JP3126122U

JP3126122U - 同期整流機能を備えるハーフブリッジｌｌｃ共振コンバータ

Info

Publication number: JP3126122U
Application number: JP2006006257U
Authority: JP
Inventors: 明和黄
Original assignee: 高効電子股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2006-05-09
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2016-08-02
Also published as: US7193866B1; TWM301461U

Abstract

【課題】同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータを提供する。
【解決手段】第１のスイッチ１０、第２のスイッチ２０、ＬＬＣ共振回路３０、第１のトランス４０、第１の同期整流器５０、第２の同期整流器６０、制御装置７０および第２のトランス８０から構成される。制御装置が二次側に設置され、第１の同期整流器５０および第２の同期整流器６０を直接制御する以外に、第１のスイッチ１０および第２のスイッチ２０も直接制御できる。本考案において使用される低導通抵抗を備える第１の同期整流器５０および第２の同期整流器６０は一般の整流器に取って代わり、電力浪費を大幅に低減する。制御装置７０が出力する制御信号は駆動トランスを経由して一次側に出力され、その信号遅延は第１のスイッチ１０および第２のスイッチ２０の電子回路およびＰｏｗｅｒＭｏｓ本体スイッチの遅延によって形成される。
【選択図】図２

Description

本考案は、電源供給回路における、電力浪費を大幅に低減できる同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータに関する。

本考案は、同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータに関し、特に、制御装置が二次側に設置され、第１の同期整流器および第２の同期整流器を直接制御できるだけでなく、第１のスイッチおよび第２のスイッチも直接制御でき、また、本考案において使用される低導通抵抗を備える第１の同期整流器および第２の同期整流器が一般の整流器に取って代わり、電力浪費を大幅に低減できる同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータに関する。

従来技術における直流から交流等に変換する同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータでは、直流が供給される側に制御装置およびスイッチが一次側に設置され、整流器が二次側に設置される。制御装置はスイッチの開閉を直接制御できるが、同期整流器を使用したい場合はトランスまたは光結合素子によって制御信号を二次側にカップリングして制御を行う。
しかし、上述の従来技術による同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータには下記の欠点が存在する。
１．導通時の整流器の電力浪費が大きい。
２．制御装置は同期整流器を直接制御できない。
３．そのＭＯＳスイッチと整流器とが交互に導通するなど、正確に制御ができず、回路全体が破損しやすい。

上述の欠点に鑑みて、制御装置が二次側に設置され、第１の同期整流器および第２の同期整流器を直接制御できるだけでなく、第１のスイッチおよび第２のスイッチも直接制御できる電流共振機能を備え、また、使用される低導通抵抗を備える第１の同期整流器および第２の同期整流器が一般の整流器に取って代わり、電力浪費を大幅に低減でき、従来技術における欠点を解決できる同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータが必要であった。
特開２００５−４５９６５号公報

本考案の第１の目的は、制御装置が二次側に設置され、第１の同期整流器および第２の同期整流器を直接制御できるだけでなく、第１のスイッチおよび第２のスイッチも直接制御できる同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータを提供することにある。
本考案の第２の目的は、使用される低導通抵抗を備える電力スイッチが整流器にとってかわり、その電力浪費を大幅に低減する同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータを提供することにある。

上述の目的を解決するために、本考案は、同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータを提供するものである。本考案による同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータは、三端子素子であり、その第１端が電源入力端に接続される第１のスイッチと、三端子素子であり、その第３端がもう一つの電源入力端に接続され、第１端が第１のスイッチの第３端に接続される第２のスイッチと、その一端が第１のスイッチに接続され、他端がもう一つの電源入力端に接続されるＬＬＣ共振回路と、一次コイル、第１の二次コイルおよび第２の二次コイルを備え、一次コイルがＬＬＣ共振回路に接続される第１のトランスと、第１の二次コイルに接続される第１の同期整流器と、第２の二次コイルに接続される第２の同期整流器と、その入力端が第１の二次コイルの他端に接続され、出力端が第１の同期整流器および第２の同期整流器の第２端に接続される制御装置と、その一次コイルの両端が制御装置の出力端にそれぞれ接続され、その第１の二次コイルの両端が第１のスイッチの第２端および第３端に接続され、その第２の二次コイルが第２のスイッチの第２端および第３端に接続される第２のトランスとを備える。制御装置は第１の同期整流器および第２の同期整流器を直接制御できるだけでなく、第２のトランスのカップリングによって第１のスイッチおよび第２のスイッチも直接制御できる。

すなわち、請求項１の考案は、三端子素子であり、その第１端が電源入力端に接続される第１のスイッチと、三端子素子であり、その第３端がもう一つの電源入力端に接続され、第１端が前記第１のスイッチの第３端に接続される第２のスイッチと、その一端が第１のスイッチに接続され、他端がもう一つの電源入力端に接続されるＬＬＣ共振回路と、一次コイル、第１の二次コイルおよび第２の二次コイルを備え、前記一次コイルが前記ＬＬＣ共振回路に接続される第１のトランスと、前記第１の二次コイルに接続される第１の同期整流器と、前記第２の二次コイルに接続される第２の同期整流器と、その入力端が前記第１の二次コイルの他端に接続され、出力端が前記第１の同期整流器および第２の同期整流器の第２端に接続される制御装置と、その一次コイルの両端が前記制御装置の出力端にそれぞれ接続され、その第１の二次コイルの両端が前記第１のスイッチの第２端および第３端に接続され、その第２の二次コイルが前記第２のスイッチの第２端および第３端に接続される第２のトランスとを備え、前記制御装置は前記第１の同期整流器および第２の同期整流器を直接制御するだけでなく、前記第２のトランスのカップリングによって前記第１のスイッチおよび第２のスイッチも直接制御することを特徴とする同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータである。

請求項２の考案は、前記第１のスイッチおよび第２のスイッチは、いずれも一次側に設置され、前記第１の同期整流器および第２の同期整流器は、いずれも二次側に設置され、すべて低導通抵抗を備える電力スイッチであることを特徴とする請求項１記載の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータである。
請求項３の考案は、前記電力スイッチは、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ、ＮチャンネルＪＦＥＴ、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴまたはＰチャンネルＪＦＥＴであり、前記第１端は前記ＦＥＴのドレイン極であり、前記第２端は前記ＦＥＴのゲート極であり、前記第３端はＦＥＴのソース極であることを特徴とする請求項２記載の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータである。
請求項４の考案は、前記第１のトランスは、一次側に設置され、電力トランスであり、前記第２のトランスは、二次側に設置され、駆動トランスであり、前記第２のトランスの第１の二次コイルおよび第２の二次コイルの極性は反対であることを特徴とする請求項１記載の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータである。
請求項５の考案は、前記制御装置は、二次側に設置され、オシレータコントローラであり、前記第１の同期整流器および第２の同期整流器の出力電圧に基づいて前記第１のスイッチ、第２のスイッチ、第１の同期整流器および第２の同期整流器に出力される出力頻度を調整することを特徴とする請求項１記載の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータである。
請求項６の考案は、前記第１のスイッチが導通されてから第１の遅延時間が経過した後、前記第１の同期整流器は導通され、前記第１のスイッチは前記第１の同期整流器が遮断されてから第２の遅延時間が経過した後、遮断されることを特徴とする請求項１記載の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータである。

請求項７の考案は、前記ＬＬＣ共振回路は、さらにインダクタおよびコンデンサを備え、前記インダクタは前記第１のトランスの一次コイルの漏れインダクタンスまたは実質のインダクタであることを特徴とする請求項１記載の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータである。
請求項８の考案は、前記インダクタの一端は、前記第１のスイッチの第３端に接続され、他端は前記一次コイルに接続され、前記第１のコンデンサの一端は、前記電源入力端に接続され、他端は前記第２のコンデンサおよび前記一次コイルの他端に接続され、前記第２のコンデンサの一端は前記第１のコンデンサの他端に接続され、他端は接地されることを特徴とする請求項７記載の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータである。
請求項９の考案は、前記インダクタの一端は、前記第１のスイッチの第３端に接続され、前記インダクタの他端は前記第１のトランスの一次コイルに接続され、前記コンデンサの一端は前記一次コイルの他端に接続され、前記コンデンサの他端は接地されることを特徴とする請求項７記載の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータである。
請求項１０の考案は、前記インダクタの一端は前記第１のスイッチの第３端に接続され、前記インダクタの他端は前記第１のトランスの一次コイルに接続され、前記コンデンサはさらに第１のコンデンサおよび第２のコンデンサを備え、前記第１のコンデンサの一端は正電源に接続され、他端は前記一次コイルに接続され、前記第２のコンデンサの一端は前記一次コイルの他端に接続され、接地されることを特徴とする請求項７記載の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータである。

請求項１１の考案は、前記第１の同期整流器の第１端は前記第１のトランスの二次コイルの一端に接続され、第２端は前記制御装置の出力端に接続され、第３端は前記制御装置の入力端および出力電圧に接続され、前記第２の同期整流器の一端は前記第２の二次コイルの他端に接続され、第２端は前記制御装置のもう一つの出力端に接続され、第３端は前記制御装置の入力端および出力電圧に接続されることを特徴とする請求項１記載の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータ。
請求項１２の考案は、前記第１の同期整流器の第１端は前記第１のトランスの二次コイルの一端に接続され、第２端は前記制御装置の出力端に接続され、第３端は前記第２の同期整流器の第３端に接続され、前記第２の同期整流器の第１端は前記第２の二次コイルの他端に接続され、第２端は前記制御装置のもう一つの出力端に接続され、前記第２の二次コイルの他端は前記制御装置の入力端および出力電圧に接続されることを特徴とする請求項１記載の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータ。

本考案の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータは、制御装置が二次側に設置され、第１の同期整流器および第２の同期整流器を直接制御する以外に、第１のスイッチおよび第２のスイッチも直接制御でき、使用される低導通抵抗を備える第１の同期整流器および第２の同期整流器であるので、導通時の整流器の電力浪費を大幅に低減でき、電流を正確に制御ができから回路全体が破損がなく、従来技術による同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータの欠点を改善することができる。

本考案の目的、特徴および効果を示す実施例を図に沿って詳細に説明する。
図１は本考案の一実施例による電源供給回路における同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータを示すブロック図であり、図２、３、４、５は本考案の一実施例による同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータを示す回路図である。図から分かるように、本考案の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータは、第１のスイッチ１０、第２のスイッチ２０、ＬＬＣ共振回路３０、第１のトランス４０、第１の同期整流器５０、第２の同期整流器６０、制御装置７０および第２のトランス８０から構成される。

第１のスイッチ１０は三端子素子であり、如何なる電力スイッチでもよく、例えば、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ、ＮチャンネルＪＦＥＴ、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ、ＰチャンネルＪＦＥＴなどであるが制限はなく、以下第１のＭＯＳスイッチ１０と称す。低導通抵抗を備え、例えば１０ｍΩの抵抗であるが制限はない。その第１端は電源入力端（＋電源入力端）に接続され、第２端および第３端は第２のトランス８０の両端にそれぞれ接続され（後述の第２のトランス８０の説明を参照）、制御装置７０の制御を受けて開閉される。第１端は第１のＭＯＳスイッチ１０のドレイン極（Drain）であり、第２端は第１のＭＯＳスイッチ１０のゲート極（Gate）であり、第３端は第１のＭＯＳスイッチ１０のソース極（Source）である。

第２のスイッチ２０も三端子素子であり、如何なる電力スイッチでもよく、例えば、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ、ＮチャンネルＪＦＥＴ、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ、ＰチャンネルＪＦＥＴなどであるが制限はなく、以下第２のＭＯＳスイッチ２０と称す。低導通抵抗を備え、例えば１０ｍΩの抵抗であるが、制限はない。その第３端はもう一つの電源入力端（−電源入力端）に接続され、第１端は第１のトランス３０の一次コイル（インダクタ）３１の他端に接続され、第２端は第２のトランス８０に接続され、制御装置７０の制御を受けて開閉される。第１端は第２のＭＯＳスイッチ２０のドレイン極（Drain）であり、第２端は第２のＭＯＳスイッチ２０のゲート極（Gate）であり、第３端は第２のＭＯＳスイッチ２０のソース極（Source）である。

ＬＬＣ共振回路３０はさらにインダクタ３１およびコンデンサ３２を備え、インダクタ３１は第１のトランス４０の一次コイル４１の漏れインダクタンスまたは実質のコンデンサとすることができる。図２、３、４、５に示すように、インダクタ３１は実質のインダクタを例として説明を行い、仮にインダクタ３１が一次コイル４１の漏れインダクタンスの場合、図２、３、４、５中にはインダクタ３１が表示されない。インダクタ３１の一端は第１のスイッチ１０の第３端に接続され、コンデンサ３２の一端はインダクタ３１の他端に接続され、コンデンサ３２の他端は第１のトランス４０の一次コイル４１に接続される。

図３に示すように、インダクタ３１の一端は第１のスイッチ１０の第３端に接続され、インダクタ３１の他端は第１のトランス４０の一次コイル４１に接続され、コンデンサ３２の一端は一次コイル４１の他端に接続され、コンデンサ３２の他端は接地される。

図４に示すように、インダクタ３１の一端は第１のスイッチ１０の第３端に接続され、インダクタ３１の他端は第１のトランス４０の一次コイル４１に接続され、また、コンデンサ３２はさらに第１のコンデンサ３２１および第２のコンデンサ３２２を備え、第１のコンデンサ３２１の一端は正電源（Vcc）に接続され、他端は第２のコンデンサ３２２および一次コイル４１の他端に接続され、第２のコンデンサ３２２の一端は第１のコンデンサ３２１の他端に接続され、他端は接地される。

第１のトランス４０は例えば電力トランスであるがそれに限らない。第１のトランス４０は一次コイル４１、第１の二次コイル４２および第２の二次コイル４３を備え、一次コイル４１の両端はＬＬＣ共振回路３０にそれぞれ接続され、直流入力電圧を第１の二次コイル４２および第２の二次コイル４３にカップリングできる。

第１の同期整流器（synchronous rectifier：略称ＳＲ）５０は、如何なる電力スイッチでもよく、例えば、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ、ＮチャンネルＪＦＥＴ、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ、ＰチャンネルＪＦＥＴなどであるが制限はない。低導通抵抗を備え、例えば１０ｍΩの抵抗であるが制限はない。その第１端は第１のトランス４０の二次コイル４２の一端に接続され、第２端は制御装置７０の出力端に接続され、第３端は第２の同期整流器６０の第３端に接続される。第１の二次コイル４２の他端は制御装置７０の入力端および出力電圧（Vo）に接続され、そのゲート極は制御装置７０の制御を受け、第１の二次コイル４２が感応した直流電源を出力する。第１端は第１の同期整流器５０のドレイン極（Drain）であり、第２端は第１の同期整流器５０のゲート極（Gate）であり、第３端は第１の同期整流器５０のソース極（Source）である。

第２の同期整流器（synchronous rectifier：略称ＳＲ）６０は、如何なる電力スイッチでもよく、例えば、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ、ＮチャンネルＪＦＥＴ、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ、ＰチャンネルＪＦＥＴなどであるが制限はない。低導通抵抗を備え、例えば１０ｍΩの抵抗であるが制限はない。その第１端は第２の二次コイル４３の他端に接続され、第２端は制御装置７０のもう一つの出力端に接続され、第３端は第１の同期整流器４０の第３端に接続される。第２の二次コイル４３の他端は制御装置７０の入力端および出力電圧（Vo）に接続され、そのゲート極は制御装置７０の制御を受け、第２の二次コイル４３が感応した直流電源を出力する。第１端は第２の同期整流器６０のドレイン極（Drain）であり、第２端は第２の同期整流器６０のゲート極（Gate）であり、第３端は第２の同期整流器６０のソース極（Source）である。

また、第１の同期整流器５０および第２の同期整流器６０の接続方法を図５に示す。第１の同期整流器５０の第１端は第１のトランス４０の二次コイル４２の一端に接続され、第２端は制御装置７０の出力端に接続され、第３端は制御装置７０の入力端および出力電圧（Vo）に接続される。第２の同期整流器６０の一端は第２の二次コイル４２の他端に接続され、第２端は制御装置７０のもう一つの出力端に接続され、第３端は制御装置７０の入力端および出力電圧（Vo）に接続される。

制御装置７０は二次側に設置され、第１の同期整流器５０および第２の同期整流器６０および出力電圧（Vo）にそれぞれ接続され、オシレータコントローラ（oscillator controller）とすることができ、出力電圧（Vo）に基づいて第１のＭＯＳスイッチ１０、第２のスイッチ２０、第１の同期整流器５０および第２の同期整流器６０への出力頻度を調整することができ、制御装置７０は差動信号を第１の同期整流器５０および第２の同期整流器６０のゲート極に出力する。

第２のトランス８０は例えば駆動トランスであるが、それに限らない。第２のトランス８０は一次コイル８１、第１の二次コイル８２および第２の二次コイル８３を備え、第１の二次コイル８２と第２の二次コイル８３の極性は反対である。一次コイル８１の両端は制御装置７０の出力端にそれぞれ接続され、作動信号の受信に使用され、また、お互いに反位相の制御信号を第１のＭＯＳスイッチ１０および第２のスイッチ２０に出力する。第１の二次コイル８２の一端は第１のＭＯＳスイッチ１０のゲート極に接続され、他端はその第３端に接続され、第２の二次コイル８３は第２のスイッチ２０のゲート極に接続され、他端はもう一つの直流電源入力端に接続される。第２のスイッチ２０は正位相の制御信号の制御を受けて導通し、第２のスイッチ２０は反位相の制御信号の制御を受けて導通することができる。従って、制御装置７０の制御によって、第１のＭＯＳスイッチ１０を導通または遮断することができ、第１の遅延時間後、第１の同期整流器５０は導通または遮断される。第２のＭＯＳスイッチ２０が導通または遮断されてから第２の遅延時間後、第２の同期整流器６０は導通または遮断される。第１の遅延時間および第２の遅延時間は必要に応じて変更できる。

運転時、上述の構造の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータは、その制御装置７０が第１の同期整流器５０および第２の同期整流器６０を制御できる以外に、第２のトランス８０のカップリングによって第１のＭＯＳスイッチ１０および第２のＭＯＳスイッチ２０も直接制御でき、第１のＭＯＳスイッチの導通または遮断を行い、第１の遅延時間後、第１の同期整流器５０は導通または遮断される。第２のＭＯＳスイッチ２０が導通または遮断されてから第２の遅延時間後、第２の同期整流器６０は導通または遮断される。

また、本考案で使用される低導通抵抗を備える第１の同期整流器５０および第２の同期整流器６０は一般の整流器に取って代わるので、その電力浪費を大幅に低減することができ、上述のような第１の同期整流器５０および第２の同期整流器６０は１０ｍΩの導通抵抗を有し、仮に整流器が０.５Ｖの導通電圧を有する場合、その出力電流は１０Ａであるので、本考案の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータの導通時における第１の同期整流器５０または第２の同期整流器６０上の浪費電力は、ＩＯ²×ＲＤＳ（ＯＮ）＝１０²×１０×１０^-3＝１Ｗである。従来技術によるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータの導通時のその整流器上の浪費電力は、ＩＯ×Ｖｆ＝１０×０.５＝５Ｗであるので、本考案の第１の同期整流器５０または第２の同期整流器６０上の浪費電力は従来技術によるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータの整流器の五分の一であり、本考案の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータが進歩性を備えることが証明される。

図６は本考案の制御装置７０が第１のＭＯＳスイッチ１０、第２のＭＯＳスイッチ２０、第１の同期整流器５０および第２の同期整流器６０を制御するときの導通状態を示す図である。図に示すように、図中のＡ点位置において、制御装置７０は低電位から高電位に変化する信号を第１のＭＯＳスイッチ１０、第２のＭＯＳスイッチ２０、第１の同期整流器５０および第２の同期整流器６０に送信し、第１のＭＯＳスイッチ１０は即時に導通される。第１の同期整流器５０は制限はないが、例えば約０.４マイクロ秒の遅延後に導通される。この信号の遅延は第１の同期整流器５０のPowerMosスイッチの遅延によって形成され、第２のＭＯＳスイッチ２０および第２の同期整流器６０は遮断され、第１のＭＯＳスイッチ１０および第１の同期整流器５０と反位相の信号をそれぞれ出力する。

図中のＢ点位置において、制御装置７０は高電位から低電位に変化する信号を第１のＭＯＳスイッチ１０、第２のＭＯＳスイッチ２０第１の同期整流器５０および第２の同期整流器６０に送信し、第１の同期整流器５０は即時に遮断される。第１のＭＯＳスイッチ１０は制限はないが、例えば約０.１５マイクロ秒の遅延後に遮断される。また、第２の同期整流器６０は即時に導通され、第２のＭＯＳスイッチ２０は制限はないが、例えば約０.１５マイクロ秒の遅延後に導通される。この０.１５マイクロ秒の信号の遅延は第１のＭＯＳスイッチ１０および第２のＭＯＳスイッチ２０の電子回路およびPower Mosスイッチ本体の遅延によって形成され、必要に応じて変更できる。従って図中のＡとＢとの間において、第１のＭＯＳスイッチ１０および第１の同期整流器５０または第２のＭＯＳスイッチ２０および第２の同期整流器６０は同時に導通または遮断される。このように、従来技術による同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータのＭＯＳスイッチと整流器とが交互に導通するという欠点を解決できる。

上述の詳細な説明は本考案の実施例を示すものであり、本考案の目的、手段および効果は従来技術によるものとは明らかに異なり、本考案は新規性を備える。また、当該技術に熟知するものによる本考案の技術主旨に基づく部分的な変更または修飾はすべて本考案の権利範囲に含まれる。

本考案の一実施例による同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータを示すブロック図である。本考案の一実施例による同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータを示す回路図である。本考案の一実施例による同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータを示す回路図である。本考案の一実施例による同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータを示す回路図である。本考案の一実施例による同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータを示す回路図である。本考案の制御装置が第１のＭＯＳスイッチ、第２のＭＯＳスイッチ、第１の同期整流器および第２の同期整流器を制御するときの導通状態を示す図である。

符号の説明

１０第１のスイッチ
２０第２のスイッチ
３０ＬＬＣ共振コンバータ
３１インダクタ
３２コンデンサ
３２１第１のコンデンサ
３２２第２のコンデンサ
４０第１のトランス
４１一次コイル
４２第１の二次コイル
４３第２の二次コイル
５０第１の同期整流器
６０第２の同期整流器
７０制御装置
８０第２のトランス
８１一次コイル
８２第１の二次コイル
８３第２の二次コイル

Claims

三端子素子であり、その第１端が電源入力端に接続される第１のスイッチと、
三端子素子であり、その第３端がもう一つの電源入力端に接続され、第１端が前記第１のスイッチの第３端に接続される第２のスイッチと、
その一端が第１のスイッチに接続され、他端がもう一つの電源入力端に接続されるＬＬＣ共振回路と、
一次コイル、第１の二次コイルおよび第２の二次コイルを備え、前記一次コイルが前記ＬＬＣ共振回路に接続される第１のトランスと、
前記第１の二次コイルに接続される第１の同期整流器と、
前記第２の二次コイルに接続される第２の同期整流器と、
その入力端が前記第１の二次コイルの他端に接続され、出力端が前記第１の同期整流器および第２の同期整流器の第２端に接続される制御装置と、
その一次コイルの両端が前記制御装置の出力端にそれぞれ接続され、その第１の二次コイルの両端が前記第１のスイッチの第２端および第３端に接続され、その第２の二次コイルが前記第２のスイッチの第２端および第３端に接続される第２のトランスとを備え、
前記制御装置は前記第１の同期整流器および第２の同期整流器を直接制御するだけでなく、前記第２のトランスのカップリングによって前記第１のスイッチおよび第２のスイッチも直接制御することを特徴とする同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータ。
前記第１のスイッチおよび第２のスイッチは、いずれも一次側に設置され、前記第１の同期整流器および第２の同期整流器は、いずれも二次側に設置され、すべて低導通抵抗を備える電力スイッチであることを特徴とする請求項１記載の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータ。
前記電力スイッチは、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ、ＮチャンネルＪＦＥＴ、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴまたはＰチャンネルＪＦＥＴであり、前記第１端は前記ＦＥＴのドレイン極であり、前記第２端は前記ＦＥＴのゲート極であり、前記第３端はＦＥＴのソース極であることを特徴とする請求項２記載の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータ。
前記第１のトランスは、一次側に設置され、電力トランスであり、前記第２のトランスは、二次側に設置され、駆動トランスであり、前記第２のトランスの第１の二次コイルおよび第２の二次コイルの極性は反対であることを特徴とする請求項１記載の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータ。
前記制御装置は、二次側に設置され、オシレータコントローラであり、前記第１の同期整流器および第２の同期整流器の出力電圧に基づいて前記第１のスイッチ、第２のスイッチ、第１の同期整流器および第２の同期整流器に出力される出力頻度を調整することを特徴とする請求項１記載の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータ。
前記第１のスイッチが導通されてから第１の遅延時間が経過した後、前記第１の同期整流器は導通され、前記第１のスイッチは前記第１の同期整流器が遮断されてから第２の遅延時間が経過した後、遮断されることを特徴とする請求項１記載の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータ。
前記ＬＬＣ共振回路は、さらにインダクタおよびコンデンサを備え、前記インダクタは前記第１のトランスの一次コイルの漏れインダクタンスまたは実質のインダクタであることを特徴とする請求項１記載の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータ。
前記インダクタの一端は、前記第１のスイッチの第３端に接続され、他端は前記一次コイルに接続され、前記第１のコンデンサの一端は、前記電源入力端に接続され、他端は前記第２のコンデンサおよび前記一次コイルの他端に接続され、前記第２のコンデンサの一端は前記第１のコンデンサの他端に接続され、他端は接地されることを特徴とする請求項７記載の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータ。
前記インダクタの一端は、前記第１のスイッチの第３端に接続され、前記インダクタの他端は前記第１のトランスの一次コイルに接続され、前記コンデンサの一端は前記一次コイルの他端に接続され、前記コンデンサの他端は接地されることを特徴とする請求項７記載の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータ。
前記インダクタの一端は前記第１のスイッチの第３端に接続され、前記インダクタの他端は前記第１のトランスの一次コイルに接続され、前記コンデンサはさらに第１のコンデンサおよび第２のコンデンサを備え、前記第１のコンデンサの一端は正電源に接続され、他端は前記一次コイルに接続され、前記第２のコンデンサの一端は前記一次コイルの他端に接続され、接地されることを特徴とする請求項７記載の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータ。
前記第１の同期整流器の第１端は前記第１のトランスの二次コイルの一端に接続され、第２端は前記制御装置の出力端に接続され、第３端は前記制御装置の入力端および出力電圧に接続され、前記第２の同期整流器の一端は前記第２の二次コイルの他端に接続され、第２端は前記制御装置のもう一つの出力端に接続され、第３端は前記制御装置の入力端および出力電圧に接続されることを特徴とする請求項１記載の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータ。
前記第１の同期整流器の第１端は前記第１のトランスの二次コイルの一端に接続され、第２端は前記制御装置の出力端に接続され、第３端は前記第２の同期整流器の第３端に接続され、前記第２の同期整流器の第１端は前記第２の二次コイルの他端に接続され、第２端は前記制御装置のもう一つの出力端に接続され、前記第２の二次コイルの他端は前記制御装置の入力端および出力電圧に接続されることを特徴とする請求項１記載の同期整流機能を備えるハーフブリッジＬＬＣ共振コンバータ。