CN117097162A - 直流/直流变换器及其控制方法 - Google Patents

直流/直流变换器及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本案为一种直流/直流变换器及其控制方法，直流/直流变换器包含:开关电路，包含串联电连接且互补导通及关断的第一开关及第二开关，且包含串联电连接的第三开关及第四开关；电容，电连接位于第一开关及第二开关之间的第一中点；当开关电路由半桥模式切换为全桥模式时，且第四开关的占空比由1逐渐减小至与第一开关的占空比同步，且第三开关的占空比在第四开关的占空比同步于第一开关的占空比后由0逐渐增加至同步于第二开关的占空比。

Description

直流/直流变换器及其控制方法
技术领域
本案为一种直流/直流变换器，尤指一种可动态切换为全桥模式或半桥模式的直流/直流变换器及其控制方法。
背景技术
随着互联网、云端运算、电动车及工业自动化等技术的提升，电力的消耗越来越大，因此电源的需求也越来越大，因此在电力设备中为关键部件的直流/直流变换器便迎来了新的技术挑战。以电动车为例，目前部分电动车的电力需求大幅上升，例如电压等级从400V上升到800V，这就需要直流/直流变换器具有宽输入电压范围的特性。传统直流/直流变换器是通过两级变换的电路架构来实现宽输入电压范围的特性，然两级变换的电路架构却也导致传统直流/直流变换器的体积变大和成本提高。
虽然目前部分的直流/直流变换器采用单级全桥/半桥切换方式来实现宽输入电压范围，然该些直流/直流变换器的全桥/半桥切换方式大多都是基于输入电压来判断选用全桥模式还是半桥模式，却无法在直流/直流变换器运行过程中进行动态切换，因此一旦输入电压变化，直流/直流变换器便须关机并重启，以重新判断输入电压并选择对应的模式，导致直流/直流变换器无法维持稳定的输出电压。另外，针对单级全桥/半桥切换的直流/直流变换器，现有的半桥模式大多都是对称半桥电路，因此需要在变压器的原边增加切换开关和两个分压电容，却也导致直流/直流变换器的体积变大及成本提高，同时新增的切换开关也会造成额外的损耗，进而降低直流/直流变换器的效率。
因此，如何发展一种直流/直流变换器及其控制方法来解决现有技术所面临的问题，实为本领域急需面对的课题。
发明内容
本案的目的在于提供一种直流/直流变换器及其控制方法，其具有体积小、成本低、低损耗及高效率的优势。
为达上述目的，本案的一较佳实施例为提供一种直流/直流变换器，包含:输入端；开关电路，电连接输入端，且包含并联电连接的第一桥臂及一第二桥臂，第一桥臂包含串联电连接的第一开关及第二开关，第二桥臂包含串联电连接的第三开关及第四开关，其中开关电路运作于全桥模式或半桥模式；电容，包含第一端及第二端，第一端电连接位于第一开关及第二开关之间的第一节点；变压器，包含原边绕组，电连接于电容的第二端及位于第三开关及第四开关之间的第二节点之间；以及控制电路，用以控制开关电路的运作；其中当开关电路由全桥模式切换为半桥模式时，控制电路控制第一开关及第二开关互补地导通及关断，控制第三开关的占空比由同步于第二开关的占空比逐渐减小至0，且控制第四开关的占空比在第三开关的占空比不为0时与第一开关的占空比同步以及在第三开关的占空比为0后逐渐增加至1，当开关电路由半桥模式切换为全桥模式时，控制电路控制第一开关及第二开关互补地导通及关断，控制第四开关的占空比由1逐渐减小至与第一开关的占空比同步，且控制第三开关的占空比在第四开关的占空比同步于第一开关的占空后由0逐渐增加至同步于第二开关的占空比；其中第三开关仅在第二开关导通期间导通。
为达上述目的，本案的另一较佳实施例为提供一种控制方法，控制方法包括以下步骤:提供直流/直流变换器，其中直流/直流变换器包含输入端、开关电路、电容及变压器，开关电路电连接输入端，且包含并联电连接的第一桥臂及第二桥臂，第一桥臂包含串联电连接的第一开关及第二开关，第二桥臂包含串联电连接的一第三开关及一第四开关，开关电路运作于全桥模式或半桥模式，电容包含第一端及第二端，第一端电连接位于第一开关及第二开关之间的第一节点，变压器包含原边绕组，电连接于电容的第二端及位于第三开关及第四开关之间的第二节点之间；提供控制电路，控制电路用以控制开关电路的运作，其中，控制电路控制第一开关及第二开关互补地导通及关断；调节第三开关的占空比以及第四开关的占空比，使得开关电路在该半桥模式与全桥模式之间进行动态切换；其中，当开关电路由全桥模式切换为半桥模式时，控制电路被配置为控制第三开关的占空比由同步于第二开关的占空比逐渐减小至0，控制第四开关的占空比在第三开关的占空比不为0时与第一开关的占空比同步以及在第三开关的占空比为0后逐渐增加至1，其中第三开关仅在第二开关导通期间导通；其中，当开关电路由半桥模式切换为全桥模式时，控制电路被配置为控制第四开关的占空比由1逐渐减小至与第一开关的占空比同步，且控制第三开关的占空比在第四开关的占空比同步于第一开关的占空比后由0逐渐增加至同步于第二开关的占空比，其中第三开关仅在第二开关导通期间导通。
附图说明
图1A为本案第一较佳实施例的直流/直流变换器的电路架构示意图；
图1B为图1A所示的直流/直流变换器切换为半桥模式时的电路架构示意图；
图2A为图1A所示的直流/直流变换器由全桥模式切换为半桥模式时，开关电路的运作波形示意图；
图2B为图1A所示的直流/直流变换器由半桥模式切换为全桥模式时，开关电路的运作波形示意图；
图3为图1A所示的开关电路在由全桥模式切换为半桥模式而第四开关的占空比在第三开关的占空比为0后逐渐增加至1时，直流/直流变换器的运作测试波形示意图；
图4A为本案第二较佳实施例的直流/直流变换器的电路架构示意图；
图4B为图4A所示的直流/直流变换器的电容钳位电路的钳位电容的充电路径示意图；
图4C为图4A所示的直流/直流变换器的信号波形示意图；
图5A为本案第三较佳实施例的直流/直流变换器的电路架构示意图；
图5B为图5A所示的直流/直流变换器由全桥模式切换为半桥模式时，直流/直流变换器内的各个开关的波形示意图；
图5C为图5A所示的直流/直流变换器由半桥模式切换为全桥模式时，直流/直流变换器内的开关电路的波形示意图；
图6为本案第四较佳实施例的直流/直流变换器的电路架构示意图。
【符号说明】
1、1a、1b、1c:直流/直流变换器
3:开关电路
C1:电容
T1:变压器
4:控制电路
Vin+:输入正端
Vin-:输入负端
Vin:输入电压
S1:第一开关
S2:第二开关
S3:第三开关
S4:第四开关
a:第一节点
b:第二节点
Np:原边绕组
Ns:副边绕组
5:整流电路
6:输出滤波电路
Vo+:正极端子
Vo-:负极端子
Vo:输出电压
SRA:第一整流开关
SRB:第二整流开关
L:滤波电感
Cout:滤波电容
7、7a、7b:电容钳位电路
Cb:钳位电容
Qb1:第一可控开关
Qb2:第二可控开关
Rb:电阻
t0～t3:时间
Vwinding:副边绕组的电压
Vcb:钳位电容的电压
Vb:第二整流开关的第三端及第四端间的电压
P:峰值
8:第一有源钳位电路
9:第二有源钳位电路
Cb1、Ca1:第一钳位电容
Db、Da:第一二极管
Rb1、Ra1:电阻
Sc1B、SclA:第一可控开关
Caux:第二钳位电容
Saux:第二可控开关
Daux1:第二二极管
Daux:第三二极管
CH1:第一通道
CH2:第二通道
CH3:第三通道
CH4:第四通道
具体实施方式
体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明使用，而非用于限制本案。
请参阅图1A、图1B、图2A、图2B及图3，其中图1A为本案第一较佳实施例的直流/直流变换器的电路架构示意图，图1B为图1A所示的直流/直流变换器切换为半桥模式时的电路架构示意图，图2A为图1A所示的直流/直流变换器由全桥模式切换为半桥模式时，开关电路的运作波形示意图，图2B为图1A所示的直流/直流变换器由半桥模式切换为全桥模式时，开关电路的运作波形示意图，图3为图1A所示的开关电路在由全桥模式切换为半桥模式而第四开关的占空比在第三开关的占空比为0后逐渐增加至1时，直流/直流变换器的运作测试波形示意图。首先，当直流/直流变换器的变压器匝比固定时，采用全桥电路拓扑的直流/直流变换器受同步整流开关的应力影响，使得直流/直流变换器所接收的输入电压被限制在一定的范围，然在同样条件下，采用不对称半桥电路拓扑的直流/直流变换器所接收到的输入电压范围可以是全桥电路拓扑的两倍。因此，如果能够实现全桥电路与不对称半桥电路的动态切换，直流/直流变换器的输入电压范围可以加倍。
基于上述原理，本案的直流/直流变换器1包含输入端、开关电路3、电容C1、变压器T1以及控制电路4。输入端包含输入正端Vin+及输入负端Vin-，直流/直流变换器1经由输入端接收输入电压Vin。开关电路3与输入端电连接，且包含并联电连接的第一桥臂及第二桥臂，第一桥臂包含串联电连接的第一开关S1及第二开关S2，第二桥臂包含串联电连接的第三开关S3及第四开关S4。较佳地，第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4均为N型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)。此外，开关电路3更运作于全桥模式，如图1A所示；或运作于半桥模式，如图1B所示，且开关电路3可随时从前述两种模式中进行动态切换。
在一些实施例中，电容C1可以为隔直电容。隔直电容C1包含第一端及第二端，隔直电容C1的第一端电连接于第一开关S1及第二开关S2之间的第一节点a。变压器T1包含相互耦合的原边绕组Np及副边绕组Ns，原边绕组Np电连接于隔直电容C1的第二端及位于第三开关S3及第四开关S4之间的第二节点b之间，副边绕组Ns包含第三端、第四端及中间抽头端。
控制电路4电连接于开关电路3(图1A、1B未特别画出此连接关系)，用以输出多个控制信号来控制开关电路3的第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3及第四开关S4的运作。
为减少变压器T1的原边侧的高压器件的个数，进而达到直流/直流变换器的体积减小、成本减少及效率提高的功效，在开关电路3运作在半桥模式时，如图1B所示，直流/直流变换器1在变压器T1的原边侧所采用的电路结构为不对称半桥电路拓扑。然而不对称半桥电路拓扑在开关电路3的开关的切换过程中，隔直电容C1会进行充放电，进而可能造成变压器T1存在饱和风险，故为了避免此问题发生，本案的控制电路4对开关电路3采取全桥/半桥动态软切换的控制方案，即如图2A及2B所示。首先，当开关电路3须由全桥模式切换为半桥模式时，控制电路4控制第一开关S1及第二开关S2互补地导通及关断，且控制第三开关S3的占空比由同步于第二开关S2的占空比逐渐减小至0，其中第三开关S3仅在第二开关S2导通期间导通。此外，当第三开关S3的占空比非零时，控制电路4控制第四开关S4的占空比与第一开关S1的占空比同步，而当第三开关S3的占空比减少至0以后，控制电路4控制第四开关的占空比逐渐增加至1。反之，当开关电路3须由半桥模式切换为全桥模式时，控制电路4控制第一开关S1及第二开关S2互补地导通及关断，且控制电路4控制第四开关S4的占空比由1逐渐减小至与第一开关S1的占空比同步，且控制第三开关S3的占空比在第四开关S4的占空比同步于第一开关S1的占空比后由0逐渐增加至同步于第二开关S2的占空比，其中第三开关S3仅在第二开关S2导通期间导通。于此进一步说明，全桥模式与半桥模式是通过高压侧电压(输入电压Vin)到达一设定电压时进行动态切换，例如当高压侧电压从低往高增加而达到设定电压时，是从全桥模式切到半桥模式；而当高压侧电压从高往低减小而达到设定电压时，则从半桥模式切到全桥模式。另外，为避免半桥模式与全桥模式反复切换，高压侧电压可设置滞环，例如考虑到输入电压Vin的纹波，滞环对应的电压大约可为但不限于20V。设定电压实际上可等于开关电路3运作在半桥模式时让开关电路3实现满增益所对应的输入电压Vin，因此输入电压Vin的大小实际上取决于具体的电路拓扑。典型而非限制性的举例而言，于输入电压Vin从230V升高到800V满载的情况下，开关电路3运作在半桥模式时要450V才能实现满增益，则设定电压可设置在450V。
通过上述的控制方式，本实施例的直流/直流变换器1可解决轻载情况下隔直电容C1充电的问题。进一步说明，于轻载条件下，由于变压器T1的原边侧的电流较小，在第三开关S3关断后，隔直电容C1的电压没有充电到输入电压Vin的一半，此时如果直接常开第四开关S4，隔直电容C1的电压会快速充到输入电压Vin的一半，过快的充电会导致变压器T1饱和，引起器件损坏，而本案通过在开关电路3由全桥模式切换为半桥模式时缓慢增加第四开关S4占空比的方式，可避免隔直电容C1过快充电，进而防止变压器T1饱和。以直流/直流变换器1的输出端连接为20W的负载来进行测试，则直流/直流变换器1的运作测试波形如图3所示，其中图3的第一通道CH1是隔直电容C1的电压，图3的第二通道CH2是变压器T1的原边的电流，第三通道CH3是第三开关S3的驱动波形，第四通道CH4是第四开关S4的驱动波形，由于本案通过在开关电路3由全桥模式切换为半桥模式时缓慢增加第四开关S4的占空比到1，故在第四开关S4的占空比变化过程中，隔直电容C1的电压继续充电到输入电压Vin的一半，变压器T1的原边的电流的变化稳定而无急剧上升的情况发生，表示变压器T1没有饱和。
于一些实施例中，如图1A所示，直流/直流变换器1还包含输出端、整流电路5及输出滤波电路6。输出端包含正极端子Vo+及负极端子Vo-，直流/直流变换器1经由输出端输出输出电压Vo。整流电路5与副边绕组Ns电连接，且可采用同步整流电路。同步整流电路包含第一整流开关SRA及第二整流开关SRB，第一整流开关SRA的第一端电连接于副边绕组Ns的第三端，第一整流开关SRA的第二端电连接于输出端的负极端子Vo-，第二整流开关SRB的第一端电连接于副边绕组Ns的第四端，第二整流开关SRB的第二端电连接于负极端子Vo-。输出滤波电路6与副边绕组Ns的中间抽头端、输出端的正极端子Vo+及负极端子Vo-电连接，且可为但不限于包含滤波电感L跟滤波电容Cout。
当然，整流电路并不局限于如图1A所示为同步整流电路，于其它实施例中，整流电路也可为桥式整流电路。
请参阅图4A、图4B及图4C，其中图4A为本案第二较佳实施例的直流/直流变换器的电路架构示意图，图4B为图4A所示的直流/直流变换器的电容钳位电路的钳位电容的充电路径示意图，图4C为图4A所示的直流/直流变换器的信号波形示意图。如前所述，图1A所示的直流/直流变换器1在全桥模式与半桥模式动态切换的过程中，隔直电容C1会进行充放电，一旦隔直电容C1的电压较高，当第二开关S2及第三开关S3开通时，输入电压Vin会与隔直电容C1的电压一起施加在变压器T1上，使得第二整流开关SRB的电压应力增大，因此第二整流开关SRB需要选择耐压更高的开关来构成。然而对于由MOSFET所构成的第二整流开关SRB，其耐压能力越高，对应的导通电阻也越大，导致直流/直流变换器1效率降低。为了避免此状况，可于图1A所示的直流/直流变换器1增加电容钳位电路，以对第二整流开关SRB的电压进行钳位，即如图4A所示，直流/直流变换器1a还包含电容钳位电路7，与第二整流开关SRB并联电连接，且电容钳位电路7包含钳位电容Cb、第一可控开关Qb1、第二可控开关Qb2及电阻Rb。
钳位电容Cb包含第一端及第二端，钳位电容Cb的第一端电连接于第二整流开关SRB的第一端。第一可控开关Qb1电连接于钳位电容Cb的第二端及第二整流开关SRB的第二端之间，且与控制电路4电连接(图4A未特别画出此连接关系)，并由控制电路4控制而与第三开关S3同步导通及关断。电阻Rb包含第一端及第二端，电阻Rb的第一端电连接于钳位电容Cb的第二端。第二可控开关Qb2电连接于电阻Rb的第二端及第二整流开关SRB的第二端之间，且与控制电路4电连接(图4A、4B未特别画出此连接关系)，并由控制电路4控制而与第二开关S2同步导通及关断。于一些实施例中，钳位电容Cb的容值可为但不限于15uF～30uF。
请再参阅图4C，当时间t0～t1及t2～t3时刻，钳位电容Cb进行放电，且放电路径如图4A所示(以粗线标示)，当时间t1～t2时刻，钳位电容Cb进行充电，且充电路径如图4B所示(以粗线标示)，其中时间t0为第二开关S2的导通时刻；时间t1为第三开关S3的导通时刻；时间t2为第三开关S3的关断时刻；时间t3为第二开关S2的关断时刻。另外，在图4C中，标示了Vwinding、Vcb、Vin及Vb，其中Vwinding为副边绕组Ns的电压，Vcb为钳位电容Cb两端的电压，Vin为输入电压，Vb为第二整流开关SRB的第一端及第二端间的电压，在图1A所示的电路架构下，直流/直流变换器1的第二整流开关SRB的电压应力会达到Vin+Vb，然而图4A所示的直流/直流变换器1a增加了电容钳位电路7，使得电容钳位电路7的钳位电容Cb与变压器的漏感产生谐振，直接钳位第二整流开关SRB的电压应力，以降低第二整流开关SRB的电压应力的上升速度和峰值，故直流/直流变换器1a的第二整流开关SRB的电压应力大致上会低于Vin+Vb，例如达到副边绕组Ns的电压Vwinding的峰值P以下。此外，若变压器的漏感的感量不够，还可以额外再串接一个小电感以参与谐振。
请参阅图5A、图5B及图5C，其中图5A为本案第三较佳实施例的直流/直流变换器的电路架构示意图，图5B为图5A所示的直流/直流变换器由全桥模式切换为半桥模式时，直流/直流变换器内的各个开关的波形示意图，图5C为图5A所示的直流/直流变换器由半桥模式切换为全桥模式时，直流/直流变换器内的开关电路的波形示意图。本实施例的直流/直流变换器1b的电路架构与作动相似于图4A所示的直流/直流变换器1a，但本实施例的直流/直流变换器1b还包含第一有源钳位电路8及第二有源钳位电路9。
详细而言，第一有源钳位电路8与第二整流开关SRB并联电连接，用以钳位第二整流开关SRB的电压尖峰而降低第二整流开关SRB的电压应力，且第一有源钳位电路8包含第一钳位电容Cb1、第一二极管Db、电阻Rb1及第一可控开关SclB。较佳地，第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4均为N型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)，第一可控开关SclB为P型MOSFET。换言之，第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4均由高电平的控制信号驱动而导通，第一可控开关SclB由低电平的控制信号驱动而导通。亦即，第一开关S1至第四开关S4的导通控制信号的电平极性与第一可控开关SclB的导通控制信号的电平极性彼此相反。第一钳位电容Cb1包含第一端及第二端，第一钳位电容Cb1的第一端电连接于第二整流开关SRB的第一端。第一二极管Db的阳极电连接于第一钳位电容Cb1的第二端，第一二极管Db的阴极电连接于第二整流开关SRB的第二端。电阻Rb1包含第一端及第二端，电阻Rb1的第一端电连接于第一钳位电容Cb1的第二端。第一可控开关SclB电连接于电阻Rb1的第二端及第二整流开关SRB的第二端之间，且与控制电路4电连接(图5A未特别画出此连接关系)，并由控制电路4控制，其中如图5B及5C所示，控制电路4控制第一可控开关SclB与第二开关S2一起导通，并与第三开关S3同时关断。换言之，第一可控开关SclB的导通时刻与第二开关S2的导通时刻相对应，以及第一可控开关SclB的关断时刻与第三开关S3的关断时刻相对应。由于第一可控开关SclB的MOSFET类型与第二开关S2或第三开关S3的MOSFET类型相反，因此第二开关S2、第三开关S3均由高电平的控制信号驱动而导通，第一可控开关SclB由低电平的控制信号驱动而导通。第二有源钳位电路9与第一整流开关SRA并联电连接，用以钳位第一整流开关SRA的电压尖峰而降低第一整流开关SRA的电压应力，且第二有源钳位电路9包含第一钳位电容Ca1、第一二极管Da、电阻Ra1及第一可控开关SclA。第一钳位电容Ca1包含第一端及第二端，第一钳位电容Ca1的第一端电连接于第一整流开关SRA的第一端。第一二极管Da的阳极电连接于第一钳位电容Ca1的第二端，第一二极管Da的阴极电连接于第一整流开关SRA的第二端。电阻Ra1包含第一端及第二端，电阻Ra1的第一端电连接于第一钳位电容Ca1的第二端。第一可控开关SclA电连接于电阻Ra1的第二端及第一整流开关SRA的第二端之间，且与控制电路4电连接(图5A未特别画出此连接关系)而由控制电路4控制导通与关断，其中控制电路4可控制第一可控开关SclA与第一开关S1一起导通，与第一开关S1一起关断。如前所述，类似于第一可控开关SclB，第一可控开关SclA亦为P型MOSFET。换言之，第二有源钳位电路9中的第一可控开关SclA由低电平的控制信号驱动而导通。
另外，类似于图4A所示在全桥模式与半桥模式动态切换的过程中通过电容钳位电路7对第二整流开关SRB的电压进行钳位，本实施例的直流/直流变换器1b同样可包含电容钳位电路7a。如图5A所示，电容钳位电路7a与第一有源钳位电路8的第一钳位电容Cb1并联电连接，且包含第二钳位电容Caux及第二可控开关Saux。例如，第二可控开关Saux可为N型MOSFET。换言之，电容钳位电路7a中的第二可控开关Saux由高电平的控制信号驱动而导通。第二钳位电容Caux包含第一端及第二端，第二钳位电容Caux的第一端与第一有源钳位电路8的第一钳位电容Cb1的第一端电连接。第二可控开关Saux电连接于第二钳位电容Caux的第二端及第一有源钳位电路8的第一钳位电容Cb1的第二端之间，且与控制电路4电连接(图5A未特别画出此连接关系)，并由控制电路4控制，而如图5B及图5C所示，在开关电路3由全桥模式切换为半桥模式时，控制电路4控制第二可控开关Saux在第三开关S3的占空比即将从同步于第二开关S2的占空比开始改变前导通，且控制第二可控开关Saux于第四开关S4的占空比为1后关断；在开关电路3由半桥模式切换为全桥模式时，控制电路4则控制第二可控开关Saux在第四开关S4的占空比即将从1开始改变前导通，且控制第二可控开关Saux在第三开关S3的占空比同步于第二开关S2的占空比后关断，其中第二可控开关Saux开始导通的时间点同步于第一可控开关Sc1B由关断切换为导通的时间点。
因此在图5A～图5C所示的实施例中，直流/直流变换器1b结合了第一有源钳位电路8、第二有源钳位电路9与电容钳位电路7a，以在开关电路3稳态时利用第一有源钳位电路8及第二有源钳位电路9来分别钳位第二整流开关SRB及第一整流开关SRA的电压尖峰，而在开关电路3进行全桥模式与半桥模式之间的动态软切换时则利用电容钳位电路7a来钳位第二整流开关SRB的电压应力，如此一来，可在开关电路3稳态运行时降低直流/直流变换器1b的损耗。
以直流/直流变换器1b的输出端连接500W的负载来进行测试，当直流/直流变换器1b仅具有第一有源钳位电路8、第二有源钳位电路9而无电容钳位电路7a时，可使第二整流开关SRB及第一整流开关SRA的电压应力降低至例如119V，当直流/直流变换器1b具有第一有源钳位电路8、第二有源钳位电路9及电容钳位电路7a时，则可使第二整流开关SRB的电压应力进一步降低至例如85.2V。
请参阅图6，其为本案第四较佳实施例的直流/直流变换器的电路架构示意图。本实施例的直流/直流变换器1c的电路架构与作动相似于图5A所示的直流/直流变换器1b，但相较于直流/直流变换器1b的电容钳位电路7a的电路架构，本实施例的直流/直流变换器1c的电容钳位电路7b包含第二钳位电容Caux、第二二极管Daux1、第三二极管Daux2及第二可控开关Saux。
详细而言，第二钳位电容Caux包含第一端及第二端，第二钳位电容Caux的第一端与第一有源钳位电路8的第一钳位电容Cb1的第一端电连接。第二二极管Daux1的阳极电连接于第一钳位电容Cb1的第二端及第一有源钳位电路8的电阻Rb1的第一端，第二二极管Daux1的阴极电连接于第二钳位电容Caux的第二端。第三二极管Daux2的阳极电连接于第二钳位电容Caux的第二端及第二二极管Daux1的阴极。第二可控开关Saux电连接于第三二极管Daux2的阴极及第二整流开关SRB的第二端之间，且与控制电路4电连接(图6未特别画出此连接关系)，并由控制电路4控制，且控制电路4控制第二可控开关Saux的方式同样如图5B及图5C所示，在开关电路3由全桥模式切换为半桥模式时，控制电路4控制第二可控开关Saux在第三开关S3的占空比即将从同步于第二开关S2的占空比开始改变前导通，且控制第二可控开关Saux于第四开关S4的占空比为1后关断，在开关电路3由半桥模式切换为全桥模式时，控制电路4则控制第二可控开关Saux在第四开关S4的占空比即将从1开始改变前导通，且控制第二可控开关Saux在第三开关S3的占空比同步于第二开关S2的占空比后关断，其中第二可控开关Saux开始导通的时间点同步于第一可控开关Sc1B由关断切换为导通的时间点。
于一些实施例中，图5A所示的电容钳位电路7a的第二钳位电容Caux及图6所示的电容钳位电路7b的第二钳位电容Caux的容值可分别为15-30uF。此外，第一有源钳位电路8的第一钳位电容Cb1的容值小于第二钳位电容Caux的容值。
以下将说明本案的控制方法，本案的控制方法可应用于图1A、图4A、图5A及图6所示的直流/直流变换器1、1a、1b、1c的控制电路4中，控制方法包含当开关电路3由全桥模式切换为半桥模式时，控制电路4被配置为控制第三开关S3的占空比由同步于第二开关S2的占空比逐渐减小至0，且控制第四开关S4的占空比在第三开关S3的占空比不为0时与第一开关S1的占空比同步以及在第三开关S3的占空比为0后逐渐增加至1，其中第三开关S3仅在第二开关S2导通期间导通。当开关电路3由半桥模式切换为全桥模式时，控制电路4被配置为控制第四开关S4的占空比由1逐渐减小至与第一开关S1的占空比同步，且控制第三开关S3的占空比在第四开关S4的占空比同步于第一开关S1的占空比后由0逐渐增加至同步于第二开关S2的占空比，其中第三开关S3仅在第二开关S2导通期间导通。
于一些实施例中，本案的控制方法应用于图4A的直流/直流变换器1a时，控制方法还包含控制电路4控制第一可控开关Qb1与第三开关S3同步导通及关断，且控制第二可控开关Qb2与第二开关S2同步导通及关断。
于一些实施例中，本案的控制方法应用于图5A的直流/直流变换器1b时，控制方法还包含控制电路4控制第一可控开关SclB与第二开关S2一起导通，并与第三开关S3同时关断。此外，控制方法亦还包含控制电路4控制第一可控开关SclB进行导通及关断，当开关电路3由全桥模式切换为半桥模式时，控制电路4控制第二可控开关Saux在第三开关S3的占空比即将从同步于第二开关S2的占空比开始改变前导通以及第四开关S4的占空比为1后关断；当开关电路3由半桥模式切换为全桥模式时，控制电路4则控制第二可控开关Saux在第四开关S4的占空比即将从1开始改变前导通以及在第三开关S3的占空比同步于第二开关S2的占空比后关断，其中第二可控开关Saux开始导通的时间点同步于第一可控开关Sc1B由关断切换为导通的时间点。
于一些实施例中，本案的控制方法应用于图6的直流/直流变换器1c时，控制方法还包含控制电路4控制第一可控开关Sc1B进行导通及关断，在开关电路3由全桥模式切换为半桥模式时，控制电路4控制第二可控开关Saux在第三开关S3的占空比即将从同步于第二开关S2的占空比开始改变前导通以及在第四开关S4的占空比为1后关断；在开关电路3由半桥模式切换为该全桥模式时，控制电路4控制第二可控开关Saux在第四开关S4的占空比即将从1开始改变前导通以及在第三开关S3的占空比同步于第二开关S2的占空比后关断，其中第二可控开关Saux开始导通的时间点同步于第一可控开关Sc1B由关断切换为导通的时间点。
综上所述，本案提供一种直流/直流变换器及其控制方法，该直流/直流变换器可实现全桥电路与不对称半桥电路的动态切换，使直流/直流变换器具有宽输入电压范围的特性，且直流/直流变换器采取全桥/半桥动态软切换的控制方案，以避免隔直电容过快充电所导致的变压器饱和，更甚者，直流/直流变换器通过电容钳位电路来钳位第二整流开关的电压应力，进而提升直流/直流变换器的效率。

Claims (18)

1.一种直流/直流变换器，其特征在于，包含:
一输入端；
一开关电路，电连接该输入端，且包含并联电连接的一第一桥臂及一第二桥臂，该第一桥臂包含串联电连接的一第一开关及一第二开关，该第二桥臂包含串联电连接的一第三开关及一第四开关，其中该开关电路运作于一全桥模式或一半桥模式；
一电容，包含一第一端及一第二端，该第一端电连接位于该第一开关及该第二开关之间的一第一节点；
一变压器，包含一原边绕组，电连接于该电容的该第二端及位于该第三开关及该第四开关之间的一第二节点之间；以及
一控制电路，用以控制该开关电路的运作；
其中当该开关电路由该全桥模式切换为该半桥模式时，该控制电路控制该第一开关及该第二开关互补地导通及关断，控制该第三开关的占空比由同步于该第二开关的占空比逐渐减小至0，且控制该第四开关的占空比在该第三开关的占空比不为0时与该第一开关的占空比同步以及在该第三开关的占空比为0后逐渐增加至1，
其中当该开关电路由该半桥模式切换为该全桥模式时，该控制电路控制该第一开关及该第二开关互补地导通及关断，控制该第四开关的占空比由1逐渐减小至与该第一开关的占空比同步，且控制该第三开关的占空比在该第四开关的占空比同步于该第一开关的占空比后由0逐渐增加至同步于该第二开关的占空比；
其中该第三开关仅在该第二开关导通期间导通。
2.如权利要求1所述的直流/直流变换器，其特征在于，该直流/直流变换器包含:
一输出端；
该变压器还包含一副边绕组，该副边绕组包含一第三端、一第四端及一中间抽头端；
一整流电路，与该副边绕组电连接，且包含一第一整流开关及一第二整流开关，该第一整流开关的一第一端电连接于该副边绕组的第三端，该第一整流开关的一第二端电连接于该输出端的一负极端子，该第二整流开关的一第一端电连接于该副边绕组的第四端，该第二整流开关的一第二端电连接于该输出端的该负极端子；以及
一输出滤波电路，与该中间抽头端、该输出端的一正极端子及该负极端子电连接。
3.如权利要求2所述的直流/直流变换器，其特征在于，该直流/直流变换器包含一电容钳位电路，与该第二整流开关并联电连接，且包含:
一钳位电容，包含一第一端及一第二端，该钳位电容的第一端电连接于该第二整流开关的该第一端；
一第一可控开关，电连接于该钳位电容的该第二端及该第二整流开关的该第二端之间，且由该控制电路控制而与该第三开关同步导通及关断；
一电阻，包含一第一端及一第二端，该电阻的该第一端电连接于该钳位电容的该第二端；以及
一第二可控开关，电连接于该电阻的该第二端及该第二整流开关的该第二端之间，且由该控制电路控制而与该第二开关同步导通及关断。
4.如权利要求3所述的直流/直流变换器，其特征在于，该钳位电容的容值为15-30uF。
5.如权利要求2所述的直流/直流变换器，其特征在于，该直流/直流变换器包含一有源钳位电路，与该第二整流开关并联电连接，且包含:
一第一钳位电容，该第一钳位电容包含一第一端及一第二端，该第一钳位电容的该第一端电连接于该第二整流开关的该第一端；
一第一二极管，该第一二极管的阳极电连接于该第一钳位电容的该第二端，该第一二极管的阴极电连接于该第二整流开关的该第二端；
一电阻，包含一第一端及一第二端，该电阻的该第一端电连接于该第一钳位电容的该第二端；以及
一第一可控开关，电连接于该电阻的该第二端及该第二整流开关的该第二端之间，且由该控制电路控制而与该第二开关一起导通，并与该第三开关同时关断。
6.如权利要求5所述的直流/直流变换器，其特征在于，该第一开关、该第二开关、该第三开关以及该第四开关均为N型MOSFET，该第一可控开关为P型MOSFET。
7.如权利要求5所述的直流/直流变换器，其特征在于，该直流/直流变换器还包含一电容钳位电路，与该第一钳位电容并联电连接，且包含:
一第二钳位电容，包含一第一端及一第二端，其中该第二钳位电容的该第一端与该第一钳位电容的该第一端电连接；以及
一第二可控开关，电连接于该第二钳位电容的该第二端及该第一钳位电容的该第二端之间，且由该控制电路控制；
其中该控制电路控制该第一可控开关进行导通及关断，在该开关电路由该全桥模式切换为该半桥模式时，该控制电路控制该第二可控开关在该第三开关的占空比即将从同步于该第二开关的占空比开始改变前导通，且控制该第二可控开关于该第四开关的占空比为1后关断，
其中在该开关电路由该半桥模式切换为该全桥模式时，该控制电路控制该第二可控开关在该第四开关的占空比即将从1开始改变前导通，且控制该第二可控开关在该第三开关的占空比同步于该第二开关的占空比后关断，其中该第二可控开关开始导通的时间点同步于该第一可控开关由关断切换为导通的时间点。
8.如权利要求7所述的直流/直流变换器，其特征在于，该第一开关、该第二开关、该第三开关以及该第四开关均为N型MOSFET，该第一可控开关为P型MOSFET，以及该第二可控开关为N型MOSFET。
9.如权利要求7所述的直流/直流变换器，其特征在于，该第二钳位电容的容值为15-30uF。
10.如权利要求5所述的直流/直流变换器，其特征在于，该直流/直流变换器包含一电容钳位电路，该电容钳位电路包含:
一第二钳位电容，包含一第一端及一第二端，其中该第二钳位电容的第一端与该第一钳位电容的该第一端电连接；
一第二二极管，该第二二极管的阳极电连接于该第一钳位电容的该第二端及该电阻的该第一端，该第二二极管的阴极电连接于该第二钳位电容的该第二端；
一第三二极管，该第三二极管的阳极电连接于该第二钳位电容的该第二端及该第二二极管的阴极；以及
一第二可控开关，电连接于该第三二极管的阴极及该第二整流开关的该第二端；
其中该控制电路控制该第一可控开关进行导通及关断，在该开关电路由该全桥模式切换为该半桥模式时，该控制电路控制该第二可控开关在该第三开关的占空比即将从同步于该第二开关的占空比开始改变前导通，且控制该第二可控开关于该第四开关的占空比为1后关断，
其中，在该开关电路由该半桥模式切换为该全桥模式时，该控制电路控制该第二可控开关在该第四开关的占空比即将从1开始改变前导通，且控制该第二可控开关在该第三开关的占空比同步于该第二开关的占空比后关断，其中该第二可控开关开始导通的时间点同步于该第一可控开关由关断切换为导通的时间点。
11.如权利要求10所述的直流/直流变换器，其特征在于，该第一开关、该第二开关、该第三开关以及该第四开关均为N型MOSFET，该第一可控开关为P型MOSFET，以及该第二可控开关为N型MOSFET。
12.如权利要求7或10所述的直流/直流变换器，其特征在于，该第一钳位电容的容值小于该第二钳位电容的容值。
13.一种用于直流/直流变换器的控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：
提供一直流/直流变换器，其中该直流/直流变换器包含一输入端、一开关电路、一电容及一变压器，该开关电路电连接该输入端，且包含并联电连接的一第一桥臂及一第二桥臂，该第一桥臂包含串联电连接的一第一开关及一第二开关，该第二桥臂包含串联电连接的一第三开关及一第四开关，该开关电路运作于一全桥模式或一半桥模式，该电容包含一第一端及一第二端，该第一端电连接位于该第一开关及该第二开关之间的一第一节点，该变压器包含一原边绕组，电连接于该电容的该第二端及位于该第三开关及该第四开关之间的一第二节点之间；
提供一控制电路，该控制电路用以控制该开关电路的运作，其中，该控制电路控制该第一开关及该第二开关互补地导通及关断；
调节该第三开关的占空比以及该第四开关的占空比，使得该开关电路在该半桥模式与该全桥模式之间进行动态切换；
其中，当该开关电路由该全桥模式切换为该半桥模式时，该控制电路被配置为控制该第三开关的占空比由同步于该第二开关的占空比逐渐减小至0，控制该第四开关的占空比在该第三开关的占空比不为0时与该第一开关的占空比同步以及在该第三开关的占空比为0后逐渐增加至1，其中该第三开关仅在该第二开关导通期间导通；
其中，当该开关电路由该半桥模式切换为该全桥模式时，该控制电路被配置为控制该第四开关的占空比由1逐渐减小至与该第一开关的占空比同步，且控制该第三开关的占空比在该第四开关的占空比同步于该第一开关的占空比后由0逐渐增加至同步于该第二开关的占空比，其中该第三开关仅在该第二开关导通期间导通。
14.如权利要求13所述的控制方法，其特征在于，该直流/直流变换器包含一输出端、一整流电路、一输出滤波电路，该整流电路与该变压器的该副边绕组电连接，且包含一第一整流开关及一第二整流开关，该第一整流开关的一第一端电连接于该副边绕组的一第三端，该第一整流开关的一第二端电连接于该输出端的一负极端子，该第二整流开关的一第一端电连接于该副边绕组的一第四端，该第二整流开关的一第二端电连接于该输出端的该负极端子，该输出滤波电路与该副边绕组的一中间抽头端、该输出端的一正极端子及该负极端子电连接。
15.如权利要求14所述的控制方法，其特征在于，该电容钳位电路与该第二整流开关并联电连接，且包含一钳位电容、一第一可控开关、一电阻及一第二可控开关，该钳位电容包含一第一端及一第二端，该钳位电容的第一端电连接于该第二整流开关的该第一端，该第一可控开关电连接于该钳位电容的该第二端及该第二整流开关的该第二端之间，该电阻包含一第一端及一第二端，该电阻的该第一端电连接于该钳位电容的该第二端，该第二可控开关电连接于该电阻的该第二端及该第二整流开关的该第二端之间，而该控制方法还包含:该控制电路控制该第一可控开关与该第三开关同步导通及关断，且控制第二可控开关与该第二开关同步导通及关断。
16.如权利要求14所述的控制方法，其特征在于，该直流/直流变换器包含一有源钳位电路，与该第二整流开关并联电连接，且包含一第一钳位电容、一第一二极管、一电阻及一第一可控开关，该第一钳位电容包含一第一端及一第二端，该第一钳位电容的该第一端电连接于该第二整流开关的该第一端，该第一二极管的阳极电连接于该第一钳位电容的该第二端，该第二极管的阴极电连接于该第二整流开关的该第二端，该一电阻包含第一端及第二端，该电阻的该第一端电连接于该第一钳位电容的该第二端，该第一可控开关电连接于该电阻的该第二端及该第二整流开关的该第二端之间，而该控制方法还包含:
该控制电路控制该第一可控开关与该第二开关一起导通，并与该第三开关同时关断，其中该第一开关、该第二开关、该第三开关以及该第四开关均为N型MOSFET，该第一可控开关为P型MOSFET。
17.如权利要求16所述的控制方法，其特征在于，该直流/直流变换器还包含一电容钳位电路，与该第一钳位电容并联电连接，且包含一第二钳位电容及一第二可控开关，该第二钳位电容包含一第一端及一第二端，其中该第二钳位电容的该第一端与该第一钳位电容的该第一端电连接，该第二可控开关电连接于该第二钳位电容的该第二端及该第一钳位电容的该第二端之间，而该控制方法还包含:
该控制电路控制该第一可控开关进行导通及关断，当该开关电路由该全桥模式切换为该半桥模式时，该控制电路控制该第二可控开关在该第三开关的占空比即将从同步于该第二开关的占空比开始改变前导通，且控制该第二可控开关于该第四开关的占空比为1后关断，
当该开关电路由该半桥模式切换为该全桥模式时，该控制电路控制该第二可控开关在该第四开关的占空比即将从一开始改变前导通，且控制该第二可控开关在该第三开关的占空比同步于该第二开关的占空比后关断，其中该第二可控开关开始导通的时间点同步于该第一可控开关由关断切换为导通的时间点，其中该第二可控开关为N型MOSFET。
18.如权利要求16所述的控制方法，其特征在于，该直流/直流变换器包含一电容钳位电路，该电容钳位电路包含一第二钳位电容、一第二二极管、一第三二极管及一第二可控开关，该第二钳位电容包含一第一端及一第二端，其中该第二钳位电容的第一端与该第一钳位电容的该第一端电连接，该第二二极管的阳极电连接于该第一钳位电容的该第二端及该电阻的该第一端，该第二二极管的阴极电连接于该第二钳位电容的该第二端，该第三二极管的阳极电连接于该第二钳位电容的该第二端及该第二二极管的阴极，该第二可控开关电连接于该第三二极管的阴极及该第二整流开关的该第二端，而该控制方法还包含:
当该开关电路由该全桥模式切换为该半桥模式时，该控制电路控制该第二可控开关在该第三开关的占空比即将从同步于该第二开关的占空比开始改变前导通，且控制该第二可控开关于该第四开关的占空比为1后关断，
当该开关电路由该半桥模式切换为该全桥模式时，该控制电路控制该第二可控开关在该第四开关的占空比即将从一开始改变前导通，且控制该第二可控开关在该第三开关的占空比同步于该第二开关的占空比后关断，其中该第二可控开关开始导通的时间点同步于该第一可控开关由关断切换为导通的时间点，其中该第二可控开关为N型MOSFET。
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US9263960B2 (en) * 2013-09-16 2016-02-16 Delta Electronics, Inc. Power converters for wide input or output voltage range and control methods thereof
JP6509381B2 (ja) * 2015-05-27 2019-05-08 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． Ｄｃ‐ｄｃコンバータ
CN111525800A (zh) * 2019-02-01 2020-08-11 群光电能科技股份有限公司 返驰式电源转换装置及返驰式电源转换方法
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