CN116232068A - 具升降压转换的电源供应装置 - Google Patents

具升降压转换的电源供应装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116232068A
CN116232068A CN202111534393.0A CN202111534393A CN116232068A CN 116232068 A CN116232068 A CN 116232068A CN 202111534393 A CN202111534393 A CN 202111534393A CN 116232068 A CN116232068 A CN 116232068A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
boost
switch
buck
converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111534393.0A
Other languages
English (en)
Inventor
彭左任
王思浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chicony Power Technology Co Ltd
Original Assignee
Chicony Power Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chicony Power Technology Co Ltd filed Critical Chicony Power Technology Co Ltd
Publication of CN116232068A publication Critical patent/CN116232068A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Details Of Television Scanning (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

一种具升降压转换的电源供应装置包含初级侧整流滤波电路、升压转换器、全桥LLC转换器、初级侧控制器、次级侧整流滤波电路、电压调整器以及次级侧控制器。初级侧整流滤波电路整流、滤波交流输入电压以输出直流输入电压。初级侧控制器控制升压转换器升压直流输入电压为升压电压，且控制全桥LLC转换器转换升压电压为转换电压。次级侧整流滤波电路整流、滤波转换电压以输出直流输出电压。次级侧控制器控制初级侧控制器提供升压控制信号与转换控制信号且提供电压调整信号控制电压调整器，以调整直流输出电压为输出电压，对负载供电。

Description

具升降压转换的电源供应装置
技术领域
本发明有关一种电源供应装置，尤指一种具升降压转换的电源供应装置。
背景技术
在输入瓦特数超过75瓦的应用，为了满足法规对于功率因数(power factor,PF)数值的要求，会使用功率因数校正(power factor correction,PFC)架构来实现。一般而言，通过升压转换器(boost converter)提升功率因数，并且在不同的输入电压下，将输出电压维持在一个固定的高电压输出，例如在宽范围的输入电压90～264伏特的应用，通过升压转换器将功率因数提高，并将输出电压维持在390伏特的固定电压输出，而固定的输出电压也为下一级LLC架构提供了良好的条件，让LLC能够达到最佳效率的增益设计。
如上述的PFC作为第一级再加上第二级的LLC的架构是很常见的电源供应器设计架构。但随着PD(power delivery)机种的普及，输出电压可以变动的条件应用于LLC电路架构中，如何平衡增益与效率的设计，就成为设计LLC的一个重要课题，意即，想要提升效率却会导致增益不足，而满足了增益却会造成效率的降低。
为此，如何设计出一种电源供应装置，尤指一种具升降压转换的电源供应装置，解决现有技术所存在的问题与技术瓶颈，乃为本案发明人所研究的重要课题。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种具升降压转换的电源供应装置，解决现有技术的问题。
为达成上述目的，本发明所提出的具升降压转换的电源供应装置包含初级侧整流滤波电路、升压转换器、全桥LLC转换器、初级侧控制器、次级侧整流滤波电路、电压调整器以及次级侧控制器。初级侧整流滤波电路接收交流输入电压，且整流、滤波交流输入电压以输出直流输入电压。升压转换器耦接初级侧整流滤波电路，且接收直流输入电压。全桥LLC转换器耦接升压转换器。初级侧控制器耦接升压转换器与全桥LLC转换器，提供升压控制信号控制升压转换器升压直流输入电压为升压电压，且提供转换控制信号控制全桥LLC转换器根据至少一增益条件转换升压电压为转换电压。次级侧整流滤波电路耦接全桥LLC转换器，接收转换电压，且整流、滤波转换电压以输出直流输出电压。电压调整器耦接次级侧整流滤波电路。次级侧控制器耦接电压调整器与初级侧控制器。次级侧控制器接收负载提供的供电需求信号，根据供电需求信号控制初级侧控制器提供升压控制信号与转换控制信号且提供电压调整信号控制电压调整器，以调整直流输出电压为输出电压，对负载供电。
在一实施例中，次级侧控制器提供包含升压转换器反馈控制信号与全桥LLC转换器反馈控制信号的反馈控制信号至初级侧控制器。初级侧控制器根据升压转换器反馈控制信号调整升压控制信号，且根据全桥LLC转换器反馈控制信号调整转换控制信号进而调整至少一增益条件。
在一实施例中，电压调整器为降压转换器。电压调整信号控制降压转换器操作于降压模式，对直流输出电压进行降压为输出电压。或者，电压调整信号控制降压转换器操作于直通模式，对直流输出电压直通为输出电压。或者，电压调整信号控制降压转换器操作于闲置模式，不对直流输出电压进行处理。
在一实施例中，电压调整器为旁通电路。电压调整信号控制旁通电路旁通直流输出电压为输出电压。
在一实施例中，电压调整器包含降压转换器与旁通电路。电压调整信号控制降压转换器操作于降压模式，对直流输出电压进行降压为输出电压。或者，电压调整信号控制降压转换器操作于直通模式，对直流输出电压直通为输出电压，或控制旁通电路旁通直流输出电压为输出电压。或者，电压调整信号控制降压转换器与旁通电路操作于闲置模式，不对直流输出电压进行处理。
在一实施例中，降压转换器包含耦接次级侧整流滤波电路与负载之间的开关。电压调整信号控制开关导通，使降压转换器操作于直通模式，对直流输出电压直通为输出电压。
在一实施例中，降压转换器包含降压转换电路。电压调整信号控制降压转换电路，使降压转换器操作于降压模式，对直流输出电压进行降压为输出电压。
在一实施例中，旁通电路为隔离开关。
在一实施例中，升压转换器包含升压电感器、升压二极管、升压电容器以及升压控制开关。升压电感器的第一端耦接初级侧整流滤波电路。升压二极管的阳极耦接升压电感器的第二端。升压电容器的第一端耦接升压二极管的阴极，升压电容器的第二端耦接参考电位。升压控制开关的第一端耦接升压电感器的第二端，升压控制开关的第二端耦接参考电位，升压控制开关的控制端接收升压控制信号。
在一实施例中，降压转换器包含降压控制开关与转换电路。降压控制开关的第一端耦接次级侧整流滤波电路以接收直流输出电压，降压控制开关的控制端接收电压调整信号。转换电路耦接降压控制开关的第二端，经配置以根据降压控制开关的开关状态以产生输出电压。
在一实施例中，全桥LLC转换器包含第一开关、第二开关、第三开关、谐振电容器、第一谐振电感器以及第二谐振电感器。第一开关的第一端耦接升压转换器。第二开关的第一端耦接第一开关的第二端。第三开关的第一端耦接次级侧整流滤波电路。第四开关的第一端耦接第三开关的第二端。第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关受控于初级侧控制器。谐振电容器、第一谐振电感器以及第二谐振电感器串联连接形成串联支路。串联支路的第一端耦接第一开关的第二端与第二开关的第一端之间，串联支路的第二端耦接第三开关的第二端与第四开关的第一端之间。
在一实施例中，当第三开关断开且第四开关导通时，第二谐振电感器转换产生谐振，且谐振电容器、第一谐振电感器以及第二谐振电感器串联连接第二开关的第一端与第二开关的第二端之间。
在一实施例中，当直流输出电压小于电压设定值时，第三开关断开且第四开关导通。
在一实施例中，次级侧控制器通过光耦合隔离的方式反馈信号至初级侧控制器。
藉由所提出的具升降压转换的电源供应装置，能够在兼顾较高的电压增益设计与较佳的效率转换下，可弹性地调整(改变)的输出电压。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明具升降压转换的电源供应装置的方块图。
图2A为本发明电压调整器的第一实施例的电路图。
图2B为本发明电压调整器的第二实施例的电路方块图。
图3为本发明全桥LLC转换器的实施例的方块图。
图4为本发明升压转换器的实施例的方块图。
图5为本发明初级侧整流滤波电路的实施例的方块图。
图6为本发明次级侧整流滤波电路的实施例的方块图。
图7为本发明具升降压转换的电源供应装置完整实施例的电路方块图。
其中，附图标记：
1:初级侧整流滤波电路 2:升压转换器
3:全桥LLC转换器 4:初级侧控制器
5:次级侧整流滤波电路 6:电压调整器
7:次级侧控制器 8:负载
11:初级侧整流电路 12:初级侧滤波电路
51:次级侧整流电路 52:次级侧滤波电路
61:降压转换器 62:旁通电路、阻隔电路
VINAC:交流输入电压 VINDC:直流输入电压
VBT:升压电压 VCV:转换电压
VOUTDC:直流输出电压 VOUT:输出电压
SBT:升压控制信号 SCV:转换控制信号
SFBLLC:全桥LLC转换器反馈控制信号 SFBBT:升压转换器反馈控制信号
S6:开关 CIR6:转换电路
L31:第一谐振电感器 L32:第二谐振电感器
C3:谐振电容器 Q1:第一开关
Q2:第二开关 Q3:第三开关
Q4:第四开关 L2:升压电感器
D2:升压二极管 S2:升压控制开关
C2:升压电容器
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
请参见图1所示，其系为本发明具升降压转换的电源供应装置的方块图。所述具升降压转换的电源供应装置包含初级侧整流滤波电路1、升压转换器2、全桥LLC转换器3、初级侧控制器4、次级侧整流滤波电路5、电压调整器6以及次级侧控制器7。
初级侧整流滤波电路1接收交流输入电压VINAC，且整流、滤波交流输入电压VINAC以输出直流输入电压VINDC。请配合参见图5所示，其系为本发明初级侧整流滤波电路的实施例的方块图。如图5所示，初级侧整流滤波电路1包含初级侧整流电路11与初级侧滤波电路12。初级侧整流电路11系用以对交流输入电压VINAC进行整流。初级侧滤波电路12系用以将整流后的交流输入电压VINAC进行滤波，以输出直流输入电压VINDC至升压转换器2。
复见图1，升压转换器2耦接初级侧整流滤波电路1，且接收直流输入电压VINDC。请配合参见图4所示，其系为本发明升压转换器的实施例的方块图。如图4所示，升压转换器2包含升压电感器L2、升压二极管D2、升压电容器C2以及升压控制开关S2。升压电感器L2的第一端耦接初级侧整流滤波电路1，更具体为初级侧整流滤波电路1的初级侧滤波电路12。升压二极管D2的阳极耦接升压电感器L2的第二端。升压电容器C2的第一端耦接升压二极管D2的阴极，升压电容器C2的第二端耦接参考电位(例如接地电位)，其中，升压电容器C2的第一端与第二端之间的电压作为升压电容器C2的输出电压，即直流输入电压VINDC升压后的电压。升压控制开关S2的第一端耦接升压电感器L2的第二端与升压二极管D2的阳极，升压控制开关S2的第二端耦接参考电位，升压控制开关S2的控制端接收升压控制信号SBT。其中，通过升压控制信号SBT控制升压控制开关S2的导通与关断时间(即责任周期、占空比)，以决定对直流输入电压VINDC升压后的电压大小。
全桥LLC转换器3耦接升压转换器2。请配合参见图3所示，其系为本发明全桥LLC转换器的实施例的方块图。如图3所示，全桥LLC转换器3包含第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、谐振电容器C3、第一谐振电感器L31以及第二谐振电感器L32。第一开关Q1的第一端耦接升压转换器2。第二开关Q2的第一端耦接第一开关Q1的第二端。第三开关Q3的第一端耦接次级侧整流滤波电路5。第四开关Q4的第一端耦接第三开关Q3的第二端。其中第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3以及第四开关Q4受控于初级侧控制器4。谐振电容器C3、第一谐振电感器L31以及第二谐振电感器L32串联连接形成串联支路。串联支路的第一端耦接第一开关Q1的第二端与第二开关Q2的第一端之间；串联支路的第二端耦接第三开关Q3的第二端与第四开关Q4的第一端之间。
当全桥LLC转换器3操作于半桥模式时，第三开关Q3断开且第四开关Q4持续导通。此时，第二谐振电感器L32转换产生谐振，且谐振电容器C3、第一谐振电感器L31以及第二谐振电感器L32串联连接第二开关Q2的第一端与第二开关Q2的第二端之间。
初级侧控制器4耦接升压转换器2与全桥LLC转换器3，提供升压控制信号SBT控制升压转换器2升压直流输入电压VINDC为升压电压VBT，且提供转换控制信号SCV控制全桥LLC转换器3根据至少一增益条件转换升压电压VBT为转换电压VCV。
次级侧整流滤波电路5耦接全桥LLC转换器3，接收转换电压VCV，且整流、滤波转换电压VCV以输出直流输出电压VOUTDC。请配合参见图6所示，其系为本发明次级侧整流滤波电路的实施例的方块图。如图6所示，次级侧整流滤波电路5包含次级侧整流电路51与次级侧滤波电路52。次级侧整流电路51系用以对转换电压VCV进行整流。次级侧滤波电路52系用以将整流后的转换电压VCV进行滤波，以输出直流输出电压VOUTDC至电压调整器6。
电压调整器6耦接次级侧整流滤波电路5。请配合参见图2A所示，其系为本发明电压调整器的第一实施例的电路图。在第一实施例中，电压调整器6为降压转换器61。降压转换器61包含降压控制开关S6与转换电路CIR6。降压控制开关S6的第一端耦接次级侧整流滤波电路5以接收直流输出电压VOUTDC，降压控制开关S6的控制端接收电压调整信号SVR。转换电路CIR6耦接降压控制开关S6的第二端，经配置以根据降压控制开关S6的开关状态以产生输出电压VOUT。
请配合参见图2B所示，其系为本发明电压调整器的第二实施例的电路图。在第二实施例中，电压调整器6为降压转换器61与旁通电路62。降压转换器61与图2A所示相同，不再赘述。旁通电路62系为阻隔电路62或为隔离开关，耦接于降压控制开关S6的第一端与转换电路CIR6的输出侧之间。
当电压调整器6为降压转换器61时，电压调整信号SVR控制降压转换器61操作于降压模式，对直流输出电压VOUTDC进行降压为输出电压VOUT。或者，电压调整信号SVR控制降压转换器61操作于直通模式，对直流输出电压VOUTDC直通为输出电压VOUT。或者，电压调整信号SVR控制降压转换器61操作于闲置模式，不对直流输出电压VOUTDC进行处理。
当电压调整器6为旁通电路62时，电压调整信号SVR控制旁通电路62旁通直流输出电压VOUTDC为输出电压VOUT。
当电压调整器6为降压转换器61与旁通电路62时，电压调整信号SVR控制降压转换器61操作于降压模式，对直流输出电压VOUTDC进行降压为输出电压VOUT。或者，电压调整信号SVR控制降压转换器61操作于直通模式，对直流输出电压VOUTDC直通为输出电压VOUT，或控制旁通电路62旁通直流输出电压VOUTDC为输出电压VOUT。或者，电压调整信号SVR控制降压转换器61与旁通电路62操作于闲置模式，不对直流输出电压VOUTDC进行处理。
在一实施例中，降压转换器61包含耦接次级侧整流滤波电路5与负载8之间的开关。电压调整信号SVR控制开关导通，使降压转换器61操作于直通模式，对直流输出电压VOUTDC直通为输出电压VOUT。
在一实施例中，降压转换器61包含降压转换电路。电压调整信号SVR控制降压转换电路，使降压转换器61操作于降压模式，对直流输出电压VOUTDC进行降压为输出电压VOUT。
次级侧控制器7耦接电压调整器6与初级侧控制器4。次级侧控制器7接收负载8提供的供电需求信号SLP，根据供电需求信号SLP控制初级侧控制器4提供升压控制信号SBT与转换控制信号SCV且提供电压调整信号SVR控制电压调整器6，以调整直流输出电压VOUTDC为输出电压VOUT，对负载8供电。
如图1所示，次级侧控制器7提供包含升压转换器反馈控制信号SFBBT与全桥LLC转换器反馈控制信号SFBLLC的反馈控制信号至初级侧控制器4。其中，初级侧控制器4根据升压转换器反馈控制信号SFBBT调整升压控制信号SBT，且根据全桥LLC转换器反馈控制信号SFBLLC调整转换控制信号SCV进而调整至少一增益条件。
以下，根据图1以及举例的电压数值，说明本发明具升降压转换的电源供应装置的操作。首先以240瓦的电源供应装置(adapter)为例，其可提供单组的输出电压20伏特与输出电流12安培，并且全桥LLC转换器3的匝数比(电压转换比)为20:2，以及电压调整器6的增益比为1:1。当升压转换器2的输出电压(即升压电压VBT)为400伏特时，全桥LLC转换器3的输出电压(即转换电压VCV)为20伏特，以及电压调整器6的输出电压(即输出电压VOUT)为20伏特。
在本发明中，系以20伏特的输出电压VOUT为基础(base)，如表1的第3列所示。当输出电压VOUT欲调整为大于20伏特(例如28伏特、36伏特、48伏特…等)时或者小于或等于20伏特(例如15伏特、9伏特、5伏特…等)时，则通过控制(切换)全桥LLC转换器3的操作模式所实现，例如欲调整为大于20伏特时，则控制全桥LLC转换器3操作在全桥的模式，而欲调整为小于或等于20伏特时，则控制全桥LLC转换器3操作在半桥的模式，容后说明。同理，根据全桥LLC转换器3匝数比、电压调整器6增益比的调整，可将升压电压VBT(即升压转换器2的输出电压)转换为所需要的输出电压VOUT(即电压调整器6的输出电压)，整理如下表1。
以表1的第4列来说，欲调整输出电压VOUT为15伏特，且为了维持电压调整器6的电压增益，因此次级侧控制器7(例如为一PD IC)通过电压调整信号SVR控制电压调整器6的电压增益为1:1(此时电压调整器6为直通模式控制)，且通过升压控制信号SBT将升压转换器2的输出电压降为300伏特，并且通过转换控制信号SCV维持全桥LLC转换器3的匝数比为20:2(此时全桥LLC转换器3为半桥模式控制)，而达成输出电压VOUT为15伏特的调整，藉此达到较佳的效率转换，并且兼顾增益设计。
以表1的第5列来说，欲调整输出电压VOUT为9伏特，且为了维持升压电压VBT(即升压电容器C2的电压)不再降低，因此次级侧控制器7通过转换控制信号SCV维持全桥LLC转换器3的匝数比为20:2(此时全桥LLC转换器3为半桥模式控制)，且通过电压调整信号SVR控制电压调整器6的电压增益为5:3(此时电压调整器6为降压模式控制)。
以表1的第6列来说，若欲再降低输出电压VOUT为5伏特，且为了维持升压电压VBT(即升压电容器C2的电压)不再降低，因此次级侧控制器7通过转换控制信号SCV维持全桥LLC转换器3的匝数比为20:2(此时全桥LLC转换器3为半桥模式控制)，且通过电压调整信号SVR控制电压调整器6的电压增益为3:1(此时电压调整器6为降压模式控制)。
附带一提，上揭实施例中，若通过电压调整器6的增益比为4:1，使得将转换电压VCV由20伏特降为5伏特的方式并非不可行，然而，为了转换效率的考量，则较不采行此方式的电源转换。
因此，可通过将升压电压VBT设计为300伏特，并且维持全桥LLC转换器3的匝数比为20:2，仅通过控制电压调整器6的增益比的降压模式，获得9伏特或者5伏特的输出电压VOUT。藉此，能够在兼顾较高的电压增益设计与较佳的效率转换下，可弹性地调整(改变)的输出电压。
再者，欲调整输出电压VOUT为大于20伏特(例如28伏特、36伏特、48伏特…等)，若将全桥LLC转换器3操作于半桥模式控制，则势必需要将升压电压VBT(即升压转换器2的输出电压)大幅地升高，而造成元件的耐压设计与成本提高的限制与考量。
以表1的第2列来说，欲调整输出电压VOUT为28伏特，且为了维持电压调整器6的电压增益，因此次级侧控制器7通过电压调整信号SVR控制电压调整器6的电压增益为1:1(此时电压调整器6为直通模式控制)，且通过升压控制信号SBT将升压转换器2的输出电压调整为280伏特(可以避免过高的升压电压VBT)，并且通过转换控制信号SCV维持全桥LLC转换器3的匝数比为20:2(此时全桥LLC转换器3为全桥模式控制)，而达成输出电压VOUT为28伏特的调整，藉此达到较佳的效率转换，并且兼顾增益设计。
以表1的第1列来说，若欲再提高输出电压VOUT为48伏特，且可通过提高升压电压VBT在可接受的电压大小，因此次级侧控制器7通过转换控制信号SCV维持全桥LLC转换器3的匝数比为20:2(此时全桥LLC转换器3为全桥模式控制)，且通过电压调整信号SVR控制电压调整器6的电压增益为1:1(此时电压调整器6为直通模式控制)，而达成输出电压VOUT为48伏特的调整。
附带一提，通常当输出电压VOUT为20伏特以上时，以目前PD的规定而言，该电源供应装置通常为240瓦的输出。若降压转换器(buck converter)通常无法承受如此高的输出瓦特数的话，则电压调整器6可更包含旁通电路62，其中旁通电路系可为阻隔电阻作为开关之用。因此，当输出电压够(过)高时，则通过阻隔电阻的导通，直接地直通直流输出电压VOUTDC为输出电压VOUT(即直流输出电压VOUTDC不经过降压转换器)，等效为电压增益为1的效果，如此可达到保护电压调整器6的效益。
综上所述，以20伏特的输出电压VOUT为基础，设计具有最佳效率的电压增益值。当欲调整输出电压VOUT降低时，可在维持最佳效率的电压增益值(将电压调整器6操作于直通模式)的状况下，通过调整升压转换器2的输出电压(即升压电压VBT)和/或全桥LLC转换器3的输出电压(即转换电压VCV)所实现，其中全桥LLC转换器3系操作为半桥模式。若系统端需要再更低的输出电压VOUT时，则可再通过将电压调整器6操作于降压模式，以达到系统负载所需要的更低电压。
再者，欲调整输出电压VOUT高于20伏特时，可在维持最佳效率的电压增益值(将电压调整器6操作于直通模式)的状况下，通过将全桥LLC转换器3操作为全桥模式，以获得两倍增益的电路行为，因此可避免过高的升压电压VBT，而尚能够输出够高的输出电压VOUT。进一步地，若考虑到降压转换器无法承受高的输出瓦特数，则电压调整器6可更包含旁通电路62，直接地直通直流输出电压VOUTDC为输出电压VOUT(即直流输出电压VOUTDC不经过降压转换器)，可达到保护电压调整器6的效益。
表1
Figure BDA0003412076230000101
Figure BDA0003412076230000111
综上所述，本发明所提出的具升降压转换的电源供应装置，能够在兼顾较高的电压增益设计与较佳的效率转换下，可弹性地调整(改变)的输出电压。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (14)

1.一种具升降压转换的电源供应装置，其特征在于，包含：
一初级侧整流滤波电路，接收一交流输入电压，且整流、滤波该交流输入电压以输出一直流输入电压；
一升压转换器，耦接该初级侧整流滤波电路，且接收该直流输入电压；
一全桥LLC转换器，耦接该升压转换器；
一初级侧控制器，耦接该升压转换器与该全桥LLC转换器，提供一升压控制信号控制该升压转换器升压该直流输入电压为一升压电压，且提供一转换控制信号控制该全桥LLC转换器根据至少一增益条件转换该升压电压为一转换电压；
一次级侧整流滤波电路，耦接该全桥LLC转换器，接收该转换电压，且整流、滤波该转换电压以输出一直流输出电压；
一电压调整器，耦接该次级侧整流滤波电路；以及
一次级侧控制器，耦接该电压调整器与该初级侧控制器，该次级侧控制器接收一负载提供的一供电需求信号，根据该供电需求信号控制该初级侧控制器提供该升压控制信号与该转换控制信号且提供一电压调整信号控制该电压调整器，以调整该直流输出电压为一输出电压，对该负载供电。
2.如权利要求1所述的具升降压转换的电源供应装置，其特征在于，其中该次级侧控制器提供包含一升压转换器反馈控制信号与一全桥LLC转换器反馈控制信号的一反馈控制信号至该初级侧控制器；
其中，该初级侧控制器根据该升压转换器反馈控制信号调整该升压控制信号，且根据该全桥LLC转换器反馈控制信号调整该转换控制信号进而调整该至少一增益条件。
3.如权利要求1所述的具升降压转换的电源供应装置，其特征在于，其中该电压调整器为一降压转换器；
该电压调整信号控制该降压转换器操作于一降压模式，对该直流输出电压进行降压为该输出电压；或者
该电压调整信号控制该降压转换器操作于一直通模式，对该直流输出电压直通为该输出电压；或者
该电压调整信号控制该降压转换器操作于一闲置模式，不对该直流输出电压进行处理。
4.如权利要求1所述的具升降压转换的电源供应装置，其特征在于，其中该电压调整器为一旁通电路；
该电压调整信号控制该旁通电路旁通该直流输出电压为该输出电压。
5.如权利要求1所述的具升降压转换的电源供应装置，其特征在于，其中该电压调整器包含一降压转换器与一旁通电路；
该电压调整信号控制该降压转换器操作于一降压模式，对该直流输出电压进行降压为该输出电压；或者
该电压调整信号控制该降压转换器操作于一直通模式，对该直流输出电压直通为该输出电压，或控制该旁通电路旁通该直流输出电压为该输出电压；或者
该电压调整信号控制该降压转换器与该旁通电路操作于一闲置模式，不对该直流输出电压进行处理。
6.如权利要求3或5所述的具升降压转换的电源供应装置，其特征在于，其中该降压转换器包含耦接该次级侧整流滤波电路与该负载之间的一开关；
该电压调整信号控制该开关导通，使该降压转换器操作于该直通模式，对该直流输出电压直通为该输出电压。
7.如权利要求3或5所述的具升降压转换的电源供应装置，其特征在于，其中该降压转换器包含一降压转换电路；
该电压调整信号控制该降压转换电路，使该降压转换器操作于该降压模式，对该直流输出电压进行降压为该输出电压。
8.如权利要求4或5所述的具升降压转换的电源供应装置，其特征在于，其中该旁通电路为一隔离开关。
9.如权利要求1所述的具升降压转换的电源供应装置，其特征在于，其中该升压转换器包含：
一升压电感器，该升压电感器的一第一端耦接该初级侧整流滤波电路；
一升压二极管，该升压二极管的一阳极耦接该升压电感器的一第二端；
一升压电容器，该升压电容器的一第一端耦接该升压二极管的一阴极，该升压电容器的一第二端耦接一参考电位；以及
一升压控制开关，该升压控制开关的一第一端耦接该升压电感器的该第二端，该升压控制开关的一第二端耦接该参考电位，该升压控制开关的一控制端接收该升压控制信号。
10.如权利要求3或5所述的具升降压转换的电源供应装置，其特征在于，其中该降压转换器包含：
一降压控制开关，该降压控制开关的一第一端耦接该次级侧整流滤波电路以接收该直流输出电压，该降压控制开关的一控制端接收该电压调整信号；以及
一转换电路，耦接该降压控制开关的一第二端，经配置以根据该降压控制开关的开关状态以产生该输出电压。
11.如权利要求1所述的具升降压转换的电源供应装置，其特征在于，其中该全桥LLC转换器包含：
一第一开关，该第一开关的一第一端耦接该升压转换器；
一第二开关，该第二开关的一第一端耦接该第一开关的一第二端；
一第三开关，该第三开关的一第一端耦接该次级侧整流滤波电路；
一第四开关，该第四开关的一第一端耦接该第三开关的一第二端；其中该第一开关、该第二开关、该第三开关以及该第四开关受控于该初级侧控制器；以及
一谐振电容器、一第一谐振电感器以及一第二谐振电感器，串联连接形成一串联支路；
其中该串联支路的一第一端耦接该第一开关的该第二端与该第二开关的该第一端之间，该串联支路的一第二端耦接该第三开关的该第二端与该第四开关的该第一端之间。
12.如权利要求11所述的具升降压转换的电源供应装置，其特征在于，其中当该第三开关断开且该第四开关导通时，该第二谐振电感器转换产生谐振，且该谐振电容器、该第一谐振电感器以及该第二谐振电感器串联连接该第二开关的该第一端与该第二开关的该第二端之间。
13.如权利要求12所述的具升降压转换的电源供应装置，其特征在于，其中当该直流输出电压小于一电压设定值时，该第三开关断开且该第四开关导通。
14.如权利要求1所述的具升降压转换的电源供应装置，其特征在于，其中该次级侧控制器通过光耦合隔离的方式反馈信号至该初级侧控制器。
CN202111534393.0A 2021-12-03 2021-12-15 具升降压转换的电源供应装置 Pending CN116232068A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110145235 2021-12-03
TW110145235A TWI809583B (zh) 2021-12-03 2021-12-03 具升降壓轉換之電源供應裝置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116232068A true CN116232068A (zh) 2023-06-06

Family

ID=86568529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111534393.0A Pending CN116232068A (zh) 2021-12-03 2021-12-15 具升降压转换的电源供应装置

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN116232068A (zh)
TW (1) TWI809583B (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9178413B2 (en) * 2013-11-19 2015-11-03 Active-Semi, Inc. Power factor correction autodetect
CN106655771A (zh) * 2016-08-31 2017-05-10 深圳市航天新源科技有限公司 一种适合氢质子模燃料电池动力大巴的电源变换器
TWI708466B (zh) * 2020-02-20 2020-10-21 龍華科技大學 一種兩級式電源供應器
CN113224941B (zh) * 2021-05-31 2023-03-17 康佳集团股份有限公司 一种待机电压控制电路和开关电源

Also Published As

Publication number Publication date
TW202324891A (zh) 2023-06-16
TWI809583B (zh) 2023-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8488340B2 (en) Power converter with boost-buck-buck configuration utilizing an intermediate power regulating circuit
JP4164130B2 (ja) 高効率ｄｃ昇圧コンバータ
US6256213B1 (en) Means for transformer rectifier unit regulation
US20190334439A1 (en) Regulated power supply
US7061212B2 (en) Circuit for maintaining hold-up time while reducing bulk capacitor size and improving efficiency in a power supply
US9318960B2 (en) High efficiency and low loss AC-DC power supply circuit and control method
US8441810B2 (en) Cascade power system architecture
US10686378B2 (en) High-efficiency regulated buck-boost converter
US20060098461A1 (en) DC-AC converter
US20100054001A1 (en) AC/DC Converter with Power Factor Correction
JPWO2005109618A1 (ja) 共振型スイッチング電源装置
US8300437B2 (en) Multi-output DC-to-DC conversion apparatus with voltage-stabilizing function
US20200257322A1 (en) Voltage regulated ac power supply systems and methods
TWI634728B (zh) 運作於脈衝省略模式的控制電路及具有其之電壓轉換器
EP3563474A1 (en) Ac-dc converter circuit arrangement and method for operating a respective ac-dc converter circuit arrangement
US9344000B2 (en) Power module varying bias power and distributed power supply apparatus
US11056964B2 (en) Power supply device with multiple wide-volt age range outputs and control method thereof
JP2005287249A (ja) スイッチング電源装置
TWI772016B (zh) 變壓裝置
US7795847B2 (en) Power supply device, in particular for redundant operation with a plurality of further power supply devices connected in parallel on the output side
CN112260558A (zh) 交流-直流转换电路和方法以及充电器
CN116232068A (zh) 具升降压转换的电源供应装置
US20110222314A1 (en) Power supply with reduced power consumption
US11901820B2 (en) Power supply apparatus with step-up and step-down conversion
CN111769744A (zh) 一种多路输出供电系统和供电方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination