TWI221353B - DC-DC converter - Google Patents

Description

1221353 (1) 玫、發明說明 【發明所屬之技術領域] 本發明係關於具輕負荷時以間歇模式控制開關之功能 的直流-直流變換器。 【先前技術】

具代表性之直流-直流變換器即直流-直流變流器（ converter) ’乃由介變壓器之初級繞組連接於一對直流輸 入端子間之開關，與將該開關予以導通•斷開控制之控制 段路，與連接於變壓器之次級繞組及負荷間的第一整流平 滑電路’與連接於變壓器之三次繞組及控制電路之電源端 子間的第二整流平滑電路所構成。第一整流平滑電路被使 用爲向負荷供應直流電力。第二整流平滑電路被使用爲向 控制電路供應直流電力。

在如上述直流-直流變流器，被知曉有爲提升輕負荷 時之效率，在輕負荷時將開關予以間歇性導通·斷開控制 之方式。該間歇性導通·斷開控制方式如圖5 ( B )之t3 〜t4期間的槪略性顯示，係以間隙性被配置著開關控制脈 衝供應停止期間T。^，且以間隙性亦被配置著對開關之控 制脈衝供應期間Τ〇η。其結果，將開關予以間歇性驅動。 如此開關被間歇性驅動時，單位時間之開關導通·斷開次 數即切換次數比起以連續性導通•斷開控制開關時之切換 次數大幅度地減少，可減低單位時間之轉換損失，而提升 輕負荷時之直流-直流變流器的效率。 -4 - (2) 1221353

惟，開關在被間歇性導通·斷開驅動時，對負荷供應 電力之第一整流平滑電路的平滑電容器之電壓即於開關之 導通·斷開驅動期間上升，在然後之開關的導通·斷開驅 動停止期間徐徐降低。與其同時，自控制電路所需之第二 整流平滑電路所得的電源電壓亦在開關之導通·斷開驅動 期間上升，且在其後之開關的導通·斷開驅動停止期間徐 徐降低。惟負荷變爲極輕時，連接負荷之第一整流平滑電 路的平滑電容器之電壓下降速度轉爲遲緩。針對之，由於 開關控制電路之消耗電力對應負荷之變化幾乎不變化，致 雖在負荷極輕時開關控制電路所需之第二整流平滑電路的 平滑電容器之電壓亦略.與通常的負荷時同樣地降低。因此 ，負荷極輕時，開關控制電路所需之第二整流平滑電路的 平滑電容器之電壓下降速度比起連接負荷之第一整流平滑 電路的平滑電容器之電壓下降速度爲快。當開關控制電路 所需之第二整流平滑電路的平滑電容器之電壓比所容許最 低電壓爲低時，開關控制電路變爲不能開關導通·斷開控 制/且停止開關控制電路之動作。開關控制電路之動作一 旦停止，一般需要經過數100ms之再起動時間才能再呈動 作狀態。而在再起動時間中由於對第一及第二整流平滑電 路之平滑電容器不進行充電，是故該電壓更加下降，對負 荷欲供應所盼電力變爲不可能或困難。 爲解決此種問題，雖可考慮增加構成開關控制電路電 源之變壓器的三次繞組之繞數且加大第二整流平滑電路之 平滑電容器的電容量。惟，如此增加變壓器的三次繞組之 -5- (3)1221353 繞數且加大第二整流平滑電路之平滑電容器的電容量時， 在此之損失愈大，以致直流-直流變流器之綜合效率會降 低。以其他方法雖亦可考慮將間歇性動作之開關的導通· 斷開驅動停止期間T。^設定呈較短。惟，將停止期間Tcff 設定呈較短時，單位時間之切換次數的減低效率變低，無 法謀圖充分提升效率。

【發明內容】 於是，本發明之目的即在提供一種可確保開關控制電 路之正常動作且能謀圖效率提升之直流一直流變換器。 就可解決上述課題並達成上述目的之本發明，參照顯 示實施形態之圖式的符號如次加以說明。又，在此之參照 符號是幫助理解本案發明所付予者，而非在限定本案發明

爲達成上述目的之本發明直流-直流變換器，係具有 :一對直流輸入端子4，5，與變壓器6，與介上述變壓器 6被連接於上述一對直流輸入端子4，5間之至少一個開 關7，與將上述開關7加以導通·斷開控制所需且被連接 於上述開關7之控制端子的開關控制電路2或2a，與連 接於上述變壓器6及負荷1 5間之第一整流平滑電路9， 與連接於上述變壓器6及上述開關控制電路2或2a之電 源端子1 6a，1 6b間的第二整流平滑電路1 0。上述開關控 制電路2或2a乃具有上述負荷1 5比所定値大時將上述開 關7予以連續性導通•斷開控制之第一功能及上述負荷 -6 - (4)1221353 1 5比所定値小時將上述開關7之導通·斷開控制予以間 歇性停止的第二功能。上述直流一直流變換器更具有：可 判定上述第二整流平滑電路1 〇之輸出電壓是否比所定値 爲低的判定手段，與應答自上述判定手段所得的表示上述 第二整流平滑電路1 〇之輸出電壓比上述所定値爲低的訊 號，將遵從上述第二功能對上述開關之導通·斷開控制所 進行的間歇性停止動作予以阻止的間歇動作阻止手段。

上述所定値，則以比上述第二整流平滑電路1 0之額 定輸出電壓爲低且可維持上述開關控制電路2或2a之動 作的所容許最低電壓或比其高之値較佳。

上述開關控制電路2或2a係具有：可檢測上述第一 整流平滑電路9之直流輸出電壓的輸出電壓檢測電路1 7 ，與可形成應答上述輸出電壓檢測電路1 7之輸出將上述 第一整流平滑電路9之輸出電壓控制於一定所需的脈衝並 送至上述開關7之控制端子的開關控制脈衝發生電路18 或：[8 a，與可檢測上述負荷丨5是否比所定値小且在上述 負荷1 5比所定値爲小時發生能禁止將導通·斷開上述開 關7所需之脈衝供給上述開關7的指令之間歇指令發生電 路1 9較佳。 上述間歇動作阻止手段是可將上述間歇指令發生電路 1 9輸出之間歇指令促成無效的邏輯電路5 3爲佳。 上述開關控制脈衝發生電路1 8乃由同步於上述開關 之導通期間可發生傾斜電壓之傾斜電壓發生手段8或6 0 ，與應答上述輸出電壓檢測電路1 7之輸出而形成電壓回 -7- (5) (5)1221353 饋訊號之電壓回饋訊號形成手段，與連接於上述電壓回饋 訊號形成手段及上述傾斜電壓發生手段8或6 0，且進行 比較傾斜電壓發生手段之輸出及上述電壓回饋訊號之比較 器4 2，與以所定週期發生脈衝之振盪器3 5，與具有連接 於上述振盪器35之第一輸入端子及連接於上述比較器42 之第二輸入端子的RS正反器36，與具有上述間歇指令發 生電路1 9之輸出在顯示禁止上述開關7導通·斷開所需 之脈衝通過時，爲禁止上述RS正反器36之輸出脈衝通 過而被連接於上述RS正反器36輸出端子的一方輸入端 子及被連接於上述間歇指令發生電路1 9的另方輸入端子 之邏輯電路3 7，與根據上述邏輯電路3 7之輸出以驅動上 述開關7之驅動手段3 8所構成較佳。 上述開關控制電路2 a可由同步於上述開關之導通期 間可發生傾斜電壓之傾斜電壓發生手段8或60，與應答 上述輸出電壓檢測電路1 7之輸出而形成電壓回饋訊號之 電壓回饋訊號形成手段，與爲比較傾斜電壓發生手段之輸 出及上述電壓回饋訊號而連接於上述電壓回饋訊號形成手 段及上述傾斜電壓發生手段之比較器42，與以所定週期 發生脈衝之振盪器3 5，與具有上述間歇指令發生電路1 9 之輸出在顯示禁止上述開關7導通·斷開所需之脈衝通過 時，爲禁止上述振盪器3 5之輸出脈衝通過而被連接於上 述振盪器3 5的一方輸入端子及被連接於上述間歇指令發 生電路1 9的另方輸入端子之邏輯電路3 7，與具有連接於 上述邏輯電路3 7之第一輸入端子及連接於上述比較器42 -8- (6) (6)1221353 之第一輸入端子的RS正反器36，與根據上述rS正反器 3 6之輸出以驅動上述開關7之驅動手段3 8予以構成。 上述判定手段可由檢測上述第二整流平滑電路1 〇之 輸出電壓的電壓檢測手段26，與賦予所定參考電壓（v52 )之參考電壓源5 2，與具有爲判定上述電壓檢測手段2 6 之輸出是否比上述所定參考電壓（V52)低而被連接於上 述電壓檢測手段2 6之第一輸入端子及被連接於上述參考 電壓源52之第二輸入端子的比較器5 1所構成。 上述間歇動作阻止手段5 3則具有爲應答上述電壓檢 測手段2 6之輸出比上述所定參考電壓（v 5 2 )低的顯示 訊號以阻止上述.間歇指令發生電路1 9之上述開關7導通 •斷開控制的間隙性停止顯示訊號之傳送而被連接於上述 比較器5 1之第一輸入端子及被連接於上述間歇指令發生 電路1 9之第二輸入端子的邏輯電路手段5 3較佳。 依據本發明，上述開關控制電路2或2 a之電源端子 1 6 a ’ 1 6 b所連接以控制電源作用的第二整流平滑電路j 〇 之輸出電壓如呈所定値以下時，即阻止開關7之間歇性動 作。因此，乃發生開關7之連續性導通·斷開動作，第二 整流平滑電路1 0之電壓可回復爲正常値或其附近之値。 其結果，爲輕負荷時之效率改善雖將開關間歇性驅動，亦 不會發生開關控制電路之電源電壓下降所引起的動作停止 ’而能進行直流-直流變換器之穩定驅動。 又，例如上述開關7之導通·斷開控制的間歇性停止 期間或許變長，開關控制電路之電源電壓亦不會低於所容 -9- (7) ^21353 許最低電壓。因此，能將負荷比所定値爲小時促使上述開 關7之導通·斷開控制呈間歇性停止之模式的上述開關7 之導通•斷開驅動期間與上述開關7之導通•斷開驅 動停止期間T。^的比率決定於可獲得高效率，而提高直流 〜直流變換器之效率。 【實施方式】

第一實施形態 接著，參照圖1〜圖5以說明本發明第一實施形態之 直流-直流變換裝置。 圖1所示第一實施形態之馳回型直流-直流變換器， 大致區別係由直流-直流變換電路1與開關控制電路2所 構成。

直流-直流變換電路1乃具有連接於直流電源3之一 對直流輸入端子4，5，與變壓器6，與開關7，與電流檢 測電阻 8，與第一及第二整流平滑電路9，1 0，與一對直 流輸出端子Π，1 2。 直流電源3則由連接於交流電源之整流平滑電路或蓄 電池所成，向一對直流輸入端子4，5予以供應所定之直 流電壓。變壓器6被繞纏於磁心且具有互相電磁耦合之初 級、次級及三次繞組N1，N2，N3。開關7爲可控制場效 應電晶體等之半導體開關，介初級繞組N I被連接於一對 直流輸入端子4 ’ 5間。電流檢測電阻8作爲電流檢測器 被連接於開關7與接地側直流輸入端子5之間。在該電流 -10- (8) 1221353 檢測電阻8之兩端子間可獲得與流通於初級繞組N 1及開 關7之電流呈比例的電壓所成電流檢測訊號v i。

爲負荷1 5之第一整流平滑電路9係連接於次級繞組 N2。該第一整流平滑電路9由第一二極管D1與第一平滑 電容器C1所成。第一平滑電容器C1介第一二極管Di以 並聯連接於次級繞組N 2同時並被連接於一對直流輸出端 子1 1 ’ 1 2。連接於一對直流輸出端子丨1，1 2間之負荷1 5 是採取通常負荷狀態與輕負荷狀態之變動負荷。

作爲開關控制電路2之電源的第二整流平滑電路1 〇 是由第二二極管D2與第二平滑電容器C2所成。第二平 滑電容器C2介第二二極管D2以串聯連接於變壓器6之 三次繞組N3。該第二平滑電容器C2 —端乃介起動電阻 1 3連接於一方直流輸入端子4同時並被連接於開關控制 電路2之正電源端子16a。該第二平滑電容器C2另端及 開關控制電路2之接地端子1 6b則連接於接地側直流輸入 端子5。 開關控制電路2大致區別係由輸出電壓檢測電路1 7 ，與開關控制脈衝發生電路1 8，與間歇指令發生電路1 9 ，與間歇指令阻止電路20所成，而具有：負荷比所定値 大之通常負荷狀態時將開關7予以連續性導通·斷開控制 之第一功能，與負荷比所定値小時之輕負荷狀態時將開關 7之導通·斷開控制予以間歇性停止的第二功能，與可判 定第二整流平滑電路1 〇之輸出電壓是否比所定電壓値爲 低，且應答顯示第二整流平滑電路1 〇之輸出電壓比所定 -11 - (9)1221353 電壓値爲低的判定結果，可阻止遵從上述第二功能對開關 7之導通·斷開控制所進行的間歇性停止動作之第三功能 輸出電壓檢測電路1 7乃藉線路2 1，2 2連接於一對直 流輸出端子1 1，1 2。其詳細容後再予以說明。

開關控制脈衝發生電路1 8則與輸出電壓檢測電路1 7 光耦合並藉線路2 3連接於電流檢測電阻8且藉線路24連 接於開關7之控制端子，而能形成導通·斷開控制開關7 所需之開關控制脈衝。又，電流檢測電阻8在圖1，雖被 顯示於開關控制脈衝發生電路1 8外側，惟亦可將電流檢 測電阻8認爲開關控制脈衝發生電路1 8之一部分。開關 控制脈衝發生電路1 8容後再詳述。

間歇指令發生電路1 9藉線路2 5連接於開關控制脈衝 發生電路1 8，且依據開關控制脈衝發生電路1 8所含包括 有直流輸出電壓之大小資訊的電壓回饋訊號Vf以判定負 荷1 5是否爲輕負荷，輕負荷時即形成爲間歇性發生開關 控制脈衝所需之間歇指令。該間歇指令發生電路1 9之詳 細亦容後再述之。 間歇指令阻止電路20藉線路26連接於控制電源端子 16a且藉線路27及28被連接於間歇指令發生電路19與 開關控制脈衝發生電路1 8之間。該間歇指令阻止電路2 0 係具有可判定控制電源端子1 6a之電壓是否變爲所定値以 下的判定手段，及得到顯示控制電源端子1 6a之電壓變爲 所定値以下的判定結果時可阻止間歇指令之傳送的間歇動 -12- (10) 1221353 作阻止手段。又，能將該間歇指令阻止電路2 0配置 關控制電路2之外側。該間歇指令阻止電路2 0容後 述。 其次，參照圖2之電路圖，及圖4〜圖5之波形圖 說明開關控制電路2之詳細。 又，圖3爲顯示額定負荷即通常負荷狀態時之圖1 圖2的各部分狀態，圖4爲顯示間歇動作開始前之圖1 圖2的各部分狀態，圖5爲顯示正常負荷狀態時、間歇 作時、及間歇動作阻止時之圖1及圖2的各部分狀態。 輸出電壓檢測電路1 7由一對輸出電壓檢測線路2 ] 22間所連接之第一及第二分壓用電阻29，30的串聯電 ，與具有連接於第一及第二分壓用電阻29，30之互相 結點的基極之ηρη型電晶體3 1，與被連接於該電晶體 之射極及線路22間且由例如齊納二極管所成之參考電 源3 2，與以發光元件介電流限制電阻3 3被連接於線路 及電晶體3 1之集極間的發光二極管3 4所構成。電晶 3 1以誤差放大器而作用，可將具有把一對線路2 1，22 之直流輸出電壓經過分壓所得檢測値與參考電壓源3 2 參考電壓的差所對應之値的電流予以流通至發光二極 34。因此，發光二極管34能發生強度與一對線路21， 間之直流輸出電壓成比例的光輸出訊號。 開關控制脈衝發生電路1 8係由振盪器3 5，與RS 反器36，與”及"閘37，與驅動電路38，與作爲檢光器 光電晶體3 9，與電阻4〇，與直流電源4 1，與第一比較 開 詳 以 及 及 動 路 連 3 1 壓 2 1 體 間 之 管 22 正 之 器 -13- (11) (11)1221353 42所構成。又，如已作說明，可將電流檢測電阻8包括 於開關控制脈衝發生電路1 8。振盪器3 5如圖3 ( B )及圖 4 ( B )所示，可發生例如20〜100 kHz之高頻率時鐘脈衝 ，並將此供給RS正反器3 6之置位輸入端子S。 RS正反器36具有以第一輸入端子連接於振盪器35 之置位輸入端子S與以第二輸入端子連接於第一比較器 42之復位輸入端子R，可應答圖3 ( B )所示振盪器3 5供 給之時鐘脈衝呈置位狀態，且應答第一比較器42供給之 復位訊號呈復位狀態，而輸出圖3 ( C )及圖4 ( C )所示 矩形波脈衝。又，圖5 ( A )雖亦顯示RS正反器3 6之輸 出脈衝，卻是將RS正反器3 6之輸出脈衝以垂直延伸線 加以槪略性顯示。 作爲選擇性禁止控制脈衝所需之邏輯電路的”及”閘3 7 乃具有連接於RS正反器36之輸出端子Q的第一輸入端 子與連接於間歇指令線路2 8的第二輸入端子，依照線路 2 8之訊號狀態以控制RS正反器3 6之輸出脈衝列的傳送 ，將圖5 ( B )之11以前區段所示連續性脈衝列、或圖5 (B )之11〜16區段所示間歇性脈衝列、圖5 ( B )之16〜 t7區段所示禁止間歇動作之脈衝列所成輸出V37予以送 出。”及’’閘3 7之輸出端子則介眾知之驅動電路3 8與線路 2 4連接於圖1之開關7的控制端子。因此，”及”閘3 7之 輸出V 3 7是表示開關7之導通·斷開控制脈衝。對於開 關7進行之控制脈衝供應是供給控制端子即閘極與源極之 間。又，爲簡略化圖示而省略驅動電路3 8與開關7之源 -14- (12) (12)1221353 極的連接。 光電晶體3 9被光耦合於輸出電壓檢測電路1 7之發光 二極管3 4。且介電阻4 0連接於偏置直流電壓源4 1。在該 光電晶體3 9之兩端子間可獲得對直流輸出端子1 1，1 2間 之電壓具有反比例關係的電壓回饋訊號Vf。是故，由輸 出電壓檢測電路1 7與光電晶體3 9與電阻4 0以及偏置直 流電壓源4 1構成一電壓回饋訊號形成電路。 第一比較器42之負輸入端子係連接於電阻40與光電 晶體3 9之連結點4 3，其正輸入端子藉線路2 3被連接於 圖1之作爲傾斜電壓發生手段的電流檢測電阻8與開關7 之連結點。因此，如圖3 ( E )所示，第一比較器42乃比 較在線路23所得同步於開關7導通之傾斜電壓所成的電 流檢測訊號Vi與連結點43之電壓回饋訊號Vf，如電流 檢測訊號Vi與電壓回饋訊號Vf相等或比其更高時即發生 高電平輸出，此就成爲RS正反器3 6之復位訊號。是故 ，RS正反器36如圖3 ( C )及圖4 ( C )所示，在tl時分 被置位後又在t2時分被復位。由於振盪器3 5是以週期Ts 反覆發生時鐘脈衝，致在圖3之t3時分RS正反器36再 被置位，而生成反覆與11〜t3期間相同之動作。 直流輸出電壓隨著負荷15愈輕愈高。因此，隨著負 荷1 5由額定負荷即通常負荷狀態接近至比其更輕之輕負 荷狀態，連結點之電壓回饋訊號V f則變低。如圖4 ( E ) 所示電壓回饋訊號Vf比圖3 ( E )爲低時，由於初級繞組 N 1之電感致變化爲鋸齒形波狀或三角形波狀的電流檢測 -15· (13) (13)1221353 訊號Vi即以比圖3 ( E )爲短之時間到達電壓回饋訊號Vf 。於是’隨著負荷1 5變輕，RS正反器3 6之輸出脈衝的 寬幅愈呈狹窄，導通·斷開控制開關7之圖3 ( D )及圖 4 ( D )的控制脈衝寬幅及佔空率就變小。藉此，當直流 輸出電壓上升時即產生將其抑低之動作，可穩定化直流輸 出電壓。 間歇指令發生電路1 9係由第二比較器4 4與參考電壓 發生電路4 5所成，且依據電壓回饋訊號v f可發生圖5 ( D )所示間歇指令訊號。第二比較器44之正輸入端子介 線路25被連接於連結點43，負輸入端子被連接於參考電 壓發生電路4 5。 參考電壓發生電路45具有爲第二比較器44之磁滯動 作而發生第一參考電壓VI之第一參考電壓源46，與發生 第二參考電壓V2之第二參考電壓源47，與第一及第二選 擇開關48，49，與倒相電路50。第一、第二參考電壓源 46，47是可發生圖5(C)所示第一及第二參考電壓VI， V2，且介第一及第二選擇開關48，49被連接於第二比較 器4 4之負輸入端子。第一選擇開關4 8之控制端子連接於 第二比較器44之輸出端子，第一選擇開關48即應答第二 比較器44之高電平輸出而呈導通狀態。由於第二選擇開 關4 9之控制端子介倒相電路5 0連接於第二比較器44之 輸出端子，故第二選擇開關49應答第二比較器44之低電 平輸出而呈導通狀態。 如圖5(C)之tl以前所不，負荷15在額定負何時 -16- (14) (14)1221353 ，連結點43之電壓回饋訊號Vf經常被保持爲高於第一及 第二參考電壓V1，V 2。因此，在額定負荷狀態，如圖5 (D)之tl更前區段所示第二比較器44之輸出經常爲高 電平，第一選擇開關4 8被保持於導通狀態。又，由於第 二比較器4 4之輸出V 4 4爲連續性高電平，致圖5 ( A )槪 略顯示之RS正反器36之輸出脈衝不受”及”閘37所限制 地被送至開關7，自”及”閘3 7可得圖5 ( B )之11更前區 段所示連續性脈衝列所成之輸出V 3 7。其結果，開關7連 續性地反覆導通·斷開動作。 負荷1 5呈輕負荷狀態時，連結點43之電壓回饋訊號 Vf如圖5 ( C )之11〜16區段所示比11以前區段爲低。 而如圖5 ( C )之t2〜t3期間所示第二比較器44之輸出 V44爲高電平，且在間歇指令阻止電路20未阻止第二比 較器44之輸出V44時，圖5(A)的RS正反器36之輸 出通過’’及”閘3 7，並自”及”閘3 7獲得圖5 ( B )所示控制 脈衝所成之輸出V 3 7。因此，圖1之開關7進行導通•斷 開動作，第一及第二平滑電容器C 1，C2被充電，致該電 壓徐徐變高。其結果’在t2〜t3期間電壓回饋訊號Vf徐 徐變低。當在t3時分電壓回饋訊號Vf達到第一參考電壓 VI時，第二比較器44之輸出V44即由高電平轉換爲低電 平。其結果’正反器3 6之輸出被禁止通過”及”閘3 7，而 停止開關7之導通·斷開動作。當在13時分第二比較器 44之輸出V44變爲低電平時，第一選擇開關48則斷開， 代之弟一選擇開關4 9呈導通。其結果，第二比較器4 4乃 -17- (15) (15)1221353 比較電壓回饋訊號Vf與第二參考電壓V2。藉此，即發生 fe滯動作’第一比較器4 4之輸出V 4 4至14時分爲止被保 持低電平。且在停止開關7之導通·斷開時，第一及第二 平滑電容器Cl，C2之電壓徐徐降低，電壓回饋訊號Vf 徐徐變高，在圖5之t4時分達到第二參考電壓V2。其結 果，第二比較器44之輸出V44轉換爲高電平。同時第二 選擇開關4 9呈斷開，第一選擇開關4 8呈導通，第二比較 器44之輸出V44被保持於高電平，而在t4〜t5期間發生 與t2〜t3期間同樣之動作。 圖5(D)之第二比較器44之輸出V44的高電平期間 係顯示開關7之導通•斷開驅動期間丁。„，其高電平期間 爲顯示開關7之導通•斷開停止期間T。^。是故亦能將第 二比較器44之輸出V44稱爲間歇指令訊號。 隨著本發明所裝設圖2之間歇指令阻止電路2 0乃由 具有眾知磁滯特性之第三比較器5 1與參考電壓源5 2以及 ”或”閘5 3所構成，且具有可判定第二整流平滑電路1 0之 輸出電壓是否比所定値爲低的功能，與應答由該判定所得 表示第二整流平滑電路1 0之輸出電壓比上述所定値爲低 的訊號而可阻止遵從上述間歇指令訊號對開關7之導通· 斷開控制所進行的間歇性停止動作之功能。作爲判定手段 之第三比較器5 1的負輸入端子則介控制電源端子1 6a連 接於圖1之第二平滑電容器C2，正輸入端子連接於參考 電壓源5 2。作爲間歇性停止動作之阻止手段的”或”閘5 3 之一方輸入端子係被連接於第二比較器44之輸出端子， -18- (16) (16)1221353 另方輸入端子被連接於第三比較器5 1之輸出端子。參考 電壓源5 2之參考電壓V 5 2卻被設定於開關控制電路2之 電源電壓V c c的所容許最低値、或該所容許最低値與正常 値間之値。換言之，被設定爲比無法維持開關控制電路2 動作之電壓（停止電壓）最大値更局的値。如圖5(D) 之t6以前區段所示控制電源電壓Vcc比作爲磁滯動作之 LTP (底側跳脫點）的參考電壓V52爲高時第三比較器5 1 之輸出V 5 1即被保持於低電平。因此，第三比較器5 1之 輸出V51不會阻止第二比較器44之輸出V44通過”或”閘 5 3。針對之，在圖5 ( E )之16時分，如控制電源電壓 Vcc降到參考電壓V52時，第三比較器51之輸出V51變 爲高電平，該高電平被維持到控制電源電壓Vcc遵從第三 比較器5 1之磁滯特性至達UTP (頂側跳脫點）之t7爲止 。其結果，”或”閘5 3之輸出雖在第二比較器44之輸出 V44爲低電平，亦呈高電平，RS正反器36之輸出脈衝能 通過’’及”閘37，如圖5 ( B )之t6〜t7區段所示在”及”閘 3 7之輸出端子連續性地發生控制脈衝。SP，不必等待遵 從圖5 ( D )以虛線所顯示間歇控制之控制脈衝發生預定 期間t8〜t9就連續性地發生控制脈衝。藉此，第一及第 二平滑電容器C 1，C 2之充電急速地進行，控制電源電壓 Vcc自t6時分上升，可阻止比所容許最低電壓Vmin變爲 更低，以防止開關控制電路2之停止動作。 又，第三比較器5 1雖具有磁滯特性較佳，惟不具磁 滯特性亦能獲得遵照本發明之效果。即，控制電源電壓 -19- (17) 1221353

Vcc在下衝參考電壓V52期間由於第三比較器51繼續發 生高電平輸出，故在該下衝期間能阻止間歇指令而與圖5 之t6〜t7期間同樣將控制脈衝傳給開關7。

自上述可明瞭，依據本實施形態，爲提升效率在輕負 荷時將開關7予以間歇性動作時，如發生控制電源電壓 Vcc降低，乃能自動地阻止間歇性動作，開始開關7之導 通·斷開控制，促使控制電源電壓V c c回復爲正常値或其 附近値。其結果，爲輕負荷時之效率改善雖減少單位時間 之切換次數，亦不會發生開關控制電路2停止動作，可穩 定地驅動直流-直流變流器。又，由於直流輸入電壓之變 動等以致某程度發生控制電源電壓Vcc之降低，亦不會發 生開關控制電路2停止動作。因此能提供一種可滿足效率 提升與動作穩定性雙方之直流-直流變流器。 第二實施形態

圖6所示第二實施形態之直流-直流變流器，係省去 圖1 1之直流-直流變流器的變壓器6之次級繞組N2，且 裝設將整流平滑電路9與開關7並聯連接之變形直流-直 流變換電路1 a，而其他與圖〗同樣構成者。在圖6之直 流一直流變流器，開關7呈導通期間時，整流二極管D 1 變爲反向偏置狀態並產生對於具電感之初級繞組N 1儲存 能量的動作，又開關7呈斷開期間時，整流二極管D 1變. 成正向偏置狀態並產生將初級繞組N !之儲存能量予以放 出的動作。藉此，第一平滑電容器C1以電源3之電壓與 -20- (18)1221353 初級繞組N!之電壓的加壓値被充電。總之，圖6之直流 -直流變流器是以升壓型開關穩壓器實行動作。圖6之繞 組N3與圖1之三次繞組N3同樣被連接於作爲控制電源之 第二整流平滑電路1 〇。由於圖6之直流-直流變流器的 開關控制電路2與第一實施形態實質上是相同，因此能獲 得與第一實施形態相同之效果。

第三實施形態

第三實施形態之直流-直流變流器，係替代圖1之開 關控制電路2予以裝設圖7所示被變形之開關控制電路 2 a，而其他與圖1同樣構成者。且，圖7所示開關控制電 路2 a是替代圖2開關控制電路2中之開關控制脈衝發生 電路1 8予以裝設被變形之開關控制脈衝發生電路1 8 a， 其他爲與圖2同樣地構成者。圖7之開關控制脈衝發生電 路18a乃在”及”閘37被連接於振盪器35及RS正反器36 之間而與圖2相異，其他則與圖2同樣地被予以形成。即 ，在圖7，’’及’’閘37之--方輸入端子被連接振盪器35， 另方輸入端子被被連接’’或’’閘53，且其輸出端子連接於作 爲RS正反器36之第一輸入端子的置位輸入端子S。又， RS正反器3 6之輸出端子連接於驅動電路3 8。 在圖7之開關控制脈衝發生電路1 8 a，由於”或”閘5 3 之輸出致振盪器3 5之輸出脈衝未被”及”閘3 7所阻止時， 振盪器35之輸出脈衝乃成爲RS正反器36之置位輸入訊 號。圖7之開關控制脈衝發生電路1 8 a的基本動作是與圖 -21 - (19) (19)1221353 2之開關控制脈衝發生電路1 8相同。 在圖7之開關控制脈衝發生電路1 8a，如由於雜波或 比較器4 1，5 1之磁滯較小等原因，以致比較器41，5 1之 輸出發生振盪、即異常振動，開關7之控制脈衝亦不會發 生振動。亦即，振盪器35在發生脈衝之間”或”閘53之輸 出振盪，以致•’及’’閘37之輸出即RS正反器36之置位輸 入雖振動，依然能保持RS正反器3 6之置位狀態。藉此 ，可達成開關7之穩定性控制。又，圖2之情形則有由於 "或’’閘5 3之輸出振盪以致開關7之控制脈衝發生異常振 動之虞。 變形例 本發明並非被限定於上述實施形態，例如可作其次之 變形。 (1 )圖1之直流一直流變換電路1可由眾知之正向 型直流-直流變流電路、眾知之具有一對）開關的半橋型 直流一直流變換電路、或變形半橋型直流-直流變換電路 、或將四個開關橋接之橋型換流器與其輸出段連接之整流 平滑電路所成變換電路、或兩個開關及變壓器之組合所成 推挽型換流器與整流平滑電路之組合所成變換電路予以形 成。總之，直流-直流變換電路1能以導通·斷開控制一 個或多數開關之形式的所有電路加以置換。 (2 )不將開關7之導通斷開反覆頻率即切換頻率設 爲一定，可對應負荷之大小予以變更。 -22- (20) (20)1221353 (3 )替代自電流檢測電阻8之電壓獲得圖3 ( E )、 圖4 ( E )之鋸齒形波狀電流檢測訊號Vi，如圖8所示可 設置電容器C與該充電用電阻及放電用開關S W所成之傾 斜電壓發生手段60。在圖8，介電阻R以直流電源端子+ V之電壓充電電容器C，而自電容器C同步於開關7之導 通可獲得圖9 ( B )所示傾斜電壓Vc。此時，圖9 ( B )所 示傾斜電壓Vc到達電壓回饋訊號Vf時，RS正反器36被 圖9 ( C )所示第一比較器42之輸出V42予以復位，藉 RS正反器36之反轉輸出開關SW變爲導通，電容器C即 進行放電。 (4 )能將間歇指令發生電路1 9之第二比較器44形 成爲附磁滯特性比較器，把參考電壓源4 5設爲唯一之參 考電壓源。 (5 )能將開關7以光電晶體39、IGBT (絕緣閘型雙 極電晶體）等其他半導體開關元件充當之。 (6 )能將發光二極管3 4與光電晶體3 9之光耦合部 分設爲電耦合電路。此時在輸出電壓檢測電路1 7形成對 於直流輸出端子1 1，1 2間之電壓具反比例關係的電壓回 饋訊號Vf，將該電壓回饋訊號Vf供給第一比較器42。 (7 )替代電流檢測電阻4可裝設霍爾器件等電磁變 換裝置之電流檢測手段。 (8 )可將”及”閘3 7、”或”閘以與其等效之其他邏輯 電路予以替代。 (9 )能將間歇指令發生電路1 9變形爲依據電流檢測 -23- (21) (21)1221353 訊號Vi是否比所定値爲低之檢測以檢測是否爲輕負荷狀 態之電路。 由上述可明瞭，本發明有關之直流一直流變換器能利 用於直流電源裝置。 【圖式簡單說明】 圖1爲本發明第一實施形態之直流-直流變流器電路 顯示圖。 圖2爲圖1之開關控制電路詳細方塊顯示圖。 圖3爲額定負荷時之圖1及圖2的各部分狀態波形顯 示圖。 圖4爲間歇動作前之圖1及圖2的各部分狀態波形顯 示圖。 圖5爲三個開關控制模式之圖2的各部分狀態波形顯 示圖。 圖6爲第二實施形態之直流一直流變流器電路顯示圖 〇 圖7爲將第二實施形態之開關控制電路與圖2同樣加 以顯示的電路圖。 圖8爲變形例之開關控制電路一部分電路顯示圖。 ® 9爲圖8之各部分狀態波形顯示圖。 元件對照表 1 :直流-直流變換電路 -24- (22)1221353 2，2 a :開關控制電路 4，5 :直流輸入端子 6 :變壓器 7 :開關

8，6 0 :傾斜電壓發生手段 1 1 :第一整流平滑電路 1 2 :第二整流平滑電路 15 :負荷 1 6 a，1 6 b :電源端子 1 7 :輸出電壓檢測電路 1 8，1 8 a :開關控制脈衝發生電路 1 9 :間歇指令發生電路 2 6 :電壓檢測手段 3 5 :振盪器

36 : RS正反器 3 7 :邏輯電路 3 8 ·驅動手段 39，40 :電壓回饋信號形成手段 42 :比較器 5 1 :比較器（判定手段） 5 2 :參考電壓源（判定手段） 5 3 :間歇動作阻止手段（邏輯電路） -25-

Claims (1)

1221353 Π) 拾、申請專利範圍 1 · ~種直流一直流變換器，係具有：一對直流輸入 端子（4，5 )，與變壓器（6 )，與介上述變壓器被連接 於上述一對直流輸入端子（4，5 )間之至少一個開關（7 )’與將上述開關（7 )加以導通·斷開控制所需且被連 接於上述開關（7 )之控制端子的開關控制電路（2或2 a )’與連接於上述變壓器（6 )及負荷（1 5 )間之第一整 流平滑電路（9 )，與連接於上述變壓器（6 )及上述開關 控制電路（2或2a)之電源端子（16a，16b)間的第二整 流平滑電路（1 0 )，且上述開關控制電路（2或2a )具有 上述負荷（1 5 )比所定値大時將上述開關（7 )予以連續 性導通·斷開控制之第一功能及上述負荷（1 5 )比所定値 小時將上述開關（7 )之導通·斷開控制予以間歇性停止 的第二功能；其特徵爲具有： 可判定上述第二整流平滑電路（1 0 )之輸出電壓是否 比所定値爲低的判定手段（6， 5 1，5 2 )，與 應答自上述判定手段所得的表示上述第二整流平滑電 路（1 〇 )之輸出電壓比上述所定値爲低的訊號，將遵從上 述第二功能對上述開關之導通•斷開控制所進行的間歇性 停止動作予以阻止的間歇動作阻止手段（5 3 )。 2.如申請專利範圍第1項記載之直流-直流變換器 ，其中，上述所定値係比上述第二整流平滑電路（1 0 )之 額定輸出電壓爲低且可維持上述開關控制電路（2或2a ) 之動作的所容許最低電壓或比其高之値。 -26- (2) (2)1221353 3 ·如申請專利範圍第1項記載之直流-直流變換器 ，其中，上述開關控制電路（2或2 a )係具有： 可檢測上述第一整流平滑電路（9 )之直流輸出電壓 的輸出電壓檢測電路（1 7 )，與 可形成應答上述輸出電壓檢測電路（1 7 )之輸出將上 述第一整流平滑電路（9 )之輸出電壓控制於一定所需的 脈衝並送至上述開關（7 )之控制端子的開關控制脈衝發 生電路（18或18a)，與 可檢測上述負荷（1 5 )是否比所定値小且在上述負荷 (1 5 )比所定値爲小時發生能禁止將導通·斷開上述開關 (7 )所需之脈衝供給上述開關（7 )的指令之間歇指令發 生電路（1 9 )， 而上述間歇動作阻止手段則是可將上述間歇指令發生 電路（1 9 )輸出之間歇指令促成無效的邏輯電路（5 3 )。 4.如申請專利範圍第3項記載之直流-直流變換器 ，其中，上述開關控制脈衝發生電路1 8係由： 同步於上述開關之導通期間可發生傾斜電壓之傾斜電 壓發生手段（8或60)，與 應答上述輸出電壓檢測電路（1 7 )之輸出而形成電壓 回饋訊號之電壓回饋訊號形成手段（3 9，40 )，與 連接於上述電壓回饋訊號形成手段（39，40)及上述 傾斜電壓發生手段（8或60 )，且比較傾斜電壓發生手段 之輸出及上述電壓回饋訊號的比較器（42 )，與 以所定週期發生脈衝之振盪器（3 5 )，與 •27- (3) (3)1221353 具有連接於上述振盪器（35)之第一輸入端子及連接 於上述比較器（42 )之第二輸入端子的RS正反器（36 ) ? 與 具有上述間歇指令發生電路（1 9 )之輸出在顯示禁止 上述開關（7 )導通·斷開所需之脈衝通過時，爲禁止上 述RS正反器（36 )之輸出脈衝通過而被連接於上述RS 正反器（3 6 )輸出端子的一方輸入端子及被連接於上述間 歇指令發生電路（1 9 )的另方輸入端子之邏輯電路（3 7 ) ，與 根據上述邏輯電路（3 7 )之輸出以驅動上述開關（7 )之驅動手段（3 8 )所構成。 5 ·如申請專利範圍第3項記載之直流一直流變換器 ，其中，上述開關控制電路（2a )係由： 同步於上述開關之導通期間可發生傾斜電壓之傾斜電 壓發生手段（8或60 )，與 應答上述輸出電壓檢測電路（1 7 )之輸出而形成電壓 回饋訊號之電壓回饋訊號形成手段（39，40)，與 爲比較傾斜電壓發生手段之輸出及上述電壓回饋訊號 而連接於上述電壓回饋訊號形成手段及上述傾斜電壓發生 手段之比較器（42)，與 以所定週期發生脈衝之振盪器（3 5 )，與 具有上述間歇指令發生電路（19)之輸出在顯示禁止 上述開關（7 )導通·斷開所需之脈衝通過時，爲禁止上 述振盪器（3 5 )之輸出脈衝通過而被連接於上述振盪器（ -28- (4)1221353 3 5 )的一方輸入端子及被連接於上述間歇指令發生電路（ 19)的另方輸入端子之邏輯電路（37)，與 具有連接於上述邏輯電路（37)之第一輸入端子及連 接於上述比較器（4 2 )之第二輸入端子的R S正反器（3 6 )，與 根據上述RS正反器（3 6 )之輸出以驅動上述開關（ 7 )之驅動手段（3 8 )予以構成。

6 ·如申請專利範圍第4或5項記載之直流-直流變 換器，其中，上述判定手段係由：檢測上述第二整流平滑 電路（1 〇 )之輸出電壓的電壓檢測手段（2 6 )，與賦予所 定參考電壓（V52 )之參考電壓源（52 )，與具有爲判定 上述電壓檢測手段（26 )之輸出是否比上述所定參考電壓 (V 5 2 )低而被連接於上述電壓檢測手段（2 6 )之第一輸 入端子及被連接於上述參考電壓源（52 )之第二輸入端子 的比較器（5 1 )所構成，

上述間歇動作阻止手段（5 3 )則是具有爲應答上述電 壓檢測手段（26 )之輸出比上述所定參考電壓（V52 )低 的顯示訊號以阻止上述間歇指令發生電路（1 9 )之上述開 關7導通•斷開控制的間隙性停止顯示訊號之傳送而被連 接於上述比較器（5 1 )之第一輸入端子及被連接於上述間 歇指令發生電路（19)之第二輸入端子的邏輯電路手段（ 53 )。 -29·