CN101728965B - 改善同步整流控制的谐振转换器 - Google Patents

Abstract

一种改善同步整流控制的谐振转换器，该谐振转换器连接电力源取得输入电力，通过切换单元控制该输入电力送至谐振电路的周期，该谐振转换器包括电性连接于该谐振电路的两个变压器、分别一一对应地电性连接于两个变压器一次侧的两个同步控制器、分别一一对应地连接于两个变压器二次侧的两个同步整流开关；两个变压器在二次侧感应出相位相互相反的两感应电力，两个同步控制器连接两个变压器感应电压极性变化而分别提供同步驱动信号，以分别驱动两个同步整流开关交互导通，同步整流开关的交互导通可将两相位相反的感应电力整流而送至输出端；上述架构可简化变压器结构、提高转换效率以及避免同步控制器误动作，以改善已知电路的成本高、效率低的缺陷。

Description

改善同步整流控制的谐振转换器

技术领域

一种改善同步整流控制的谐振转换器，特别是利用LLC谐振电路的谐振转换器。

背景技术

由于LLC谐振电路效率高以及具有较大的输入电压与负载范围，而成为一种较佳的转换电路架构；然而，LLC谐振电路若搭配已知技术的二极管整流电路提供输出的话，整流二极管的损耗将占整体损耗的一半，因而要进一步提升效率就必须利用同步整流的技术，而利用同步整流技术提供的LLC谐振转换器可见于图1，图1中可见该转换器前端连接一电力源1以取得一输入电力，而该电力源1连接一切换单元2，该切换单元2受控于一脉波调变单元21以调整通过该切换单元2的电流周期，该切换单元2后端连接一谐振电路3，该谐振电路3为一谐振电容器31、一第一谐振电感器32及一第二谐振电感器33所构成的LLC电路架构，该输入电力通过该切换单元2调变其导通周期与方向后经由该谐振电路3的增益调变而送至一变压器4，将能量传送至该变压器4的二次侧，而该变压器4的二次侧则具有两个同步整流开关61、62(synchronousrectifier，或简称SR)，并且设有两个同步控制器51、52分别侦测该变压器4二次侧的电力极性变动而产生驱动该同步整流开关61、62的驱动脉波，达到该同步整流开关61、62与变压器4二次侧电流同步的目的。市面上虽然已有集成电路用于控制该同步整流开关61、62(如知名公司INTERNATIONAL RECTIFIER所生产的产品IR 1167)；然而上述IR 1167受限于500kHz最大工作频率，高成本以及对同步整流器寄生电感有要求，限制了上述产品在LLC同步整流上的应用。

而目前还有一电流驱动型同步整流器(current drivensynchronous rectifier，简称CDSR)可满足上述LLC转换器在高频下工作的需求，只是，输出电流增加时会产生在高频、高输出电流时产生的两个问题，其一为图1所示两整流回路(如虚线所围绕的Loop1及Loop2)的同步控制器51、52将变得过于敏感而容易误动作，交流阻抗以及整流回路形成的回路电感会大幅上升而降低效率，其二为电流驱动同步整流器(CDSR)将变为低效率、低能量密度而对该LLC转换器的效能产生负面影响。

发明内容

为了克服上述电流驱动同步整流器(CDSR)在该LLC转换器高电流输出时的限制，本发明提供了一种改良的LLC转换器电路架构，通过改良的电路架构而改善LLC转换电路在高频以及高电流输出时产生的问题。

本发明为一种改善同步整流控制的谐振转换器，该谐振转换器连接一电力源取得一输入电力，通过一切换单元的导通与截止调变该输入电力送至一谐振电路的周期，而该谐振转换器还包括电性连接于该谐振电路的两个变压器、分别一一对应地电性连接于该两个变压器一次侧的两个同步控制器，以及分别一一对应地连接于该两个变压器二次侧的两个同步整流开关；其中该两个变压器的一次侧取得经谐振电路调变后的输入电力，且该两个变压器的二次侧感应出相位相互相反的两感应电力，并且两个同步控制器通过连接该两个变压器感应电压极性变化而分别提供一同步驱动信号，该同步驱动信号分别驱动该两个同步整流开关而交互导通，通过该两个同步整流开关的交互导通可将两相位相反的感应电力整流而送至该输出端。

通过上述的电路架构可达到以下有益效果：

1.该同步控制器为侦测该变压器一次侧电力的变化，避免该同步控制器过于敏感而误动作。

2.改变已知的利用单一变压器，并在变压器绕组中作抽头的设计；本案以两个变压器取代，如此即可不需工序较麻烦的中间抽头方式。

3.由于该同步控制器在一次侧，因此该二次侧的交流阻抗与回路电感将明显下降而提高转换器效率。

附图说明

图1为已知的谐振转换器电路架构图。

图2为本发明的谐振转换器电路架构图。

具体实施方式

本发明为一种改善同步整流控制的谐振转换器，其电路架构参阅图2，该谐振转换器连接一电力源1取得一输入电力，且该输入电力为直流电，由一脉波调变单元21产生一驱动脉波来控制一切换单元2的导通与截止，进而调变该输入电力送至一谐振电路3的周期与电流流向，该谐振电路3是由依次串联的一谐振电容器31、一第一谐振电感器32以及一第二谐振电感器33所构成；另外，该谐振转换器设有电性连接于该谐振电路3的两个变压器40、41，该两个变压器40、41的一次侧取得经谐振电路3调变后的输入电力，其中该两个变压器40、41一次侧绕组极性相同的一侧连接于该谐振电路3的同一端，对该谐振电路3而言，该第二谐振电感器33并联于该两个变压器40、41之间，该两个变压器40、41二次侧绕组极性相反的一侧彼此电性连接，且其中一侧电性连接一输出端7，通过上述的两个变压器40、41连接关系，在该切换单元2交错导通而调变该输入电力流向不断变换时，该输入电力亦交替地轮流通过两个变压器40、41，如图2中所示，当该切换单元2的开关组件Q1与Q4导通时，该切换单元2的开关组件Q2与Q3截止，该输入电力的电流经该谐振电路3的增益调变后通过变压器40(T1)的一次侧，而此时变压器41(T2)的一次侧没有电流通过，同理，当该切换单元2的开关组件Q2与Q3导通时，则该输入电力的电流经过该谐振电路3的增益调变后通过变压器41(T2)的一次侧；并且，两个变压器40、41的一次侧分别一一对应地电性连接两个同步控制器51、52，且两个同步控制器51、52通过连接该两个变压器40、41而感应通过该两个变压器40、41一次侧的电压极性变化，且如图中所示，该同步控制器52连接于该变压器41正极性的一侧，另一同步控制器51连接于另一变压器40负极性的一侧，进而分别产生一同步驱动信号，该同步驱动信号则传送至分别一一对应地连接于两个变压器40、41二次侧的两个同步整流开关61、62，两个同步整流开关61、62分别一一对应地受两个同步控制器51、52产生的相异同步驱动信号所驱动而交互导通两个变压器40、41二次侧的两感应电力并送至一输出端7；当该切换单元2的开关组件Q1、Q4导通时，该输入电力流经变压器40(T1)的一次侧且该同步控制器51产生一同步控制信号驱动该同步整流开关61导通，因而该变压器40的二次侧感应电力得以流通，并且该切换单元2的开关组件Q3、Q4导通时，该输入电力流经该变压器41(T2)，且该同步控制器51感应到电压极性的变化而停止驱动该同步整流开关61导通，此时该同步控制器52产生该同步驱动信号来驱动该同步整流开关62导通，使得该变压器41(T2)二次侧的感应电力可流通，此外，由于两个变压器40、41二次侧绕组极性相反的一侧彼此电性连接，因此当两个变压器40、41依次供应一感应电力时，通过两个同步整流开关61、62的调变即可提供直流的一输出电力至该输出端7，形成一直流转直流的谐振转换器。

通过上述的电路架构可达到以下的优点：

1.可取代已知电路中变压器制造过程较困难的中间抽头输出的作法。

2.可将该同步控制器改为感应一次侧的输入电力极性变换而提供该同步控制信号，而改善已知电路中该同步控制器过于敏感的问题。

3.改善已知电路中该同步控制器在二次侧致使效率较低的缺陷。

虽然本发明以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本邻域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，所做的些许改动与修饰，皆应涵盖于本发明中，因此本发明的保护范围由后附的申请专利范围界定。

Claims (5)

1.一种改善同步整流控制的谐振转换器，所述谐振转换器连接一电力源(1)取得一输入电力，通过一切换单元(2)的导通与截止调变所述输入电力送至一谐振电路(3)的周期，其特征在于，所述谐振转换器还包括：

电性连接于所述谐振电路(3)的两个变压器(40、41)，所述两个变压器(40、41)的一次侧取得经所述谐振电路(3)调变后的输入电力，且在所述两个变压器(40、41)的二次侧感应出相位相互相反的两感应电力；

分别一一对应地电性连接于所述两个变压器(40、41)一次侧的两个同步控制器(51、52)，且所述两个同步控制器(51、52)通过连接所述两个变压器(40、41)感应电压极性变化而分别提供一同步驱动信号；

分别一一对应地电性连接于所述两个变压器(40、41)二次侧的两个同步整流开关(61、62)，所述两个同步整流开关(61、62)分别一一对应地受两个同步控制器(51、52)产生的相异同步驱动信号驱动而交互导通电力并送至一输出端(7)。

2.根据权利要求1所述的改善同步整流控制的谐振转换器，其特征在于，所述两个同步控制器(51、52)之一连接于一个变压器(40、41)正极性的一侧，另一同步控制器(51、52)连接于另一变压器(40、41)负极性的一侧。

3.根据权利要求1所述的改善同步整流控制的谐振转换器，其特征在于，所述两个变压器(40、41)一次侧绕组极性相同的一侧连接于所述谐振电路(3)的同一端，所述两个变压器(40、41)二次侧绕组极性相反的一侧互相电性连接以感应相位相反的两感应电力。

4.根据权利要求3所述的改善同步整流控制的谐振转换器，其特征在于，所述两个变压器(40、41)二次侧绕组极性相反的一侧彼此电性连接，且其中一侧电性连接所述输出端(7)。

5.根据权利要求1所述的改善同步整流控制的谐振转换器，其特征在于，所述谐振电路(3)包含依次串联的一谐振电容器(31)、一第一谐振电感器(32)以及一并联于所述变压器(40、41)的第二谐振电感器(33)。

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