具有自驱式同步整流器的顺向式转换器制造技术

本发明专利技术揭示一种具有自驱式同步整流器的顺向式转换器，其利用一次级驱动线圈、一信号分配器与一导通检测器以控制在次级电力回路中的顺向整流器与不受约束的整流器。尤其，该导通检测器用以检测不受约束的整流器的导通情况并于延迟期间内开启顺向整流器与不受约束的整流器以降低导通损失。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术揭示一种具有自驱式同步整流器的顺向式转换器。
技术介绍
顺向式转换器(forward converter)经常用于将一高直流电压源转换成多组 低直流电压源，其中主要输出(master output)以一闭回路脉波宽度调变 (closed-loop pulse width modulation)稳压(regulated)而从属输出 (slave outputs)以一次级后调节器(secondary side post regulator, SSPR)稳压。主输出电路如图1所示。次级电力回路由次级电力线圈Ts、顺向整流器 Mf、不受约束的(frewheeing)整流器Mw、储能电感与滤波电容Q所组成。 在此电路中，误差放大电路3取样输出电压V!并与一参考电压比较以产生一被 放大的误差电压；控制电路2将被放大的误差电压转换成脉波宽度调变信号； 驱动电路l将脉波宽度调变信号转换成顺向整流器Mf与不受约束的整流器Mw 的驱动信号。当顺向整流器Mf开启且不受约束的整流器Mw关闭时，储能电感 "的电压Vu为正值，储能电感Li经由顺向整流器Mf、次级电力线圈Ts与滤 波电容Q储存电能。当顺向整流器Mf关闭且不受约束的整流器Mw开启时， 储能电感k的电压Vu为负值，储能电感k通过不受约束的整流器Mw与滤波 电容Ci释出电能。此种电路结构(亦称为他驱式同步整流器)较为复杂且昂贵。从属输出电路如图2所示。次级电力回路由次级电力线圈Ts2、次级后调 整器Sl、顺向二极管整流器Df、不受约束的二极管整流器Dw、储能电感L2 与滤波电容C2所组成；其中，次级后调整器S!用于遮蔽(blank)跨于次级电 力线圈Ts2电压波形的前缘(leading edge)使得储能电感L2的输入电压波形(连 接Df、 Dw与L2的节点对地)的平均值即为输出电压V2。次级后调整器S,的遮蔽效应，如图3所示，可以主输出的储能电感L,与 从属输出的储能电感L2的电压波形说明。于开启期间G《^ ^L"，储能电感"的电压波形Vu未被遮蔽且均为正值(储能)。于遮蔽期间u ^ ' ^ ，因次级后调整器S,关闭，故无电流流经顺向二极管整流器Df。储能电感L2的连续电流迫使不受约束的二极管整流器Dw导通使得其电压波形VL2为负值(释能)。于非遮蔽期间^^^^L，因次级后调整器s,幵启，顺向二极管整流器Df开始导通电流。储能电感L2的连续电流从不受约束的二极管整流器Dw换流 (commutate)至顺向二极管整流器Df使得其电压波形Vu为正值(储能)。次级后调整器Sl可为一磁放大器(magnetic amplifier, MA)或一受控制开 关(controlled switch)。以磁放大器实作次级后调整器时，需连接一重置电 路(reset circuit)。若以受控制开关实作次级后调整器SP需连接一集成电路 驱动器(IC driver)。这里将重置电路与集成电路驱动器统称为开关控制器4。值得注意的是，此从属电路的整流器以二极管作为此电力回路的整流器， 故造成较大的整流器导通损失。因此，本专利技术揭示一种便宜有效(cost-effective)具有自驱式同步整流器 的顺向式转换器以同时驱动在主要与从属回路中的同步整流器。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的一目的是提供一种具有自驱式同步整流器的 顺向式转换器，其中，主输出电路是利用连接于一变压器的次级驱动线圈的信 号分配器以驱动连接于次级电力线圈的电力回路的顺向整流器及不受约束的 整流器。信号分配器能够将次级驱动线圈所输出的电压信号分配给顺向整流器及 不受约束的整流器的控制端，以控制其导通或关闭。导通检测控制器于一切换周期的延迟期间内，使得顺向整流器及不受约束 的整流器仍能开启，因而降低导通损失。本专利技术的一目的是提供一种具有自驱式同步整流器的顺向式转换器，其 中，从属输出电路包含串接于从属次级电力线圈的次级后调整器、从属电力回 路。从属电力回路包含顺向整流器与不受约束的整流器，其中从属电力回路的 不受约束的整流器的控制端电压是继受主输出电路的不受约束的整流器的控6制端电压，而从属电力回路的顺向整流器的控制端可由连接于从属次级驱动线 圈的驱动电路提供，或继受主输出电路的顺向整流器的控制端电压。次级后调整器用以遮蔽从属次级电力线圈的电压波形的前缘，进而调整从 属输出电压。附图说明图1为现有顺向式转换器的主输出电路示意图。图2为现有顺向式转换器的从属输出电路示意图。图3为现有顺向式转换器的主输出电路与从属输出电路的储能电感的输入 端电压波形图。图4为本专利技术不同实施例的具有自驱式整流器的顺向式转换器的主输出电 路示意图。图5为图4所示实施例的具有自驱式整流器的顺向式转换器的主输出实作 电路图。图6是图5所示的实施例，于一周期内，次级驱动线圈、主输出电路的顺 向晶体管的栅极电压及不受约束的晶体管的栅极电压波形图。图7为本专利技术一实施例的自驱式顺向式转换器的从属输出电路示意图。 图8及图9为本专利技术不同实施例的自驱式顺向式转换器的从属输出实作电 路图。图10是图8所示的从属输出电路的实施例，搭配图5所示的主输出的实 施例，于一周期内，次级驱动线圈、从属输出的顺向晶体管的栅极电压及不受 约束的晶体管的栅极电压波形图。图11为本专利技术的具有自驱式同步整流器的顺向式转换器的主输出电路与 从属输出电路的储能电感的跨电压的电压波形图。具体实施例方式请参阅图4，其为本专利技术具有自驱式同步整流器的顺向式转换器的一实施例的 主输出架构示意图。如图所示， 一变压器包含初级线圈(primary winding) T、 次级电力线圈(secondary power winding) T2及次级驱动线圈(secondary drivingwinding) T3，其中初级线圈L用以连接外部电源，以提供输入电压Vi，图中黑点 端作为线圈的第一端，黑点表示同极性，另一端为线圈第二端。次级电力线圈T2连接主电力回路21具有有电压输出端(高压端)及接地端(低 压端)，用以提供驱动外部负载电路(load)(图上未示)的电压V，且于电压输 出端及接地端间跨接一滤波电容C3用以稳压，次级电力线圈T2的第一端(黑点端) 与电压输出端串接储能电感L3。主电力回路21包含顺向整流器211、不受约束的(freewheeling)整流器212 及一储能电感L3,其中顺向整流器211与不受约束的整流器212包含第一端、第二 端及控制端，控制端接收电压信号以导通或断开第一端与第二端间的电路。如图所 示，顺向整流器211与不受约束的整流器212的第一端分别连接次级电力线圈T2 的二端，二整流器211、 212的第二端彼此相连接于连接点Zm,且连接点Zw连接接 地端。其次，次级驱动线圈T3的二端连接信号分配器22的第一输出端及第二输出端， 将信号分配器22的共同连接端连接于二整流器211、 212的第二端的连接点ZM,第 一输出端与第二输出端分别连接不受约束的整流器212与顺向整流器211的控制 端。当次级驱动线圈T3的第一端(黑点端)的电压值(电压信号)为正时，导通 信号分配器22的第一输出端与共同连接端导通，而将电压信号分配给与信号分配 器22的第二输出端连接的顺向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有自驱式同步整流器的顺向式转换器，包含：　一变压器，其具有有一初级线圈、一次级驱动线圈以及一次级电力线圈，其中该初级线圈连接一外部电源；　一主电力回路，包含一顺向整流器、一不受约束的整流器及一储能电感，连接该变压器的该次级 电力线圈，其中该主电力回路具有有一主电压输出端及接地端，且该主电压输出端与该接地端之间跨接一滤波电容，该不受约束的整流器与该顺向整流器的第一端分别连接该次级电力线圈的第一端与第二端，该不受约束的整流器与该顺向整流器的第二端相连于一连接点，该连接点连接接地端，该次级电力线圈的第一端与该电压输出端间串接一储能电感，其中该顺向整流器及该不受约束的整流器为一Ｎ通道金属氧化物半导体场效应晶体管、一Ｐ通道金属氧化物半导体场效应晶体管、一Ｎ通道接面场效应晶体管或一Ｐ通道接面场效应晶体管；　　一信号分配器，包含一第一输出端、一第二输出端及一共同连接端，其中该第一输出端与该第二输出端分别连接该不受约束的整流器与该顺向整流器的控制端，该共同连接端连接于该顺向整流器及该不受约束的整流器的第二端的连接点，借助该第一输出端与该第二输 出端的电压差，决定导通该共同连接端与该第一输出端或该第二输出端的电路，而分别将一电压信号分配给该顺向整流器或该不受约束的整流器的控制端，并且将该次级驱动线圈的第一端与第二端分别连接该信号分配器的第一输出端与第二输出端，用以提供该电压信号，其中该信号分配器包含一第一二极管及一第二二极管，该第一二极管与该第二二极管的正极相连接于该共同连接端，该第一二极管与该第二二极管的负极分别为该第一输出端及该第二输出端；以及　一导通检测控制器，包含一检测电路及一控制电路，其中该检测电路检 测该不受约束的整流器的导通情况并输出一检测电压，该控制电路包含一控制端、一待压端及一导通端，该控制电路的控制端接收该检测电压，该待压端接收一待机电压，而该导通端连接该次级电力线圈的第二端，其中该导通检测控制器的该检测电路包含串联的一第一电阻及一第二电阻，该第一电阻及该第二电阻的连接点连接该导通检测控制器的该控制电路的控制端，该第一电阻及该第二电阻的串联电阻的二端分别连接该不受约束的整流器的第一端与第二端，该导通检测控制器的该控制电路包含一ＰＮＰ双极晶体管及一二极管，该ＰＮＰ双极晶体管的集电极连接该二极管的正极，该ＰＮＰ双极晶体管的基极、发射极及该二极管的负极分别作为该导通检测控制器的控制端、该待压端...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王志良，余金生，
申请(专利权)人：洋鑫科技股份有限公司，王志良，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]