TW563288B - A continuous mode flyback converter - Google Patents

Description

563288 五、發明說明（1) 技術領域 本發明係關於一吉、义 別的是關於一操作於直流（dc_dc)轉換器之電路，更特 發明背景及先前技蔹續模式之同步馳回轉換器電路。 在不同種類電子步 整流器來輪出一校^ 之DC—DC電源供應器中，利用電源 在該第二邊上用整流輸出電壓。通常使用一二極體 草I 到該整流輸出電壓。 杲種獲侍一合適整流 回拓樸中，某主· 路之方法疋使用馳回拓樸。一馳 元件中。接荽分处曰’充電期間儲存磁能於磁心或類似 於其他整流於：謂馳回期間被注入第二邊。比較 主要優點是它的簡單姓構回拓樸之電源整流器電路之 爭、# 一半k間早、Μ構可使它便宜地被製造。 更進 步地，馳回轉檢哭W 4 \ L -碴病描斗紅 释換1^可被分成兩個不同種類： 連、、、貝模式馳回轉換器，以及 —不連續模式馳回轉換器。 連項模式馳回轉換器中磁能從未下降至零，所以能量 持續地在變堅器磁心中不是流進就是流出，然而一不連續 模式中，期間欲發生能量既未流入也未流出於變壓器磁心 中。 然而，如圖1所見之傳統式馳回轉換器中在主要邊上變 壓器105包括有一主繞組101及一開關1〇3，在第二邊上包 括有連接至二極體109之變壓器1〇5第二繞組丨〇7及一可跨 接於負載113之輸出電容器111，其有一與通過二極體1〇9 所下降之電壓相關之問題。如此，在通過輸出電容器丨i 1

第4頁 563288 五、發明說明（2) 之輸出電壓為低時之例子中，例如少於5伏特，降落於二 極體之電壓在全部電壓中變成顯著部分，其使得用於這類 低壓應用之電源轉換器沒效率。 更進一步，美國專利編號5, 23 7, 6 0 6描述一位於一電話 系統遠端之電源 於連續模式及不 被設計之特定應 換器可處理降落 然而，雖然目標 者中操作之電源 模式中。這是因 就需要控制電路 連結電源轉換器 二邊之電流隔離 概述 本發明之目的 結構之連續模式 轉換器是更有效 此目的及其他 源轉換器可得之 如此，藉由將 關使用之二極體 電壓下降，其因 轉換器 連續模 用中。 於第二 是提供 轉換器 為事實 ，該電 之主要 。該電源 式兩者中 藉助於使 邊上整流 一可以在 ，該電路 上為了在 路除了貴 邊及第二 轉換器被設計成可以操作 ，其可發生在電源轉換器 用一 FET電晶體，電源轉 二極體之大電壓之問題。 連續模式及不連續模式兩 不是相當適合使用於連續 連續模式中正確地工作， 之外，也以電流方式互相 邊，藉此除去主要邊及第 係克服上述要點中之問題及提供具有簡單 馳回轉換器，同時比較於根據先前技藝之 率的。 目的藉由如後面陳列之申請專利範圍之電 傳統式作為DC-DC轉換器第二邊中第二開 用一FET電晶體來取代可獲得一少的多之 此減少第二邊之損失。該FET電晶體接著 直接連接至一輔助繞組而與變壓器第二繞組安置成串連。

第5頁 563288 五、發明說明（3) "一" ' 更進 步，在控制中引進一直流阻斷電容器安置於第二 邊使該輔助繞組提供之電壓可顯著地降低，因而減少驅動 損失。 同時，假如將轉換器之輸出短路仍應存在足夠電壓可有 效地打開及關閉第二開關。 圖式簡述 本發明現在將藉著未設限之例子及附圖之參考來作更仔 細之描述，其中： / 一圖1係根據先前技藝之連續模式DC—DC轉換器之電路圖。 一圖Y係具有作為整流元件之FET電晶體之連續模式DC —Dc轉 換之電路圖。 圖3係具有作為整流元件之FET電晶體及具有改良式驅動 電路各部分之連續模式DC-DC轉換器之電路圖。 較佳具體實施例之描述 圖2_中展不一Dc —Dc轉換器。該電源轉換器包括在主要邊

第6頁 563288 五、發明說明（4) 11 可被跨加於輸出電容器1 11上，如此並接其上。 其上2關10 關上時電流流過主繞組101，係因電壓源施加 磁心中故a机過主要繞組101之電流將能量存於變壓器10 5 改3 。當開關103不作用時，橫過第二繞組107之極性將 至带=1存於磁心能量所引起之電流經由電晶體11 0注入 =各器111輪出端。這可能得感謝輔助繞組1 〇 8之安置， /、開關1 0 3處於打開狀態時提供電晶體閘極一電壓，係 因該輔助繞组與第二繞組107具有相同之極化。由此，一 控制脈冲在開關1 0 3處於打開狀態時被注入電晶體1 1 〇使得 该FET電晶體11〇之通道導通。 一比車乂於上面圖1中所描述之安排，這種安排之優點是在 二極下降之電壓由FET電晶體上下降之電壓來取代， 其通常是小的多。也就是可得一少於^丨伏特之電壓下降 來取代大部分二極體通常之電壓下降〇·3_〇·7伏特，藉此 增加DC-DC馳回轉換器之效率，特別是在例如小於5伏9特左 右之小輸出電壓時。更進一步，顯然地輸出電壓愈小使用 具有低下降電壓之整流元件變得更重要。 然而，因跨過輔助繞組丨〇 8之電壓平均值是零，故使用 圖2之安排來取代圖1之安排會引進驅動損失，且如此大的 負振幅將被施加於電晶體丨丨〇，之閘極而導致一夠高之閘極 驅動電壓。更進一步，假如轉換器之輸出端被短路，輔助 繞組之電壓將下降遠低於電晶體1 1 〇閘極之定限，這將引 起輸出電流經由FET電晶體1 1〇之本體汲極二極體流動，接 著其將顯著地增加電源之浪費。

第7頁 563288 、發明說明（5) 、、=而此問題可藉圖3中展示之安排來克服。如此，為了 減少驅動損失一直流阻斷電容器1 1 7被插入輔助繞組1 0 8輪 ^端及連至電晶體11〇之PNp型電晶體115基極之間。因電 晶體11 5中之集極—基極二極體之故，阻止該FET電晶體u〇 問極成為負值。電晶體1 1 5也可非常快速地關閉FET電晶體 1 1 〇通道，使得開關損失減至最少。 違PNP型電晶體1 1 5基極是經阻塞電容器11 7連至輔助繞 j 108之自由輸出端’該pNp型電晶體1丨5之射極被連至fE 丁 包晶體11 〇閘極且該PNP型電晶體丨丨5之集極被連至FET電晶 體11 0源極。 + 一較佳具體實施例中該pNp型電晶體之基極及射極由一 私阻11 Θ互相連接用以提供電晶體11 5基極及射極間之壓- 降。該電阻可由能提供該壓降之二極體或其他元件來取代 之。 最後，如上所述，藉由將該直流阻斷電容器1 1 7定位於 該驅動之安排，控制脈沖將被注入？ ΕΊ[電晶體丨丨〇之閘極、 即使該DC-DC電源轉換器之輸出端被短路時亦然。這是非 常有利的’因為若沒有控制脈沖被注入至FE丁電晶體丨丨〇， 該輸出電流將被迫貫穿FET電晶體11 〇之本體二極體。這將 引起高損失且有可能該FET電晶體會被損毀。 上述之拓樸也可運用於其他型之轉換器，如卡克（Cuk) 及西皮克（SEPIC)轉換器。

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Claims (1)

1. 563288 __案號 88110747 年，月Λ 曰―. 六、申請專利範圍 ，---- V— i 1 . 一種具有一第^一及一第二邊之連續模式驰回轉換器， 該第二邊包括一第二繞組（107)，該第二邊也包括一輔助 繞組（108)，其第一末端連接至一FET電晶體（11〇)閘極以 及另一個’其第二末端連接至該FET電晶體（11〇)源極，其 特徵在於該第二邊進一步包括一 PNP電晶體（Π5)，其射極 被連接至該FET電晶體（110)閘極，其集極被連接至該j?ET 電晶體源極，以及其基極連接至該輔助繞組之第一端點， 以及一電容器（117)互連介於該輔助繞組（1〇8)之第一端點 >及該FET電晶體（110)閘極之間。 & 2·根據申請專利範圍第1項之轉換器，其特徵在於一電 P且器（1 1 9 )或二極體被連接在該PNP電晶體（1 1 5 )基極及射 /極之間。 冰3· —種具有一第一及一第二邊之連續模式馳回轉換器， 广該第二邊包括一第二繞組（1〇7)，該第二邊也包括一連接 ^至FET電晶體（110)閘極之輔助繞組（log)，其特徵在於一 乂直流阻斷電容器（117)在該辅助繞組（1〇 8)及該FET電晶體 乂（ 1 1 0 )閘極間互相連接。 4 ·根據申請專利範圍第1 一 3項中任何一項之轉換器，其 ；；特徵在於該轉換器是一Cuk或SEPIC轉換器而非一馳°回轉/換 ^器。

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