TW200803136A - Synchronous voltage modulation circuit for resonant power conversion circuit - Google Patents

Description

200803136 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種同步電壓 精確控制諧振電源轉換電路的 尤心一種能夠 所連接負載的用電狀態，提㈣!?電源、，令輪出電源依照 促〜、私定的電源。 【先前技術】 串聯或並聯諧振電路将士 以接係大多應用在電源轉換電路上， 組輸出電源、，該譜振電路多於'串^振電路僅提供一 該諸振控制n用以㈣H — ：；側設有—魏控制器， 該電源輸出連接，構成二欠側的電能’並進-步與 源輸出端的變化，控 制“匕即-依照該電 端提供穩定的電源予負載。次侧的電能’令電源輸出 又’對於一 4匕需I夕 < 振電路較難提供複數組=應：來說，上述錯 具有多組電源輸出& g 、 5負載，是以，即有—種 包源輪出的串聯諧振電路被提出。 凊參閱第九圖所示， 聯譜振電源轉換電路，#包含既多直流電壓輸出的串 一變壓器（T 1 ) . 各二次側係提供'粗電:包含有-次侧及複數個，^ 電子切換開關（Q A '、雨出’其中各二次側上係串聯有 源大小，· 〜QD)，以控制對應二次側輸出電 諧振控制器 〇)，係透過一半橋切換電路 200803136 ( (τ1)的—次側，又該諧振控制器 (6 0 )僅與其中一組 、電源輪出而（v1)連接，以穩定 5亥私源輸出端的输出電源；及

一主動功因修正電路（R 電路（5 W，並透過係連接至該半橋切換 r R π , ^ ^ 整/瓜濾波态（5 1 )及EMI濾波器 (50)連接至交流電源輸入端（L/N)。 上述串聯諧振電源韓換+ 側的變屢器（丁，：：路係主要使用具有複數二次 护制兮车捧+枯 亚於一次側以諧振控制器（Θ 〇 ) ί工f〗β半橋切換電路（ _ _ « s $ , D d)的兩電晶體順序切換，以提 供-頻毛源予一次側，此時，變 會感應生成感應電流，由。° #各人側

合控制各二次側的兩雷^各―:人側的線龍數不同，配 /0Γ、 兩電子切換開關（QA/QD) (QB ^ .，故可提供不同電源輸出。由此一電路圖可知， 该串聯諧振電源轉換電路 ϋ了头 〜ν 糸主要棱供三組輸出電源（V i 僅對其中-組負載的電源輪…准：振控制“6㈧ 控制，立它二-欠側的雷、，而 1 )進仃閉迴路穩壓 、 J的電源輪出端（V2) ( v ^ ^ ^ 迴路控制。而以此一電路…J) (V3)則為開 僅七 。來11兄，5亥谐振控制器（6 〇 ) 有-回授電n端，該諧振電 ::f的用電狀態（電她），調整該半橋切= :5)的導通週期，而輪出對應的電源予該組負載； 定，是以，接供^ ! 亦會隨之變動，而變得不穩 所有Γ二Γ 供應的串聯错振電路並無法確伴 有輪出電源依照其連接負載用電變化，而調整其輪出： 200803136 源大小，應有待改善之 【發明内容】 本發明的主要發明目的係提供一種 路用夕η卓+广 白依％源轉換電 =用之同步電塵調變電路’令該譜振電源轉換電路 定電源出知係依知、其連接負載的用電狀態，而提供負载穩 上述目的所使料主要技術手段係令該同步電遂 调變電路係包含有： ^ ^ ^ -諧振電流擷取單元，係用以 之《器的諧振電流之電流波形；及 电源轉換電路 少—電源調變電路，纟電源調變電路係連接至” 振電源轉換電路的對應電源輪出#、串接於二it亥： 子切換開關，以及兮吩榕+ — 、 人側上的電 … 及忒^白振黾流擷取單元的輸出端； 變㈣調電再配合該諧振電流褐取單元取得 侧上電子切換開關的導通週:八=空制變壓器二次 週期以中心㈣基準向兩側呈對；，電子切換開關的導通 源轉換電路對稱增縮變化，使得错振電 電源大… 側輸出電源依照其負載用電狀態調整 原大小’達到提供負載穩定電源的效果。 【實施方式】 百先明茶閱弟一圖所示，係為本發明應用於諧振電源 6 200803136 轉換電路的同步電壓調變電路之第一較佳實施例，其中該 諧振電源轉換電路係包含有： 一諧振電流擷取單元（1 0 )，係用以擷取諧振電源 轉換電路之變壓器（τ i )的諧振電流；於本實施中該諧 2電流擷取單元（i 〇 )係可為一電流感應元件或一電阻 等頦似元件，於本實施例中係將該諧振電流擷取單元（1 〇 )連接至變壓( τ 1 )二次側位置，以擷取該二次側 諧振電流；又，本實施例所採的諧振電流擷取單元（i 〇 ) 係為電流感應元件（CT1)，其包含至少二組線圈（c Tl.a)(CTl:b)，其中第一線圈（CTi:a) 係串接於諧振電源轉換電路之變壓器（丁丄）的二次側上， 令第二線圈（cti : b)藉由感知第一線圈（CT1 : a)電流，於第二線圈（CT1 :b)兩端取得變壓器（丁 1 )二次侧的諧振電流，又該電流感應元件（c τ丄）係 ，-步㈣-全波整流器、及_電阻，或是直接使用一比流 器；於本實施例中，該諧振電流擷取單元（丄〇 )係包含 有二組線圈，又若該諧振電流擷取單元（χ 〇 )使用電阻 π件，即令該電阻元件連接至變壓器的一次側或二次側， 同樣能藉由該電阻取得變電壓器（T i )的諧振電流； 至少一電源調變電路（Η)，各電源調變電路& 0 )係連接至諧振電源轉換電路的對應電源輸出端（V 2 (V3)、串接於變壓器（川二次側上的電子) 關（QA〜QD )的驅動器，以及該諧振電流擷取單元（汗 T 1 )的第二線圈（C T丄·· b );又該電源調變電路（; 7 200803136 ο)的數量係對應譜振電源轉換電路之電源輸出端（v1) (V2)(V3)數量，於本實施例中’係僅揭示兩組電 源調變料（20)，分別與其中兩組電源輪出端連接； 本發明係應用於數組電源輸出的諸振電源轉換電路中，里 中各電源調變電路（2 0 )係包含有： 八 ^ -同：控制週期調變電路（21)，係連接至該諧振 % "IL鉍取單兀（1 〇 )及諧振電源轉換電路中變壓哭二4 側的電子切換開關（QA〜QD)，由於變壓器、（万;人 二次側感應—次側電流後，再配合電子切換開w (QA〜 QD)決疋其輸出至單-電源輸出端（V2) (V3)的 電源大小，是以當該譜振電流掏取單元（20)係連接至 該變壓器川的二次側上，即能擷取到負載電流二 化，而S亥同步控制週期調變電 、又 流變化，而控制該變漫哭（T /21)即能依照負載電 L 1 1 )二次側電子切換

A〜QD)的導通週期；及 ㈣開關（Q 一輸出電塵感應電路（22)，其輸入端分別連接 對應的電源輸出端（v 9⑴逆接至 乙）及一芩考電壓電路，而 係連接至该同步控制週期調變電 曰 而 電壓感應電路（22)(”Μ ，疋以該輪出 2)的電壓變化，又該輪出電壓减〗“（V 端則連接至該同步控制週:私 ）的輪出 前電壓是否穩定，並將@ 躬断目 變電路（21) 。 果輪出至該同步控制週期調 請參閱第四圖所示，μ 逃輸出電壓感應電路（2 2) 200803136 2 )為閉迴路負迴授電路，其主要由一運算放大 所組成，而該運瞀姑 ^ 連^放大裔係於正輸入端係連接至對應的電 源輸出端（v p^ 叫 ’而其負輸入端則可連接至該運算放大 °σ 1 ▲纟而及一參考電壓電路，以獲得一參考電壓（ν 二)大。該參考電壓電路係供設定電壓範圍值。又，該運 :放…負輸入端係可直接連接該運算放大器的輸出 •的第再二圖所不’為另一個電壓調變電路（2 0 b) 々弟二^貫施例’即輸出電 為一比較器（LM33Q、* ± 包路C 2 2 a )係可 源輸出端，而負輸入//、、正輸二端同樣連接至對應的電

電壓電路俜由、别^而則連接至該參考電壓電路，該參考 係由穩壓器（_)及—分厂㈣ 4 )、，且成，该分壓器（R 3 / R (TL431 )的輪出p | )係連接至該穩壓器 的輸“，以提供一固定 該負輸入端。 T书屋（Vref)予 第五圖所示’上述本發 弟—較佳實施例，該同步電Μ調變^ 电路的 流擷取單元（1 〇 ) 係同樣由-諧振電 成，惟電源調變電路（2 0 a )僅u 〇 3 )組 變電路（川，且該同步控制週有同步控制週期調 為-比較器⑽9)，其兩輸入二:周變電路（⑴係 流擷取單元（1 0 )的輪出端及-固定'別連接至該諧振電 由於該諧振電流擷取單元（} 篸考電壓（v ref ); 巧匕括千、ώ 係指員取變虔哭的—次侧 吞白振電流，故諧振電流會隨著 艾&的一-人側 ^者負载用電而改變，經比較器 200803136 (LM339 )直接與一炎者 v , ，考電堡（V ref )相比，即合輪屮P,左 諧振電流變化的控制产 《輸出Ik 制k諕，當此一控制信號輪出 —4 電子切換開關的驅動哭（q m _ g 出至一-人側 nn… 動益（3 ◦)日夺，即能調變該電子切換 開關（QA〜QD)的導通調變。 一 °月爹閱第二圖所示，係為同步電壓調變電路的第三較 ^貝：例，其與第—較佳實施例大致相同，惟該諧振電流 巧取早兀（1 〇 )的第一線圈（c T i : a )係串聯於諧 振笔源轉換電路之―愿哭 纷及夂&态（τ ;[)的一次側，如此該諧振 電流擷取單元（1 〇 )的 V丄υ J的弟一線圈（C T i : b )即能感 應到一次側的電流波形，並可連接一全波整流器。 口月配口荼閱第-圖及第七圖所示，為本發明第一較佳 貫施例電路圖中在負載變為重載情況下，幾個電路節點的 電壓/電流波形圖，首先請參閱第七圖A、B所示，係為 變壓器（T 1 ) 一次側的電壓及電流波形，而第七圖◦、 D則是在第二組電壓輸出端（v 2 )所對應之二次側的兩 電子切換開關（Q A ) ( Q D )的導通週期變化，第七圖 E則是顯示諧振電流擷取單元（丄〇 )所擷取到二次側諧 振電流變化的電流波形，由此圖即可知道，因為第二組電 壓輸出端（V 2 )在重載情況下，提供給重載電源會上升， 加上其電壓電位會下降，因此當電源調變電路（2 〇 )接 ‘收此一上升電流的電流波形後，會予以轉成對應的上升電 壓波形（V 5 )，再與第二組電壓輸、出端（v 2 )的下降 電壓電位進行比對後，該電源調變電路（2 〇 )會控制電 子切換開關（Q A ) ( Q D )的驅動電路，進而調整該二 200803136 次側上兩切換開關的導通週期即如第七圖F 一 兩切換開關（QA) (QD)的導通週：斤示，該 心軸為基準向兩側呈對稱加I將大電源輪出至第 編端，讓第二電壓輸出端（V2)的電位回復正:且 :參閱第-圖及第八圖所示，係為本： 把例電路圖中在負載變為輕載 , m / ^ ^ ^ ^ m 戍個電路郎點的電 (穴广圖，首先請第八圖A、B所丨，係為變麼器 在第人側的電壓及電流波形’而第八圖c、D則是 壓輸⑷”）所對應之二次側的兩電子切 QA)(QD)的導通週期變化，第八圖E則是 變化的山 Q)㈣取到三次側譜振電流 、电机/ ”此圖可知’因為第二組電壓輸出端（v 心在輕載情況電流會變小，而且其電壓電位會上升，因 ::電源調變電路（20)#收此一下降電流的電流波形 2予以轉成對應的下降電壓波形（V5)，再與第二組 以輸出端的上升電壓電位進行比對後，肖電源調變電路 敫2 〇 )會控制電子切換開關的驅動電路（3 〇 )，以調 ㈣二次側上兩切換開M(QA) (qd)的導通週期， ^第八圖F、G所示’ 1亥兩切換開關（Q A ) ( Q D )的 ‘=週期C W 2 )係、以中心軸為基準向兩側呈對稱減縮， 源輪出至第二組電壓輸出端（v2)，讓電壓輸 出端的電位回復正常。

又，為防止二次側電子切換開關（Q A / Q D ) ( Q W c )導通時的電壓饋入比較器而致使該比較器 11 200803136 。）損壞，故該比較器（ljj339 )輸出端與各電子切 換态的驅動态之間串接一防逆二極體（D丄）（D 2 )。 ^上述4明可知’本發明的同步電壓調變電路係對諧 I二轉換包路的數個電源輸出端分別提供一閉迴路控 制，令f電源輸出端依照其負載用電狀態，調整其輸出電 原 > 讓夕％源輪出之諧振電源轉換電路所連接的數個負載 月b獲付穩定的電源。 【圖式簡單說明】 第圖·係本發明應用於諧振電源轉換電路之同步電 壓調變電路的第一較佳實施例方塊圖。 第二圖：係本發明同步電壓調變電路的第二較佳實施 例方塊圖。 第三圖：係本發明同步電壓調變電路的第三較佳實施 例方塊圖。 第四圖：係第一圖的詳細電路圖。 第五圖：係第二圖的詳細電路圖。 第六圖：係第三圖的詳細電路圖。 第七圖A〜G:係本發明連接至一組連接於重載電源 輸出端的各點電流及電壓波形圖。 1八圖A〜G:係本發明連接至一組連接於輕载電源 輸出端的各點電流及電壓波形圖。 第九圖··係既有串聯諧振電源轉換電路的電路 圖。 12 200803136 【主要元件符號說明】 (ίο)諧振電流擷取單元 ( 2 0 ) (20a)電源調變電路 (21) ( 2 1 ’）輸出電壓感應電路 (2 2 ) (2 2’）同步控制週期調變電路 (3 0 )驅動器 (5 0 ) EMI濾波器 (5 1 )整流濾波器 (5 2 )主動功因修正電路 (5 3 )半橋切換電路 (6 0 )諧振控制器 ^

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Claims (1)

1. 200803136 十、申請專利範圍·· 上·-種供諧振電源轉換 路，其包含有·· 之同步電壓調變電 -諧振電流擷取單元，係 變=，以擷取變應器的諧振電流二振電源轉換電路之 至少—電源調變電路，各 電源轉換電路的對應電源輪出端原=路：連接至譜振 切換開關，以及該譜振電流操取單^-欠側上的電子 _源調變電路係包含有·· 輪出端；又，各電 -同步控制週期調變電路， 路中二次側的電子切換開關；及 ％振電源轉換電 + -輪出電壓感應電路’其輸入端係分別連 ^原輸出端，以取得對應電源輸出端的電麼變化，而=的 %則連接至該同步控制週期調變電路，將對庫节:出 端的相對電壓值輸出至該同步控制週期調變電路也^輪出 _步控制週期調變電路以控制各電子切換開關的導通週同 2 ]口申請專利範圍第工項所述之供譜振電源轉換恭 用之同步電壓調變電路，該輸出電壓感應電路係為—％ 迴路負迴授電路，其主要由一運算放大器組成，該運算^ 大器的輸出端係分別連接至該運算放大器的其中一輪入敌 及該諧振電源轉換電路中二次側的電子切換開關， ^ 异放大器的另一輸入端則連接至該對應的電源輪出端。 3 .如申請專利範圍第1項所述之供諧振電源轉換带 路用之同步電壓調變電路，該輸出電壓感應電路係為〜$ ' 閉 14 200803136 料負迴授=路，其主要由一運算放大器組成，該運算放 大杰的輸出端係分別連接至該運算放大器发 、 °。 ’、甲一輸入端 及該諧振電源轉換電路中二次側的電子切換開關，其中该 輸入端係進一步連接至一參考電壓電路，又該運算放大哭 的另一輸入端則連接至該對應的電源輸出端。 4 ·如申請專利範圍第丄項所述之供諧振電源轉換電 路用之同步電屢調變電路，該輸出電遂感應電路係為一比 較器，其中—輸入端係連接至對應的電源輸出端，而另一 個輸入端則連接至-參考電麼電路，又其輸出端則連接至 该同步控制週期調變電路的輸入端。 5 ·如申請專利範圍第2、3或4項所述之 + 源用之同步電㈣變電路，該參考電厂堅電路二 幹二分壓器組成，該分虔器係連接至該穩塵器的 輸“，以提供一固定參考電壓予該負輸入端。 6.如申請專利範圍第2'3或4項所述之供 $轉換電路用之同步電壓調變電路’該同步控制週二周： ^係為_比較器，其中兩輸人端係分別連接至該輸出^ 益感應電路的輸出端及諧波電流擷取單元的輸出端 ^㈣輸出端係連接至對應二次側的電子切換開關之: 路用申請專利範圍第5項所述之供諧振電源轉換電 δ步電壓調變電路，該同步控制週期調路' 一比較哭，廿丄 艾兒路係為 路的輸：端：：：端係！別連接至該輸出電堡感應電 而々波電肌擷取單兀的輸出端，又該比較哭的 15 200803136 輸出端係連接至對應二次側的電子切換開關之驅動器。 8如申請專利範圍第7項所述之供諧振電源轉換電 用之同步電壓調變電路，該電壓調變電路的輸出端係透 過一防逆二極體連接至驅動器。 9如申請專利範圍第1項所述之供諧振電源轉換電 路用之同步包壓調變電路，該電流擷取單元係連接於變壓 器的一次側上。 ^ ι〇·如申請專利範圍第1項所述之供諧振電源轉換 毛路用之同步電壓調變電路，該電流擷取單元係連接於變 壓為的對應二次側上。 11. 如申請專利範圍第9或10項所述之供諧振電 源轉換電路用之同步電壓調變電路，該㈣電流擷取單元 係包含有： 弟線圈係串接於諧振電源轉換電路之變壓器 上，以擷取變壓器的諧振電流；及 一第二線圈，係感應第一線圈的諧振電流，並將感應 電流透過一全波整流器及一冑阻轉換為對應電壓值後，再 輸出至έ亥同步控制週期調變電路的輸入端。 12. 如中請專利範圍第9或10項所述之供諸振電 源轉換電路用之同步m變電路’該譜振電流操取單元 係為一電，該電阻係連接至該變壓器上，將變壓器的諧 振電流輸出至该同步控制週期調變電路。 13·—種供諧振電源轉換電路用之同步電壓調變電 路，其包含有： 16 200803136 一諧振電流擷取單元， 路之變壓器的二欠側上’、糸對應連接於諧振電源轉換電 流；及 u操取變壓器二次側的諧振電 至少一電源調變電路， 次側上的電子切換^源調變電路係對應連接二 端;又，各電源二 一同步控制週期調變 星； ^ 路，係連接至該諧振電流取 早兀、一I考電壓及 振电机擷取 換開關。 ％源轉換電路中二:欠側的電子切 1 4 ·如申請專利範 換電路用之同步電壓調變^ 項所述之供義電源轉 係為一比較器，其兩輸人:八，㈣步控制週期調變電路 元及兮夂去+ 而刀別連接至該諧振電流擷取單 兀及该筝考電壓，而其輸 #早 -^ #J ^ ^ ^ + .Λ 而連接至諧振電源轉換電路中 一-人侧的電子切換開關。 15·如申請專利範圍第 電源轉換t路| 5 $所述之供諧振 元係包含有：…调變電路’該譜振電流操取單 -第-線圈，係串接於諧振電 次側上，以擷取變壓器的諧振電流/及』 千έ弟—線圈’係感應第—線圈的错振電流，並將感應 Ρ透過-全波整流器及—電阻轉換為對應電壓值後，再 輸出至該同步控制週期調變電路的輸入端。 16·如中請專利範圍第13或14項所述之供譜振 電源轉換電路用之同步電壓調變電路，該諸振電流擷取單 17 200803136 上 將變壓器的 兀係為一電卩且，該電阻係連接至該變壓器 。白振兔流輪出至該同步控制週期調變電路。 施午1 7 H請專利範圍第1 4項所述之μ 換電路用之同步電塵調變電路…广“振電源轉 .防史二極體連接至電子 χ比& Α輪出端.係透 換開關的驅動器。 十一、圖式·· ❿ 如次頁

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