TW519790B - Simplified fly-back synchronous rectifying power supply - Google Patents

Description

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(一）發明技術領域·· 種簡易型返馳式同步整流電源供應 一電阻之設置作為原母案之電流偵 本發明係有關於一 器追加二，主要係運用 測器者。 (二）發明技術背景·· 上功率切換開關元件製程技術之進步，加 供庫薄ρ二ί ί益電路拓樸之變化運用’使得切換式電源 供應器已經成為電源供靡 電器設備及電子儀哭等；：之主要技術’纟其現今電腦、 用之電源供應器能r推陳出#，皆要求所使 .^ , /、備％弋、輕巧、高效率及低成本，更 加使j換式電源供應器成為電源供應器之技術主流。 效六^ :月追加一主要係改良原母案之簡易型返驰式同步 整„應器（申請曰為：民國八十九年七月二十七 :& =案唬· 89 1 1 4974 )以及原母案之簡易型返馳式同 步整=源供應器追加一（申請曰為：民國八十九年九月 五日）專兩種技術中之電流偵測器。如圖一之所示，即為 原母案之簡易型返馳式同步整流電源供應器的主要實施電 路圖對於圖一所揭示之原母S，乃係提供一種簡易型返 驰式同步整流電源供應器，主要係藉由運用返馳式切換電 路2 0 0之配合使用電流偵測器4 〇 〇與同步整流電路3 〇 〇之作 用、，而偵測主變壓器T1之次級線圈電流大小，以控制同步 整流^路30 0輸出訊號。之脈寬，進而控制同步開關μ之 工作時間，達成與二極體D2同步導通之作用，有效提高電

第4頁 519790 五、發明說明（2) 源供應器之效率，並具有防 以及達成簡化連接之線路使 作成本。對於更進一步相關 閱原母案之說明書内容。 另一方面，發明人於八 之簡易型返驰式同步整流電 於原母案追加一中之所述， 及加速路徑之設計，提供同 得簡易型返馳式同步整流電 通模式中，其進一步說明煩 電源供應器追加一之說明書 然而，該原母案以及追 處，主要係由於其中使用比 使用霍耳元件作為所述電流 高了整體效率，但也增加了 為降低成本，更甚者增加其 穩定。 所以本發明追加二案即 以電阻作為負載電流偵測器 供應器。 止次級線圈電流回擊之作用， 更為容易，能有效降低製 詳細電路技術說明，則煩請參 十九年九月五日提出對原母案 源供應器追加一之申請案，對 主要係藉由一緩衝器（Buff er) 步開關快速之充放電路徑，使 源供應器能更加適用於連續導 請參閱簡易型返馳式同步整流 〇 加一兩案仍有需進一步改進之 流器（CT:即電流轉換器）以及 偵測器4 0 0之實施。其雖然提 一些成本’本發明的主要目的 雜訊之抗拒力，以使其工作更 針對此一問題，進而提出一個 之同步整流控制的返馳式電源 (二）發明之簡要說明： 本發明係提供一簡易型返驰式同步整流電源供應器之 追加二案，其主要目的係在不影響電源效率提升之情形

519790 五、發明說明（3) 下’大幅降低原 〇 本發明追加 之情形下，增加 轉換器及霍耳元 本發明追加二案 形下’增加電源 器及霍耳元件作 響之缺失。 緣此，本發 維持原母案之簡 器之先前技術， 為了達成上 馳式同步整流電 流偵測器者；其 較佳者，針對原 式的間易型返驰 亦可採用本發明 較佳者，對 用導線或p c板鋼 母案使用電流轉換器或是霍珥元件之成 二案之另一目的係在不影響電源效率提升 電源供應器製作之方便性，避免使用電流 件作為電流偵測器時製作之不便。 之又一目的係在不影響電源效率提升之情 供應器雜訊抗拒力，以避免使用電流轉換 為電流偵測器時電源供應器容易受雜訊影 明追加 化設計 更能有 述之目 源供應 中所使 母案之 式同步 追加二 於本發 箔導通 二案於不增 ，較之於其 效降低製作 的，本發明 器，主要係 用之電阻係 追加一案所 整流電源供 實施例之一 明追加二中 時之電阻加 加過多之元件情形下， 他習用返馳式電源供應 成本。 追加案所述之簡易型返 以一電阻作為負載之電 採用小阻值電阻者。 述之適用於連續導通模 應器，其中電流偵測器 電阻所加以取代者。 所使用之電阻，亦可採 以取代者。 (四）發明詳細說明： 應器ί Γ明係為簡易型返馳式（Flyback)同步整流電源供 心σ σ二，主要係針對申請案第89 1 1 4974號發明案技術

第6頁 519790 五、發明說明（4) 之進y的再發明，能使原母案之電源供應器的製作成太 更為降低’且電流偵測器之使用上更為方便 = 好，抗雜，能力。另一方面，針對先前追加一案之= 連續導通杈式之簡易型返馳式同步整流電源供應器之 術，亦可運用本發明诘Λ -每七斗、, 知月追加一只轭方式，也同樣能產生降低 成本、k面雜訊抗拒力之功效。 對於前兩件專利案之返馳式同步整流技術，基本上是 2用換器(CT)及霍耳元件偵測輸出電流的大小而； 从同乂::開關的動作。其中使用電流變換器及霍耳元件 、目的疋，、輸入阻抗小，輸出電流在其通過時的壓降較 2 ’肖ϋ 2功率也較少。但相對地，本發明追加二中使用 ^ , 、、J 口口而吕，刖兩案件之方便性及對雜訊 ^ 罕乂差而使用電阻其消耗的功率須然較 大，方在適當的取拾夕丁 .. ^ 捨之下，整體的效率一樣可以提升，而 本發明追加二即斜餅你 柄Μ道、s斤+ + 使用外加電阻，或者使用導線或PC板 銅泊導通時之電阻作雪、、ώ π , t n e i t t t 1乍電流偵測器為改良方法，進而獲得相 同之功率效率的提升。 煩清參閱圖二，顯-一/ m ^ ^ ^ ^ ^ ^ 因一所示係為本發明追加二案相對於 締-及—k 士、 連接不思圖。主要組成元件如同圖一 rv 、丄Μ 式切換電路2 0 0，接收一供應之電源 (Vsource)，切換出一古 ^ ^ 同頻矾號，連接至一變壓器Τ1。變 Μ态Τ1之一次側連接该 _ σ. 甘 Α ^馳式切換電路2 0 0所切換出之高頻 訊唬，其二次側為雙耠ψ ίΜ · 勺叉翰出方式，一為主電源端 (Main-source)Vm ，另一达 為次電源端（Sub-source)Vsb ;以 519790 五、發明說明（5) "一"" ----

及設有一同步整流電路30 0，其連接於次電源端Vsb與一電 流憤’則電路4 0 0 ’而輸出為一同步驅動電壓訊號V s係連接 至一同步開關Ml之閘極端，藉以驅動同步開關M1者。所述 之同步開關Ml，則係跨接於輸出二極體…之兩端，當輸出 =極體D2導通時，能產生同步導通，使輸出二極體D2之電 流改f ’大幅減少二極體…之跨接電壓。對於輸出二極體 D2而言’其輸入端為變壓器T1二次側之主電源端Vm，其輸 出端連接負載50 0，負載50 0則並連有輸出電容Co ;以及一 電流偵測器40 0係串接於負載5〇〇，以偵測流經負載5〇〇之 電流’將偵測到之負載電流訊號轉換至該同步整流電路中 與一預沒之電流準位作比較，藉以改變同步驅動電壓v s訊 號之脈I ’進而改變同步開關之工作時間，達成同步導 通’以減少二極體之跨接電壓及切換損失。

本發明之主要技術，即在於使用一低阻值電阻Rs作為 電流偵測器40 0之實施例方式，採用導線或pc板銅箔導通 時之電阻代替R s也倶相同效果。雖然其消耗的功率較大， 但相對的也電路設計簡易許多。例如圖二所示之系統而 言’其電阻Rs為0 · 〇 1 Ω的電阻，則電源供應器之系統輸出 功率為60瓦，在60瓦輸出功率之下，通過Rs的最大有效電 流為1 0 A，而其有電流通過的最大時間為4 9 %，即其平均功 率為.10人\10人\0.01〇父0.49=0.49瓦，而以電晶體 FETCCEP7 0 6 0 )的導通電阻Rds為〇· 〇 1 ω為例子，則兩者功 率消耗合計0 · 9 8瓦，相對於使用整流二極體而言：1 〇 a χ 0.8Vx 0.49=3.02瓦而言，也有不少改善。

第8頁 519790 五、發明說明（6) 煩請參閱圖三，圖三所示係為本發明追加二 追加一案實施例電路連接示意圖。該追加一案主要係針斟 原母案加以改良，使原母案能更加適用於連續導通模十對 中。誠如追加一說明書所揭露之電路，相較於圖二原ς 之所示，則圖三中係多增加了緩衝器（Buffer)3i()盥、” 路徑（元件D5、C5、D6)之設置。其中所述之加速路/，逮 :端連接於主變壓器T1之次級線圈的次電源端“匕，=另」、 端連接至原母案之同步開關M1之閘極端。該加速路护主 -加速截止二極體D6與一加料通二極體的之‘相 對接（即為N極對N極相接）所連接而成，連接點為n，主 係提供給該同步開關Ml加速截止與導通之作用。里 導通二極體D5係併聯有一電容C5，係為一加速電容，= 速同步開關Ml放電之能量釋放與增加充電之速度者。口 Ξϊί ΐ所述之緩衝器310 ’主要係由一_電晶體如盥Ρ 相接而成，該p、N型電晶體Qn、卟之基極端 連接’且連接至該同步整流電路3〇〇之輸出端，以及p、 i電晶體之射極端相連接，並連接至同步開關们的閘極 ::為-同步驅動電壓訊奶。該N型電晶_ Ϊ 速截止二極體D6與一加速導通二_所相 十接之連接，即為與加速路徑相連接，而p型電晶 之集極端則連接於琴於屮一朽㈣Μ 日曰- 衝器310之設置。輸出一極體D^P極端，如此完成緩 、，如上述圖二電路所示，其中係由加速導通二極體D5與 所併聯之電谷C5，以及所連接之緩衝器31()中的N型電晶^ 第9頁 519790 五、發明說明（7) -------- ^ί至該同步開關M1之閘極端而形成一同步開關之快速 路徑。另一方面，係、由該加速截止二極體D6以及 二同牛2 —極體所併聯之電容C5等兩元件連接，而形成 ^步開關之快速放雷哉.L妨^ 同步開關之快速放電截止路徑。 孫、查ί 1卜，圖三所揭示之電路中，該同步驅動電壓訊號。 接於鈐Ψ同步開關们。該同步開關M1之汲源極，同樣係跨 =極體D2之…當輸出二極體D2導通時，能產 幅減小鈐!Γ ^作用使輸出二極體D 2之電流改道，能夠大 D2，，i二極體之跨接電墨。此外，該輸出二極體 端電们=極端)、為該主變屋器T1次級線圈之主電源 則並連J有二^ f端連接負載端（L〇ad) 5 0 0，該負載端500 Hin容c〇者。以及圖三之負載端5。〇係串接 到之負載1電用:偵測流經負載之電流，將伯測 整流電電壓’並且連接至同步 變同步驅動電壓訊號Vs之電^位進作而比^’藉以進一步改 作時間…可以減少同步同步開_之工 跨接電壓以及元件切換及導通損 U二極體D2上的 易電路之電源供應器。 /成為一咼效率、簡 # 而本發明追加二案相對於該一 即在於使用一低阻值電阻。作=力&案之主要差異處， 以，我們可以报清楚地看出使用外者。所 很容易達到我們的要求’我們也 谓測電阻是可以 採用導線或PC板銅猪導通時之電阻^ :有效的方法，即 管外加電阻Rs作電流 第10頁 519790 五、發明說明（8) 偵測器，其可以有效降低成本，其增加了電阻消耗而提高 了整體效率，對生產者而言，生產更容易，成本更低。 煩請參閱圖四，圖四係為本發明追加二實施例中， 二步配合圖三之操作於連續導通模式下的波形示意圖。复 中當時間為％時，初級線圈電壓Vin為正電壓，該返驰 =換電路200對主變Μ ϋΠ充電。此時，初級線圈電流；;n ;由，而：漸線性遞增，此外’次級線圈總電流“為〇 J。虽到達吋間tl時，該返馳式切換電路2〇 =，使電JHn立即變成0值。此時電流“成為J之為後 =直至時間”，該返馳式切換電路2。。再二门主變開 复态T1充電，這日寸電流I丨n會又變 ,, 增，如此週而復始。 k為Ιπηη而漸漸線性遞 綜上所述，本發明之一簡 應器追加二，能夠提供一低價 功率消耗之返馳式電源供應器 及功效上均深富實施之進步性 為目前市面上前所未見之新發 件，爰依法提出申請。 唯以上所述者，僅為本發 月色以之限定本發明所實施之範 利範圍所作之均等變化與修錦 蓋之範圍内，謹請貴審查委 易型返驰式同步整流電源供 位、線路設計簡單以及減少 。充份顯示出本發明之目的 ’極具產業之利用價值，且 明，完全符合發明專利之要 明之較佳實施例而已，當不 圍。即大凡依本發明申請專 ’皆應仍屬於本發明專利涵 員明鑑，並祈惠准，是所至

519790 五、發明說明（9) 禱0 111·· 519790 圖式簡單說明 圖^為原母案第89114974號申請案之主要電路元件連接 圖"一係為本發日Ηi - 示意圖。追加二案相對於原母案之實施例電路連接 圖二係為本發明追- 示意圖。 —案相對於追加一案實施例電路連接 圖四係為本發明诘 _ — 模式下的波形例配合圖三之操作於連續導通 圖號說明：

3 0 0 同步整流電路 4 0 0電流偵測器 Dl、D3 二極體 D6 加速截止二極體 Cl、C2、C5 電容 Vsource 供應之電源 I f 迴授電流 II 總電流 D2輸出二極體 Vf 迴授電壓 Vm主電源端 Qn N型電晶體

2 0 0 返馳式切換電路 31 〇緩衝器 5 〇 〇負載 Τ1主變壓器 D5 加速導通二極體

Isb 次電流

Vs同步驅動電壓訊號 V i η 初級線圈電壓 I m主電流

Ml同步開關 co輸出濾波電容

Vsb次級線圈之次電源端

Qp P型電晶體

Claims (1)

1. 519790 六、申請專利範圍 一種簡易型返驰式同步整流電源供應器追加二，係包 括： 供應之電源； 返驰式切換電路，# a ^ w ^ 接收該供應之電源’切換出一高頻訊 號； ' 麦疋器σ八大側連接該返馳式切換電路所切換出之高 頻訊號，其二次側為雙輸出方式，一為主電源端，另 一為次電源端； 同步整流電路，其連接於次電源端與一電流偵測電路， 其輸出為一同步驅動電壓訊號，而連接至一同步開 關； 同步開關’係跨接於一輸出二極體之兩端，當該輸出二 f體導通時，能產生同步導通，使該輸出二極體之電 瓜改道’大幅減少二極體之跨接電壓； 輸:一極體’其輸入端為該變壓器二次側之主電源端， /、1出連接一負載端’該負載端則並連有輸出電

   ” 偵測為’串接於該負載端，以偵測流經負載之電 流’將偵測到之負載電流訊號轉換至該同步整流電路 =與預设之電流準位作比較，藉以改變同步驅動電 壓訊號之脈寬，進而改變該同步開關之工作時間，達 〇同步導通’以減少二極體之跨接電壓及切換損失； ^，中’主要技術特徵係以一電阻作為該電流偵測器之 只知元件’藉以降低成本，且增加方便性及雜訊抗拒

   第14頁 519790 六、申請專利範圍 力。 2·如申請專利範圍第j項所述之簡易型 源供應器追加二，其中所述之電流1 值電阻者。 3 ·如申清專利範圍第1項所述之簡易型 源供應器追加二，其中所述之電流4 或PC板銅治導通時之電阻代替外加1 者。 4 · 一種簡易型返馳式同步整流電源供乃 括： # 電源供應； 返馳式切換電路，接收該電源之供々 頻訊號； " 主變壓器，其初級線圈連接該返馳^ 之南頻訊號，其次級線圈為雙輸i 端，另—為次電源端； 同步整流電路，1、* ^ ψ . 其連接於該次電源端 輸出為一同步驅 同步開關，係跨拯^ ^ 旎而達 導ϋ砗t跨接於輸出二極體之兩 ^通^，能產生同步道、s ^ 道，大幅減少二極體使該輸 輸出二極體，其輸入電麗； 鈿其輪出端連接 容； 、栽鳊，該負載 返馳式同步整流電 1測電卩且係為一低阻 返馳式同步整流電 !測電阻為採用導線 ^組作電流偵測器 〗11追加二，係包 ，並切換輸出一高 切換電路所切換出 方式，一為主電源 與電流偵測器，其 接至一同步開關； 端，當輸出二極體 出二極體之電流改 次級線圈之主電源 端則並連有輸出電

   六、申請專利範圍 電流偵測器，串接於备 係將所_之負以偵測流經負載之電流， *與-預設之ΐ>ίίΓ!訊號轉換至該同步整流電路 訊號之脈寬，進％ @作比較，以改變同步驅動電壓 同步導通以改變該同步開關之工作時間，達成 “導通以減少該輪出二極體之跨接電壓及切= 加逮路徑，盆一 #、击从 源端，另二端ϊίϊ於該主變壓器之次級線圈的次電 接與一加速導通二極體^極相對接所連 作用1 ί係提供給該同步開關加速截止與導通之 :中该加速導通二極體係併聯有一電容； 、、’ 口為，係由一 Ν型電晶體與ρ型電晶體相串接而成，該 、、☆ 2 Ν型電晶體之基極端相連接，且連接至該同步整 ^電路之輸出端，以及ρ、Ν型電晶體之射極端相連 妾’並連接至該同步開關的閘極端，該Ν型電晶體之 集極端則連接至該加速截止二極體與一加速導㈤通二極 體所相對接之連接點，即為與加速路徑相連接，而ρ 型電晶體之集極端則連接於該輸出二極體之ρ極端； 上述中’主要技術特徵係以一電阻作為該電流偵測器之 貫施70件’藉以降低成本，且增加方便性及雜訊抗拒 力。 5 ·如申凊專利範圍第4項所述之簡易型返馳式同步整流電 源供應器追加二，其中所述之電流偵測電阻係為一低阻 值電阻者。

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