TW201401747A

TW201401747A - 具倍流整流電路之轉換器

Info

Publication number: TW201401747A
Application number: TW101123098A
Authority: TW
Inventors: Tsorng-Juu Liang; Ke-Ming Chen; Hsiu-Hao Liang; Shih-Ming Chen; Jiann-Fuh Chen
Original assignee: Univ Nat Cheng Kung
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2014-01-01

Abstract

本發明係揭露一種轉換器，包含一第一與一第二變壓器，各具二輸出端，其中該第一變壓器的該兩輸出端與該第二變壓器的該兩輸出端彼此並聯，以及一倍流整流電路，包括一第一輸出耦合電感，電連接於該第一與該第二變壓器，以及一第二輸出耦合電感，電連接於該第一與該第二變壓器和該第一輸出耦合電感。

Description

具倍流整流電路之轉換器

本發明涉及一種轉換器，尤指一種具倍流整流電路(current doubler)之諧振轉換器。

現今轉換器的使用日益普遍，尤以諧振轉換器為然。而傳統LLC諧振轉換器之負載電流與元件之電流應力相對較大，造成元件之額定電流等規格亦較高，其相對之製造成本也就較高；故值得進一步的研究改進，使其元件之負載電流與電流應力相對較低，俾降低其製造成本。

因此，如何進一步改善現有技術，以降低諧振轉換器之負載電流與元件之電流應力，實為一值得進一步探討的議題。

職是之故，發明人鑒於習知技術之缺失，乃思及改良發明之意念，終能發明出本案之「具倍流整流電路之轉換器」。

本案之主要目的在於提出一種具耦合電感倍流整流電路之轉換器，該轉換器透過諧振槽達到功率開關零電壓切換與輸出二極體零電流切換，且藉由該倍流整流電路以達成有效降低元件電流應力、提高轉換器效率及縮小變壓器體積等優點。

本案之又一主要目的在於提供一種轉換器，包含一半橋切換電路，具一第一輸入端、一第二輸入端與一中點，一第一與一第二諧振槽，分別電連接於該第一輸入端與該中點和該中點與該第二輸入端，一第一與一第二變壓器，分別電連接於該第一與該第二諧振槽，以及一倍流整流電路，包括一第一輸出耦合電感，電連接於該第一與該第二變壓器，以及一第二輸出耦合電感，電連接於該第一與該第二變壓器和該第一輸出耦合電感。

本案之下一主要目的在於提供一種轉換器，包含一第一與一第二諧振槽，一第一與一第二變壓器，各該變壓器之一極性相反，且各該變壓器分別電連接於該第一與該第二諧振槽，以及一倍流整流電路，包括一第一輸出耦合電感，電連接於該第一與該第二變壓器，以及一第二輸出耦合電感，電連接於該第一與該第二變壓器和該第一輸出耦合電感。

本案之另一主要目的在於提供一種轉換器，包含一第一與一第二變壓器，各具二輸出端，其中該第一變壓器的該兩輸出端與該第二變壓器的該兩輸出端彼此並聯，以及一倍流整流電路，包括一第一輸出耦合電感，電連接於該第一與該第二變壓器，以及一第二輸出耦合電感，電連接於該第一與該第二變壓器和該第一輸出耦合電感。

本案之再一主要目的在於提供一種轉換器，包含一半橋切換電路，具一第一與一第二輸入端與一中點，一諧振槽，電連接於該中點與該第二輸入端，一變壓器，電連接於該諧振槽，以及一倍流整流電路，包括一第一輸出耦合電感，電連接於該變壓器，以及一第二輸出耦合電感，電連接於該變壓器和該第一輸出耦合電感。

本案之又一主要目的在於提供一種轉換器，包含一全橋切換電路，具一第一與一第二輸出端，一諧振槽，電連接於該第一與該第二輸出端，一變壓器，電連接於該諧振槽，以及一倍流整流電路，包括一第一輸出耦合電感，電連接於該變壓器，以及一第二輸出耦合電感，電連接於該變壓器和該第一輸出耦合電感。

為了讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

第一圖為一依據本發明構想之第一較佳實施例之具倍流整流電路雙組變壓器LLC半橋諧振轉換器之電路圖。在第一圖中，該具倍流整流電路雙組變壓器LLC半橋諧振轉換器接收一直流輸入電壓V_dc與產生一直流輸出電壓V_o，具有一包括兩切換開關S₁與S₂之半橋切換電路、兩個諧振槽、兩個變壓器、一包括一第一與一第二輸出耦合電感L_o1/L_o2和兩個整流二極體(或第一與第二二極體)D_o1/D_o1之倍流整流電路及一輸出電容C_o，且並聯一負載R_L。該諧振轉換器之操作頻率介於第一諧振頻率f_r1與第二諧振頻率f_r2間，其各該諧振槽元件由諧振電容C_r1/C_r2、諧振電感L_r1/L_r2及激磁電感L_m1/L_m2所組成，上下臂兩組諧振槽元件參數均相同(分別為C_r1、L_r1與L_m1及C_r2、L_r2與L_m2)，該兩變壓器T₁與T₂的一次側與二次側匝數比皆為n，且兩變壓器之打點端相反是為了可以並聯輸出。而該兩切換開關S1與S2的閘極訊號之工作週期各為50%且相差180度，同時在該兩切換開關S1與S2之怠滯時間內，透過電路之寄生元件與外加諧振元件以達到功率開關(S1與S2)之零電壓切換，並經由變頻控制以調整輸出電壓。

如第一圖所示之具倍流整流電路雙組變壓器LLC半橋諧振轉換器，其動作原理探討如後，因正負半周對稱，故只分析正半周，並區分為模式1-模式4敘述如下。

模式I：此區間為t₀~t₁，開關S₁導通、開關S₂截止、二次側整流二極體D_o1導通與D_o2截止，上臂與下臂變壓器T1與T2一次側上的電壓分別被箝位在nV_o與-nV_o，使得激磁電感L_m1/L_m2之電流皆呈線性變化。

模式II：此區間為t₃~t₄，開關S₁導通、S₂截止、二次側整流二極體D_o1與D_o2截止。由於輸出整流二極體D_o1與D_o2均截止，上下臂變壓器T1與T2皆處於解耦狀態，因此輸入端能量無法傳遞至二次側負載。此時激磁電感L_m1/_Lm2開始參與諧振，該兩諧振槽由C_r1、L_r1與L_m1及C_r2、L_r2與L_m2所分別組成，而由於L_m1遠大於L_r1(且L_m2遠大於L_r2)，使得等效諧振電感變得很大，造成諧振頻率變小，故諧振電感L_r1/L_r2電流之波形較為平緩。

模式III：此區間為t₄~t₅，切換開關S₁與S₂截止、二次側整流二極體D_o1與D_o2截止。此區間內變壓器T1與T2保持解耦。而延續上一個狀態其諧振電感L_r1/L_r2電流之續流方向，迫使切換開關S₂之寄生電容從V_dc開始放電，使得切換開關S₁之寄生電容也從零開始被充電。

模式IV：此區間為t₅~t₆，切換開關S₁截止、二次側整流二極體D_o1截止，D_o2導通。當切換開關S₂之寄生電容C_ds2放電至零，將使得切換開關S₂的反向並聯二極體導通，以達到切換開關S₂之零電壓切換。而諧振槽L_r1與C_r1及L_r2與C_r2開始諧振。此時由於上下臂激磁電感L_m1與L_m2上電流變化產生之感應電壓分別為nV_o與-nV_o，使得二次側之輸出整流二極體D_o2導通，一次側能量則可經由上下臂變壓器T1與T2並聯傳送至輸出端。

第三圖與第四圖分別為如第一圖所示之具倍流整流電路雙組變壓器LLC半橋諧振轉換器的單組等效電路圖與其增益對頻率曲線圖。第三圖中除C_r1、L_r1、L_m1與C_o外，並包括一電感2n²L_k與一負載8R_c，其中R_c=(8/(π²))n²R_L，且接收一交流輸入電壓V_ab。在第四圖中，依轉換器之操作頻率可區分為一第一區段(零電壓切換，ZVS)、一第二區段(零電壓切換與零電流切換，ZVS&ZCS)以及一第三區段(零電流切換，ZCS)。

用於直流輸出之諧振轉換器主要以串聯諧振(Series resonant)為主架構，其主要分成兩種負載曲線的操作區域，SRC操作在諧振點之上(操作在電感性負載區)，LLC操作在諧振點之下與第二諧振點之間(操作在電容性負載區間)；在第四圖中，第一區段為SRC區段，第二區段為LLC區段。從第四圖可得知其電路具有傳統LLC轉換器之特性，更可以達到均分負載電流之優點。

如第一圖所示之具倍流整流電路雙組變壓器LLC半橋諧振轉換器，當其後級不使用耦合電感時，其電路圖與單組等效電路圖如第五圖與第六圖所示。在第六圖中，除C_r1、L_r1、L_m1與C_o外，並包括各為2n²L_o1與2n²L_o2之二電感與一負載2R_c，其中R_c=(8/(π²))n²R_L，且接收一交流輸入電壓V_ab。如第五圖所示之雙組變壓器LLC半橋諧振轉換器，其具有串聯諧振電路之特性，且可均分負載電流及降低電流應力。

第七圖為一依據本發明構想之第二較佳實施例之具倍流整流電路單組變壓器LLC半橋諧振轉換器之電路圖。第七圖與第一圖之不同處在於，其僅具有一組包括Cr1、Lr1與Lm1之諧振槽與一組變壓器T。如第七圖所示之單組變壓器LLC半橋諧振轉換器的增益對頻率曲線圖與第四圖類近，僅有些許細微之不同，故可參看第四圖。如前所述，串聯諧振轉換器，根據操作頻率之區段，可分為LLC與SRC兩區段；而如第七圖所示之單組變壓器LLC半橋諧振轉換器，是操作在如第四圖所示之LLC區段(ZVS&ZCS區段，或第二區段)。

第八圖為一依據本發明構想之第三較佳實施例之具倍流整流電路單組變壓器LLC全橋諧振轉換器之電路圖。第八圖與第七圖之不同在於，第七圖中之半橋切換電路被一包括四個切換開關S1-S4之全橋切換電路所取代。第八圖所示之單組變壓器LLC全橋諧振轉換器之增益對頻率曲線圖亦與第四圖類近，僅只是一些細微處不同，故也可參看第四圖。如前所述，串聯諧振轉換器，根據操作頻率之區段，可分為LLC與SRC兩區段；而如第八圖所示之單組變壓器LLC半橋諧振轉換器，是操作在如第四圖所示之SRC區段(ZVS區段，或第一區段)與LLC區段(ZVS&ZCS區段，或第二區段)，且其操作方式與上述第一圖所示之具倍流整流電路雙組變壓器LLC半橋諧振轉換器與第七圖所示之具倍流整流電路單組變壓器LLC半橋諧振轉換器類似。

在第一圖、第七圖與第八圖所示之諧振轉換器中，其所包括之倍流整流電路的該第一與該第二輸出耦合電感L_o1/L_o2和該第一與該第二二極體D_o1/D_o1的第一連接方式皆如第九圖(a)所示，但是該第一與該第二輸出耦合電感L_o1/L_o2和該第一與該第二二極體D_o1/D_o1的連接方式還包括以下如第九圖(b)所示之第二連接方式；其動作原理與第九圖(a)相同，但接法不同。因此，在第一圖、第七圖與第八圖所示之諧振轉換器中，其所包括之倍流整流電路的該第一與該第二輸出耦合電感L_o1/L_o2和該第一與該第二二極體D_o1/D_o1的連接方式亦均可改為如第九圖(b)所示之方式。

實施例：

1.一種轉換器，包含：一半橋切換電路，具一第一輸入端、一第二輸入端與一中點；一第一與一第二諧振槽，分別電連接於該第一輸入端與該中點和該中點與該第二輸入端；一第一與一第二變壓器，分別電連接於該第一與該第二諧振槽；以及一倍流整流電路，包括：一第一輸出耦合電感，電連接於該第一與該第二變壓器；以及一第二輸出耦合電感，電連接於該第一與該第二變壓器和該第一輸出耦合電感。

2.根據實施例1所述之轉換器，更包括一輸出電容，其中該半橋轉換器更包括各具一第一與一第二端之一第一與一第二切換開關，該第一輸入端電連接於該第一切換開關之該第一端，該中點電連接於該第一切換開關之該第二端與該第二切換開關之該第一端，該第二輸入端電連接於該第二切換開關之該第二端與一接地端，該第一諧振槽包括彼此串聯電連接之一第一諧振電感、一第一諧振電容與一第一激磁電感，該第二諧振槽包括彼此串聯電連接之一第二諧振電感、一第二諧振電容與一第二激磁電感，該第一諧振電感電連接於該第一輸入端，該第一激磁電感電連接於該中點，該第二諧振電感電連接於該中點，該第二激磁電感電連接於該第二輸入端，該第一變壓器包括一第一一次側繞組與一第一二次側繞組，該第二變壓器包括一第二一次側繞組與一第二二次側繞組，該第一一次側繞組並聯電連接於該第一激磁電感，該第二一次側繞組並聯電連接於該第二激磁電感，該輸出電容、該第一二次側繞組、該第二二次側繞組、該第一輸出耦合電感與該第二輸出耦合電感各具一第一端與一第二端，該第一二次側繞組之該第一端電連接於該第二二次側繞組之該第一端與該第一輸出耦合電感之該第一端，該第一二次側繞組之該第二端電連接於該第二二次側繞組之該第二端與該第二輸出耦合電感之該第二端，該第一輸出耦合電感之該第二端電連接於該第二輸出耦合電感之該第一端，該倍流整流電路更包括各具一陽極與一陰極之一第一二極體與一第二二極體，該第一二極體之該陽極電連接於該第一輸出耦合電感之該第一端，該第一二極體之該陰極電連接於該第二二極體之該陰極與該輸出電容之該第一端，該輸出電容之該第二端電連接於該第一輸出耦合電感之該第二端，該第一與該第二輸入端接收一直流輸入電壓，且該輸出電容之該第一端與該第二端輸出一直流輸出電壓。

3.根據實施例1或2所述之轉換器，更包括一輸出電容，其中該半橋轉換器更包括各具一第一與一第二端之一第一與一第二切換開關，該第一輸入端電連接於該第一切換開關之該第一端，該中點電連接於該第一切換開關之該第二端與該第二切換開關之該第一端，該第二輸入端電連接於該第二切換開關之該第二端與一接地端，該第一諧振槽包括彼此串聯電連接之一第一諧振電感、一第一諧振電容與一第一激磁電感，該第二諧振槽包括彼此串聯電連接之一第二諧振電感、一第二諧振電容與一第二激磁電感，該第一諧振電感電連接於該第一輸入端，該第一激磁電感電連接於該中點，該第二諧振電感電連接於該中點，該第二激磁電感電連接於該第二輸入端，該第一變壓器包括一第一一次側繞組與一第一二次側繞組，該第二變壓器包括一第二一次側繞組與一第二二次側繞組，該第一一次側繞組並聯電連接於該第一激磁電感，該第二一次側繞組並聯電連接於該第二激磁電感，該輸出電容、該第一二次側繞組、該第二二次側繞組、該第一輸出耦合電感與該第二輸出耦合電感各具一第一端與一第二端，該第一二次側繞組之該第一端電連接於該第二二次側繞組之該第一端與該第一輸出耦合電感之該第一端，該第一二次側繞組之該第二端電連接於該第二二次側繞組之該第二端與該第二輸出耦合電感之該第一端，該第一輸出耦合電感之該第二端電連接於該第二輸出耦合電感之該第二端與該輸出電容之該第一端，該倍流整流電路更包括各具一陽極與一陰極之一第一二極體與一第二二極體，該第一二極體之該陽極電連接於該第二二極體之該陽極，該第一二極體之該陰極電連接於該第一輸出耦合電感之該第一端，該第二二極體之該陰極電連接於該第二輸出耦合電感之該第一端，該輸出電容之該第二端電連接於該第一二極體之該陽極，該第一與該第二輸入端接收一直流輸入電壓，且該輸出電容之該第一端與該第二端輸出一直流輸出電壓。

4.一種轉換器，包含：一第一與一第二諧振槽；一第一與一第二變壓器，其中各該變壓器之一極性相反，且各該變壓器分別電連接於該第一與該第二諧振槽；以及一倍流整流電路，包括：一第一輸出耦合電感，電連接於該第一與該第二變壓器；以及一第二輸出耦合電感，電連接於該第一與該第二變壓器和該第一輸出耦合電感。

5.根據實施例4所述之轉換器，更包括具一第一輸入端、一第二輸入端與一中點之一半橋切換電路，其中該第一諧振槽電連接於該第一輸入端與該中點，且該第二諧振槽電連接於該中點與該第二輸入端。

6.一種轉換器，包含：一第一與一第二變壓器，各具二輸出端，其中該第一變壓器的該兩輸出端與該第二變壓器的該兩輸出端彼此並聯；以及一倍流整流電路，包括：一第一輸出耦合電感，電連接於該第一與該第二變壓器；以及一第二輸出耦合電感，電連接於該第一與該第二變壓器和該第一輸出耦合電感。

7.根據實施例6所述之轉換器，更包括具一第一輸入端、一第二輸入端與一中點之一半橋切換電路、一第一諧振槽與一第二諧振槽，其中該第一諧振槽電連接於該第一輸入端與該中點，且該第二諧振槽電連接於該中點與該第二輸入端。

8.一種轉換器，包含：一半橋切換電路，具一第一與一第二輸入端與一中點；一諧振槽，電連接於該中點與該第二輸入端；一變壓器，電連接於該諧振槽；以及一倍流整流電路，包括：一第一輸出耦合電感，電連接於該變壓器；以及一第二輸出耦合電感，電連接於該變壓器和該第一輸出耦合電感。

9.根據實施例8所述之轉換器，更包括一輸出電容，其中該半橋轉換器更包括各具一第一與一第二端之一第一與一第二切換開關，該第一輸入端電連接於該第一切換開關之該第一端，該中點電連接於該第一切換開關之該第二端與該第二切換開關之該第一端，該第二輸入端電連接於該第二切換開關之該第二端與一接地端，該諧振槽包括彼此串聯電連接之一諧振電感、一諧振電容與一激磁電感，該諧振電感電連接於該中點，該激磁電感電連接於該第二輸入端，該變壓器包括一一次側繞組與一二次側繞組，該一次側繞組並聯電連接於該激磁電感，該輸出電容、該二次側繞組、該第一輸出耦合電感與該第二輸出耦合電感各具一第一端與一第二端，該二次側繞組之該第一端電連接於該第一輸出耦合電感之該第一端，該二次側繞組之該第二端電連接於該第二輸出耦合電感之該第二端，該第一輸出耦合電感之該第二端電連接於該第二輸出耦合電感之該第一端，該倍流整流電路更包括各具一陽極與一陰極之一第一二極體與一第二二極體，該第一二極體之該陽極電連接於該第一輸出耦合電感之該第一端，該第一二極體之該陰極電連接於該第二二極體之該陰極與該輸出電容之該第一端，該輸出電容之該第二端電連接於該第一輸出耦合電感之該第二端，該第一與該第二輸入端接收一直流輸入電壓，且該輸出電容之該第一端與該第二端輸出一直流輸出電壓。

10.根據實施例8或9所述之轉換器，更包括一輸出電容，其中該半橋轉換器更包括各具一第一與一第二端之一第一與一第二切換開關，該第一輸入端電連接於該第一切換開關之該第一端，該中點電連接於該第一切換開關之該第二端與該第二切換開關之該第一端，該第二輸入端電連接於該第二切換開關之該第二端與一接地端，該諧振槽包括彼此串聯電連接之一諧振電感、一諧振電容與一激磁電感，該諧振電感電連接於該中點，該激磁電感電連接於該第二輸入端，該變壓器包括一一次側繞組與一二次側繞組，該一次側繞組並聯電連接於該激磁電感，該輸出電容、該二次側繞組、該第一輸出耦合電感與該第二輸出耦合電感各具一第一端與一第二端，該二次側繞組之該第一端電連接於該第一輸出耦合電感之該第一端，該二次側繞組之該第二端電連接於該第二輸出耦合電感之該第一端，該倍流整流電路更包括各具一陽極與一陰極之一第一二極體與一第二二極體，該第一二極體之該陽極電連接於該第二二極體之該陽極，該第一二極體之該陰極電連接於該第一輸出耦合電感之該第一端，該第一輸出耦合電感之該第二端電連接於第二輸出耦合電感之該第二端與該輸出電容之該第一端，該第二二極體之該陰極電連接於該第二輸出耦合電感之該第一端，該輸出電容之該第二端電連接於該第一二極體之該陽極，該第一與該第二輸入端接收一直流輸入電壓，且該輸出電容之該第一端與該第二端輸出一直流輸出電壓。

11.一種轉換器，包含：一全橋切換電路，具一第一與一第二輸出端；一諧振槽，電連接於該第一與該第二輸出端；一變壓器，電連接於該諧振槽；以及一倍流整流電路，包括：一第一輸出耦合電感，電連接於該變壓器；以及一第二輸出耦合電感，電連接於該變壓器和該第一輸出耦合電感。

12.根據實施例11所述之轉換器，更包括一輸出電容，其中該全橋轉換器更包括一第一與一第二輸入端和各具一第一與一第二端之一第一至一第四切換開關，該第一輸入端電連接於該第一切換開關與該第三切換開關之各該第一端，該第一輸出端電連接於該第三切換開關之該第二端與該第四切換開關之該第一端，該第二輸出端電連接於該第一切換開關之該第二端與該第二切換開關之該第一端，該第二輸入端電連接於該第二切換開關與該第四切換開關之各該第二端與一接地端，該諧振槽包括彼此串聯電連接之一諧振電感、一諧振電容與一激磁電感，該諧振電感電連接於該第一輸出端，該激磁電感電連接於該第二輸出端，該變壓器包括一一次側繞組與一二次側繞組，該一次側繞組並聯電連接於該激磁電感，該輸出電容、該二次側繞組、該第一輸出耦合電感與該第二輸出耦合電感各具一第一端與一第二端，該二次側繞組之該第一端電連接於該第一輸出耦合電感之該第一端，該二次側繞組之該第二端電連接於該第二輸出耦合電感之該第二端，該第一輸出耦合電感之該第二端電連接於該第二輸出耦合電感之該第一端，該倍流整流電路更包括各具一陽極與一陰極之一第一二極體與一第二二極體，該第一二極體之該陽極電連接於該第一輸出耦合電感之該第一端，該第一二極體之該陰極電連接於該第二二極體之該陰極與該輸出電容之該第一端，該輸出電容之該第二端電連接於該第一輸出耦合電感之該第二端，該第一與該第二輸入端接收一直流輸入電壓，且該輸出電容之該第一端與該第二端輸出一直流輸出電壓。

13.根據實施例11或12所述之轉換器，更包括一輸出電容，其中該全橋轉換器更包括一第一與一第二輸入端和各具一第一與一第二端之一第一至一第四切換開關，該第一輸入端電連接於該第一切換開關與該第三切換開關之各該第一端，該第一輸出端電連接於該第三切換開關之該第二端與該第四切換開關之該第一端，該第二輸出端電連接於該第一切換開關之該第二端與該第二切換開關之該第一端，該第二輸入端電連接於該第二切換開關與該第四切換開關之各該第二端與一接地端，該諧振槽包括彼此串聯電連接之一諧振電感、一諧振電容與一激磁電感，該諧振電感電連接於該第一輸出端，該激磁電感電連接於該第二輸出端，該變壓器包括一一次側繞組與一二次側繞組，該一次側繞組並聯電連接於該激磁電感，該輸出電容、該二次側繞組、該第一輸出耦合電感與該第二輸出耦合電感各具一第一端與一第二端，該二次側繞組之該第一端電連接於該第一輸出耦合電感之該第一端，該二次側繞組之該第二端電連接於該第二輸出耦合電感之該第一端，該倍流整流電路更包括各具一陽極與一陰極之一第一二極體與一第二二極體，該第一二極體之該陽極電連接於該第二二極體之該陽極，該第一二極體之該陰極電連接於該第一輸出耦合電感之該第一端，該第一輸出耦合電感之該第二端電連接於第二輸出耦合電感之該第二端與該輸出電容之該第一端，該第二二極體之該陰極電連接於該第二輸出耦合電感之該第一端，該輸出電容之該第二端電連接於該第一二極體之該陽極，該第一與該第二輸入端接收一直流輸入電壓，且該輸出電容之該第一端與該第二端輸出一直流輸出電壓。

綜上所述，本發明在於提供一種具耦合電感倍流整流電路之轉換器，該轉換器透過諧振槽達到功率開關零電壓切換與輸出二極體零電流切換，且藉由該倍流整流電路以達成有效降低元件電流應力、提高轉換器效率及縮小變壓器體積等優點，故其確實具有進步性與新穎性。

是以，縱使本案已由上述之實施例所詳細敘述而可由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

001‧‧‧倍流整流電路

第一圖：其係顯示一依據本發明構想之第一較佳實施例之具倍流整流電路雙組變壓器LLC半橋諧振轉換器之電路圖；第二圖(a)-(d)：其係分別顯示一如第一圖所示之具倍流整流電路雙組變壓器LLC半橋諧振轉換器於正半週時，其模式I、模式II、模式III與模式IV之電路示意圖；第三圖：其係顯示一如第一圖所示之具倍流整流電路雙組變壓器LLC半橋諧振轉換器之單組簡化等效電路之電路圖；第四圖：其係顯示一如第一圖所示之具倍流整流電路雙組變壓器LLC半橋諧振轉換器之電壓增益對頻率之特性曲線之波形圖；第五圖：其係顯示一如第一圖所示之具倍流整流電路雙組變壓器LLC半橋諧振轉換器當其後級不使用耦合電感時之電路圖；第六圖：其係顯示一如第五圖所示之具倍流整流電路雙組變壓器LLC半橋諧振轉換器之單組簡化等效電路之電路圖；第七圖：其係顯示一依據本發明構想之第二較佳實施例之具倍流整流電路單組變壓器LLC半橋諧振轉換器之電路圖；第八圖：其係顯示一依據本發明構想之第三較佳實施例之具倍流整流電路單組變壓器LLC全橋諧振轉換器之電路圖；以及第九圖(a)-(b)：其係分別顯示一依據本發明構想之第一至第三較佳實施例中之倍流整流電路之第一與第二電路連接方式之電路圖。

001‧‧‧倍流整流電路

Claims

一種轉換器，包含：一半橋切換電路，具一第一輸入端、一第二輸入端與一中點；一第一與一第二諧振槽，分別電連接於該第一輸入端與該中點和該中點與該第二輸入端；一第一與一第二變壓器，分別電連接於該第一與該第二諧振槽；以及一倍流整流電路，包括：一第一輸出耦合電感，電連接於該第一與該第二變壓器；以及一第二輸出耦合電感，電連接於該第一與該第二變壓器和該第一輸出耦合電感。
如申請專利範圍第1項所述之轉換器，更包括一輸出電容，其中該半橋轉換器更包括各具一第一與一第二端之一第一與一第二切換開關，該第一輸入端電連接於該第一切換開關之該第一端，該中點電連接於該第一切換開關之該第二端與該第二切換開關之該第一端，該第二輸入端電連接於該第二切換開關之該第二端與一接地端，該第一諧振槽包括彼此串聯電連接之一第一諧振電感、一第一諧振電容與一第一激磁電感，該第二諧振槽包括彼此串聯電連接之一第二諧振電感、一第二諧振電容與一第二激磁電感，該第一諧振電感電連接於該第一輸入端，該第一激磁電感電連接於該中點，該第二諧振電感電連接於該中點，該第二激磁電感電連接於該第二輸入端，該第一變壓器包括一第一一次側繞組與一第一二次側繞組，該第二變壓器包括一第二一次側繞組與一第二二次側繞組，該第一一次側繞組並聯電連接於該第一激磁電感，該第二一次側繞組並聯電連接於該第二激磁電感，該輸出電容、該第一二次側繞組、該第二二次側繞組、該第一輸出耦合電感與該第二輸出耦合電感各具一第一端與一第二端，該第一二次側繞組之該第一端電連接於該第二二次側繞組之該第一端與該第一輸出耦合電感之該第一端，該第一二次側繞組之該第二端電連接於該第二二次側繞組之該第二端與該第二輸出耦合電感之該第二端，該第一輸出耦合電感之該第二端電連接於該第二輸出耦合電感之該第一端，該倍流整流電路更包括各具一陽極與一陰極之一第一二極體與一第二二極體，該第一二極體之該陽極電連接於該第一輸出耦合電感之該第一端，該第一二極體之該陰極電連接於該第二二極體之該陰極與該輸出電容之該第一端，該輸出電容之該第二端電連接於該第一輸出耦合電感之該第二端，該第一與該第二輸入端接收一直流輸入電壓，且該輸出電容之該第一端與該第二端輸出一直流輸出電壓。
如申請專利範圍第1項所述之轉換器，更包括一輸出電容，其中該半橋轉換器更包括各具一第一與一第二端之一第一與一第二切換開關，該第一輸入端電連接於該第一切換開關之該第一端，該中點電連接於該第一切換開關之該第二端與該第二切換開關之該第一端，該第二輸入端電連接於該第二切換開關之該第二端與一接地端，該第一諧振槽包括彼此串聯電連接之一第一諧振電感、一第一諧振電容與一第一激磁電感，該第二諧振槽包括彼此串聯電連接之一第二諧振電感、一第二諧振電容與一第二激磁電感，該第一諧振電感電連接於該第一輸入端，該第一激磁電感電連接於該中點，該第二諧振電感電連接於該中點，該第二激磁電感電連接於該第二輸入端，該第一變壓器包括一第一一次側繞組與一第一二次側繞組，該第二變壓器包括一第二一次側繞組與一第二二次側繞組，該第一一次側繞組並聯電連接於該第一激磁電感，該第二一次側繞組並聯電連接於該第二激磁電感，該輸出電容、該第一二次側繞組、該第二二次側繞組、該第一輸出耦合電感與該第二輸出耦合電感各具一第一端與一第二端，該第一二次側繞組之該第一端電連接於該第二二次側繞組之該第一端與該第一輸出耦合電感之該第一端，該第一二次側繞組之該第二端電連接於該第二二次側繞組之該第二端與該第二輸出耦合電感之該第一端，該第一輸出耦合電感之該第二端電連接於該第二輸出耦合電感之該第二端與該輸出電容之該第一端，該倍流整流電路更包括各具一陽極與一陰極之一第一二極體與一第二二極體，該第一二極體之該陽極電連接於該第二二極體之該陽極，該第一二極體之該陰極電連接於該第一輸出耦合電感之該第一端，該第二二極體之該陰極電連接於該第二輸出耦合電感之該第一端，該輸出電容之該第二端電連接於該第一二極體之該陽極，該第一與該第二輸入端接收一直流輸入電壓，且該輸出電容之該第一端與該第二端輸出一直流輸出電壓。
一種轉換器，包含：一第一與一第二諧振槽；一第一與一第二變壓器，其中各該變壓器之一極性相反，且各該變壓器分別電連接於該第一與該第二諧振槽；以及一倍流整流電路，包括：一第一輸出耦合電感，電連接於該第一與該第二變壓器；以及一第二輸出耦合電感，電連接於該第一與該第二變壓器和該第一輸出耦合電感。
如申請專利範圍第4項所述之轉換器，更包括具一第一輸入端、一第二輸入端與一中點之一半橋切換電路，其中該第一諧振槽電連接於該第一輸入端與該中點，且該第二諧振槽電連接於該中點與該第二輸入端。
一種轉換器，包含：一第一與一第二變壓器，各具二輸出端，其中該第一變壓器的該兩輸出端與該第二變壓器的該兩輸出端彼此並聯；以及一倍流整流電路，包括：一第一輸出耦合電感，電連接於該第一與該第二變壓器；以及一第二輸出耦合電感，電連接於該第一與該第二變壓器和該第一輸出耦合電感。
如申請專利範圍第6項所述之轉換器，更包括具一第一輸入端、一第二輸入端與一中點之一半橋切換電路、一第一諧振槽與一第二諧振槽，其中該第一諧振槽電連接於該第一輸入端與該中點，且該第二諧振槽電連接於該中點與該第二輸入端。
一種轉換器，包含：一半橋切換電路，具一第一與一第二輸入端與一中點；一諧振槽，電連接於該中點與該第二輸入端；一變壓器，電連接於該諧振槽；以及一倍流整流電路，包括：一第一輸出耦合電感，電連接於該變壓器；以及一第二輸出耦合電感，電連接於該變壓器和該第一輸出耦合電感。
如申請專利範圍第8項所述之轉換器，更包括一輸出電容，其中該半橋轉換器更包括各具一第一與一第二端之一第一與一第二切換開關，該第一輸入端電連接於該第一切換開關之該第一端，該中點電連接於該第一切換開關之該第二端與該第二切換開關之該第一端，該第二輸入端電連接於該第二切換開關之該第二端與一接地端，該諧振槽包括彼此串聯電連接之一諧振電感、一諧振電容與一激磁電感，該諧振電感電連接於該中點，該激磁電感電連接於該第二輸入端，該變壓器包括一一次側繞組與一二次側繞組，該一次側繞組並聯電連接於該激磁電感，該輸出電容、該二次側繞組、該第一輸出耦合電感與該第二輸出耦合電感各具一第一端與一第二端，該二次側繞組之該第一端電連接於該第一輸出耦合電感之該第一端，該二次側繞組之該第二端電連接於該第二輸出耦合電感之該第二端，該第一輸出耦合電感之該第二端電連接於該第二輸出耦合電感之該第一端，該倍流整流電路更包括各具一陽極與一陰極之一第一二極體與一第二二極體，該第一二極體之該陽極電連接於該第一輸出耦合電感之該第一端，該第一二極體之該陰極電連接於該第二二極體之該陰極與該輸出電容之該第一端，該輸出電容之該第二端電連接於該第一輸出耦合電感之該第二端，該第一與該第二輸入端接收一直流輸入電壓，且該輸出電容之該第一端與該第二端輸出一直流輸出電壓。
如申請專利範圍第8項所述之轉換器，更包括一輸出電容，其中該半橋轉換器更包括各具一第一與一第二端之一第一與一第二切換開關，該第一輸入端電連接於該第一切換開關之該第一端，該中點電連接於該第一切換開關之該第二端與該第二切換開關之該第一端，該第二輸入端電連接於該第二切換開關之該第二端與一接地端，該諧振槽包括彼此串聯電連接之一諧振電感、一諧振電容與一激磁電感，該諧振電感電連接於該中點，該激磁電感電連接於該第二輸入端，該變壓器包括一一次側繞組與一二次側繞組，該一次側繞組並聯電連接於該激磁電感，該輸出電容、該二次側繞組、該第一輸出耦合電感與該第二輸出耦合電感各具一第一端與一第二端，該二次側繞組之該第一端電連接於該第一輸出耦合電感之該第一端，該二次側繞組之該第二端電連接於該第二輸出耦合電感之該第一端，該倍流整流電路更包括各具一陽極與一陰極之一第一二極體與一第二二極體，該第一二極體之該陽極電連接於該第二二極體之該陽極，該第一二極體之該陰極電連接於該第一輸出耦合電感之該第一端，該第一輸出耦合電感之該第二端電連接於第二輸出耦合電感之該第二端與該輸出電容之該第一端，該第二二極體之該陰極電連接於該第二輸出耦合電感之該第一端，該輸出電容之該第二端電連接於該第一二極體之該陽極，該第一與該第二輸入端接收一直流輸入電壓，且該輸出電容之該第一端與該第二端輸出一直流輸出電壓。
一種轉換器，包含：一全橋切換電路，具一第一與一第二輸出端；一諧振槽，電連接於該第一與該第二輸出端；一變壓器，電連接於該諧振槽；以及一倍流整流電路，包括：一第一輸出耦合電感，電連接於該變壓器；以及一第二輸出耦合電感，電連接於該變壓器和該第一輸出耦合電感。
如申請專利範圍第11項所述之轉換器，更包括一輸出電容，其中該全橋轉換器更包括一第一與一第二輸入端和各具一第一與一第二端之一第一至一第四切換開關，該第一輸入端電連接於該第一切換開關與該第三切換開關之各該第一端，該第一輸出端電連接於該第三切換開關之該第二端與該第四切換開關之該第一端，該第二輸出端電連接於該第一切換開關之該第二端與該第二切換開關之該第一端，該第二輸入端電連接於該第二切換開關與該第四切換開關之各該第二端與一接地端，該諧振槽包括彼此串聯電連接之一諧振電感、一諧振電容與一激磁電感，該諧振電感電連接於該第一輸出端，該激磁電感電連接於該第二輸出端，該變壓器包括一一次側繞組與一二次側繞組，該一次側繞組並聯電連接於該激磁電感，該輸出電容、該二次側繞組、該第一輸出耦合電感與該第二輸出耦合電感各具一第一端與一第二端，該二次側繞組之該第一端電連接於該第一輸出耦合電感之該第一端，該二次側繞組之該第二端電連接於該第二輸出耦合電感之該第二端，該第一輸出耦合電感之該第二端電連接於該第二輸出耦合電感之該第一端，該倍流整流電路更包括各具一陽極與一陰極之一第一二極體與一第二二極體，該第一二極體之該陽極電連接於該第一輸出耦合電感之該第一端，該第一二極體之該陰極電連接於該第二二極體之該陰極與該輸出電容之該第一端，該輸出電容之該第二端電連接於該第一輸出耦合電感之該第二端，該第一與該第二輸入端接收一直流輸入電壓，且該輸出電容之該第一端與該第二端輸出一直流輸出電壓。
如申請專利範圍第11項所述之轉換器，更包括一輸出電容，其中該全橋轉換器更包括一第一與一第二輸入端和各具一第一與一第二端之一第一至一第四切換開關，該第一輸入端電連接於該第一切換開關與該第三切換開關之各該第一端，該第一輸出端電連接於該第三切換開關之該第二端與該第四切換開關之該第一端，該第二輸出端電連接於該第一切換開關之該第二端與該第二切換開關之該第一端，該第二輸入端電連接於該第二切換開關與該第四切換開關之各該第二端與一接地端，該諧振槽包括彼此串聯電連接之一諧振電感、一諧振電容與一激磁電感，該諧振電感電連接於該第一輸出端，該激磁電感電連接於該第二輸出端，該變壓器包括一一次側繞組與一二次側繞組，該一次側繞組並聯電連接於該激磁電感，該輸出電容、該二次側繞組、該第一輸出耦合電感與該第二輸出耦合電感各具一第一端與一第二端，該二次側繞組之該第一端電連接於該第一輸出耦合電感之該第一端，該二次側繞組之該第二端電連接於該第二輸出耦合電感之該第一端，該倍流整流電路更包括各具一陽極與一陰極之一第一二極體與一第二二極體，該第一二極體之該陽極電連接於該第二二極體之該陽極，該第一二極體之該陰極電連接於該第一輸出耦合電感之該第一端，該第一輸出耦合電感之該第二端電連接於第二輸出耦合電感之該第二端與該輸出電容之該第一端，該第二二極體之該陰極電連接於該第二輸出耦合電感之該第一端，該輸出電容之該第二端電連接於該第一二極體之該陽極，該第一與該第二輸入端接收一直流輸入電壓，且該輸出電容之該第一端與該第二端輸出一直流輸出電壓。