TW200828745A - Active latching circuit for constraining peak voltage - Google Patents

Description

200828745 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 一種限制峰值電壓之主動箝位電路，係藉控制主動箝位電路之導通週 期來控制變壓n激磁電流，避免變壓器線圈飽和之電路。 【先前技#ί】 習知主動箝位電路如第1圖所示，主要係利用一脈波調變單元5控制 一主開關單元11與一副開關單元12之交錯開啟，控制一變壓器2線圈之 激磁電流大小以調節輸出功率，經過一兩開關元件SW3、SW4組成的整流 單疋轉換為直流電力輸出，另具有一輸出回授單元4產生一回授，該回授 之訊號送至該脈波調變單元5以配合負載暫態變動而調整輸出；其產生波 形如第2圖所示’當暫態電流變動過大而超過線圈之飽和臨界線1〇：3時將 造成變壓器飽和，進而產生突波電流1〇2，雖現今之脈波調變單元5使用之 積體電路晶# (1C)皆具有過電流倾之魏，但該過電雜護功能係限 制該變壓器2之激磁電流與貞載紐總合之最大麵，而#貞載電流很低 時’激磁電流卻有可能過高，但在未達到該過電流保護功能所限制之最大 fe圍之前無法停止該激磁電流上升至該變壓器飽合，該過電流飽合功能當 該變壓器飽合使突波電流丨現即關該主開關單元u P讀除突波電流，但 關，前-瞬間出現之突波辦經過變壓器線圈兩端相互之感應，於該主開 關單7L 11上產生非常高之突波電壓lcn，對獅供應器之破壞極大，此即 為習知技術之問題；而習知之箝位電路控制如美國專利第4441146號 「Optimal resetting of the transformer，s _ in single_ende(i 咖她rs」係利用兩個關單純的交錯導通，由於該專利無控制兩開 通時序之機制，於暫態時變壓H可能達到飽合，隨賴㈣飽 態響應不良、暫態噪音與飽和時之過電壓現象，造成輸出品質不良或者^ 路元件有損毁之虞；之後再有中華民國公告第312869號之「定電壓籍拉 向轉換電源供應器」，該先前專利係利用—箝位電感與二極體將多餘能 存至-電容，纽定該箝位電感與變壓器—次側之線誠量相同時^ 容之充電與放電能量相等，可抑觀__和，__之 2 加上述之元件造減耗增加且降低效率，而且±述該箝位域感量必須^ 5 200828745 與變壓器一次側感量完全一樣，若兩者感量不同即造成兩者不匹配，產生 能置流向不均衡之問題，而實施上兩電感之匹配相當困難；因此仍需改善 主動籍位電路之控制方法，使具有避免飽和且同時具有低損耗與實施簡便 之優點。 【發明内容】 本發明係-種限制峰值龍之絲箝位電路，主要之目的係藉由控制 該主動箝位電路之工作週期，產生暫態能量緩衝空間以避免變壓器線圈飽 和。 該限制峰值賴之主動箝位電路，健性連接於-獅供應器之變壓 電路’賴壓電路包含有—轉換電力之變壓器、—驅動該變壓器並產生一 時脈訊遽之脈波調變單元以及—電性連接於該麵器及該脈波調變單元之 輸出回授單元，而該主動箝位電路包括_主關單元…副開關單元、一 零點判別單元、一輔助線圈、一峰對峰值檢知單元、一回授單元與一脈波 控制單元，該脈波調變單元係控制該主開關單元動作以改變流經該變壓器 之電流^該輔助線_產生自變壓器—次側感應產生該擷取訊號，該零 點判別單元藉賴取訊號觸主開關單元之動作，而由該脈波控制單元接 爻觸發後推動該副開關單元導通，該擷取訊號更藉由該峰對峰值檢知單元 與該回授單元產生-電流與變壓n—次側之電流分流匯流為一回授電流， ，回授電流控制制關單元之關，祕關單元關至該主開關 單元開啟之期間形成一可容忍暫態電壓變化之緩衝空間。 【實施方式】 、本發明之電路架構請參閱第1 ，該主動箝位包括—受控於一脈 I周變單it 5之主開關單兀Η與—副開關單元12，該主開關單元U與副 開關單元12之導通控制賴供應H中_變壓n 2 —次側之激磁電流週期， 其中該變壓器2之激磁電流週期分為電流呈固定斜率上升之正半週與電流 呈另-固絲率下降之負半週，而由該變壓器2之二次側感應—電壓，並L 2開關元件SW3、，組成的整流私轉換為直流電力輸出，該脈波調 ^早7〇5_產生-時脈訊號CLK供-同步整流驅動單元3使用，該同步 整流驅動單元3利用該時脈訊號CLK檢知該主開關單元u與副開關單元 6 200828745 12之動作，以控制該整流單元的兩開關元件SW3、sw4同步動 回授單it 4自輸人端取得-訊號回授至__變單元^ :負載變動關整該主開關單^之X作週期；而為使輯變動較大時產 生之線圈激磁電流在不會飽和的安全區間内，本發明係彻_峰對峰值檢 知早疋6、一零點判別單元7、一回授單元S與一脈波控制單元9 副 開關單元12之導通週期，使該主開關單元u與副開關單元12 週 j具有容忍暫Μ壓變化之财，射該峰對峰鎌知單元6係自該變 壓裔2 -次側線圈上獲得與-次側線圈電壓等比例放大或縮小之 號，該峰對峰值檢知單元6可利用一辅助線圈61取得該搁取訊號，並檢知 觸取訊號之最大健最小值；啸·該零_別單元7 _操取訊號 之最大值與最小值檢知該娜職聊變化之複數臨界點，藉由魏數餘 界點即可得知該主開關料Η之動作，且藉由判別該主_單元u之動 作使該邮單70 I2之導猶機可確實與該主開關單元u錯開·，該脈波 ，制單以接受鎌賴鮮元5之日械訊號CLK紐，飾使該副開關 早7G 12提早關，使該主開關單元u於該副開關單元12關閉之後才會導 通’又該回授單7L 8亦依據纖取識之大小成比例產n回授電流 lb送至该脈波控制單it 9,該脈波控制單元9控制該副開關單元12之動作， 而該副開關單元12導通時，另藉—迴路自變壓器2線圈電賴取―第二回 授電流Is，該第一回授電流lb與該第二回授電流Is g流成一第三回授電 流’该第二回授電流觸發該脈波控制單元9關閉該副開關單元12，利用該 第三回授電献小決定該綱關單元12關之喊，使制開關單元12 關閉（tumOFF)到該主開關單元n再次開啟（tum〇N)之期間，形成一 可因應電壓變動之預留裕度，於是當負載變動時，該主開關單元u導通之 週期可於該預留裕度中延展以提高輸出，且於該預留裕度中安全工作，不 因電流之變化而導致變壓器飽和。 請參閱第3圖、第4圖與第5圖所示，便於了解該方塊圖中之具體實 施電路與動作之波形，該峰對峰值檢知單元6利用一輔助線圈61於變壓器 2旁，感應一與線圈一次側電壓等比例放大或縮小之擷取訊號，經過電容 C卜C2及二極體D4、D5形成的峰對峰值檢知單元6取得該擷取訊號之最 7 200828745 大值與最小值’在修R3、R7及電㈣Q2形成之零關解元7中，該 輔助線圈61兩端接於該電晶體Q2之基極與射極，當該擷取訊號之週期變 化時’該電晶體Q2之工作狀態隨即變化，藉以檢知該主開關單元^之動 作；鎌波控制單元9係由電阻R6、R8、R1〇、Ru、電容C4、二極體出、 稽納一極體D2與電晶體Q3、Q4、Q5所組成，其中電晶體q3、q4、q5 形成二確保該副開關單元12關閉（〇FF)或導通（〇N)之關器，該脈波 控制單S 9接受時脈訊號CLK之正緣觸發使賴開财元丨2關（)， 而6亥零點酬單疋？確定該主開關單元n關_使電晶體Q3、Q4、Qw 動該副開關單元12導通⑽）；又該回授單元8係由電阻幻、似、似、 R5稽納—極體D1與f晶體Qi形成，·|翊取訊號送魏電㈣口丨之基 極與射極’且射極旁連接稽納二極體m做為穩壓，形成射極端具有固定電 壓’使電晶體Q1集極產生與該擷取訊號大小成反比之第一回授電流化，而 該副開關單元12導通時务迴路自變壓器2線圈電流娜—第二回授電 流Is ’而該第-迴授電流Ib與該第二回授電流Is匯流形成一第三回授電 流’用以觸發該脈波控制單元9 +之電晶體Q4，造成電晶體Q4、Q3、Q5 之工作狀態改變，進而關閉該副開關單元12 ;請參閱第5圖中之波形，盆 中Va為該脈波調變單元5推動該主開關單元丨丨導通之電壓，亦即％餘 該主開關單元U導通⑽）之週期，而力則代表該副開關單元Η導通 =期，杨為該主開關單Μ關閉（〇FF)時，該主開關單㈣兩端之 電壓’由滅形圖中可看出，該主_單元u與該_關單元Η之導通 週期皆錯開，且岭之導通週期間具有預留之帥，當线時，因該 關单凡11與副開關單元12導通週期不長，使該預留之空間增寬，於^ 不斷增加時，該預留之空間可供該主開關單以i與副開關單元12之導 週期延展’且使其懸H 2 _紐於触開關單元u之最大導通 開啟(〇Ν)之期間，形成-可因應電壓變 =之_裕度，於«貞，魅關單元u導通之週射於^ 導3=^提高輸心且於麵祕射安全^，不因電流變動而 8 200828745 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並個以限定本發明，如 該訊號娜單元亦可儀—可等比繼大糕之半導體藉獲取與線圈電 抓等比例縮小或放大之獅^號，任何熟冑此技藝者，在*脫離本發明之 精神和範_，而所作之些許更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明中，因此本 發明之保護細當視後附之巾請專利細所界定者為準。 綜上所述’本發犧f知之·增進上述姐，應已充分符合_性及進 步性之法定綱專利要件’爰依法提出帽，歸#局鄉本 利申請案’以勵創作，至感德便。 【圖式簡單說明】 第1圖係習知主動箝位電路示意圖。 第2圖係習知主動箝位電路之波形圖。 第3圖係本發明之電路方塊圖。 第4圖係本發明之實施例電路圖 第5圖係實施例之波形圖。 【主要元件符號說明】 11...... •主開關單元 12...... •d開關單元 101...... •突波電壓 102...... •突波電流 103...... •飽和臨界線 2 ...... •變壓器 3 ...... 4 ...... •輸出回授單元 5 ...... •脈波調變單元 6 ...... •峰對峰值檢知單元 61...... •辅助線圈 7 ...... •零點判別單元 8 ...... •回授單元 9 ...... •脈波控制單元 9

Claims (1)

1. 200828745 * - . 十、申請專利範圍： 種限制峰值電壓之主動箝位電路，係概連接於一獅供應器之變壓電 該ι壓電路包含有一轉換電力之變壓器、一驅動該變壓器並產生一 、=訊说之=波機單威及_雜連接於該髓狀該脈波調變單元 之輸出回授单7〇，其中該主動箝位電路係用以控制該變壓器之電流大 小，該主動箝位電路包括·· 訊號擷取單元，係電性連接該變壓器之一次側以取得輸出一掘取 訊號； 、零”占判別單元係電性連接邊訊號操取單元以接收該擷取訊號， 触獅娜訊叙最大健最小蚊⑲麵取喊職變化之複數 臨界點； ▲-喊單7L ’係電性連接職麵取單元轉㈣訊號，依據 該掏取訊號之大小產生-第—回授電流，另自[次側分流顧取一 第二回授電流，並使該第-回授電流與該第二回授電流匯流為一第三回 授電流； -主開關單元及-副開關單元，係紐連接該變壓器並控制其電流 路徑，而該主開關單元係由該脈波調變單元產生其導通時序； 一一脈波控制單元，受該第三回授電流、該時脈訊號與該零點姻單 【 元疋義之臨界點來觸發控制該副開關單元之開啟（〇N)與關閉（〇FF)， 與该主開關單元錯開形成該變壓器之激磁電流週期。 2·如申請專利範圍第1項所述之限制峰值電壓之主動箝位電路，其中該訊號 擷取單元係利用一辅助線圈於變壓器旁感應出與線圈電流等比例縮小或 玫大之擷取訊號。 3·如申請專利範圍第2項所述之限制峰值電壓之主動箝位電路，其中該訊號 擷取單元更包括一峰對峰值檢知單元定義出該擷取訊號之最大值與最小 值。 4·如申請專利範圍第1項所述之限制峰值電壓之主動箝位電路，其中該訊號 擷取單元係利用一可等比例放大電流之半導體元件獲取與線圈電壓等比 例縮小或放大之擷取訊號。 200828745 5 之梅靖，其中該》 斜率下降之負半週。 固疋斜率上升之正半週與電流呈另-固定 7'==2=述之限制峰值電壓之主動箝位電路，其中_ 丰调制電壓準位，當該變壓器激磁電流週期之負 長該負2過度延長導致輸出電壓低於該最低限制電壓準位時則停止延 第1項所述之限制峰值電壓之主動籍位電路，其中該脈波 细―稽納二極體（zenerdiGde)產生最低限制電壓準位。 調iir圍第1項所述之闕峰值電壓之絲箝位·，其中該脈波 1 〇 L心70產生之時脈城健生制關單元導通之最大週期限制。 ㈣^專娜邮9獅述之關峰值龍之主絲位，其中該脈 變早％產生之時脈訊麟以訊號正緣義該_關單元。 申請專解_丨賴述之關峰值賴之主動箝位電路，其中該回 :疋係_—龍控制之電絲，依職取峨之大小產纽比例之電 流0 11