TWI303920B - - Google Patents

Description

J3Q3920 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係為-輕合紐切換電路之升壓_返馳式直流轉換 器，特別是種適祕制—返馳式直流轉換⑽㈣卜 Flyback DC/DC C〇nverter)之柔性切換電路架構，可減少開關元 件切換損失，進喊高直流轉換H之轉換效率。 【先前技術】 按，-般在低賴且大電流的電源系統中，為了減少導電線 路之導補失’如電細綺戦之敎，财會歧高賴等 =，猎以降低線路上的電流，而減低導通損失。而目前提高電麼 低導=1\雜成之及返馳_，如此雖可以降 不見it高知姆地糊树會杨換敎，㈣整體效率 換^對Γ壓轉換器的切換損失問題，目前文獻中有搭配柔性切 、电的架構，請參見圖一所示係為一升 換電路之灸去㈣㈤ 料升屋轉換盗搭配有柔性切 元件姐電'、二、;了虛線框内之柔性切換電路可以使開關 元件或者在彻時餘，吻以減少開關 然而f知升_換難無秘轉，因此料加 件，且_元件的導軸鼓絲 動開關兀 整合性，亦無法能量回送。 才運成J生切換，而缺乏 J3Q3920 目前習知的文獻中亦有返馳式轉換器搭配柔性切換電路的架 構，如圖二之虛線框所示，但卻沒有針對升壓轉換器搭配返馳式 轉換器之兩級直流轉換器架構整合柔性切換電路的架構，因此本 發明針對上述需求在升壓-返驰式兩級直流轉換器整合柔性切換 琶路，另外因柔性切換電路具有能量回送功能，可進一步提高電 路之效率。 【發明内容】 ”本發明之目的係在於提供一種在升壓一返馳式兩級直流轉換 為中整合·_電路’崎低升壓_元件所造成之切換損失 ’且由於紐切換具有能量回送魏，可提高轉難之轉換效率 第-^成Γ目的’本發明所提供之整合柔性切換電路包括一

賴器至一儲能電容哭·/，再連接一第一輔助 m认少—電感器’其-輸入端連接至-輸 開關70件，其上並聯一第二 帝六 、， -輸出端…第，亚串聯於該電感器之其 的P， 其上觸—第三辅助電容器，且盘 该弟一開關元件連接至一第二… ^ 甫力又I為，及一隔離變屢器，里 -次側端連接至該第—開關元件、第 :：、 該第一輔助織廢千第一開關70件、 晰時導:Γ:及該第二辅助變壓器，使所有開崎^ 令…瓜％¥通、零電壓時截止。 1303920 【實施方式】 為了使貴審查委員能更進—步瞭解本發明為達成預定目的 所採取之驗、手段及功效，請參_下錢本發明之詳細說明 與附圖’相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得-深入且 具體之暸解，然而所關式僅提供參考與說明用，並非用來對本 發明加以限制者。 本發明主要是提供-種升壓_返馳式兩級直流轉換器，整合有 柔性切換電路架構’而本發明之第—實細電關如圖三所示， 包括有-賊ϋΐαο) ’其輸人端連接至—輸人電職朗)之正 極’該電感ULUIG)係為具纽輸出接腳之賴^，而在本實施 例中該第-電感器L1⑽係包含二輸出端，其中第—輸出端⑽ 串聯一第一開關元件S1(31)至該輸入電源Vin(2〇)之負極，形成前 級之升壓轉換器。 而該第一電感器Ll(l〇)之第二輸出端（12)則串聯一二極體 Dl(41)連接至一弟一開關元件S2(32)，再串聯至一隔離變壓器 Tm(50)之 次侧輸入端，本實施例中該隔離變壓器Tm(5〇)係為 一反相變壓器，即一次侧之電壓相位與二次側相反。而該隔離變 壓為Tm(50)之另--次側輸入端則串聯一第三開關元件S3(33)至 該輸入電源Vin(2〇)之負極，形成後級反馳式轉換器。 其中該第一開關元件Sl(31)上並聯有一第一辅助電容器 Csl(311)，且透過一第一輔助變壓器Tb(34)連接至一儲能電容器 1303920 C1(6〇)，而該第二開關元件S2(32)與第三開關元件S3(33)上亦分 別並聯有一第二辅助電容器Cs2(321)及一第三辅助電容器 Cs3(331)，且該二輔助電容器Cs2(321)及一第三辅助電容器 Cs3(331)皆透過一第二輔助變壓器Ta(35)相互同相感應，而該第 · 一輔助變壓器Ta(35)係為三組同相同匝數比之感應變壓器，除分 別連接該第二及第三輔助電容器外，更連接至該隔離變壓-Tm(5〇) φ ，如此可使該第一、第二及第三開關元件可達同時通道之功效。 其才呆作原理：當所有開關元件Si、S2和S3(31、32和33)同時 導通，此時由於其導通路徑上有該電感器L1(1〇)存在，因此剛開 始時並不會有電流流過該些開關元件幻、％和83(31、32及33)， 故可達到令電流導通(zero-current turn-on)之目的。 此時該些辅助電容Csl、Cs2及Cs3(311、321及331)與該些輔 助變壓器Ta及Tb(34及35)上之漏感（Lb、Lai及La2)產生部分共振 ⑩ （Par"tial Resonance)。此一狀態將持續到該些輔助電容csi、cs2 及Cs3(311、321及331)上電壓為零為止，而在此過程中該些輔助 電容Csl ' Cs2及Cs3(311、321及331)之電能被轉移至該儲能電容 — 為Cl(60)上，形成^一Vc笔源，作為後級返驰式轉換器之電源輸入 端。 接著，當該些輔助變壓器Ta及Tb(34及35)之電感（Lb、Lai及 La2)上之儲能釋放完畢後，此時若當第一開關元件S1 (31)提早截 止時，由於該第一輔助電容器Csl(311)上之初始電壓為零，故可 8 1303920 達成零電壓截止（zero-v〇ltage turn〜〇ff)之目的，同時該第一輔 助電容Csl(311)開始被充電。接著第三開關元件S3(331)截止，最 後j第一開關元件S2(321)才截止，亦可該第二關元件S2(321) 契第—開關元件S3(331)同時截止，而該些開關元件的截止亦根據 相同之原理達成零電壓截止。 請參閱圖四所示，係為本創作之第二實施例電路示意圖，其 中具多組輸之電感HL1可由複數電感器相互串聯所組成，而原本 使用反相之隔離變壓亦可由—次側與二次侧電壓同相位之隔 離變壓器取代。 因此本發明可由上述之電路_達成所有_元件皆可零電 通14令包壓截止之柔性切換，而降低切換損失，可應用於低 電壓大電流之場合，如燃料電池、_等，且由於柔性切換具有 能量回送魏，更可提高職之轉換效率，縣發明之柔性切 換包路白由被動元件所組成，故不需外加控制電路。職是，本發 明藉上述所聽之技術提供—種·不_f知者的設計，魏 ，高整體之使用健，又其申請前未見於働或公開使用，誠月已匕 符合發明專利之要件，爰依法提出發明專利申請。 雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，缺豆 j限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發^ ^用 耗圍内，當可作些許之更動細因 i g : 視後附之巾料纖騎界定者鱗。把糾觀圍當 •13 03 920 【圖式簡單說明】 圖一係為升壓轉換器搭配有柔性切換電路之參考電路圖。 圖二係為返馳式轉換器搭配柔性切換電路的架構圖。 圖三係為本發明之第一實施例電路圖。 圖四係為本創作之第二實施例電路不意圖。 【主要元件符號說明】 10 電感器L1 11 第一輸出端 12 第二輸出端 20 輸入電源Vin 31 第一開關元件S1 311 第一辅助電容器Csl 32 第二開關元件S2 321 第二輔助電容器Cs2 33 第三開關元件S3 331 第三輔助電容器Cs3 34 第一辅助變壓器Tb 35 第二輔助變壓器Ta 41 二極體D1 50 隔離變壓器Tm 60 儲能電容器Cl

Claims (1)

1303920 餘 十、申請專利範圍： 轉換器，該柔性切 1· 一種整合柔性切換電路之升壓-返馳式直流 換電路包括： —第-開關元件’其上並聯-第—輔助電容器，再連接一第一 輔助變壓器至一儲能電容器； ▲至卜電感器’其一輸入端連接至—輪入電源，其一輸出端串 聯該第一開開元件至該輸入電源；

、一第二開關元件，其上並聯-第二辅助電容器，並串聯於該電 感器之其一輸出端； 一第三開關树，其上並聯-第三輔助電容器，且與該第二開 關元件連接至一第二辅助變壓器；及 一 -隔離變壓器，其-次側端連接至該第_開關元件、第二開關 兀件、第三開關元件、該第—辅助變壓器及該第二辅助變壓器， 使所有開關元件皆可於零電流時導通、零電壓時截止。 2.如申請專利範圍第丨項所述之整合柔性切換電路之升壓-返驰 式直流轉換器’其中該電感器係可為—具多組輸出接腳之電感 器。 3.如申请專利範圍第！項所述之整合柔性切換電路之升壓-返驰 式直流轉換ϋ，其中該電感器係可由複數—相互串聯所組 成0 11 1303920 、士申Μ專#j範gj第1項所述之整合柔性切換電路之升壓—返馳 式直抓轉換②’其巾該隔離變壓器係為—次側與二次側電壓相反 ’ 之反相變壓器。 、5·如申明專利範圍第1項所述之整合柔性切換電路之升壓—返驰 # 式直μ轉換⑨’其巾该隔離變壓器係為-次侧與二次側電壓相反 之反相變壓器。 6·如申明專利範圍第丨項所述之整合柔性切換電路之升壓—返馳 式直μ轉換為，其中该隔離變壓器係為一次侧與二次側電壓同相 位之變壓器。 • 7·如申明專利範圍第1項所述之整合柔性切換電路之升壓-返馳 式直流轉換器，其中當該第—、第二及第三開關元件同時導通時， 該電感器使電流不會流過該些開關元件，而達成零電流導通。 8·如申請專利範圍第1項所述之整合柔性切換電路之升壓—返馳 式直流轉換器，其中當該第―、第二及第三開關元件同時導通時， "亥苐一、弟一及第三輔助電容與該第一、第二辅助變壓器上之漏 感產生部分共振(Partial Resonance)，持續到該些辅助電容之電 12 1303920 壓為零’嶋翻助電容之魏將被轉移线 該些輔助變壓器之漏感亦釋放電能完畢後，任―：“ 時’因其觸㈣綱撕，^=：止 9.如申請專概項所述之整合紐切換電路之升壓—返馳 早截止，接者心咖磁截止，最後該第二_元件才截止。 10.如申請專利範圍第8項所述之整合柔性切換電路之升壓—返跳 式直流轉換器’其巾該些_元件之截止順序為第—_元件提 早截止，接者該第二開關元件與該第三開關元件同時截止。 13