具泄漏感能量回送功能的单级高功因隔离型交流对直流转换器制造技术

本发明专利技术所揭露的具泄漏感能量回送功能的单级高功因隔离型交流对直流转换器，包括有一升降压电路，用对一电源进行升压或降压；一变压器，与升降压电路电性连接，用以转换升压或降压的电源；一开关，与升降压电路电性连接；一输入电容，与升降压电路电性连接；以及一输出电路，用以输出变压器转换后的电源；其中当该开关截止时，该升降压电路提供一能量回复路径，以将储存该变压器的一泄漏电感内的能量回送至该输入电容。本发明专利技术利用能量回复路径将储存于返驰式转换器或顺向式转换器中的变压器泄漏电感内的能量回送至输入电容。通过这种方式，不必再外加其它组件，就能解决返驰式转换器或顺向式转换器变压器的泄漏电感问题，进而提升电路效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及关于一种交流对直流转换器，特别是一种具泄漏感能量回送功能的单级高功因隔离型交流对直流转换器。
技术介绍
传统交流对直流转换器常用的组合为，前级使用升压式转换器(Boostconverter)、降压式转换器(Buck converter)或升降压式转换器(Buck-boostconverter)作为功因修正电路，再搭配后级驱动电路，如前向式转换器(Forwardconverter)或返驰式转换器(Flyback converter)，达到电气隔离并将输出电压转换至设定准位，使电压稳定操作来驱动负载。在传统两级式的架构下，因需要两组独立控制的转换器电路，因此电路成本较高；同时两次的功率转换也会造成电路效率降低。 图1为现有技术所揭露的含升降压电路(Buck-Boost PFC)及返驰式转换器(Flyback converter)的双级式高功因隔离型交流对直流转换器，由返驰式转换器及升降压电路构成。包括有一滤波电路110，用以对交流电源Vac进行滤波，滤波电路110由滤波电感Lf及滤波电容Cf组成。滤波后的电源则由二极管Drl、 Dr2、 Dr3、 Dr4所组成的整流电路120进行整流。升降压电路130系由电感Lb、电容Cdc、以及二极管D组成，另还有一个开关S1。返驰式转换器140利用开关S2高频切换，从电容Cdc汲取能量，并通过变压器T将能量传送到二次侧，达到改变电压准位与电气隔离的效果。升降压电路130则利用开关SI高频切换，控制输入电流，达成功因修正的效果。输出整流器Do与输出电容Co则用来滤波。 图2为现有技术所揭露的升降压电路(Buck-Boost PFC)及顺向式转换器(Forward converter)的双级式高功因隔离型交流对直流转换器，由升降压电路(Buck-Boost PFC)及顺向式转换器(Forward converter)组成。与图l类似，所以相类似的组件使用相同的标号。 顺向式转换器141利用开关S2高频切换，从电容Cdc汲取能量，并通过变压器将能量传送到二次侧，达到改变电压准位与电气隔离的效果。降升压式功因修正电路则利用开关S1高频切换，控制输入电流，达成功因修正的效果。 目前所发展出的功因修正电路，工作频率从数十至数百kHz，允许输入电源和负载在相当大的范围内变化，可将谐波失真抑制到几乎不存在，功因也几近于一。直流对直流转换器的基本电路架构根据储能电感与主动开关的相对位置可分为降压式、升压式、升降压式、邱克式(Wk converter) 、 SEPIC式及Zeta式等六种。其中，又以升压式及升降压式的电路架构较易于达到功因修正的目的。无论将储能电感的电流工作于连续电流模式(Conti皿ous-Current-Mode， CCM)或不连续电流模式(Disconti皿ous-Current-Mode，DCM)，均可达到高功因修正的目的。对于同样的输出功率而言，电感工作于不连续电流模式较连续电流模式有较大的峰值电流，功率越大，峰值电流越大，电路的切换损失亦随之增3加。因此，连续电流模式较适合应用于大功率输出。然而，当电感工作于连续电流模式时，控制电路必须随时侦测输入电压、电感电流和输出电压的关系，电路较为复杂，且在每个输入电压周期内，其开关切换频率与责任周期必须一直改变，若考虑将功因修正电路与后级转换器整合成单级架构时，两者开关组件的切换频率与责任周期必须一致。因此当功因修正电路工作于连续电流模式时，较不利于与后级转换器整合；相反地，对于升降压式转换器，若开关组件的切换频率与责任周期在每一输入电源周期内均保持固定，则让电感工作于不连续电流模式即可轻易达成功因修正的功能。 然而，在实际使用返驰式转换器时，因为返驰式转换器的电路工作原理及设计方式，会使得变压器泄漏电感(Leakage Inductor)比较大。因此，储存在变压器泄漏电感内的能量也会较多。在图1中，返驰式转换器的主动开关S2截止，将能量送至变压器二次侧的同时，变压器一次侧泄漏电感内储存的能量没有路径宣泄。此时会产生很大的突波，造成较大的电路损失，使得电路效率降低。因此，近年来许多学者先进致力于宣泄储存于变压器一次侧泄漏电感内能量的研究，也提出了许多方法。例如一种被称为「主动箝位(ActiveClamp)」的技术。主动箝位技术是利用箝位电容捕获储存于变压器一次侧泄漏电感内的泄漏能量，通过系统把它再次循环送到负载并回到输入端，从而产生接近无损耗的缓冲器。这可解决返驰式转换器泄漏电感的问题，大幅的提升电路效率。但主动箝位技术至少必须加入一个主动开关和一个电容器，会使得电路成本提高，且控制上也较为复杂。 此夕卜，图1与图2的设计需要两组控制电路以及两个主动开关，也会增加电路成本。
技术实现思路
为改善目前的交流对直流转换器，使其具备高功因、高电路效率，同时达到减少电路组件，降低成本的目的，本专利技术将升降压电路与返驰式转换器或者顺向式转换器进行整合，提出一单级高功因隔离型交流对直流(AC-to-DC， AC/DC)转换器，并利用此电路做为负载(例如LED)的驱动电路，来达到功因修正、提升效率并降低电路成本的目的。根据本专利技术所揭露的实施例所提出的单级转换器电路，可将电路中的变压器泄漏电感上能量的回送到输入电容上，进而提升转换效率。 根据本专利技术所揭露的具泄漏感能量回送功能的单级高功因隔离型交流对直流转换器，包括有一升降压电路，用对一电源进行升压或降压；一变压器，与该升降压电路电性连接，用以转换该升压或降压的电源；一开关，与该升降压电路电性连接；一输入电容，与该升降压电路电性连接；以及一输出电路，用以输出该变压器转换后的电源；其中当该开关截止时，该升降压电路提供一能量回复路径，以将储存该变压器的一泄漏电感内的能量回送至该输入电容。 本专利技术利用能量回复路径将储存于返驰式转换器或顺向式转换器中的变压器泄漏电感内的能量回送至输入电容。通过这种方式，不必再外加其它组件，就能解决返驰式转换器或顺向式转换器中的变压器的泄漏电感问题，进而提升电路效率。 根据本专利技术所揭露的实施例的交流对直流转换电路，除具备有电气隔离的优点，并可达成高功因、高效率及低成本(减少电路组件)的产业需求。 根据本专利技术所揭露的实施例，除了符合安规的功因修正(PFC)要求外，并可通过变压器可达成电气隔离(符合安规)、多绕组输出及调整电压准位的功能，可适用于各种不同的交流电压，避免当市电电压不稳或骤降时造成输出不稳定的情形。另将功因修正电路与功率转换电路整合成单级转换器电路，可简化电路结构并减少使用的组件数，进而达到降低成本的目的。 根据本专利技术所揭露的实施例将功因修正电路与功率转换电路整合成单级转换器电路，因减少一级功率转换，可达到提升转换效率的目的。相较于双级式架构，单级式架构的电路易于控制，且两次LC滤波，输出涟波电压很小。 以上关于本
技术实现思路
的说明及以下的实施方式的说明是用以示范与解释本专利技术的精神与原理，并且提供本专利技术的权利要求保护范围的更进一步的解释。附图说明 图1为现有技术所揭露的含升降压电路(Buck-Boost PFC)及返驰式转换器(Flyback converter)的双级式高功因隔离型交流对直流转换器； 图2为现有技术所揭露的升降压电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具泄漏感能量回送功能的单级高功因隔离型交流对直流转换器，其特征在于，包括有：一升降压电路，用对一电源进行升压或降压；一输入电容，与该升降压电路电性连接；一变压器，与该升降压电路电性连接，用以转换该升压或降压的电源；一开关，与该升降压电路电性连接；以及一输出电路，用以输出该变压器转换后的电源；其中当该开关截止时，该升降压电路提供一能量回复路径，以将储存该变压器的一泄漏电感内的能量回送至该输入电容。

【技术特征摘要】
一种具泄漏感能量回送功能的单级高功因隔离型交流对直流转换器，其特征在于，包括有一升降压电路，用对一电源进行升压或降压；一输入电容，与该升降压电路电性连接；一变压器，与该升降压电路电性连接，用以转换该升压或降压的电源；一开关，与该升降压电路电性连接；以及一输出电路，用以输出该变压器转换后的电源；其中当该开关截止时，该升降压电路提供一能量回复路径，以将储存该变压器的一泄漏电感内的能量回送至该输入电容。2. 如权利要求1所述的交流对直流转换器，其特征在于，该升降压电路包括一电感、一 电容、以及一整流器，其特征在于，该升降压电路的该电感与该升降压 电路的该电容串联， 该升降压电路的该整流器与串联后的该电感与该电容并联。3. 如权利要求2所述的交流对直流转换器，其特征在于，当该开关截止时，该升降压电 路的该整流器形成该能量回复路径。4. 如权利要求2所述的交流对直流转换器，其特征在于，还包括有一整流器，连接于该 升降压电路的该电感的一侧。5. 如权利要求2所述的交流对直流转换器，其特征在于，还包括有一整流器，连接于该 变压器的一次侧。6. 如...

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