电源转换器制造技术

本发明专利技术公开了一种电源转换器，包括控制器、变压器、第一晶体管、第一电容、主动钳位电路、低通滤波器与整流电路。控制器用以产生切换信号与时脉信号。第一晶体管的导通状态会随着切换信号的电位不断地切换。主动钳位电路依据时脉信号的电位来决定是否启动，以降低第一晶体管的切换损失。随着第一晶体管的切换，第一电容将透过变压器的一次侧所形成的电流路径进行充放电。相对地，电源转换器会透过变压器的二次侧产生输出信号。整流电路用以对输出信号进行整流。低通滤波器用以滤除输出信号的高频成份。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种电源转换器，且特别是有关于一种利用主动钳位电路来 降低晶体管的切换损失的电源转换器。
技术介绍
随着人们对生活品质的不断地要求，单一功能性的电子产品已不能满足人们 的需求。因此，现今的电子产品大多采用数种不同规格的集成电路(integrated circuit),来达到集多功能于一机的特色。此种多功能性的电子产品往往必须搭配 一电源转换器(power converter),以将一固定电位的电压转换为各个集成电路所 需的操作电压。电源转换器是一种利用电感与电容交互充放电的电压转换电路。 一般来说， 电感与电容在交互充放电的过程中，用以控制电感与电容进行充放电的开关，往往 必须搭配一被动钳位电路，来确保开关的正常操作。然而，被动钳位电路在对开关 进行钳位保护时，却会增加开关的切换损失(switchingloss)，进而提升电源转换 器的功率消耗。此外，电源转换器往往必须使用萧特基二极管来作为整流电路的元件。然而， 萧特基二极管的导通电阻与反向恢复损耗非常大，往往会使得电源转换器产生较多 的功率耗损。因此，如何有效减少电路的功率消耗，以提升电源转换器的使用效率， 将成为未来研发的趋势。
技术实现思路
本专利技术提供一种电源转换器，利用主动钳位电路来降低晶体管的切换损失， 进而提高电源转换器的使用效率。本专利技术提出一种电源转换器。此电源转换器包括变压器、低通滤波器、整流 电路、控制器、第一晶体管、第一电容与主动钳位电路。变压器具有一次侧与二次侧，而变压器的一次侧的第一端用以接收输入信号。其中，变压器依据一绕线比将 输入信号耦合至其二次侧，以产生输出信号。低通滤波器耦接在变压器的二次侧的 第一端与地端之间，用以滤除输出信号中的高频成份。整流电路耦接在变压器的二 次侧的第一端与第二端之间，用以对输出信号进行整流。此外，控制器用以产生切换信号与时脉信号。其中，时脉信号的高转态点在 切换信号的高转态点之前，且时脉信号的低转态点在切换信号的低转态点之后。第 一晶体管之漏极端耦接至变压器的一次侧的第二端，且其源极端耦接至地端，其栅 极端则用以接收上述切换信号。第一电容的第一端耦接至第一晶体管的漏极端，且 其第二端耦接至地端。主动钳位电路耦接在变压器的一次侧的第二端与控制器之 间，用以依据时脉信号的电位而决定是否启动。在本专利技术一实施例中，上述主动钳位电路包括第三电容、第四晶体管、第二 二极管以及第四电容。其中，第三电容的第'端耦接至变压器的一次侧的第二端。 第四晶体管之漏极端耦接至第三电容的第二端，且其源极端耦接至地端。第二二极 管的阳极端耦接至第四晶体管的栅极端，且其阴极端耦接至地端。第四电容的第一 端耦接至第二二极管的阳极端，且其第二端耦接至所述控制器。本专利技术是通过主动钳位电路所形成的反馈路径，来降低第一晶体管的切换损 失，并藉此提升电源转换器的整体使用效率。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合 附图作详细说明如下。附图说明图1绘示依照本专利技术一实施例的电源转换器的电路图。图2绘示为被动钳位电路与主动钳位电路应用在电源转换器的实际量测波形图。具体实施例方式图1绘示为依照本专利技术一实施例的电源转换器的电路图。请参照图1，电源转换器100包括变压器110、低通滤波器120、整流电路130、控制器140、 晶体管Ml、电容Cl与主动钳位电路150。变压器110具有一次侧与二次侧，且其一次侧的第一端用以接收输入信号Vin。此外，变压器100会依据一绕线 比将输入信号Vin耦合至其二次侧，以产生输出信号Vout。低通滤波器120耦接在变压器110的二次侧的第一端与地端GND之间，用 以滤除输出信号Vout中的高频成份。整流电路130耦接在变压器110的二次 侧的第一端与第二端之间，用以对输出信号Vout进行整流。此外，控制器140 用以产生切换信号Vs与时脉信号Vt，并将其所产生的信号分别输入至晶体管 Ml的栅极端与主动钳位电路150。值得一提的是，时脉信号Vt的高转态点在 切换信号Vs的高转态点之前，且时脉信号Vt的低转态点在切换信号Vs的低 转态点之后。承上述，晶体管Ml之漏极端与源极端分别耦接至变压器110 —次侧的第 二端与地端GND。晶体管Ml的栅极端用以接收切换信号Vs，以依据该切换信 号Vs的电位来决定晶体管Ml是否导通。其中，晶体管M1为一N型晶体管。 另外，电容Cl的第一端与第二端分别耦接至晶体管Ml的漏极端与地端GND。 此外，主动钳位电路150耦接在变压器110的一次侧的第二端与控制器140之 间，用以依据时脉信号Vt的电位而决定是否启动。另外，电源转换器100还包括二极管D1。其中，二极管D1的阳极端耦接 至晶体管Ml的源极端，且其阴极端耦接至晶体管Ml的漏极端。二极管Dl主 要是用以箝制压降在晶体管M1的两端点的电压。在整体作动上，当切换信号Vs的电位切换至高电位时，晶体管M1的两端 点会处在导通的状态下。此时，电容Cl将透过变压器110的一次侧所提供的 电流路径来进行充电。相对地，当切换信号Vs的电位切换至低电位时，晶体 管M1的漏极端与源极端将维持在断路的状态下。此时，电容C1将透过变压器 110的一次侧所提供的电流路径来进行放电。换而言之，随着切换信号Vs的电位变动，流经变压器110的一次侧的电 流，其电流方向将随之不断地变更。因此，压降在变压器110的一次侧的电压， 其电压极性也将随着时间不断地变动。藉此，变压器110的二次侧将感应流经 其一次侧的电流，并相对应地产生输出信号Vout。然而，值得注意的是，控制器140在切换晶体管Ml的导通状态的同时， 主动钳位电路150也会依据时脉信号Vt的电位而决定是否启动。且知，时脉信号Vt的高转态点在切换信号Vs的高转态点之前，且时脉信号Vt的低转态点在切换信号Vs的低转态点之后。故晶体管Ml会在主动钳位电路处在启动的 状态下进行导通。藉此，本实施例将可有效地降低晶体管Ml的切换损失，进而提高电源转换器的使用效率。接下来，为了致使本领域具有通常知识者能更了解本实施例的精神，以下将对变压器110、低通滤波器120、整流电路130与主动钳位电路150的内部 结构做进一步进行的说明。请继续参照图1，变压器110包括线圈111 114。其中，线圈lll的第一 端为变压器110的一次侧的第一端。线圈112与111相互并联。线圈113的第 一端耦接至线圈111的第二端，而线圈113的第二端为变压器110的一次侧的 第二端。线圈114的第一端与第二端分别为变压器110的二次侧的第一端与第 二端。变压器110是利用线圈111 114的相互配置关系来形成其所需的绕线 比。低通滤波器120包括电感L与电容C2。电感L的第一端耦接至变压器110 的二次侧的第一端。电容C2的第一端耦接至电感L的第二端，且其第二端耦 接至地端。低通滤波器120是透过电感L与电容C2所形成的电路架构，来滤 除输出信号Vout的高频部份。整流电路130包括晶体管M2 M3与同步时脉控制器131。晶体管M2的漏 极端耦接至变压器110的二次侧的第一端，且其源极端耦接至地端。晶体管M3 的漏极端耦接至变压器110的二次侧的第二端，且其与源极端耦接至地端。同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源转换器，包括：　一变压器，具有一一次侧与一二次侧，该一次侧的第一端用以接收一输入信号，其中，该变压器依据一绕线比将该输入信号耦合至该二次侧，以产生一输出信号；　一低通滤波器，耦接在该二次侧的第一端与地端之间，用以滤除该输出信号中的高频成份；　一整流电路，耦接在该二次侧的第一端与第二端之间，用以对该输出信号进行整流；　一控制器，用以产生一切换信号与一时脉信号，其中，该时脉信号的高转态点在该切换信号的高转态点之前，且该时脉信号的低转态点在该切换信号的低转态点之后；　一第一晶体管，其漏极端耦接至该一次侧的第二端，该第一晶体管的源极端耦接至地端，该第一晶体管的栅极端用以接收该切换信号；　一第一电容，其第一端耦接至该第一晶体管的漏极端，该第一电容的第二端耦接至地端；以及一主动钳位电路，耦接在该一次侧的第二端与该控制器之间，用以依据该时脉信号的电位而决定是否启动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：夏春华，刘士豪，
申请(专利权)人：英业达股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]