JP2010273536A

JP2010273536A - 拡充可能なスイッチング電源回路

Info

Publication number: JP2010273536A
Application number: JP2010114084A
Authority: JP
Inventors: Ching-Chung Lin; 静忠林
Original assignee: Chi Mei Electronics Corp
Current assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority date: 2009-05-22
Filing date: 2010-05-18
Publication date: 2010-12-02
Also published as: CN101895211B; CN101895211A; US8295066B2; US20100296317A1

Abstract

【課題】本発明は、拡充可能なスイッチング電源回路を提供する。
【解決手段】本発明の拡充可能なスイッチング電源回路は、交流電圧を直流高圧に変換する１つの整流フィルター回路と、複数の入力端は整流フィルター回路の出力端に接続し、且つ複数の電圧出力端は１つの出力端に共に接続する複数のスイッチング電源モジュールと、複数の同期信号発生器と、を備え、各々の同期信号発生器は、隣り合う２つのスイッチング電源モジュールの間に直列に接続して、一方のスイッチング電源モジュールの変圧器の電圧信号を反応し、且つ同期信号を生成して他方のスイッチング電源モジュールのパルス幅変調コントローラーに出力して、他方のスイッチング電源モジュールのスイッチの駆動信号位相を決める依拠として、２つのスイッチング電源モジュールのパルス幅変調信号のパルス幅は互いに重ならない。
【選択図】図５

Description

本発明は、拡充可能なスイッチング電源回路に関し、特に異なるパワーの負荷に基づいて対応する電流を提供する拡充可能なスイッチング電源回路に関する。

スイッチング電源回路（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｏｗｅｒｃｉｒｃｕｉｔ）は、電子製品内に広く応用されており、交流電源を電子製品内の電子回路用の直流電源に変換する。

図１を参照すると、従来のスイッチング電源回路４０は、整流フィルター回路（ｒｅｃｔｉｆｉｅｒｆｉｌｔｅｒｃｉｒｃｕｉｔ）４１と、変圧器４２と、スイッチ４３と、パルス幅変調（ｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＰＷＭ）コントローラー４４と、フィードバック回路（ｆｅｅｄｂａｃｋｃｉｒｃｕｉｔ）４５と、を備える。前記整流フィルター回路４１は、交流電圧に接続されて、交流電圧を直流電圧に整流してから出力する。前記変圧器４２において、一次巻線Ｌ１の一端は前記整流フィルター回路４１の出力端に接続し、二次巻線Ｌ２の一端は、半波整流器（ｈａｌｆｗａｖｅｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）Ｄ１及びコンデンサーＣｏｕｔに順次に接続する。前記コンデンサーＣｏｕｔは、前記二次巻線Ｌ２の電圧波形を直流電圧準位にさらにフィルターしてから出力する。前記コンデンサーＣｏｕｔは、前記スイッチング電源回路４０の出力端Ｖｏであって、出力する電気容量は１００ｕＦ以上の電気容量値を有する。前記スイッチ４３は、前記変圧器４２の一次巻線Ｌ１に直列に接続し、即ち前記変圧器４２の一次巻線Ｌ１の他端は、前記スイッチ４３及びレジスタンスを介してアースする。前記パルス幅変調コントローラー４４は、前記スイッチ４３の制御端に接続し、前記スイッチ４３にパルス幅変調信号を出力する。前記フィードバック回路４５は、前記二次巻線Ｌ２の出力端Ｖｏと前記パルス幅変調コントローラー４４との間に接続し、前記出力端Ｖｏの電圧変化を前記パルス幅変調コントローラー４４にフィードバックする。前記パルス幅変調コントローラー４４は、前記フィードバック回路４５からフィードバックする出力端Ｖｏの電圧変化によって、パルス幅変調信号のパルス幅時間を調整する。即ち重負荷状態であると、前記パルス幅変調コントローラー４４は、前記スイッチ４３に出力するパルス幅変調信号のパルス幅時間を増大して、前記スイッチ４３の導通時間を長くして、前記変圧器４２の二次巻線Ｌ２がより大きい電流を獲得するようにして、重負荷に必要とするパワーを提供する。これに反して、中負荷状態又は軽負荷状態であると、前記パルス幅変調コントローラー４４は、前記スイッチ４３に出力するパルス幅変調信号のパルス幅時間を下げて、前記変圧器４２の二次巻線Ｌ２の電流を下げる。従って、前記スイッチング電源回路４０は、負荷状態に基づいて安定な直流電源を提供することができる。

しかし、前記コンデンサーＣｏｕｔが前記二次巻線Ｌ２の感応電圧を直流電圧準位にフィルターするため、前記スイッチング電源回路４０は直流電源を提供するが、図２に示したように、前記直流電圧準位Ｖｏｔが安定でなく、漣波波形を呈し、漣波電流の振幅の高低は前記スイッチ４３の導通時間に係り、導通時間が短ければ短いほど、前記コンデンサーＣｏｕｔの充電時間を短縮して放電時間を増長し、漣波電流の振幅が高くなり、これとは逆の場合、漣波電流の振幅が低くなる。

図３に示したように、従来の他のスイッチング電源回路５０は、整流フィルター回路５１と、四つの変圧器ＴＡ〜ＴＤと、パルス幅変調コントローラー５２と、フィードバック回路５３と、を備える。前記整流フィルター回路５１は、交流電圧に接続して、交流電圧を直流高圧に変換してから出力する。前記四つの変圧器ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤにおいて、四つの一次巻線Ｌ１１、Ｌ２１、Ｌ３１、Ｌ４１の一端は、全て前記整流フィルター回路５１に接続し、四つの一次巻線Ｌ１１、Ｌ２１、Ｌ３１、Ｌ４１の他端はそれぞれスイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４を介してアースし、四つの二次巻線Ｌ１２、Ｌ２２、Ｌ３２、Ｌ４２は、それぞれダイオードＴＤ１、ＴＤ２、ＴＤ３、ＴＤ４を介して出力端Ｖｏに接続する。前記パルス幅変調コントローラー５２は、四つのパルス幅変調信号出力端Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４を備え、且つそれぞれ対応する変圧器ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤのスイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４の制御端Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４に接続して、前記スイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のオン/オフを制御する。前記フィードバック回路５３は、前記パルス幅変調コントローラー５２と四つの並列に接続する出力端Ｖｏとの間に接続して、前記パルス幅変調コントローラー５２に出力端Ｖｏから出力する電圧変化によってパルス幅変調信号のパルス幅を調整させる。

図４は、前記パルス幅変調コントローラー５２から出力する２つのパルス幅変調信号Ｖ_Ｇ１/Ｖ_Ｇ２の波形である。各々のパルス幅変調信号Ｖ_Ｇ１/Ｖ_Ｇ２のパルス幅時間は、対応する変圧器ＴＡ/ＴＢの一次巻線Ｌ１１/Ｌ２１の電圧信号の存在時間と等しい。前記第一変圧器ＴＡの一次巻線Ｌ１１の電圧信号が消失する際、前記第一変圧器ＴＡの二次巻線Ｌ１２は感応電圧Ｖ_Ｌ１２を出力し、且つ次回の一次巻線Ｌ１１の電圧信号が生じるまで持続する。前記一次巻線Ｌ１１の電圧信号存在期間に前記二次巻線Ｌ１２が逆起電力（ｂａｃｋｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅｆｏｒｃｅ）を生成するため、前記第一変圧器ＴＡの二次巻線Ｌ１２の出力電圧Ｖ_Ｌ１２にエネルギーギャップＶ_ｉｎｖ１現象が生じ、同じ原理で、前記第二変圧器ＴＢの一次巻線Ｌ２１の電圧信号存在期間に、二次巻線Ｌ２２の出力電圧Ｖ_Ｌ２２にもエネルギーギャップＶ_ｉｎｖ２現象が生じる。

前記スイッチング電源回路５０は、１つのパルス幅変調コントローラー５２を採用するため、複数のパルス幅変調信号Ｖ_Ｇ１/Ｖ_Ｇ２の異なる位相を制御し、図４の（Ａ）及び（Ｃ）に示したように、２つのパルス幅変調信号Ｖ_Ｇ１/Ｖ_Ｇ２の一部分のパルス幅はｔ２とｔ３との間、ｔ６とｔ７との間、ｔ１０とｔ１１との間、ｔ１４とｔ１５との間で重なるため、前記第一変圧器ＴＡの二次巻線Ｌ１２及び前記第二変圧器ＴＢの二次巻線Ｌ２２の出力端の部分エネルギーギャップＶ_ｉｎｖ２は互いに補償することができ、従って並列して接続する出力端から直流電圧準位に近い直流電圧Ｖｏｕｔを出力し、１００ｕＦ以上の大きい電気容量値を有するコンデンサーを採用しない。しかし、図４の（Ｅ）に示したように、前記直流電圧Ｖｏｕｔは依然として安定でなく、且つ１つのパルス幅変調コントローラー５２のパルス幅変調信号出力端の端数は固定されるため、即ちせいぜい四つのスイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４に接続し、その応用範囲が限定される。

本発明の目的は、前記課題を解決し、異なるパワーの負荷に基づいて対応する電流を提供する拡充可能なスイッチング電源回路を提供し、大きい電気容量値を有するコンデンサーを使う必要がなく、製作コストを減少することができる。

前記目的を達成するため、本発明に係わる拡充可能なスイッチング電源回路は、１つの整流フィルター回路と、複数のスイッチング電源モジュールと、複数の同期信号発生器と、を備え、前記整流フィルター回路は、交流電圧に接続して、交流電圧を直流高圧に整流してから出力し、前記複数のスイッチング電源モジュールの複数の入力端は、前記整流フィルター回路の出力端に接続し、前記複数のスイッチング電源モジュールの複数の電圧出力端は、１つの出力端に共に接続し、各々のスイッチング電源モジュールは、一次巻線及び二次巻線を含む変圧器と、パルス幅変調コントローラーと、を備え、各々の同期信号発生器は、隣り合う２つのスイッチング電源モジュールの間に直列に接続して、一方のスイッチング電源モジュールの変圧器の電圧信号を反応し、且つ同期信号を生成して他方のスイッチング電源モジュールのパルス幅変調コントローラーに出力し、他方のスイッチング電源モジュールのスイッチの駆動信号位相を決める依拠として、前記２つのスイッチング電源モジュールのパルス幅変調信号のパルス幅は互いに重ならない。

本発明に係わる拡充可能なスイッチング電源回路において、各々の同期信号発生器は、隣り合う２つのスイッチング電源モジュールの間に直列に接続して、一方のスイッチング電源モジュールの変圧器の電圧変化に基づいて同期信号を生成し、且つ他方のスイッチング電源モジュールのパルス幅変調コントローラーに出力して、他方のスイッチング電源モジュールのスイッチの駆動信号位相を決める依拠として、一方のスイッチング電源モジュールから出力する電圧波形におけるエネルギーが存在しない時間は、他方のスイッチング電源モジュールから出力する電圧波形におけるエネルギーが存在する時間と重なり、且つ重なる面積は１０１％以上であるため、前記同期信号発生器に接続する２つのスイッチング電源モジュールは、その出力端のエネルギーギャップを互いに補償して、大きい電気容量値を有するコンデンサーを使用しなくても、出力電流を高めることができる。従って、異なるパワーの負荷に基づいて、同期信号発生器及びスイッチング電源モジュールの数量を調整して、対応する電流を提供することができる。

従来のスイッチング電源回路の回路図である。図１に示すスイッチング電源回路の波形図である。従来の他のスイッチング電源回路の回路図である。図３に示すスイッチング電源回路の波形図である。本発明の実施形態に係る拡充可能なスイッチング電源回路のブロック図ある。本発明の第一実施形態に係る拡充可能なスイッチング電源回路の詳しい回路図である。本発明の第二実施形態に係る拡充可能なスイッチング電源回路の詳しい回路図である。本発明の第三実施形態に係る拡充可能なスイッチング電源回路の詳しい回路図である。本発明の第四実施形態に係る拡充可能なスイッチング電源回路の詳しい回路図である。図６に示す拡充可能なスイッチング電源回路の波形図である。本発明の第一実施形態に係る拡充可能なスイッチング電源回路の同期信号生成回路の詳しい回路図である。図１１に示す同期信号生成回路の波形図である。

図５及び図６を参照すると、本発明の第一実施形態に係る拡充可能なスイッチング電源回路１０は、１つの整流フィルター回路１１と、複数のスイッチング電源モジュール２０と、複数の同期信号発生器３０と、を備える。

前記整流フィルター回路１１は、交流電圧に接続して、交流電圧を直流高圧に整流してから出力する。

前記複数のスイッチング電源モジュール２０は、並列に接続する。前記複数のスイッチング電源モジュール２０の複数の入力端は前記整流フィルター回路１１の出力端に接続し、前記複数のスイッチング電源モジュール２０の複数の電圧出力端Ｖ１、Ｖ２、…、Ｖｎは１つの出力端Ｖｏに共同に接続する。本実施形態において、前記各々のスイッチング電源モジュール２０は、フライバック（ｆｌｙｂａｃｋ）スイッチング電源モジュールであって、１つの変圧器Ｔ１（又はＴ２、…、Ｔｎ）と、２つのダイオードＴＤ１１（又はＴＤ２１、…、ＴＤｎ１）及びＴＤ１２（又はＴＤ２２、…、ＴＤｎ２）と、１つのコンデンサーＣＦと、１つのスイッチＱ１（又はＱ２、…、Ｑｎ）と、１つのパルス幅変調コントローラー２３と、１つのフィードバック回路２４と、を備える。

前記変圧器Ｔ１は、一次巻線Ｌ１１及び二次巻線Ｌ１２を含み、前記二次巻線Ｌ１２は、ダイオードＴＤ１１に接続して出力端とする。本実施形態において、前記ダイオードＴＤ１１は、小さい電気容量値（約１０４ｐＦ）を有するコンデンサーＣＦに接続する。

前記スイッチＱ１は、前記変圧器Ｔ１の一次巻線Ｌ１１に直列に接続してから前記整流フィルター回路１１に接続する。

前記パルス幅変調コントローラー２３の出力端は、対応するスイッチＱ１の制御端Ｇ１に接続して、対応するスイッチＱ１のオン/オフを制御する。前記パルス幅変調コントローラー２３の入力端は、フィードバック回路２４を通して電圧出力端Ｖ１に接続して、前記電圧出力端Ｖ１の電圧変化を獲得する。前記パルス幅変調コントローラー２３は、電圧変化に基づいて、対応するスイッチＱ１にパルス幅変調信号を出力して、対応するスイッチＱ１の導通時間を制御する。

前記複数の同期信号発生器３０において、各々の同期信号発生器３０は、隣り合う２つの並列に接続するスイッチング電源モジュール２０の間に直列に接続し、前記隣り合う２つの並列に接続するスイッチング電源モジュール２０は、第一スイッチング電源モジュール２０及び第二スイッチング電源モジュール２０であって、前記同期信号発生器３０は、前記第一スイッチング電源モジュール２０の変圧器の電圧信号を反応し、且つ同期信号を生成して前記第二スイッチング電源モジュール２０のパルス幅変調コントローラー２３に出力して、前記第二スイッチング電源モジュール２０のスイッチＱ２の駆動信号位相を決める依拠とする。本実施形態において、前記同期信号発生器３０は、隣り合う２つの並列に接続するスイッチング電源モジュール２０の中の第一スイッチング電源モジュール２０の変圧器Ｔ１の電圧信号を反応し、即ち前記変圧器Ｔ１の一次巻線Ｌ１１の電圧信号又は二次巻線Ｌ１２の電圧信号を反応する。

図７に示したように、本発明の第二実施形態に係る拡充可能なスイッチング電源回路１０ａの構造は、前記第一実施形態に係る拡充可能なスイッチング電源回路１０の構造とほぼ同じであるが、各々のスイッチング電源モジュール２０ａは、プッシュプル（ｐｕｓｈｐｕｌｌ）スイッチング電源モジュールであって、１つの中央タップ変圧器（ｃｅｎｔｒａｌ−ｔａｐｐｅｄｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）Ｔ１’（又はＴ２’、Ｔ３’ …、Ｔｎ’）と、２つのダイオードＴＤ１１’（又はＴＤ２１’、ＴＤ３１’、…、ＴＤｎ１’）及びＴＤ１２’（又はＴＤ２２’、ＴＤ３２’、…、ＴＤｎ２’）と、２つのスイッチＱ１１（又はＱ２１、Ｑ３１、…、Ｑｎ１）及びＱ１２（又はＱ２２、Ｑ３２、…、Ｑｎ２）と、１つのパルス幅変調コントローラー２３ａと、を備える。

前記中央タップ変圧器Ｔ１’において、一次巻線Ｌ１１の両端は、別々に２つのスイッチＱ１１、Ｑ１２に接続し、前記一次巻線Ｌ１１のタップ端は、前記整流フィルター回路１１の出力端に接続し、二次巻線Ｌ１２の両端は、別々に２つのダイオードＴＤ１１’、ＴＤ１２’に接続し、前記二次巻線Ｌ１２のタップ端はアースする。

前記パルス幅変調コントローラー２３ａは、２つの対応するスイッチＱ１１、Ｑ１２の制御端に接続し、且つ前記２つのスイッチＱ１１、Ｑ１２に２つのパルス幅変調信号を出力して、前記２つのスイッチＱ１１、Ｑ１２の導通時間を制御する。本実施形態において、各々の同期信号発生器３０は、前記第一実施形態と同様に隣り合う２つの並列に接続するスイッチング電源モジュール２０ａのパルス幅変調コントローラー２３ａの間に接続し、前記２つの並列に接続するスイッチング電源モジュール２０ａの中の第一スイッチング電源モジュール２０ａの中央タップ変圧器Ｔ１’の一次巻線Ｌ１１の電圧信号を感知し、且つ前記２つの並列に接続するスイッチング電源モジュール２０ａの中の第二スイッチング電源モジュール２０ａのパルス幅変調コントローラー２３ａに反応して、前記第二スイッチング電源モジュール２０ａのパルス幅変調コントローラー２３ａにパルス幅変調信号の位相及びパルス幅を調整する。

なお、前記スイッチング電源モジュール２０ａは、ハーフブリッジ型（ｈａｌｆ−ｂｒｉｄｇｅ）又はフルブリッジ型（ｆｕｌｌ−ｂｒｉｄｇｅ）スイッチング電源モジュールであってもよい。

図６、図１１及び図１２を参照してください。前記同期信号発生器３０は、位相遅延修正回路３１と、位相検出回路３２１と、同期位相遅延基準ユニット３２と、同期遅延位相パルス取出ユニット３３と、位相遅延修正制御ユニット３４と、同期信号サンプリングユニット３５と、同期信号整流器３５１と、を備える。

前記位相検出回路３２１は、変流器（ｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）２５によって前記第一スイッチング電源モジュール２０の一次巻線Ｌ１１の電圧信号ＶＡを獲得し、電源のエネルギーギャップを探測する。

前記同期位相遅延基準ユニット３２の入力端は、前記位相検出回路３２１に接続して電源エネルギーギャップを獲得し、前記位相検出回路３２１から出力する立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジ信号ＶＢに基づいて、前記一次巻線Ｌ１１の次回の電圧波形周期と同期である位相遅延基準信号ＶＤを生成する。前記位相遅延基準信号ＶＤは、のこぎり波であり得る。本実施形態において、前記同期位相遅延基準ユニット３２は、ＲＣ積分回路（ＲＣｉｎｔｅｇｒａｌｃｉｒｃｕｉｔ）であるが、遅延リップルカウンタ（ｄｅｌａｙｒｉｐｐｌｅｃｏｕｎｔｅｒ）又はのこぎり波信号生成回路（ｓａｗｔｏｏｔｈｗａｖｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ）でもよい。

前記位相遅延修正制御ユニット３４は、前記位相遅延修正回路３１によって前記第一スイッチング電源モジュール２０の一次巻線Ｌ１１に接続する。前記位相遅延修正回路３１は、ＲＣ積分回路であるため、前記一次巻線Ｌ１１の電圧信号ＶＡに対して積分して、直流電圧ＶＥを取り出すことができる。

前記同期遅延位相パルス取出ユニット３３は、順方向入力端＋、逆方向入力端−及び出力端Ｆを含む。前記順方向入力端＋は、前記同期位相遅延基準ユニット３２の出力端Ｄに接続して、位相遅延基準信号ＶＤを獲得し、前記逆方向入力端−は、電気抵抗Ｒ９を介して前記位相遅延修正制御ユニット３４の出力端Ｅに接続して、直流信号ＶＥを獲得するため、前記同期遅延位相パルス取出ユニット３３の出力端は、前記位相遅延基準信号ＶＤ及び前記直流信号ＶＥの位相を比較して、パルス幅信号ＶＦのパルス幅時間を決め、且つ前記パルス幅信号ＶＦを出力する。

前記同期遅延位相パルス取出ユニット３３の出力端に接続する同期信号サンプリングユニット３５は、前記パルス幅信号ＶＦの立ち上がりエッジ信号ＶＧを取り、且つ前記同期信号整流器３５１によって、その波形を同期パルス信号ＶＨに整流してから第二スイッチング電源モジュール２０のパルス幅変調コントローラー２３に出力する。本実施形態において、前記同期信号サンプリングユニット３５は、一次微分位相遅延回路から組成する。

前記同期位相遅延基準ユニット３２から出力する位相遅延基準信号ＶＤと前記変圧器Ｔ１の一次巻線Ｌ１１の電圧信号ＶＡとは、周期が同じであって且つ位相も同じであり、前記位相遅延修正制御ユニット３４から出力する直流電圧ＶＥは、前記位相遅延基準信号ＶＤが立ち下がりエッジに対応する際の信号振幅の直流信号に低いため、前記同期遅延位相パルス取出ユニット３３から出力するパルス幅信号ＶＦの立ち上がりエッジ信号時間は、前記一次巻線Ｌ１１の電圧信号ＶＡの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジ時間内に落ち、即ち本発明の同期信号発生器３０は、第一スイッチング電源モジュール２０の一次巻線Ｌ１１の電圧信号ＶＡの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジ時間内でパルス信号ＶＨを生成し,第二スイッチング電源モジュール２０のパルス幅変調コントローラー２３に出力して、前記第二スイッチング電源モジュール２０からスイッチＱ２にパルス幅変調信号を出力する根拠とする。

図８に示したように、本発明の第三実施形態に係る拡充可能なスイッチング電源回路１０ｂの構造は、前記第一実施形態に係る拡充可能なスイッチング電源回路１０の構造とほぼ同じであるが、前記位相検出回路３２１は、第一スイッチング電源モジュール２０のスイッチＱ１の制御端に直接に接続され得る。

図９に示したように、本発明の第四実施形態に係る拡充可能なスイッチング電源回路１０ｃの構造は、前記第一実施形態に係る拡充可能なスイッチング電源回路１０の構造とほぼ同じであるが、前記位相検出回路３２１は、第一スイッチング電源モジュール２０のパルス幅変調コントローラー２３の出力端に直接に接続され得る。

以下、図１０の（Ａ）〜（Ｄ）を参照しながら、本発明の回路動作及び効果を詳しく説明する。

図１０の（Ａ）、（Ｃ）に示したように、第一スイッチング電源モジュール２０の変圧器Ｔ１の一次巻線Ｌ１１の電圧信号Ｖ_Ｌ１１は、スイッチＱ１の制御端に出力したパルス幅変調信号Ｖ_Ｇ１であり得、前記一次巻線Ｌ１１の電圧信号Ｖ_Ｌ１１が消失する場合、前記変圧器ＴＡの二次巻線Ｌ１２は、次回の一次巻線Ｌ１１の電圧信号Ｖ_Ｌ１１が生じるまで感応電圧Ｖ_Ｌ１２を出力するが、前記一次巻線Ｌ１１の電圧信号Ｖ_Ｌ１１の存在期間に、前記二次巻線Ｌ１２から出力する電圧Ｖ_Ｌ１２にエネルギーギャップＶ_ｉｎｖ１が形成される。同じ原理によって、図１０の（Ｂ）、（Ｄ）に示したように、第二スイッチング電源モジュール２０の変圧器Ｔ２の一次巻線Ｌ２１の電圧信号Ｖ_Ｌ２１の存在期間に、変圧器Ｔ２の二次巻線Ｌ２２から出力する電圧Ｖ_Ｌ２２にエネルギーギャップＶ_ｉｎｖ２が形成される。

本発明において、並列に接続する、隣り合う２つのスイッチング電源モジュール２０の間に同期信号発生器３０を直列に接続するため、第一スイッチング電源モジュール２０の一次巻線Ｌ１１の電圧信号Ｖ_Ｌ１１の存在期間を第二スイッチング電源モジュール２０のパルス幅変調コントローラー２３にフィードバックすることができ、第二スイッチング電源モジュール２０のパルス幅変調コントローラー２３は、一次巻線Ｌ１１の電圧信号Ｖ_Ｌ１１の存在期間を正確に取得することができる。従って、スイッチＱ２のパルス幅変調信号の位相を制御する。図１０の（Ａ）、（Ｂ）を参照すると、第二スイッチング電源モジュール２０のパルス幅変調コントローラー２３は、パルス幅信号を受信してから、第一スイッチング電源モジュール２０の一次巻線Ｌ１１に電圧が存在しないと確定する際、パルス幅変調信号Ｖ_Ｇ２を出力するため、第二スイッチング電源モジュール２０のパルス幅変調信号Ｖ_Ｇ２は、第一スイッチング電源モジュール２０のパルス幅変調信号Ｖ_Ｇ１と重ならない。

図１０の（Ｃ）、（Ｄ）を参照すると、第一スイッチング電源モジュール２０のエネルギーギャップＶ_ｉｎｖ１の生成時間は、第二スイッチング電源モジュール２０の二次巻線Ｌ２２の感応電圧時間Ｖ_Ｌ２２に対応し、且つ第一スイッチング電源モジュール２０の出力端及び第二スイッチング電源モジュール２０の出力端は出力端Ｖｏに共に接続するため、第二スイッチング電源モジュール２０の二次巻線Ｌ２２の感応電圧Ｖ_Ｌ２２は、第一スイッチング電源モジュール２０のエネルギーギャップＶ_ｉｎｖ１を補償することができる。同じ原理によって、第二スイッチング電源モジュール２０のエネルギーギャップＶ_ｉｎｖ２の生成時間は、第一スイッチング電源モジュール２０の二次巻線Ｌ１２の感応電圧時間Ｖ_Ｌ１２に対応し、第一スイッチング電源モジュール２０二次巻線Ｌ１２の感応電圧Ｖ_Ｌ１２は、第二スイッチング電源モジュール２０のエネルギーギャップＶ_ｉｎｖ２を補償することができる。そのため、各々のスイッチング電源モジュール２０は、大きい電気容量値を有するコンデンサーに接続することを必要としなく、図１０（Ｅ）に示したように、本発明の電源回路の電圧波形は安定している。前記第二スイッチング電源モジュール２０から出力する電圧波形におけるエネルギーが存在する時間は、前記第一スイッチング電源モジュール２０から出力する電圧波形におけるエネルギーが存在しない時間と重なり、且つ重なる面積は１０１％以上である。

前記第一スイッチング電源モジュール２０のパルス幅変調コントローラー２３から出力するパルス幅変調信号は、前記第二スイッチング電源モジュール２０のパルス幅変調コントローラー２３から出力するパルス幅変調信号と重ならず、図１０の（Ｃ）、（Ｄ）に示したように、前記第一スイッチング電源モジュール２０の感応電流及び前記第二スイッチング電源モジュール２０の感応電流は重なる。

本発明の拡充可能なスイッチング電源回路は、複数のスイッチング電源モジュールを備え、且つあらゆるスイッチング電源モジュールのパルス幅変調信号の位相が重ならないように調整することにより、エネルギーギャップを互いに補償して、大きい電気容量値を有するコンデンサーを使用しなくても、出力電流を高めることができる。２つ以上のスイッチング電源モジュールを並列して接続する場合、出力電流を高めることができるため、本発明の拡充可能なスイッチング電源回路は、パワーの負荷に基づいて、並列に接続するスイッチング電源モジュールの数量を調整する。

以上本発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能であることは勿論、本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲から決まる。

１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ拡充可能なスイッチング電源回路
１１，４１，５１整流フィルター回路
２０，２０ａスイッチング電源モジュール
２３，２３ａ，４４，５２パルス幅変調コントローラー
２４，４５，５３フィードバック回路
２５変流器
３０同期信号発生器
３１位相遅延修正回路
３２同期位相遅延基準ユニット
３３同期遅延位相パルス取出ユニット
３４位相遅延修正制御ユニット
３５同期信号サンプリングユニット
４０，５０スイッチング電源回路
４２，Ｔ１，Ｔ２，Ｔｎ，ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ，ＴＤ変圧器
４３，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑｎ，Ｑ１１，Ｑ２１，Ｑ３１，Ｑｎ１，Ｑ１２，Ｑ２２，Ｑ３２，Ｑｎ２スイッチ
３２１位相検出回路
３５１同期信号整流器
ＣＦ，Ｃｏｕｔコンデンサー
Ｄ１半波整流器
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４制御端
Ｌ１，Ｌ１１，Ｌ２１，Ｌ３１，Ｌ４１，Ｌｎ１一次巻線
Ｌ２，Ｌ１２，Ｌ２２，Ｌ３２，Ｌ４２，Ｌｎ２二次巻線
Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４パルス幅変調信号出力端
Ｔ１’，Ｔ２’，Ｔ３’，Ｔｎ’ 中央タップ変圧器
ＴＤ１，ＴＤ２，ＴＤ３，ＴＤ４，Ｔ１１，Ｔ２１，Ｔｎ１，Ｔ１２，Ｔ２２，Ｔｎ２，Ｔ１１’，Ｔ２１’，Ｔ３１’，Ｔｎ１’，Ｔ１２’，Ｔ２２’，Ｔ２２’，Ｔｎ２’ ダイオード
Ｖ１，Ｖ２，Ｖｎ電圧出力端
Ｖｏ出力端

Claims

１つの整流フィルター回路と、複数のスイッチング電源モジュールと、複数の同期信号発生器と、を備えてなる拡充可能なスイッチング電源回路であって、
前記整流フィルター回路は、交流電圧に接続して、交流電圧を直流高圧に整流してから出力し、
前記複数のスイッチング電源モジュールの複数の入力端は、前記整流フィルター回路の出力端に接続し、前記複数のスイッチング電源モジュールの複数の電圧出力端は、１つの出力端に共に接続し、前記複数のスイッチング電源モジュールの各々は、一次巻線及び二次巻線を含む変圧器と、パルス幅変調コントローラーと、を備え、
前記複数の同期信号発生器の各々は、前記複数のスイッチング電源モジュールの内、隣り合う２つのスイッチング電源モジュールの間に直列に接続して、第一スイッチング電源モジュールの変圧器の電圧信号を反応し、且つ同期信号を生成して第二スイッチング電源モジュールのパルス幅変調コントローラーに出力し、前記第二スイッチング電源モジュールのスイッチの駆動信号位相を決める依拠として、前記２つのスイッチング電源モジュールのパルス幅変調信号のパルス幅は互いに重ならないことを特徴とする拡充可能なスイッチング電源回路。
前記隣り合う２つのスイッチング電源モジュールは、並列に接続する前記第一スイッチング電源モジュール及び前記第二スイッチング電源モジュールであることを特徴とする請求項１に記載の拡充可能なスイッチング電源回路。
前記複数の同期信号発生器の各々は、
前記第一スイッチング電源モジュールの変圧器の電圧信号を検出して、電源のエネルギーギャップを探測する位相検出回路と、
入力端は前記位相検出回路に接続して電源のエネルギーギャップを獲得し、且つ前記位相検出回路の立ち上がりエッジ信号又は立ち下がりエッジ信号に基づいて、前記第一スイッチング電源モジュールの変圧器の電圧波形周期と同期である位相遅延基準信号を生成する同期位相遅延基準ユニットと、
１つの位相遅延修正回路によって前記第一スイッチング電源モジュールの変圧器に接続し、積分方式によって直流電圧を取り出す位相遅延修正制御ユニットと、
順方向入力端、逆方向入力端及び出力端を含む同期遅延位相パルス取出ユニットと、
前記同期遅延位相パルス取出ユニットの出力端に接続して、前記パルス幅信号の立ち上がりエッジ信号を取り、且つ同期信号整流器によってその波形を同期パルス信号に整流してから第二スイッチング電源モジュールのパルス幅変調コントローラーに出力する同期信号サンプリングユニットと、を備え、
前記順方向入力端は、前記同期位相遅延基準ユニットの出力端に接続して位相遅延基準信号を獲得し、前記逆方向入力端は、１つの電気抵抗によって前記位相遅延修正制御ユニットの出力端に接続して直流信号を獲得し、前記同期遅延位相パルス取出ユニットの出力端は、前記位相遅延基準信号及び前記直流信号の准位を比較して、パルス幅信号のパルス幅時間を決め、且つ前記パルス幅信号を出力することを特徴とする請求項２に記載の拡充可能なスイッチング電源回路。
前記複数のスイッチング電源モジュールの各々は、前記変圧器の一次巻線に直列に接続してから前記整流フィルター回路に接続するスイッチをさらに備え、
前記変圧器の二次巻線は、ダイオードに接続して出力端とし、
前記ダイオードは、コンデンサーに接続し、
前記パルス幅変調コントローラーの出力端は、対応するスイッチの制御端に接続して、対応するスイッチのオン/オフを制御し、
前記パルス幅変調コントローラーの入力端は、フィードバック回路を通して電圧出力端に接続して、前記電圧出力端の電圧変化を獲得し、
前記パルス幅変調コントローラーは、電圧変化に基づいて、対応するスイッチにパルス幅変調信号を出力して、対応するスイッチの導通時間を制御することを特徴とする請求項３に記載の拡充可能なスイッチング電源回路。
前記変圧器は中央タップ変圧器であって、
前記一次巻線の両端は、別々に２つのスイッチに接続し、
前記一次巻線のタップ端は、前記整流フィルター回路の出力端に接続し、
前記二次巻線の両端は、別々に２つのダイオードに接続し、
前記二次巻線のタップ端はアースし、
前記パルス幅変調コントローラーは、２つの対応するスイッチの制御端に接続し、且つ前記２つの対応するスイッチに２つのパルス幅変調信号を出力して、前記２つの対応するスイッチの導通時間を制御することを特徴とする請求項３に記載の拡充可能なスイッチング電源回路。
前記複数の同期信号発生器の各々の前記位相検出回路は、前記第一スイッチング電源モジュールのスイッチの制御端に接続することを特徴とする請求項３に記載の拡充可能なスイッチング電源回路。
前記複数の同期信号発生器の各々の前記位相検出回路は、前記第一スイッチング電源モジュールのパルス幅変調コントローラーの出力端に接続することを特徴とする請求項３に記載の拡充可能なスイッチング電源回路。
前記複数の同期信号発生器の各々の前記位相検出回路は、変流器に接続して、前記第一スイッチング電源モジュールの一次巻線の電圧信号を獲得することを特徴とする請求項３に記載の拡充可能なスイッチング電源回路。