TW456096B - A synchronous flyback converter - Google Patents

Description

456096 五、發明說明（1) 技術範轉 本發明有關於一DC-DC轉換器電路，而且尤其有關於一 同步返馳轉換器電路，用以在連續模式中操作。 發明背景與先前技藝 不同電子裝置之DC-DC.電源供應器中，使用功率整流器 以輸出校正整流輪出電壓。通常會在第二側應用一個二極 體，以獲得該整流輪出電壓。 使用返驰結構為獲得合適整流器電路的一種方法。在充 電間隔期間，返馳結構中之第一側將磁能儲存在一可磁化 核心等。接著在所謂之返馳間隔期間，將能量供應給第二 侧。具有一返馳結構之功率整流器電路，與其他整流器電 路相比，其主要優點在於其簡單的結構使其製造成本減 低。 另外，返驶轉換器可區分成兩個不同種類： —連續模式返驰轉換器，以及 —不連續模式返馳轉換器。 在連續模式返驰轉換器中，磁能永遠不會降至零，使得能 量不斷流入或流出變壓器，而不連續模式中，能量流入及 流出變壓器時會產生間隔。 一個習用之返馳轉換器包括，在第一側上具有變壓器之 第一繞組及一開關，以及在第二側上具有連接至一個二極 體之該變壓器的第二繞組，及可連接一負載之輸出電容 哭。 〇□ 這類轉換器在二極體具有大量的壓降。因而在此情形下

第4頁 4 5 609 6 五、發明說明（2) 當輸出電容器之輸出電壓低，在二極體之壓降成為整體電 壓中很重要的部分時，功率轉換器即無法有效地在這樣的 低電壓下運用。 為解決此問題，可在第二側使用具有較低壓降之場效電 晶體（FET)。這樣的配置會減少在第二側的損失。該FET電 晶體可以例如直接連接至一辅助繞組，該輔助繞组配置成 與變壓器之第二繞組串聯。根據這些原則設計之轉換器， 為例如在審查中之瑞典專利申請案9 8 0 1 5 9 5 - 1 號中所說 明者。 然而，這類驅動結構中，使用輔助繞組之處，第二側上 F E 了之閘極振幅取決於輸入電壓，即施加至第一側之電 壓。由於在這類例子中，驅動振幅必須設計用於最低輸入 電壓，因此會導致多餘的驅動損失。這尤其在需大量輸入 電壓範圍處產生問題。另外，其他根據習用之DC-DC轉換 器，在1Y0 9 8/ 0 4 0 2 8 及ffO 9 5 / 0 2 9 1 8 中有說明。 發明總結 本發明之目的在於克服上述問題，並提供一連續模式返 规轉換器，其雖具有簡單結構，但與根據先前技藝之轉換 器相比更為有效，且其尤其適合用於大量輸入電壓範圍。 藉由如後列申請專利範圍之功率轉換器，可達成此點與 其他目的。 因此，藉由從輸出電壓供電之反向缓衝電路產生一驅動 脈衝。籍由使用這樣的脈衝產生電路，使.同步開關之驅動 信號變成與輸入電壓無關，而能藉以將驅動損失減至最

°45 609 6 五、發明說明（3^ ' ---- ’ J、〇 附圖簡單說明 以下藉由不限範例及參考附圖，更詳細說明本發明，其 圖1為—連續模式—DC轉換器之電路圖。 ''圖2a-2c為時序圖。 最佳實施例詳細說明 々圖1顯不__DC_DC轉換器。該功率轉換器在第一側包括一 ，一，組1 〇 1及一開關i 0 3。從此電壓源丨〇 5供應該第一繞 通功率。該開關可為例如圖中所示之^通道纟⑴”^電晶體

Qj。將電晶體Q 1之汲極終端連接至第一繞組丨Q i之第一終 端’而將源極連接至電壓源1 q 5之低電壓輸入終端。藉由 與该電晶體Q1之閘極連接之控制裝置（未示），控制該開 關γ使該開關在需要的時間導通或截止該電晶體…。該控 φ1』' t置可以從例如該轉換器第二側之輸出終端收集控制資 料。 。接著可經由一整流電路，將DC電壓源丨〇5連接至一AC電 壓供應益（未示）。該第一側經由一變壓器M 2將能量供給第 二側。該第二侧包括一第二繞組丨〇 g，具有與第一側上之 繞組相反方向的繞組。 將該109之第一終端m ,連接至電阻R1之第一终端 113 ,ΡΝΡ電晶體Q3之射極，以及輸出電容器⑶之第一 終端117。將該電阻以之第二終端119，連接至電阻R2之第 一終端121，電阻R2之第二終端丨23則連接至繞組1〇9之第

45 609 6 五、發明說明（4) —终端1 2 5。 將電晶體Q 3之基極1 2 7連接至點1 2 9，該點1 2 9介於電阻 R1之第二終端119及電阻R2之第一終端121間。將電晶體Q3 之收集器丨31，連接至MPN電晶體Q4之收集器133° 在一最佳實施例中’經由串連之電阻R3及一電容器Cl ， 將電晶體Q 4之基極1 3 5連接至繞組1 〇 9之第二終端1 2 5。將 電晶體Q4之射極137，連接至電容器c〇之第二終端139，以 及F Ε Τ電晶體Q 2之源極1 4 1。將電晶體q 2之問極1 4 3連接至 點丨4 5 ’該點1 4 5介於電晶體q 3及q 4之收集終端間。將電晶 體Q2之汲極連接至繞組1〇9之第二終端125。一負載ZL可速 接至輸出電容器C 0之終端間。 操作時，Q1導通時間中，即控制裝置使M0SFET電晶體傳 導時’能量儲存在變壓器Μ 2之核心。由於繞組之方向，在 電晶體Q 2之汲極終端出現正電壓。電晶體q 4會在同時傳 導，而因此截止電晶體Q 2。 藉由控制裝置截止電晶體q丨時，由於儲存在變壓器Μ 2核 〜之π羞，會反轉變壓益· Μ 2繞組的極性。該反轉的極性會 導致在電晶體Q2之汲極出現〜負電壓。經由電阻R1及以所 提供之分壓器，在第二側之反轉極性會導致電晶體⑽傳 導。電晶體Q3開始傳導時，電晶體⑽之閘極終端升高’而 使電晶體Q2開始傳導。提供電容器c丨及電阻R3，以使電晶 體Q3之導通及截止時間低。

$ ?頁 456096 案號 88116943 五、發明說明（5) 時，出現在變壓器M2 示在對應時間時，出 電壓。 因此，藉由提供一 緩衝器，在第二侧產 項優點。因此，該脈 與輸入電壓無關之同 小 〇 另外，在第二側上 利申請案9 8 0 1 5 9 5 - 1 本發明不限於上述 不悖離以下申請專利 圖式元件符號說明 H.22y 修ΐ 畔

修正 之第二繞組終端間的電壓。圖2 c中顯 現在電晶體Q 2之閘極與源極終端間的 配置，以由輸出電壓終端供電之反向 生FET電晶體之驅動脈衝，而獲得幾 衝產生電路配置，產生一驅動信號至 步開關，而能藉以將驅動損失減至最 不需輔助繞組，如同時審查之瑞典專 號，可有利於某些應用。 配合圖1，2 a，2 b及2 c之實施例，在 範圍可加以修改。 10 1 第一繞組 14 1 源 103 開關 143 閘 105 DC電壓源 145 點 109 第二繞組 111 、 113 、117 、 119 、 121 、123 、 125 終端 115 射極 127 基極 129 點 131 、 133 集極 135 基極 137 射極 139 終端

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Claims (1)

1. 4 5 609 6 88116943 六、申諳專利範圍 --------------------------- 1 ·=種連續模式返馳轉換器，具有第一及第二側’該第 二側包括一同步開關（Q2)，其特徵為一配 ^ 出電®用以控制該同步開關而操作。 口應轉換器衡 申請專利範圍第1項之轉換器，其特徵為用以控制 之Z置包括，一PNP電晶體（Q3) ’其射極與該轉換 益之第—輸出終端（117)連接，與一卟况電晶體（^)，其射 極與該轉換器之第二輸出終端（139)及開關（Q 輸 入終端（1 4 3 )連接》 3‘如申請專利範圍第2項之轉換器，其特徵為該電晶體 (Q3)之基極終端（127)，經由一分壓器電路（R1 ，κ2)，由 第二側之終端供電。 4·如申請專利範圍第3項之轉換器，其特徵為該分壓器 電路包括兩個串聯之電阻（R1及R2)。 5.如申請專利範圍第2至4項中任一項之轉換器，其特徵 為該電晶體（Q 4 )基極終端（1 3 5 )，係由第二側—終端（1 2 5 ) 供電。 、 6·如申請專利範圍第5項之轉換器，其特徵為該電晶體 (Q4)之基極終端（135) ’經由包括一電阻（R3)及一電容器 (C1)串連之電路’與第二側之終端（125)連接。 7. 如申請專利範圍第1 ，2，3或4項之轉換器，其特徵為 該開關（Q2 )係一FET電晶體’尤其為一m〇sfET電晶體。 8. —種控制連續模式返馳轉換器之方法，該返驰轉換器 具有第一側及第二側，該第二側包括一同步開關（q 2 )，其 特徵為該開關藉由一回應該轉換器之輸出電壓而操作的配

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