529233 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明背景： 本發明係關於一種切換電源電路，適用於不同視頻裝置， 例如彩色電視接收器及投影裝置。 某些視頻裝置例如電視接收器及投影裝置，具有一類比 電路及一數位電路，例如作爲電路區塊以執行不同信號處理 〇 具有類比及數位電路區塊之此視頻裝置被提供一固定 電壓電源，用於供給固定操作電壓至電路區塊。 作爲提供於此視頻裝置中之習知電源電路的例子，圖8 指出例如提供於一大尺寸彩色電視接收器中之切換電源電 路的造形。
電源電路中之橋整流電路Di及平滑電容器Ci產生一 整流且平滑的電壓Ei，對應來自商業交流電壓之交流輸入電 壓VAO 一自動激發電壓諧振型換流器，其包括一切換裝置Q1 且藉由所謂單端系統執行切換操作，被提供作爲一切換換流 器，用於斷續輸入的整流及平滑電壓Ei。 切換裝置Q 1被一自動振盪驅動電路驅動，此自動振盪 驅動電路是由驅動繞組NB、諧振電容器CB、及基極電流 限制電阻RB之串聯電路形成。切換裝置Q 1之切換頻率是 由諧振電路之諧振頻率決定，諧振電路是由驅動繞組NB及 諧振電容器CB形成。 提供一啓始電阻RS，以在打開商業交流電力時，供給在 整流及平滑線路上所得到的啓始電流至切換裝置Q 1。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I--------- (請先閱讀背面之注意事項存填寫本頁) 訂 if 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4- 529233 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（2) 切換裝置Q1與圖8所示的一次側並聯諧振電容器Cr 及箝位二極體DD 1連接。一次側並聯諧振電容器Cr的電容 及隔離換流變壓器PIT的一次繞組N1側之漏電感L1，形成 電壓諧振型換流器的一次側並聯諧振電路。 正交型控制變壓器PRT-1是一飽和電抗器，設有諧振電 流偵測繞組N D、驅動繞組N B及控制/¼組N C 1。提供正父 型控制變壓器PRT-1以驅動切換裝置Q1及作用固定電壓之 控制。 隔離換流變壓器PIT(電力隔離變壓器）傳送切換裝置Q1 之切換輸出至切換電源電路之二次側。 如圖8所示，二次側繞組藉著纏繞二次繞組N2、N3、 N4及N5而形成在隔離換流變壓器PIT之二次側上。 在此情形中，如圖8所示，二次繞組N4與二次繞組N5之 間的連接點被連接至二次側接地。二次側並聯諧振電容器 C2被連接於與二次側繞組並聯的二次繞組N2之端點與二 次側接地之間。 將切換操作轉換成電壓諧振型操作之並聯諧振電路被 提供在隔離換流變壓器PIT的一次側，提供電壓諧振操作之 電壓諧振電路被提供在隔離換流變壓器PIT的二次側。在 本說明書中，在一次側與二次側上設有此諧振電路之切換換 流器稱爲"複諧振型切換換流器"。 與二次側並聯諧振電容器C2並聯的二次繞組，設有由 整流二極體D01與平滑電容器C01形成的半波整流及平滑 電路，使得從半波整流及平滑電路得到用於水平偏轉的1 35 V 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） " -5- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ♦I ▼項再填. 裝· 訂 529233 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7__五、發明説明（3) 之直流輸出電壓E01。 而且，由二次繞組N3與N4形成的二次繞組設有由整流 二極體D02與平滑電容器C02形成的半波整流及平滑電路， 使得從半波整流及平滑電路得到用於垂直偏轉的15V之直 流輸出電壓E02。二次繞組N5與圖8所示的整流二極體 D03及平滑電容器C03連接，使得從由整流二極體D03及平 滑電容器C03形成的半波整流及平滑電路，得到用於相同垂 直偏轉的-15V之直流輸出電壓E03。 於是，從隔離換流變壓器PIT的二次側上之二次繞組N5 與二次繞組（N3 + N4)中感應的電壓，得到用於垂直偏轉的直流 輸出電壓E02與E03(±15V)。因此，二次繞組（N3 + N4)與二次 繞組N 5具有相同的圈數。 在此情形中，二次側直流輸出電壓E01亦從支點被輸入 至控制電路1。 控制電路1使用直流輸出電壓E02作爲其操作電壓。 控制電路1可變化地控制纏繞於正交型控制變壓器PRT-1 中之驅動繞組NB的電感LB，藉著依據直流輸出電壓E01的 位準之改變，改變流經控制繞組NC1之控制電流的位準。此 導致包括自動振盪驅動電路中的驅動繞組NB之電感LB的 諧振電路之諧振條件的改變。此代表改變切換裝置Q1的切 換頻率之操作。此操作使從隔離換流變壓器PIT的二次側 輸出的直流輸出電壓固定。 即使具有此包括正交型控制變壓器PRT-1的固定電壓 控制之造形，由於一次側切換換流器是電壓諧振型，它可被考 i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) ,·1 ▼項再填· 裝· 訂 -6- 529233 A7 _____B7 _ 五、發明説明（4 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 慮爲電源電路可變地控制切換裝置Q 1之切換頻率，且同時 在一切換循環中作用切換裝置Q 1的PWM控制。此複控制 操作是藉由單一控制電路系統來實現。 此外，從電源電路中的二次繞組（N3 + N4)之輸出，得到欲 被供給至類比電路區塊之9V的直流輸出電壓E04,且從二次 繞組N4的輸出，得到欲被供給至數位電路區塊之5V的直流 輸出電壓E05。 在此情形中，二次繞組（N3 + N4)的輸出，經由感應L21(4.7 # H)，被輸入至由整流二極體D04及平滑電容器C04形成的 半波整流及平滑電路，以降低電力損失。半波整流及平滑電 路將二次繞組（N3 + N4)之輸出轉換成1 IV的直流輸出電壓 E07。然後，從直流輸出電壓E07得到欲被輸出至類比電路區 塊之9V的直流輸出電壓E04。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 二次繞組N4之輸出被輸入至由整流二極體D05及平滑 電容器C05形成的半波整流及平滑電路。半波整流及平滑 電路將二次繞組N4的輸出轉換成6.5V的直流輸出電壓E08 。然後，從直流輸出電壓E08得到欲被輸出至數位電路區塊 之直流輸出電壓E05(5V)及E06(3.3V)。 欲被供給至類比及數位電路區塊之直流輸出電壓E04 至E06需要被做成固定，使得電壓中的改變落在土 2%的範圍 內。 然而，即使在使用複控制方法的切換電源電路中，依據二 次側負載電壓Ρο中的改變，從二次側輸出的直流輸出電壓之 位準被改變，雖然只是輕微地。 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS )八4規格（210Χ297公釐） -7- 529233 A7 _B7 _ 五、發明説明（5) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 例如，如圖10所示，當二次側負載電壓Po被減小，直流 輸出電壓E02(15V)與E08(6.5V)之電壓位準被降低，雖然只是 輕微地。 於是，圖8所示的電源電路設有一固定電壓電路，以得到 直流輸出電壓E04(9V)，其改變是落在直流輸出電壓 E07(11V)的± 2%之範圍內，且得到固定直流輸出電壓E05(5V) 與Ε06(3· 3 V)之固定電壓電路，其改變是落在直流輸出電壓 E08(6.5V)的± 2%之範圍內。 當固定電壓電路之輸出電流小於2Α，例如固定電壓電路 是藉著使用三終端串聯調整器1C而形成。當輸出電流大於 2Α，固定電壓電路是由使用截波調整器1C之降低型換流器 形成。 在電源電路的情形中，直流輸出電壓Ε04之最大額定爲 9V/1.5V，且輸出電流小於2Α。於是，用於提供直流輸出電壓 Ε04之固定電壓電路，是由三終端串聯調整器IC-1及平滑電 容器C041形成，藉以提供9V的直流輸出電壓Ε04,其被做成 固定於± 2%的範圍內。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 直流輸出電壓Ε05之最大額定爲5V/1.5A，且輸出電流 小於2Α。於是，在此情形中，由三終端串聯調整器IC-2及平 滑電容器C051形成之固定電壓電路，提供5V的直流輸出電 壓Ε05,其被做成固定於± 2%的範圍內。 另一方面，直流輸出電壓Ε06的最大額定爲3.3 V/3A，且 輸出電流小於2Α。於是，在此情形中的直流輸出電壓Ε08經 由鐵氧體磁珠感應器FB，被輸入至由PWM控制型降低截波 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -8- 529233 A7 B7___ 五、發明説明（6 ) 電路形成的DC-DC換流器11。DC-DC換流器11提供直流 輸出電壓E06(3.3V± 0.07V)，其被做成固定於± 2%的範圍內 〇 DC-DC換流器11是由截波調整器IC-3、飛輪二極體 D11及感應器（20// H)做成。藉由反饋經由感應器L22輸出 的輸出電壓至截波調整器IC，DC-DC換流器11控制其切換 操作，藉以使輸出電壓之位準固定。 然而，DC-DC換流器11表現切換操作中的矩形波形，於 是引起切換操作中的高位準雜訊。 所以，藉由設於截波調整器IC-3之後的階段之陶瓷電容 器Cn及設於截波調整器IC-3之前的階段之鐵氧體磁珠感 應器FB，抑制在切換操作中引起的切換雜訊。 DC-DC換流器11之直流輸出電壓包括一諧波漣波電壓 分量。所以，在輸出電壓線中提供一 pi濾波電路12,由電解 電容器C061及C062做成，以消除高頻漣波電壓分量。 圖9A至9L指出圖8所示的電源電路之操作波形。 圖9 A至9F指出在直流輸出電壓E04至E06被做成固 定的情形下之操作波形，使得電壓之改變落在土 2%的範圍內， 且直流輸出電壓E01至E06的總負載電力爲200W。圖9G 至9L指出在直流輸出電壓E01至E06的總負載電力爲 100W之情形下的操作波形。 當總負載電力爲200W時，切換裝置Q1之切換頻率被控 制爲71,41:1^，例如切換裝置（31的〇11/(^周期丁〇1^/丁(^?爲 1 0 // s / 4 s 〇 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -φ-裝· -項再填寫太 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -9 - 529233 A7 __ B7 五、發明説明（7) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 由切換裝置Q 1之on/off操作在一次側並聯諧振電容器 Cr上產生的諧振電壓VI是如圖9A所示，且在切換裝置Q1 被關閉之周期TOFF期間，形成一正弦脈衝波形。 同時，圖9B所示的集極電流ICP流經切換裝置Q 1。 在切換裝置Q1打開時，一阻尼電流（負方向）流經截波二 極體DD 1及切換裝置Q1的基極與集極。於阻尼電流流動 的期間之阻尼電流周期（0.5 // s)爲ZVS(零伏特切換）區域，且 在ZVS區域中切換裝置Q1被打開。 此切換操作的結果，設在隔離換流變壓器PIT的二次側 上之二次側並聯諧振電容器C2所產生的電壓V2,具有如圖 9C所示的諧振波形。 在二次繞組（N3+N4)上所產生的電壓V3具有如圖9D 所示的諧振波形。圖9E所示的輸出電流13從二次繞組 (N3+N4)流出。 二次繞組N5上所產生的電壓V5具有如圖9F所示的諧 振波形。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 當總負載電力爲1〇〇 W時，切換裝置Q1的切換頻率被控 制爲例如100kHz，且切換裝置Q1之on/off周期T0N/T0FF 爲6// s/4/z s。在此情形中，圖9G所示的諧振電壓VI產生 於一次側並聯諧振電容器Cr*上，且如圖9H所示的集極電流 ICP流經切換裝置Q1。 而且在此情形中，切換裝置Q 1之切換操作的結果，二次 側並聯諧振電容器C2上所產生的電壓V2具有如圖91所示 的諧振波形。在二次繞組（N3+N4)上所產生的電壓V3具有 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ' -10- 529233 A7 B7 五、發明説明（8 ) 如圖9J所示的諧振波形。如圖9K所示的電流I3從二次繞 組N 3之端點流出。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 類似地，在二次繞組N5上所產生的電壓V5具有如圖 9L所示的諧振波形。 發明節要： 圖8所示的電源電路具有三終端串聯調整器1C- 1與 IC-2及由截波調整器IC-3形成的DC-DC換流器，作爲固定 電壓電路，用於提供直流輸出電壓E04至E06,其改變被控制 在± 2%的範圍內。調整器IC-1與IC-2及DC-DC換流器11 導致電力損失。 例如，約3W的電力損失發生於用於提供直流輸出電壓 .E04的三終端串聯調整器IC-1中。約2.3W的電力損失發生 於用於提供直流輸出電壓E05的三終端串聯調整器IC-2中 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 由於用於提供直流輸出電壓E06之DC-DC換流器1 1 的DC-DC電力轉換效率約爲90%，約1.2W之電力損失發生 於DC-DC換流器11中。 因此，當供給直流輸出電壓E04至E06時，圖8所示的電 源電路導致約6.5W之總電力損失。 此外，輻射器需要被附著至三終端串聯調整器1C-1與 IC-2,且DC-DC換流器11亦需要設有鐵氧體磁珠感應器FB 與陶瓷電容器Cn，作爲用於抑制由切換操作引起的切換雜訊 之零件。於是，圖8所示的電源電路具有隨著零件數目增加 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 529233 A7 ___ B7 五、發明説明（9 ) 而增加零件成本的缺點。 因此，有鑑於上述問題，組成依據本發明之切換電源電路 如下。 欲達成上述目的，依據本發明的第一個觀點，提供一種切 換電源電路，包含：一切換機構，包括一切換裝置，用於間歇性 地輸出一直流輸入電壓；一隔離換流變壓器，包括一次繞組及 至少第一與第二二次繞組，隔離換流變壓器可傳送切換機構 在一次繞組得到之輸出至二次繞組，且具有所要程度的耦合， 以鬆弛地彼此耦合一次繞組與二次繞組；一次側並聯諧振電 路，由一次繞組與一次側並聯諧振電容器做成，諧振電路被提 供用於將切換機構的操作轉換成電壓諧振型操作；二次側諧 振電路，藉由連接二次側諧振電容器至第一二次繞組而做成； 第一直流輸出電壓產生機構，藉由包括二次側並聯諧振電路 而做成，且可藉著在第一二次繞組上得到的交流電壓上執行 整流操作而供給第一直流輸出電壓；第二直流輸出電壓產生 機構，設有用於在第二二次繞組上得到的交流電壓上執行整 流操作之整流器電路，且可供給第二直流輸出電壓；及一固定 電壓控制機構，包括一電容器，置於形成整流器電路的整流二 極體之陽極與二次側參考接地之間，提供用於供給第二直流 輸出電壓；及一有源箝位電路，藉由串聯連接至少一箝位電容 器與一輔助切換裝置而做成，且置於與電容器並聯，固定電壓 控制機構可作用在第二直流輸出電壓上之固定電壓控制，藉 著依據第二直流輸出電壓之位準，控制輔助切換裝置之傳導 角度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） AW —^衣 ：IT. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -12- 529233 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ____B7_ _五、發明説明（10) 依據本發明之第二個觀點，提供一種切換電源電路，包含 :一切換機構，包括一切換裝置，用於間歇性地輸出一直流輸 入電壓；一隔離換流變壓器，包括一次繞組及至少第一與第二 二次繞組，隔離換流變壓器可傳送切換機構在一次繞組得到 之切換機構的輸出至第一及第二二次繞組，且具有所要程度 的耦合，以鬆弛地彼此耦合一次繞組與二次繞組；一次側並聯 諧振電路，由一次繞組與一次側並聯諧振電容器做成，諧振電 路被提供用於將切換機構的操作轉換成電壓諧振型操作；二 次側諧振電路，藉由連接二次側諧振電容器至第一二次繞組 而做成；第一直流輸出電壓產生機構，藉由包括二次側並聯諧 振電路而做成，且可藉著在第一二次繞組上得到的交流電壓 上執行整流操作而供給第一直流輸出電壓；第二直流輸出電 壓產生機構，設有用於在第二二次繞組上得到的交流電壓上 執行整流操作之整流器電路，且可供給第二直流輸出電壓；第 三直流輸出電壓產生機構，設有一整流器電路，用於分支及整 流從第二二次繞組得到的交流電壓，且可供給至少第三直流 輸出電壓；及一固定電壓控制機構，包括一電容器，置於形成 整流器電路的整流二極體之陽極與二次側參考接地之間，提 供用於供給第三直流輸出電壓；及一有源箝位電路，藉由串聯 連接至少一箝位電容器與一輔助切換裝置而做成，且置於與 電容器並聯，固定電壓控制機構可作用在第三直流輸出電壓 上之固定電壓控制，藉著依據第三直流輸出電壓之位準，控制 輔助切換裝置之傳導角度。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 蜱 -項再填· 裝· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13- 529233 A7 ________B7 五、發明説明（11) 圖形之簡要敘述： 圖1指出依據本發明之第一實施例的電源電路之造形； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖2 A與2B爲圖1之正交型控制變壓器的構造之剖面 圖； 圖3是圖1之隔離換流變壓器的構造之剖面圖； 圖4A與4B是圖形，幫助說明當圖3之相互感應爲+M 與時之操作； 圖5A至5J爲波形圖形，指出圖i所示的電源電路之主 要部份的操作； 圖6指出依據本發明之第二實施例的電源電路之造形； 圖7A與7B爲控制變壓器的構造之剖面圖，其中一控制 繞組與一驅動繞組被纏繞成彼此成爲斜斜地交叉之繞組； 圖S指出一習知電源電路之造形； 圖9 A至9L爲波形圖形，指出圖8所示之習知電源電路 的主要部份之操作；及 圖1 〇指出在圖8所示的習知電源電路中，直流輸出電壓 相對於負載電力之改變。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 主要元件符號說明： 1 控制電路 2 控制電路 3 控制電路 4 控制電路 Π DC-DC換流器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -14- 529233 A7 B7 五、發明説明（12) 12 pi濾波電路 發明之詳細敘述： 圖1是一電路圖，指出依據本發明之實施例的切換電源 電路之造形。 圖1所示之電源電路具有複諧振型切換換流器之造形， 在一次側上設有一電壓諧振型換流器及在二次側上設有一 並聯諧振電路。 圖1所不之電源電路被供給直流輸入電壓E i，藉由一平 滑電容器Ci，平滑經由圖形中未示的橋整流器電路從例如一 商業交流電源輸入的輸入電壓而得到。 包括一切換裝置Q1且藉著所謂單一端系統執行自動激 發切換操作之電壓諧振型換流器，被提供作爲一切換換流器， 用於斷續輸入的直流輸入電壓Ei。在此情形中，高電壓雙極 電晶體（雙極接面電晶體）被使用作爲切換裝置Q 1。 切換裝置Q 1之基極經由基極電流限制電阻RB及啓始 電阻RS被連接至平滑電容器Ci之正電極側。切換裝置Q1 之射極被連接至一次側接地。 連接於切換裝置Q 1的基極與一次側接地之間的是一串 聯諧振電路，用於自動振盪驅動，其是藉由彼此串聯驅動繞組 NB、諧振電容器CB及基極電流限制電阻RB而做成。 插入於切換裝置Q 1的基極與平滑電容器Ci的負電極 之間的箝位二極體DD 1，形成一箝位電流的路徑，此箝位電流 於切換裝置Q 1的off周期期間流動。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝·
、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -15 - 529233 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（13) 切換裝置Q1的集極被連接至形成在隔離換流變壓器 PIT的一次側上之一次側繞組N1的一端，而切換裝置Q 1的 射極被接地。 一次側並聯諧振電容器Ci*與切換裝置Q 1的集極及射 極並聯連接。一次側並聯諧振電容器Cr的電容與一次側繞 組N1的漏電感L1，形成電壓諧振型換流器的一次側並聯諧 振電路。 雖然沒有詳細敘述，於切換裝置Q 1的off周期期間，藉 著一次側並聯諧振電路之作用，於一次側並聯諧振電容器Ci* 上所產生的電壓V 1，形成一正弦脈衝波形，於是得到電壓諧 振型操作。 圖2A與2B所示的正交型控制變壓器PRT-1是一飽和 電抗器，設有諧振電流偵測繞組ND、驅動繞組NB及控制繞 組NC1。正交型控制變壓器PRT-1被提供以驅動切換裝置 Q 1並作用固定電壓之控制。 如圖2A與2B所示，正交型控制變壓器PRT-1之構造是 一正方體核心，藉由連接兩個雙U型核心而做成，各在磁腳的 尾端具有四個磁腳。諧振電流偵測繞組ND與驅動繞組NB 以相同的纏繞方向纏繞於正方體核心的兩個給定磁腳，控制 繞組NC 1被纒繞於一方向，與諧振電流偵測繞組ND及驅動 繞組NB正交。 在此情形中，正交型控制變壓器PRT-1的諧振電流偵測 繞組ND被串聯插入於一次側繞組N 1與平滑電容器Ci的正 電極之間，使得切換裝置Q1的切換輸出經由一次側繞組N1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) #Ί 項再填- 裝. 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） -16- 529233 A7 B7 五、發明説明（14) 被傳送至諧振電流偵測繞組ND。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 藉由諧振電流偵測繞組ND得到的切換輸出經由變壓器 耦合被感應於驅動繞組NB中，使得產生一交流電壓作爲驅 動繞組NB中的驅動電壓。 驅動電壓被輸出作爲來自形成自動振盪驅動電路的NB 與CB之串聯電路的驅動電流，經由基極電流限制電阻RB至 切換裝置Q 1的基極。 於是，切換裝置Q 1在由串聯諧振電路之諧振頻率決定 的切換頻率執行切換操作。 隔離換流變壓器PIT傳送切換裝置Q1之切換輸出至切 換電源電路的二次側。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如圖3所示，隔離換流變壓器PIT具有一 E-E形核心，由 結合例如由鐵氧材料做成的E形核心CR 1與CR2而做成，其 方式使得核心CR1的磁腳與CR2的磁腳相對。一次側繞組 N 1與二次側繞組N2被纏繞於E-E形核心的中央磁腳，在藉 由一驅動繞線管B彼此被驅動的狀態。而且，間隙G被形成 於中央磁腳中，如圖3所示，藉著使各E形核心CR1與CR2 之中央磁腳比各E形核心CR 1與CR2之外側磁腳短。於是, 提供在所要的耦合係數例如〇. 85之鬆弛耦合，因此沒有得到 飽和狀態。 當間隙G沒有被提供於隔離換流變壓器PIT中時，很可 能隔離換流變壓器PIT會到達飛回操作中之飽和狀態並執 行異常操作。所以，很難預期二次側上之整流操作將被適當 地執行。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -17- 經濟部智慧財產局員工消賈合作社印製 529233 A7 B7 五、發明説明（15) 至於隔離換流變壓器PIT之二次側操作，一次側繞組N1 的電感L1與二次側繞組N2的電感L2之間的相互感應M， 提供+M操作模式（正極性模式；向前操作）或-M操作模式（減 極性模式；飛回操作），視一次側繞組N1與二次側繞組N2之 極性（纏繞方向）、整流二極體DO的連接關係、二次側繞組 中感應的交流電壓之極性的改變而定。例如，圖4 A所示的 等效電路具有+M之相互感應，而圖4B所示的等效電路具有-Μ之相互感應。 於由隔離換流變壓器PIT的二次側繞組Ν2、Ν5 Α與 N5B及一次側繞組N1之極性提供的+M操作模式之周期期 間，圖1所示的電源電路分別經由整流二極體D01至D03充 電平滑電容器C01至C03。 如圖1所示，在隔離換流變壓器PIT的二次側上，藉著纏 繞二次側繞組N2,或第一二次繞組，及二次繞組N5A與N5B， 或第二二次繞組，形成二次側繞組。 在此情形中，如圖1所示，提供於二次繞組N5 A與二次 繞組N5B之間的分接頭，被連接至二次側接地。二次側並聯 諧振電容器C2被連接於二次側接地與二次側繞組N2的端 點之間。 於是，二次側並聯諧振電容器C2與二次繞組（N2 + N5A) 並聯連接。 在此情形中，二次繞組（N2+N5A)之漏電感（L2 + L5A)與二 次側並聯諧振電容器C2之電容，形成隔離換流變壓器pit 之二次側上的二次側並聯諧振電路。 本ί氏張尺度適财關家標準（CNS )从見格（21Gx 297公釐)~ ~ I-----------^——IT--------售 (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 529233 A7 B7 五、發明説明（16) 於是，在隔離換流變壓器PIT的二次側上得到電壓諧振 操作，所以隔離換流變壓器PIT之二次側上感應的交流電壓 被轉換成諧振電壓波形。 二次繞組（N2 + N5A)設有由整流二極體D01及平滑電容 器C0 1組成的半波整流及平滑電路，使得從半波整流及平滑 電路得到用於水平偏轉之135V的直流輸出電壓E02。 此外，二次繞組N5B設有由整流二極體D03及平滑電容 器C03組成的半波整流及平滑電路。 在此情形中，整流二極體D03之陰極被連接至二次繞組 N5B的啓始點，且整流二極體D03之陽極被連接至平滑電容 器C03的負電極側，使得從二次繞組N5B得到用於垂直偏轉 的-15V之負位準直流輸出電壓E03。 於是，從隔離換流變壓器PIT的二次側上之二次繞組 N5A與N5B中感應的電壓，得到用於垂直偏轉的直流輸出電 壓E02與E03(± 15V)。在此情形中，二次繞組N5A與N5B具 有相同的圈數。 於是，由複諧振型切換換流器形成圖1所示的電源電路， 此複諧振型切換換流器設有一次側並聯諧振電路，用於將切 換操作轉換成一次側上的電壓諧振型操作，及二次側並聯諧 振電路，用於提供二次側上的電壓諧振操作。 直流輸出電壓E01亦從分支點被輸入至控制電路1。控 制電路1是藉由例如一誤差放大器做成，且使用直流輸出電 壓E02( 15V)作爲其操作電壓。控制電路1可變地控制正交 型控制變壓器PRT-1中之驅動繞組NB的電感LB，藉著依據 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 丨 裝 „ 訂 . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -19- 529233 A7 _B7 _ 五、發明説明（17) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 從隔離換流變壓器PIT的二次側輸出之直流輸出電壓E01 的位準之改變，改變流經正交型控制變壓器PRT-1的控制繞 組NC 1之控制電流的位準。此導致在用於切換裝置Q 1的自 動振盪之電路中，包括驅動繞組NB的電感LB之串聯諧振電 路的諧振條件之改變。此代表改變切換裝置Q1的切換頻率 之操作。此操作穩定例如從隔離換流變壓器PIT之二次側 輸出的直流輸出電壓E01至E03。 在提供可變地控制驅動繞組NB之電感LB的正交型控 制變壓器PRT-1作爲圖1所示的實施例之電源電路的情形 中，改變切換裝置Q1之切換頻率時，於切換裝置Q1被關閉期 間之周期TOFF被固定，而於切換裝置Q1被打開期間之周期 TON被可變地控制。明確地說，圖1所示的電源電路執行複 控制操作，其中電源電路控制用於切換輸出的諧振阻抗，藉著 可變地控制切換裝置Q1之切換頻率，作爲固定電壓控制之 操作，且同時電源電路作用一切換循環內的切換裝置Q1之 PWM控制。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖1所示的切換電源電路進一步設有三個有源箝位電 路6a、6b與6c，由虛線包圍。在此情形中，如圖所示，二次繞 組N5A之端點經由感應器L12、L13與L14被連接至並聯 諧振電容器C32、C33與C34之正終端側，且有源箝位電路 6a、6b與6c分別與並聯諧振電容器C3 2至C34並聯連接。 有源箝位電路6a形成有輔助切換裝置Q2、箝位電容器 CCL2及箝位二極體DD2。選定一所謂的體二極體作爲箝位 二極體DD2。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -20 - 529233 A7 _______B7 _ 五、發明説明（18) 用於驅動輔助切換裝置Q2之驅動電路系統包含驅動繞 組Ng、電容器Cg2及電阻Rg2。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 箝位二極體DD2與輔助切換裝置Q2之汲極和源極並 聯連接。在此情形中，箝位二極體DD2的陽極被連接至輔助 切換裝置Q2的源極，而箝位二極體DD2的陰極被連接至輔 助切換裝置Q2的汲極。 輔助切換裝置Q2的汲極被連接至箝位電容器CCL2的 一終端，而箝位電容器CCL2的另一終端被連接至一節點，其 彼此連接電感L 1 2、並聯諧振電容器C3 2及整流二極體D04 的陽極。輔助切換裝置Q2的源極被連接至二次側接地。 於是，藉著以輔助切換裝置Q2與箝位二極體DD2之並 聯連接電路串聯連接箝位電容器CCL2而形成有源箝位電路 6a。所形成的電路與並聯諧振電容器C32並聯連接。 類似地，以輔助切換裝置Q3、箝位電容器CCL3及箝位 二極體DD 3形成有源箝位電路6b。以輔助切換裝置Q4、 箝位電容器CCL4及箝位二極體DD4形成有源箝位電路6c 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 有源箝位電路6b及6c與並聯諧振電容器C3 3及C3 4 和控制電路3及4並聯連接，分別作用有源箝位電路6b與 6c中的輔助切換裝置Q3與Q4之PWM控制。於是，可以等 效地改變並聯諧振電容器C3 3與C34之電容，藉以使直流輸 出電壓E05與E06固定。 如圖1所示，輔助切換裝置Q2至Q4之閘極分別被連接 至電阻Rg2、電容器Cg2與驅動繞組Ng的串聯電路；電阻 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X297公釐） -21- 529233 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（19) Rg3、電容器Cg3與驅動繞組Ng的串聯電路；及電阻Rg4、 電容器Cg4與驅動繞組Ng的串聯電路，串聯電路分別作用 爲用於驅動輔助切換裝置Q2至Q4之驅動電路系統。串聯 電路形成用於驅動輔助切換裝置Q2至Q4之自動振盪驅動 電路。串聯電路被做成可確保當整流二極體D04至D06不 導通時，輔助切換裝置Q2至Q4之on/off操作。 藉由提供一分接頭至二次繞組N5B而形成驅動繞組 Ng，且在此情形中之驅動繞組Ng的圈數爲例如1 T(圈）。須 注意當驅動繞組Ng之圈數爲1 T時，確保驅動繞組Ng之操 作；然而，圈數並不限於1T。 感應器L12的另一端被連接至由肖特基（Schotty)二極 體形成的整流二極體D05之陽極。由整流二極體D05及平 滑電容器C05形成的半波整流及平滑電路供給直流輸出電 壓E05(第三直流輸出電壓）。 而且，感應器L14的另一端被連接至由肖特基二極體形 成的整流二極體D06之陽極。由整流二極體D06及平滑電 容器C06形成的半波整流及平滑電路供給直流輸出電壓 E〇6(第四直流輸出電壓）。 直流輸出電壓E04至E06亦分別從分支點被輸入至控 制電路2、3與4。 控制電路.2至4亦藉由例如溫度補償並聯調整器之誤 差放大器做成，且直流輸出電壓E02被輸入至各控制電路2 至4作爲其操作電壓。 控制電路2依據直流輸出電壓E04的位準之改變，作用 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •I >項再填· 裝· 訂 曠 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 529233 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明説明（20) 有源箝位電路6a中的輔助切換裝置Q2之PWM控制。此控 制操作可被考慮爲等效改變並聯諧振電容器C32的電容之 操作。此操作控制經由感應器L12流至整流二極體D04之 電流14,使得直流輸出電壓E04在輸出的9V± 0.18V之範圍 內被做成固定。 類似地，控制電路3依據直流輸出電壓E05的位準之改 變，作用輔助切換裝置Q3之PWM控制，且藉以等效改變並聯 諧振電容器C33的電容。於是，控制電路3控制經由感應器 L13流至整流二極體D05之電流，使得直流輸出電壓E05在 輸出的5V± 0.1V之範圍內被做成固定。 而且，控制電路4依據直流輸出電壓E06的位準之改變， 作用輔助切換裝置Q4之PWM控制，且藉以等效改變並聯諧 振電容器C34的電容。於是，控制電路4控制經由感應器 L 14流至整流二極體D06之電流，使得直流輸出電壓E06在 輸出的3.3V± 0.07V之範圍內被做成固定。 依據實驗，當實際做成圖1所示的電源電路時，做成以下 的選擇二次側並聯諧振電容器C2 = 0.01 // F;隔離換流變壓器 PIT之二次側繞組N2 = 40T;二次繞組N5A與N5B = 5T;驅動 繞組 Ng=lT;感應器 L12=10/z H;L13 = 15/z H;L14=18/z H;並 聯諧振電容器C32至C34 = 0.22 //F;箝位電容器CCL2至 CCL4 = 2.2//F;電容器 Cg2 至 Cg4 = 0.39//F;且電阻 Rg2 至 Rg4 = 22 Ω。0.2Ω 的 on 電阻及 10A/50V 的 MOS-FET 被選定 用於輔助切換裝置Q2至Q4。 當圖1所示的電源電路供給9 V的直流輸出電壓E04作 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ 裝 ^ 訂 . (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -23- 529233 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（21) 爲用於類比1C的操作電壓，電源電路亦能供給用於類比1C 之12V的直流輸出電壓E04,而非9V的直流輸出電壓E04,例 如藉著提供另一個有源箝位電路。 類似地，電源電路亦能供給用於數位IC之2.5V的操作 電壓。 作爲圖1所示的切換電源電路之操作波形的一個例子， 圖5指出由上述零件形成的切換電源電路之操作波形。 圖5A至5E指出在直流輸出電壓E04至E06被做成固 定的情形下之操作波形，使得電壓之變化落在± 2%的範圍內， 且直流輸出電壓E01至E06的總負載電力爲200W。圖5F 至51指出在直流輸出電壓E01至E06之總負載電力爲 100W之情形下的操作波形。 當總負載電力爲200W時，於提供在隔離換流變壓器pit 的二次側上之二次側並聯諧振電容器C2,產生圖5A中所示 的諧振電壓V2,且從二次繞組N5A得到圖5B中所示的諧振 電壓V3。 在此情形中，圖5D中所示的電流13流經有源箝位電路 6a，由並聯諧振電容器C32產生圖5C中所示的電壓V4,且具 有圖5E所示之諧振波形的電流14流經整流二極體D04。 另一方面，當總負載電力爲100W時，在二次側並聯諧振 電容器C2上產生圖5F所示的諧振電壓V2,且從二次繞組 N5A得到圖5G所示的諧振電壓V3。 在此情形中，圖51中所示的電流13流經有源箝位電路 6a，由並聯諧振電容器C32產生圖5H中所示的電壓V4,且具 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） --------裝----„---訂------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -24- 529233 A7 ____ B7__ 五、發明説明（22) 有圖5J所示之諧振波形的電流Η流經整流二極體D04。 比較圖5A至5E所示的操作波形與圖5F至5；[所示的 操作波形，指出從隔離換流變壓器PIT的二次側得到之諧振 電壓V2,爲例如6/zs/8/zs與6//s/5//s。所以，表不由複控 制方法控制切換裝置Q1之切換操作。它亦指出各部份的操 作波形爲一諧振波形。 此外，如圖5C與5H所示之諧振電壓V4及圖5D與51 所示的電流13之波形所示，輔助切換裝置Q2之切換操作爲 ZVS,所以可以忽略輔助切換裝置Q2中之切換損失。 於是，依據圖1所示的本實施例之切換電源電路是由複 諧振型切換換流器做成，且設有有源箝位電路6 a至6 c，以供 給直流輸出電壓E04至E06,其變化是在隔離換流變壓器PIT 的二次側之土 2 %的範圍內。直流輸出電壓E04至E06被做 成固定，藉著分別根據直流輸出電壓E04至E06的位準之改 變，作用輔助切換裝置Q2至Q4之切換操作的PWM控制。 在此情形中j圖1之電源電路供給直流輸出電壓E04 至E06時所引起的電力損失，主要是由提供於有源箝位電路 6a至6c中之輔助切換裝置Q2至Q4的切換損失及由體二極 體組成的箝位二極體DD2至DD4的傳導損失組成。於是，使 直流輸出電壓E04至E06固定所引起的電力損失爲有源箝 位電路6a至6c中的箝位二極體DD2至DD4之傳導損失。 即使輔助切換裝置Q2至Q4中的切換損失沒有被忽略， 各輔助切換裝置Q2至Q4中之切換損失約爲0.2W，且各箝位 二極體DD2至DD4中之傳導損失在最大負載電力或例如 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐) ' ' -25- (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 529233 A7 ___ B7 五、發明説明（Z3) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 200W之總負載電力約爲0.4W，使得各有源箝位電路6a至6c 中之電力損失約爲0.6W。圖1中所示的切換電源電路中之 總電力損失約爲2.1W。 另一方面，當圖8之習知電源電路供給直流輸出電壓 E04至E06時所引起的電力損失，如先前所述約爲6.5W。於 是，使用圖1之電源電路，可以降低電力損失約4.4W。 當將此轉換成交流輸入電力時，降低於4.8W，於是使得 可以節省對應量的能量。 此外，圖1所示的電源電路並不需要用於提供直流輸出 電壓E04與E05之三終端串聯調整器，於是亦消除附著至三 終端串聯調整器之輻射器的需要。 用於提供直流輸出電壓E 0 6於圖8所示中之習知電源 電路中之DC-DC換流器11具有矩形操作波形，於是‘引起切 換操作中之切換雜訊。所以圖8所示之習知電源電路需要 一零件，用於抑制切換雜訊，及pi濾波電路，用於消除高頻漣 波電壓。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另一方面，圖1所示之各部份的電源電路之操作波形爲 一平滑諧振波形，使得可以抑制切換操作中之切換雜訊。於 是，圖1所示之電源電路不需要一零件，用於抑制切換雜訊， 及pi濾波電路，用於消除高頻漣波電壓。 因此，雖然圖8所示之習知電源電路需要六個平滑電解 電容器，圖1所示的電源電路只需要三個平滑電解電容器，使 得可以對應地降低零件的數目及零件成本。 依據本發明之電源電路並不限於圖1所示的電路造形 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -26- 529233 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（24) 〇 圖6指出依據本發明之第二實施例的切換電源電路之 二次側造形。與圖1之電源電路相同的零件是由相同的參 考數字來表示，且將省略其敘述。一次側電路之造形是與圖 1所示之自動激發電壓諧振換流器相同，所以沒有表示於圖6 中 0 圖6所示之切換電源電路中的並聯諧振電容器 C32、 C33與C34之正電極側，經由感應器L12、L13與L14,被連接 至二次繞組N5B的啓始點。有源箝位電路6a、6b與6c分 別與並聯諧振電容器C32至C34並聯。於是，雖然圖1所示 之電源電路中的有源箝位電路6a至6c被連接至二次繞組 N5A，此情形中之有源箝位電路6a至6c被連接至二次繞組 N5B 〇 因此，當圖6所示的切換電源電路使用有源箝位電路6a 至6c以使直流輸出電壓E04至E06固定，如同圖1所示之切 換電源電路的情形，與習知電源電路相比，可降低約4.4W之 電力損失。當將此轉換成交流輸入電力時，降低約4.8 W，於 是可以節省對應量的能量。 而且，由於此情形中的電源電路不需要三終端串聯調整 器，電源電路消除附著至三終端串聯調整器之輻射器的需要， 及抑制切換雜訊與高頻漣波電壓之零件的需要，因而可以對 應地降低零件的數目及零件成本。 須注意依據所述的實施例之電源電路的一次側電路之 造形，是以自動激發電壓諧振換流器作爲例子；然而，它只是 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· -項再填寫太 訂 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -27- 529233 A7 _ B7 五、發明説明（25) 一個例子，本發明可由例如外部激發電壓諧振換流器做成。 I-------0—^-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在實施例中，正交型控制變壓器PRT被使用作爲一控制 變壓器，以作用在一次側上設有自動激發諧振換流器之電路 造形中之固定電壓的控制；然而，可使用圖7所示的控制變壓 器，而非正交型控制變壓器PRT。
、1T 如圖7所示，控制變壓器之構造是正方體核心，由組合兩 個雙U形核心而做成，彼此各具有四個磁腳，例如如同正交型 控制變壓器之情形。控制繞組NC1與驅動繞組NB沿著正 方體核心被纏繞，以彼此斜斜地交叉纏繞之關係。明確地說， 控制繞組NC 1或驅動繞組NB沿著正方體核心之四個磁腳 的兩個相鄰磁腳被纏繞，且另一繞組沿著彼此對角關係的兩 個磁腳被纏繞。 控制變壓器操作於一方式，使得即使當流經驅動繞組之 交流電流從負電流位準被改變至正電流位準時，驅動繞組之 電感被增加。於是，用於關閉切換裝置之負方向的電流之位 準被增加，藉以縮短切換裝置之儲存時間。結果，亦縮短在關 閉時切換裝置之掉落時間，藉以能進一步降低切換裝置中之 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 失 損 力 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -9R-