级线圈n1，同时二极管D4将为顺偏，电容C将经开关S1、二极管D4而放电，电压Vn2则经开关S2而供电给负载电阻R0。此时，在经过一段极短时间之后，反向的飞轮电流iS3通过开关S3，此时开关S2及开关S3则呈现同时导通状态。(7)状态7当开关S3内部二极管D2反向回复电流到达0，主电流将保持流经初级线圈n1及开关S1，同时，电容C将维持放电；在次级侧，线圈电压Vn2将持续供电给负载电阻R0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用同步整流电路的转换器，该转换器包括有一变压器，该变压器的次级线圈一端连接有一场效应晶体管，其特征在于：该场效应晶体管并连有一互相串连的电阻及电容；及该变压器的初级线圈的一端连接于一主开关的一端，该初级线圈及该主开关另一端则各 串接有两二极管，该两二极管之间连接一电感，并由该电感与其中一个二极管的连接端通过一电容连接于该初级线圈和该主开关的连接点，以构成一ＬＣ减震电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈野正仁，
申请(专利权)人：鸿运电子股份有限公司，陈野正仁，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]