517442 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（彳） 發明背景： 本發明是關於對各種電子裝置被使用作電源之切換電 源電路。 如返馳變流器與前向變流器之切換變流器是廣爲人知 作爲切換電源電路。這些切換變流器在切換作業中形成方 形波，所以對切換雜訊的壓制有一限制。因爲它們的作業 特徵也是已知的，對電源轉換效率的改進有一限制。因此 ，由共振式變流器形成之各種切換電源電路已經提出。共 振式變流器使得快速地獲得高電源轉換效率變得可能’且 達成低雜訊因爲共振式變流器在切換作業中形成正弦波波 形。共振式變流器有能由相當少數的零件形成的另一優點 〇 圖5是顯示先前技藝切換電源電路的範例之電路圖。以 商業交流電輸入電壓VAC供應圖5所示之電源電路，且接著 經整流且平滑的電壓Ei由含橋接整流器電路Di與平滑電容 器CM之全波整流器電路而產生。 包括切換裝置Q1且由所謂的單端（single-ended )系 統執行切換作業之自激電壓共振式變流器電路被提供作中 斷自全波整流器電路輸入之經整流且平滑的電壓Ei之切換 變流器。B】T (雙極接面電晶體），其爲高抗壓雙極電晶 體，在此例中被用作電壓共振式變流器。 絕緣變流變壓器PIT傳送切換裝置Q1的切換輸出至切 換電源電路的次面側。如圖6所示，絕緣變流變壓器PIT有 由組合例如亞鐵鹽做的E形核心CR1與CR2以核心CR1的磁 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) i#
、1T f 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） χ -4 _ 517442 Α7 Β7 五、發明説明（2 ) 腳相對於核心CR2的磁腳這樣的方式形成之E-E形核心。主 要繞線N1與次要繞線N2由使用分離線軸B以彼此分離之狀 態繞著E-E形核心的中央磁腳。並且，空隙G在中央磁腳 中形成，如圖6所示，以提供鬆散偶合於需要的偶合係數。 空隙G可以由使各E形核心CR1與CR2的中央磁腳短於各E 形核心CR1與CR2的兩外部磁腳而形成。偶合係數例如被設 爲0.85，以提供鬆散偶合狀態，藉此不會快速地獲得飽和狀 態。 如圖5所示，絕緣變流變壓器PIT的主要繞線N1的末點 被連接至切換裝置Q1的集極，而主要繞線N 1的飽和點經由 共振電流偵測繞線ND被連接至平滑電容器Ci的正極。因 此，以切換裝置Q 1的切換輸出供應給主要繞線N1，藉此周 期對應於切換裝置Q1的切換頻率之交流電壓在主要繞線N1 發生。 由主要繞線N1感應之交流電壓在絕緣變流變壓器PIT 的次要側之次要繞線Ν 2發生。在此例中，次要側平行共振 電容器C2係與次要繞線Ν2平行連接，所以次要繞線们的 漏電感L2與次要側平行共振電容器C2的電容形成平行共振 電路。該平行共振電路轉換次要繞線Ν2感應之交流電壓變 成共振電壓，藉此電壓共振作業於次要側上獲得。 電源電路設有平行共振電路以轉換切換作業變成電壓 共振式作業於主要側上’與平行共振電路以提供電壓共振 作業於次要側上。如上述之主要側與次要側設有共振電路 之切換變流器稱爲”複雜共振式切換變流器”。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格{ 210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517442 A 7 ___B7 _ 五、發明説明（3 ) 提到絕緣變流變壓器PIT的次要側作業，主要繞線N1 的電感L1與次要繞線N2的電感L2間之互感係數Μ變成+M 或-Μ ，依主要繞線Ν1與次要繞線Ν2的繞線方向，整流二 極體DO的連接關係而定，且改變於次要繞線Ν2感應之交流 電壓的極性。例如，圖7A所示之電路的對等性有+M的互感 係數，而圖7B所示之電路的對等性有-M的互感係數。此將 被應用至圖5所示之絕緣變流變壓器PIT的次要側作業。當 於次要繞線N2獲得之交流電壓有正極性，造成經整流電流 流動於橋接整流器電路DBR之作業可以被考慮+M作業模式 ’或前置作業，反之當於次要繞線N2獲得之交流電壓有負 極性，造成經整流電流流動於橋接整流器電路DBR之作業 可以被考慮-M作業模式，或返馳作業。每次於次要繞線N2 獲得之交流電壓變成正或負，互感係數的作業模式分別變 成+M或-M。 由於這樣的組態，由主要側平行共振電路與次要側平 行共振電容器的效果增加之電源被供應至負載側，且因此 供應至負載側之電源被等量增加，因此改進最大負載電源 的增加的比率。因爲如參考圖5所述而達成，空隙G形成絕 緣變流變壓器PIT中以提供鬆散偶合於需要的偶合係數，因 此不會快速地獲得飽和狀態。 切換裝置Q 1的基極係經由基極電流限制電阻RB與啓 動電阻RS連接至平滑電容器Ci的正極側，以致於在電源器 的啓始之基極電流自經整流且平滑電壓的線採取。插入於 切換裝置Q1與主要側接地間之箝位二極體DD形成在切換 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 _ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517442 A7 B7 _ 五、發明説明（4 ) 裝置Q1的關閉期間流動之箝位電流的路徑。切換裝置Q1的 集極係連接至絕緣變流變壓器PIT的主要繞線N1的一端， 而切換裝置Q1的射極接地。 平行共振電路Cr係平行連接於切換裝置Q1的集極與射 極.。並且在此例中，平行共振電路Cr的電容與絕緣變流變 壓器PIT的主要繞線N1側的漏電感L1形成電壓共振式變流 器的主要側平行共振電路。 圖5所示之正交式控制變壓器PRT是設有共振電流偵測 繞線ND，驅動繞線NB，與控制繞線NC之飽和反應器。設 置正交式控制變壓器PRT以驅動切換裝置且達到定數電 壓之控制。正交式控制變壓器PRT的結構是由兩各具四磁 腳彼此以磁腳的末端連接之立方核心，未顯示於圖中。共 振電流偵測繞線ND與驅動繞線NB以相同的繞線方向繞著 立方核心的兩磁腳，且控制繞線NC以正交於共振電流偵測 繞線ND與驅動繞線NB之方向圍繞。 在此例中，正交式控制變壓器PRT的共振電流偵測繞 線Nd序列地插於平滑電容器Ci與絕緣變流變壓器PIT的主 要繞線N 1間，以致於切換裝置Q 1的切換輸出經由主要繞線 N 1而傳送至共振電流偵測繞線ND。由正交式控制變壓器 PRT的共振電流偵測繞線ND獲得之切換輸入經由電壓器偶 合而感應於驅動繞線NB，藉此交流電壓在驅動繞線NB被 產生當作驅動電壓。驅動電壓自NB與CB的序列共振電路 被輸出當作驅動電流至切換裝置Q1的基極，其經由基極電 流限制電阻RB形成自振驅動電路。因此，切換裝置Q1於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格< 210 X297公釐） 一， / -------—I#------π------f (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 517442 A7 ___B7___ 五、發明説明（5 ) 由序列共振電路的共振頻率決定之切換頻率執行切換作業 。接著在切換裝置Q1的集極獲得之切換輸出被傳送至絕緣 變流變壓器PIT的主要繞線N1。 含二極體DO與平滑電容器C0之半波整流電路於電源電 路的次要側上被提供作次要繞線N2，以致於次要側直流輸 出電壓E0由僅包含前置作業之半波整流作業獲得。在此例 中，次要側直流輸出電壓E0也自分支點被輸出至控制電路1 ，該控制電路1使用直流輸出電壓E0當作偵測電壓。 控制電路1根據在次要側直流輸出電壓E0的程度之改變 由改變流過控制繞線NC之控制電流的程度變動地控制繞於 正交式控制變壓器PRT上之驅動繞線NB。此導致包括切換 裝置Q 1的自振驅動之電路之驅動繞線NB的電感LB之序列 共振電路的共振條件之改變。此意味改變切換裝置Q 1的切 換頻率的作業，藉此次要側直流輸出電壓被穩定化。而且 在包括正交式控制變壓器PRT之定數電壓控制這樣的組態 中，在主要側之切換變流器是電壓共振式的，所以電源電 路由複雜的控制法執行作業，其中電源電路變動地控制切 換頻率且同時在切換周期內控制切換裝置的傳導角度。 圖8A，8B，8C，8D，8E與8F是顯示圖5所示之電源 電路的作業之波形圖。圖8A，8B與8C各顯示交流輸入電壓 VAC = 100V且最大負載電源Pomax = 200W之電源電路的作 業。圖8D，8E與8F各顯示交流輸入電壓VAC = 100V且最 小負載電源Pom ax = 0W，或無負載之電源電路的作業。 當切換裝置Q1執行主要側上之切換作業時，主要側平 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
LP f 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517442 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（6 ) 行共振電路在切換裝置Q1被關閉期間之時期TOFF期間執 行共振作業。因此，如圖8A與8D所示’橫跨平行共振電容 器Cr之平行共振電壓VI在時期TOFF期間形成正弦曲線的 共振脈衝波形。在具平行共振電路當作次要側共振電路之 複雜共振式變流器的例子中，在切換裝置Q1被關閉期間之 時期TOFF被固定。而在切換裝置Q1被打開期間之時期 TON被改變，如圖所示。 電壓共振式變流器在主要側於圖所示之時刻執行切換 作業，因此次要側上之整流器二極體DO在次要繞線N2感應 之交流電壓上執行切換與整流作業。在此例中，如圖8B與 8E所示，橫跨次要繞線N2之電壓V0在整流器二極體DO被 打開期間之時期DON期間被箝位於次要側直流輸出電壓E0 的程度，而由於在整流器二極體DO被關閉期間之時期DOFF 期間次要側平行共振電容器的共振效果，電壓V0形成正弦 曲線脈衝波形於負極的方向。如圖8C與8F所示，經由整流 器二極體DO儲存於平滑電容器C0之次要側經整流電流10於 時期DON的開始險峻地提升且之後漸漸地降低它的程度， 因此實質上形成鋸齒波形。 比較圖8A與8D表示切換頻率fs被控制以利負載電源 P〇被降低時提升，且當在切換裝置Q1被打開期間，以定數 長度固定時期TOFF且改變時期TON時，切換頻率fs被改 變〇 如圖5所示形成之電壓共振式變流器根據負載電源之變 化改變平行共振電壓VI的程度。例如，平行共振電壓VI在 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .P. 訂 f 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 517442 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 最大負載電源Pomax = 200W時是550 Vp，反之平行共振電 壓VI在最小負載電源Pomin = 0W時變成300 Vp。此意味平 行共振電壓V 1有當負載電源變較重時提升之趨勢。類似地 ，時期DOFF期間獲得之橫跨次要繞線N2之電壓V0的尖峰 程度有當負載電源變較重時增加之趨勢。在此例中，電壓 V0在最大負載電源Pomax = 200W時是450 Vp，反之電壓V0 在最小負載電源Pomin =0W時是220 Vp。 如圖5所示之電源電路的特徵，圖9顯示關於交流輸入 電壓VAC在最大負載電源Pomax = 200W之切換頻率fs，切 換周期內之時期TOFF與時期TON，與平行共振電壓VI之 變化的特徵。 圖9顯示切換頻率fs對交流輸入電壓VAC = 90V至140V 在fs = 100 KHz至140KHZ的範圍內被改變。這表示根據直 流輸入電壓在次要側直流輸出電壓E0中之穩定變化。提到 交流電輸入電壓VAC之變化，切換頻率被控制以利交流電 輸入電壓VAC的程度被增加時提升。 提到一切換周期內之時期TOFF與時期TON ，時期 TOFF是定數，與切換頻率fs對照，反之時期TON被減少以 利切換頻率fs增加時形成二次曲線。這也表示由複雜控制 法控制切換頻率之作業。 平行共振電壓VI也根據商業交流電源VAC之變化改變 ;如圖9所示，平行共振電壓V 1的程度當交流電輸入電壓 VAC被增加時提升。 圖10顯示於次要側上設有序列共振電路之複雜共振式 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） --------：0------^------·1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 10 - 517442 A7 _B7_ 五、發明説明（8 ) 變流器的另一範例。如在圖5所示之電源電路的例子中，圖 1 0的電源電路設有在主要側上執行單終結作業之自激電壓 共振式變流器。 且在此例中，序列共振電路Cs被序列地連接至電源電 路的次要側上之次要繞線N2的啓始點以形成次要側序列共 振電路。此例之電源電路設有橋接整流器電路DBR當作次 要側整流器電路。次要繞線N 2的啓始點係經由序列共振電 路Cs連接至橋接整流器電路DBR的正極輸入端子，且次要 繞線N2的啓始點係連接至橋接整流器電路DBR的負極輸入 端子。 在此電路組態中，次要繞線N2獲得之交流電電壓，也 就是，次要側序列共振電路的共振輸出由橋接整流器電路 DBR受全波整流支配，且接著儲存於平滑電容器C0中，藉 此獲得次要側直流輸出電壓E0。 且在此例中，次要側直流輸出電壓E0自分支點被輸入 至控制電路1，控制電路1使用經輸入的直流輸出電壓E0當 作定數電壓控制之偵測電壓。 圖11A，11B，11C，11D，11E與11F是顯示圖10所示 之電源電路的作業之波形圖。圖11A ，11B與11C各顯示交 流輸入電壓VAC二100V且最大負載電源pomax = 200W之電 源電路的作業。圖11 D ，11 E與1 1 F各顯示交流輸入電壓 VAC = 100V且最小負載電源Pomax = 0W，或無負載之電源 電路的作業。 如圖11A與11D所示，橫跨平行共振電容器Cr之平行 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 •up—· 經濟，部智慧財產局員工消費合作社印製 517442 A7 _B7_ 五、發明説明（9 ) 共振電壓VI在時期TOFF期間形成正弦曲線的共振脈衝波 形。在具平行共振電路當作次要側共振電路之複雜共振式 變流器的例子中，在切換裝置Q1被關閉期間之時期TOFF 被固定。而在切換裝置Q1被打開期間之時期TON被改變， 如圖所示。 圖11A與11D的波形所顯示的也在此例中，切換頻率fs 被控制以利負載電源Ρ〇降低時提升。並且，切換頻率fs ( 切換周期）由在一切換周期內變化切換裝置Q1被打開期間 之時期TON而改變。 如圖10所示形成之電路有當負載電源變較重時提升平 行共振電壓VI的程度之趨勢。在此例中，電壓VI在最大負 載電源Pomax = 200W時是580 Vp，反之電壓VI在最小負載 電源 Pomin=0W 時是 380Vp。 如圖11A與11E所示，流過切換裝置Q1的汲極或集極之 切換輸出電流IQ1是與時期TOFF及T〇N的時刻同步。尤其 是，切換輸出電流IQ1在時期TOFF期間是在0程度，且切換 輸出電流IQ1在時期TON期間以由圖11B與11B的波形所示 之方式流動。而且在此電路組態的例子中，切換輸出電流 IQ1有當負載電源P〇變較重時增加之趨勢。在此例中’切 換輸出電流IQ1在最大負載電源Pomax = 200W時是3.6A，
反之切換輸出電流IQ1在最小負載電源Pomin =0W時是0.3A 〇 次要側上之作業被顯示如在圖11C與1 IF之橫跨次要繞 線N2之電壓V0。根據該圖’電壓在最大負載電源P〇max = ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格{ 210X29*7公釐了 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -12- 517442 A7 ___B7 五、發明説明（10 ) 200W於時期DON期間提供次要側直流輸出電壓E0的程度 箝位之方形脈衝。而在最小負載電源Pomin =0W ，電壓提 供具主要側的切換周期之正弦波且它的尖峰程度被箝位於 次要側直流輸出電壓E0的程度。 如圖10所示之電源電路的特徵，圖12顯示切換頻率fs 之變化的特徵，切換周期內之時期TOFF與時期TON，與最 大負載電源Pomax = 200W關於交流電輸入電壓VAC之平行 共振電壓V 1。 圖12顯示切換頻率fs對交流輸入電壓VAC二90V至 140V在fs = 110 KHz至160KHz的範圍內被改變。這表示 根據直流輸入電壓在次要側直流輸出電壓E0中之穩定變化 的作業。而且在此例中，切換頻率被控制以利交流電輸入 電壓VAC的程度被增加時提升。 在定數負載的條件下，例如，在一切換周期內之時期 TOFF是定數，與切換頻率fs對照，反之當切換頻率fs增加 時，在一切換周期內之時期TON被減少。這也表示由複雜 控制法控制切換頻率之作業。 如圖12所示，當在交流電輸入電壓VAC = 80至100 V的 範圍內增加交流電輸入電壓VAC時，根據商業交流電源 VAC之變化改變之平行共振電壓VI被降低至大約600V，且 對交流電輸入電壓VAC =超過100V該平行共振電壓VI被 提升。 發明節要 本紙張尺度適用中國國家標準（ CNS ) A4規格< 210X297公嫠) ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517442 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（n ) 圖5所示之電源電路有下列問題。例如，平行共振電壓 VI的尖峰程度根據負載條件與交流電輸入電壓VAC之變化 而改變，如圖8所示。當例如當作100-V商業交流電源AC之 平行共振電壓VI的程度在逼近最大負載電源之重負載的條 件下提升至140V時，特別地，平行共振電壓VI最大提升至 700 Vp。 所以，爲了處理100-V商業交流電源AC，具800V的耐 電壓之產品必需被選爲供有平行共振電壓VI之平行共振電 路Cr與切換裝置Q1，而爲了處理200-V商業交流電源AC， 具1 200V的耐電壓之產品必需被選爲平行共振電路Cr與切 換裝置Q1。此導致平行共振電路Cr與切換裝置Q1都是大 尺寸，且因此它們的成本也被增加。 當切換裝置的耐壓變更高時，它的特徵被降級。例如 ，當作切換裝置之BIT (雙極接面電晶體）將增加它的飽 和電壓，儲存時間，下降時間，與其類似。因此，選作切 換裝置Q1之具高耐壓之產品增加源自切換作業之電源損耗 ，且也減少電源轉換效率。 在次要側直流輸出電壓由複雜控制法穩定之例子中， 當次要側上之負載之短路的不正常條件發生時，切換變流 器的控制系統運作以利降低切換頻率。如自圖8所示之波形 所了解，在低切換頻率的條件中，在切換裝置被打開期間 之時期TON被延長，所以應用至切換裝置Q1與平行共振電 路Cr之電流與電壓VI的程度，例如，被增加。因此，爲了 處理短路負載，由限制短路時產生之電流與電壓的高程度 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格{ 210X297公嫠） ------------%------II------·1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517442 A7 B7___ 五、發明説明（12 ) 提供作爲保護切換裝置之具過壓保護電路與過流保護電路 之電源電路是需要的。過壓保護電路與過流保護電路的供 應也妨礙電源電路的成本與尺寸的減少。 爲了解決上述之問題，根據本發明，提供了如下包含 之切換電源電路。根據本發明之切換電源電路包含包括中 斷作爲輸出之經輸入的直流輸入電壓之主切換裝置之切換 機構；形成轉換切換機構變成電壓共振式作業之平行共振 電路之主要側平行共振電容器；與傳送於絕緣變流變壓器 的主要側上獲得之切換機構的輸出至其次要側之絕緣變流 變壓器，絕緣變流變壓器被形成以利於主要側與次要側間 之需要的偶合係數有鬆散偶合。根據本發明之切換電源電 路進一步包含由連接次要側共振電容器至絕緣變流變壓器 PIT的次要繞線形成之次要側共振電路；整流自絕緣變流變 壓器PIT的次要繞線輸入之交流電電壓且藉此提供次要側直 流輸出電壓之直流輸出電壓產生機構；與造成由驅動切換 作業之該切換機構之定數電壓之控制以致於該切換機構的 切換頻率根據次要側直流輸出電壓的程度被變動地控制， 且同時在一切換周期內之該切換機構的時期被變動地控制 而其關閉時期被固定之切換驅動機構。根據本發明之切換 電源電路進一步包括箝位橫跨主要側平行共振電容器產生 之主要側平行共振電壓之主動箝位機構，包括輔助切換裝 置之主動箝位機構被驅動以在切換機構的關閉時期執行切 換作業。 此組態是所謂設有形成電壓共振式變流器於主要側上 i紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格< 210X297公釐） -------1^------，訂------f (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -15- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517442 A7 __B7 _ 五、發明説明（13) 之主要側平行共振電路及於次要側上由次要繞線與次要側 共振電容器形成之次要側共振電路之複雜共振式切換變流 器。定數電壓之控制由變動地控制切換機構的切換頻率以 致於在一切換周期內切換機構的關閉時期被固定且切換機 耩的打開時期被改變而造成。切換電源電路被提供箝位在 切換機構的關閉時期產生之平行共振電壓之主動箝位機構 於主要側上，且藉此降低平行共振電壓的程度。所以，具 降低耐壓之產品也許被使用作如切換裝置與主要側平行共 振電容器之元件。 圖形的簡要描述 圖1是根據本發明的第一實施例之切換電源電路的電路 組態圖； 圖 2A，2B，2C，2D，2E，2F，2G，2H，21，2J， 2K，2L，2M，2N，20與2P是顯示圖1的切換電源電路之 主零件的作業之波形圖； 圖3是根據本發明的第二實施例之切換電源電路的電路 組態圖； 圖 4A，4B，4C，4D，4E，4F，4G，4H，41，4J， 4K，4L，4M，4N，40與4P是顯示圖3的切換電源電路之 主零件的作業之波形圖； 圖5是顯示先前技藝切換電源電路的組態範例之電路圖 圖6是圖5之絕緣變流變壓器的截面圖； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 麵16· -------—I#------^------·1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 517442 A7 B7 五、發明説明（14 ) 圖7A與7B是幫助說明當圖6的絕緣變流變壓器的互感 係數是+M與-M時之作業的對等電路圖； 圖8A，8B，8C，8D，8E與8F是顯示圖5所示之切換 電源電路的作業之波形圖； 圖9是關於交流電輸入電壓幫助說明圖5所示之切換電 源電路的特徵之圖； 圖10是顯示先前技藝切換電源電路的另一組態範例之 電路圖； 圖11，11B，11C，11D，11E與11F是顯示圖10所示之 切換電源電路的作業之波形圖； 圖12是關於交流電輸入電壓幫助說明圖1〇所示之切換 電源電路的特徵之圖； 主要元件對照 VAC 交流電輸入電壓 Ει 經整流且平滑的電壓
Di 橋接整流器電路
Ci 平滑電容器 Q1 切換裝置 PIT 絕緣變流變壓器 CR1 核心 CR2 核心 N1 主要繞線 N 2 次要繞線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4口 丁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517442 A7 B7 五、發明説明（15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
B 分 離 線 軸 ND 共 振 電 流 偵 測 繞 線 C2 次 要 側 平行 共 振 電 容器 L2 漏 電 感 M. 互 感 係 數 G 空 隙 Cr 平行共 振 電 路 DBR 橋 接 整 流 器 電 路 DD 箝 位 二 極 體 NB. 驅 動 繞 線 NC 控 制 繞 線 RB 基 極 電 流 限 制 電 阻 RS 啓 動 電 阻 DO 二 極 體 CO 平 滑 電 容 器 EO 次 要 側 直 流 輸 出 電 壓 1 控 制 電 路 LB 電 感 VI 平行 共 振 電 壓 VO 電 壓 f s 切 換 頻 率 TON
TOFF DON 時期 時期 時期 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .麵 訂 f 18- 517442 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •、發明説明（16) DOFF 時期 Pomax 最大負載電源 Pomin 最小負載電源 Cs 序列共振電路 IQ1 切換輸出電流 AC 商業交流電源 20A 主動箝位電路 CCL 箝位電容器 Q2 輔助切換裝置 RBI 基極電流限制電阻 CB2 共振電容器 LB2 驅動繞線 N1 A 偵測繞線 E01 次要側直流輸出電壓 E02 次要側直流輸出電壓 IB1 切換驅動電流 TOFF1 時期 TONI 時期 IB2 基極電流 Icp 集極電流 TOFF2 時期 TON2 時期 PRT 正交式控制變壓器 IQ2 集極電流 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -19- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517442 A7 B7 五、發明説明（17 ) V2 電壓 較佳實施例的詳細描述 圖1是根據本發明的第一實施例之電源電路的電路組態 圖。圖1所示之電源電路是設有電壓共振式變流器於主要側 上與平行共振電路於次要側上之複雜共振式切換變流器。 主要側電壓共振式變有包括一切換裝置之單終結組態 。在圖所示之電源電路中，如圖5之相同的零件由相同的參 考號碼而識別，且將省略它們的描述。 如圖5中，圖1所示之電源電路於主要側上設有自激， 單終結電壓共振式變流器與正交式控制變壓器PRT以由複 雜控制法產生定數電壓之控制。由自激操作之主動箝位電 路20A被提供作爲上述組態。 主動箝位電路20A設有BJT (雙極接面電晶體），例如 ，當作輔助切換裝置Q2。輔助切換裝置Q2的集極係經由箝 位電容器CCL連接至主要繞線N 1的啓始點。在此例中，主 要繞線N 1的啓始點係經由電流偵測繞線ND連接至平滑電 容器的正端子。輔助切換裝置Q2的射極係連接至切換裝置 Q1的集極。輔助切換裝置Q2的基極係與由連接基極電流限 制電阻RB1，共振電容器CB2，與驅動繞線LB2彼此串聯形 成之自振驅動電路連接。驅動繞線L B 2的一端係連接至絕 緣變流變壓器PIT的偵測繞線N1A的終點。偵測繞線N1A 自絕緣變流變壓器PIT的主要繞線N 1的終點由繞接線數圈 而提供，且輸出由主要繞線N1感應之交流電電壓至自振驅 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格< 210X297公釐） --------:1_%------訂 —I -----f (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517442 A7 __B7_ 五、發明説明（18 ) 動電路。因爲偵測繞線N 1 A的終點係連接至自振驅動電路 ，自主切換裝置Q1之對極的驅動電流流過輔助切換裝置Q2 的基極。形成當輔助切換裝置Q2被打開時流動之箝位電流 的路徑之箝位二極體係平行地與輔助切換裝置Q2的基極與 射極連接。 圖1的電源電路的次要側上，次要側直流輸出電壓E01 自分支點被輸入至控制電路1當作偵測電壓，且較次要側直 流輸出電壓E01低之次要側直流輸出電壓E02被當作作業電 源至控制電路1。 圖 2A，2B，2C，2D，2E，2F，2G，2H，21，2J， 2K，2L，2M，2N，20與2P是顯示圖1的切換電源電路之 主零件的運作波形圖。圖2A至2H顯示在交流電輸入電壓 VAC = 100V與200W的最大負載的條件下之電路之零件的作 業。圖21至2P顯示在交流電輸入電壓VAC = 100V與20W的 最小負載的條件下之電路之零件的作業。 圖2A至2H所示之200W最大負載之作業將被描述。當 主切換裝置Q 1被控制變成在開狀態時，自自振驅動電路之 切換驅動電流IB 1以如圖2C所示之方式流動。尤其是，電 流IB1在時期TOFF1期間是在0程度，且在時期TON1期間供 應具圖2C所示之波形之電流至主切換裝置Q 1的基極。主切 換裝置Q1藉此重複切換作業以致於主切換裝置Q1在一切換 周期中在時期TON1期間處於開狀態且在時期TOFF1期間處 於關閉狀態。 如圖2B所示，流過主切換裝置Q1的集極之集極電流 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X297公嫠） -------；0------、訂------0— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517442 A7 _B7_ 五、發明説明（19)
Icp在時期T0FF1期間是在0程度。在時期T0N1期間，起初 在負方向之箝位電流流動且之後圖所示之具波形在正方向 之切換電流自集極流過主切換裝置Q1的射極。平行共振電 壓VI在時期T0N1期間是在0程度，且在時期T0FF1期間形 成圖2A所示之脈衝波形。 圖2所示之具波形之基極電流IB2自它的自振驅動電路 流至輔助切換裝置Q2的基極。與圖2C比較圖2F表示主切換 裝置的基極電流IB 1與電流IB2被測定時間以在極性上變成 彼此相反。因此，輔助切換裝置Q2執行切換作業以致於輔 助切換裝置Q2是在時期T0FF1內之時期T0N2期間上，在主 切換裝置Q1被關閉期間，且輔助切換裝置Q2在一切換周期 內於剩下的時期T0FF2期間被關閉。簡而言之，主切換裝 置Q1與輔助切換裝置Q2被測定時間以實質輪流地執行開/ 閉作業。例如，此作業也由圖2D所示之橫跨輔助切換裝置 Q2之電壓V2與輔助切換裝置Q2的集極電流IQ2的波形表示 。橫跨輔助切換裝置Q2之電壓V2在時期T0N2期間是0程度 且在時期T0FF2期間形成圖所示之脈衝波形。集極電流IQ2 在時期T0FF2期間是0程度，且有表示在時期T0N2期間經 由集極自箝位電容CCL流至由自箝位電容CCL流至射極之 電流跟隨之主要繞線N 1之放電電流。 輔助切換裝置Q2因此執行切換作業，藉此圖2A所示之 平行共振電壓VI與圖2D所示之橫跨輔助切換裝置Q2之電 壓V2的程度被箝位以降低它們的尖峰程度。. 圖2G顯示次要側交流電電壓Vo且圖2H顯示次要側經 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格{210X297公釐) ---------9------、訂------AWI (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -22- 517442 A7 ____B7_ 五、發明説明（20 ) 整流的電流1〇，當作次要側上之作業。 在最小負載電源中，圖2A至2H所示之零件的作業波形 分別地變成如圖21至2P所示。例如，與圖2A比較圖21表示 主切換裝置Q1的切換作業由複雜控制法而控制。尤其是， 主切換裝置Q1的切換作業受控於當負載變較輕這樣的方式 ’主切換裝置Q1的切換頻率被提升，且同時在一切換周期 內時期TON1被縮短而時期TOFF1被固定。同步地這樣的控 制’輔助切換裝置Q2的切換頻率被變動地控制以致於當負 載變輕時，輔助切換裝置Q2的切換頻率由縮短輔助切換裝 置Q2的時期TOFF2而固定時期TON2而提升。在這樣的輕負 載下，如在重負載的例子中，主要側平行共振電壓V 1與橫 跨輔助切換裝置Q2之電壓V2的尖峰程度被壓制。 圖3是根據本發明的第二實施例之切換電源電路的電路 組態圖。圖中，如圖1相同的零件由相同的參考號碼識別， 且將省略它們的描述。 圖3所示之電源電路於主要側上設有自激，單終結電壓 共振式變流器，且進一步主動箝位電路20A被提供作爲電壓 共振式變流器。以此觀點，圖3的電源電路有如圖1所示之 電源電路相同的組態。圖3的電源電路也被架構當作複雜共 振式切換變流器；電源電路在次要側上有包括次要側序列 共振電容Cs之電壓加倍整流電路。因此，當複雜共振式切 換變流器之電源電路有主要側上之電壓共振式變流器之平 行共振電路與次要側上之序列共振電路。 圖 4A，4B，4C，4D，4E，4F，4G，4H，41，4J， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -23- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 517442 A7 _B7_ 五、發明説明（21 ) 4K，4L，4M，4N，40與4P是顯示如圖3架構之切換電源 電路之主零件的作業之波形圖。尤其是，圖4A至4H顯示在 交流電輸入電壓VAC = 100 V與200W的最大負載的條件下 零件（VI，Icp，IB1，V2，IQ2，IB2，Vo，與 1〇 )的作 業.。圖41至4P顯示在交流電輸入電壓VAC = 100V與20W的 最小負載的條件下與那些圖4A至4H相同之零件的作業。 圖4A至4E與圖41至4N所示之於主要側上之零件的作 業波形實質上是與圖2A至2E與圖21至2N所示的相同。因 此圖3的電源電路之主動箝位電路20 A運作以利抑制平行共 振電壓VI與橫跨輔助切換裝置Q2之電壓V2的尖峰程度。 要注意的是本發明的實施例不限於圖形所示之組態。 例如，BJT (雙極接面電晶體）在上述實施例中被使用作 切換裝置與輔助切換裝置扮演主要角色；然而，其它裝置 也可以被使用。並且，自激之切換驅動器的組態不需要被 限於圖形所示的那些；如需要它也許被修改成適當的電路 組態。次要側上包括次要側共振電路之整流器電路不限於 如本發明的實施例之圖形所示之組態；整流器電路也許使 用不同的電路組態。 本紙張尺度適用中周國家標準（CNS ) A4規格{210X297公釐） I 訂 n Aw. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -24-