TWI410030B - 諧振型轉換系統以及過電流保護方法 - Google Patents

Description

諧振型轉換系統以及過電流保護方法

本發明係有關於電源轉換系統，特別係有關於一種具有過電流保護能力之諧振型轉換系統。

DC/DC變換器的發展趨勢如同大部分的電源產品一樣，朝著高效率(High efficiency)，高功率密度(High power density)，高可靠性(High reliability)和低成本(low cost)的方向發展。DC/DC變換器中，諧振型變換器(例如LLC變換器)由於能夠在寬輸入電壓範圍內保持高效率優勢，故近年來越來越多的應用使用諧振型變換器。

然而，在實際應用中，諧振型變換器的過電流保護(over-current protection；OCP)是一個比較關鍵的問題。在超載(over-loaded)或者是短路(short-circuit)時，諧振型變換器的諧振電流會很大，如果不加以限制和保護，諧振型變換器就會因過大的電流而損壞失效。第1圖為諧振型變換器之示意圖。在啟動時，諧振型變換器二次側的輸出電容CL會折算到一次側，相當於輸出電容CL與變壓器之激磁電感Lm並聯。由於諧振型變換器啟動時，輸出電容CL上電壓尚未建立，即其正負兩端的電位相等，故輸出電容CL可視為一導線。因此，諧振型變換器在等效上具有一高頻輸入電壓載入在其諧振槽(resonant circuit)的兩端，使得諧振電流衝擊很高，所輸出電流衝擊(灌進輸出電容CL的電 流衝擊)也很高。過電流保護電路可以在超載時或者是短路時對諧振型變換器實現快速保護，同時也能限制啟動時的電流衝擊。為了解決上述問題，現有技術中採用各種方法來進行限流，然而這些限流的方法都有的缺陷和不足。

一種現有技術是藉由提高諧振型變換器的開關頻率，用以對諧振型變換器進行過電流保護。在此方法係將開關頻率提高至遠遠高於諧振型變換器的諧振頻率，以便增加諧振槽電路的阻抗來實現限流。這種方法簡單易行，但存在以下缺點，例如由於過電流保護時諧振槽(電路)的開關頻率遠遠高於正常工作的頻率，故開關損耗將大大的增加，散熱要求也將提高。

第二種現有技術是使用變頻加脈波寬度調變(PWM)的方法來對諧振型變換器進行過電流保護。在此方法中，首先增加諧振槽(電路)的開關頻率，當頻率增加到一定程度時，PWM電路開始工作，用以減小施加在諧振槽上電壓，進而實現限流。然而，這種方法控制較為複雜，在限流模式下零電壓開關(ZVS)會丟失，開關損耗也會增加，驅動電路要求很高，同時亦需要快速保護。

第三種現有技術為採用二極體將諧振電容電壓鉗位(clamp)在輸入電壓，以便實現限流。第2圖所示係為採用該方法的對稱全橋型諧振變換器。然而，該方法由於鉗位元電壓(clamping voltage)為直流的輸入電壓Vin，因此諧振電容Cr上的最大電壓也就只能是輸入電壓Vin，並且諧振電壓會隨著輸入電壓Vin變化而改變。這使得諧振電路設 計受到一定的限制，諧振電路工作範圍也受到影響。

本發明揭露一種諧振型轉換系統，包括一諧振型轉換器，用以接收輸入電壓，產生一輸出電壓；一降壓轉換器，用以提供諧振型轉換之輸入電壓，並且控制輸入電壓進行過電流保護。

本發明揭露另一種諧振型轉換系統，包括一諧振型轉換器；一降壓轉換器，用以提供一直流電壓，作為諧振型轉換器之輸入電壓，使得諧振型轉換器產生一輸出電壓；一第一控制器，用以於判斷出諧振型轉換器發生過電流時，用以致使降壓轉換器降低諧振型轉換器所接收之輸入電壓，以便進行過電流保護。

本發明亦提供一種過電流保護方法，包括偵測相應於一諧振型轉換器之一輸出電流的信號，並產生一第一偵測結果；根據第一偵測結果，判斷諧振型轉換器是否發生過電流；以及於諧振型轉換器發生過電流時，致使一降壓轉換器降低諧振型轉換器之一輸入電壓，以便進行過電流保護。

本發明亦提供一種過電流保護方法，包括於諧振型轉換系統啟動時，將降壓轉換器之占空比由最小值逐漸加大，使得諧振型轉換器之輸入電壓係以漸進式的方式慢慢加大。

本發明係提供一種具有過電流保護能力之諧振型轉換系統。在本發明之實施例可在諧振型轉換系統超載、短路或啟動時，有效地對諧振型轉換器之諧振電流或輸出電流進行限流，以達到過電流保護之目的，並同時克服了前述的相關缺陷。

第3圖係為本發明之諧振型轉換系統之一實施例。如圖所示，諧振型轉換系統100A包括一降壓轉換器(buck converter)110以及一諧振型轉換器(resonant converter)120。舉例而言，諧振型轉換系統100A用以接收一輸入電壓V1，提供一輸出電壓VOUT至一負載RD。再者，諧振型轉換系統100A係可實現成一DC/DC變換器，但不限定於此。降壓轉換器110用以將輸入電壓V1調整成電壓V2，以便作為諧振型轉換器120之輸入電壓。在此實施例中，輸入電壓V1、電壓V2與輸出電壓VOUT皆可為直流電壓，但不限定於此。在某些實施例中，提供電壓V2至諧振型轉換器120之降壓轉換器110亦可由其它用以提供一直流電壓產生器所取代。舉例而言，直流電壓產生器可為一降壓轉換器(buck converter)與升降壓轉換器(buck-boost converter)中之一者。

諧振型轉換器120用以根據降壓轉換器110所輸出之電壓V2，產生輸出電壓VOUT，並提供至負載RD。舉例而言，諧振型轉換器120包括一方波產生器、一諧振電路、一輸出整流電路以及一控制單元，但不限定於此。方波產 生器用以提供一方波電壓至諧振電路，並且方波產生器可為半橋式轉換器、全橋式轉換器、推挽式轉換器，或為其它型式之轉換器。方波產生器係用以接收輸入電壓V1，並根據控制單元所產生之控制信號，將輸入電壓V1轉換成一方波電壓，並將方波電壓提供至諧振電路。諧振電路係可由諧振元件(例如電感與電容)所構成，用以根據來自方波產生器之方波電壓進行諧振，而輸出整流電路則根據諧振電路之諧振產生輸出電壓VOUT。舉例而言，輸出整流電路係可為二極體整流電路或同步整流電路，但不限定於此。在一實施例中，諧振型轉換器120可為非調節型的(non-regulated)，意即其為開迴路(open-loop)控制，並且其輸出隨著其輸入變化。在某些實施例中，諧振型轉換器120亦可為調節型的(regulated)，意即其為閉迴路(close-loop)控制，並且其輸出隨著一參考信號變化。

在此實施例中，降壓轉換器110係用以控制(限制)諧振型轉換器120之輸入電壓，以便進行過電流保護。舉例而言，降壓轉換器110係於諧振型轉換系統100A啟動時被置為軟啟動，以便進行過電流保護。仔細而言，在諧振型轉換系統100A啟動時，降壓轉換器110之占空比係由最小值逐漸加大，以便達到軟啟動。此時，降壓轉換器110之輸出電壓(意即諧振型轉換器120之輸入電壓)係以漸進式的方式慢慢加大，以限制啟動時的電流衝擊，以便達到過電流保護的目的。

第4圖係為本發明之諧振型轉換系統之另一實施例。 如圖所示，諧振型轉換系統100B係與第3圖中所示之諧振型轉換系統100A相似，其差異在於降壓轉換器110係用以提供電壓V2至多個諧振型轉換器120A~120N，而非單一個諧振型轉換器120。同樣地，在諧振型轉換系統100B啟動時，降壓轉換器110之占空比係由最小值逐漸加大，以便達到軟啟動。因此，降壓轉換器110之輸出電壓(意即諧振型轉換器120之輸入電壓)係以漸進式的方式慢慢加大，以便限制電流衝擊，藉以達到過電流保護的目的。

第5圖係為本發明之諧振型轉換系統之另一實施例。如圖所示，諧振型轉換系統100C係與第3圖中所示之諧振型轉換系統100A相似，其差異在於諧振型轉換系統100C更會偵測與諧振型轉換器120之輸出電流相應的信號之外，並將所偵測的結果提供至控制器140，以便在諧振型轉換器120產生過電流時(即超載、短路或啟動之時)，控制器140致使降壓轉換器110降低其輸出功率或輸出電壓，使得諧振型轉換器120之輸入電壓受到限制，從而實現過電流保護功能。

偵測裝置130係耦接諧振型轉換器120，用以偵測一個相應於(或反映)諧振型轉換器120之輸出電流的信號，並將所偵測的結果提供至控制器140，以便在諧振型轉換器120產生過電流時(即超載、短路或啟動之時)，控制器140藉由控制信號致使降壓轉換器110降低其輸出功率或輸出電壓(即電壓V2)，使得諧振型轉換器120之輸入電壓(即電壓V2)受到限制，從而實現過電流保護功能。值得注意的 是在諧振型轉換器120正常操作時，降壓轉換器110之輸出電壓(即電壓V2)不小於其輸入電壓V1，例如電壓V2等於輸入電壓V1。相反地，當諧振型轉換器120異常操作時，降壓轉換器110之輸出電壓(即電壓V2)則會由於控制器的控制，而小於其輸入電壓V1。

在一實施例中，諧振型轉換器120中用以反映輸出電流的信號，即為諧振型轉換器120之輸出電流本身，意即偵測裝置130係直接偵測諧振型轉換器120之輸出電流，並將所偵測的結果提供至控制器140。在其它實施例中，諧振型轉換器120中用以反映輸出電流的信號亦可為諧振電容上的電壓(亦稱為諧振電容電壓)、高頻變壓器中之電流(例如激磁電感電流或諧振電流)中之一者或多者，但不限定於此。值得注意的是在諧振型轉換器120正常動作時(即未發生過電流時)，降壓轉換器110之開關元件SW1是操作在常開的狀態(意即一直導通)。在此實施例中，只有在諧振型轉換器120發生過電流時，降壓轉換器110之開關元件SW1才會進入切換狀態，根據控制器140之控制，降低降壓轉換器110之輸出電壓。然而，在某些實施例中，降壓轉換器110之開關元件SW1亦可在系統啟動時，進入自動切換狀態，用以控制降壓轉換器110之輸出電壓(意即諧振型轉換器120之輸入電壓)以漸進式的方式慢慢加大，以限制啟動時的電流衝擊，以便達到過電流保護的目的。在一實施例中，降壓轉換器110亦可為半調節型的(semi-regulated)，意即其為閉迴路(close-loop)控制，但只 有在諧振型轉換器120異常操作時才動作，其他時刻降壓轉換器110中之開關元件為常通狀態。在某些實施例中，降壓轉換器110亦可為調節型的(regulated)，意即其為閉迴路(close-loop)控制。當諧振型轉換器120正常操作時，降壓轉換器110之輸出隨著一參考信號(也可為可變參考信號)變化，並且當諧振型轉換器120異常操作時，降壓轉換器110則進行限流動作。此外，在某些實施例中，振型轉換器120亦可為半調節型的。

舉例而言，當輸出電壓VOUT低於一第一參考值、諧振型轉換器120之輸出電流高於一第二參考值、諧振電容電壓高於一第三參考值、激磁電感電流高於一第四參考值或諧振電流高於一第五參考值時，控制器140則會判斷出諧振型轉換系統發生超載或短路或諧振型轉換系統正在啟動。因此，控制器140會降低降壓轉換器110之開關元件的占空比，以便降低降壓轉換器110之輸出功率或輸出電壓(即電壓V2)。如此一來，諧振型轉換器120之輸入電壓(即電壓V2)就受到限制，而達到過電流保護功能。除此之外，控制器140亦可提高諧振型轉換器120中開關元件之切換頻率，進行限流動作，以便達到更好的限流效果。

第6圖係為本發明之諧振型轉換系統之另一實施例。如圖所示，諧振型轉換系統100D係與第5圖中所示之諧振型轉換系統100C相似，其差異在於偵測與諧振型轉換器120之輸出電流相應的信號之外，亦偵測諧振型轉換器120之輸出電壓VOUT，並將所偵測的結果提供至控制器140， 以便在諧振型轉換器120產生過電流時(即超載、短路或啟動之時)，控制器140致使降壓轉換器110降低其輸出功率或輸出電壓，使得諧振型轉換器120之輸入電壓受到限制，從而實現過電流保護功能。在此實施例中，諧振型轉換器120亦可為調節型的(regulated)。在一實施例中，偵測裝置130亦可分成兩個單元，分別用以偵測與諧振型轉換器120之輸出電流相應的信號以及諧振型轉換器120之輸出電壓VOUT。舉例而言，當對應於諧振型轉換器120之輸出電流的信號高於一參考值及/或諧振型轉換器120之輸出電壓VOUT低於另一參值時，控制器140則會判斷出諧振型轉換系統發生超載或短路或諧振型轉換系統正在啟動。因此，控制器140會降低降壓轉換器110之開關元件的占空比，以便降壓轉換器110之輸出功率或輸出電壓(即電壓V2)。如此一來，諧振型轉換器120之輸入電壓(即電壓V2)就受到限制，而達到過電流保護功能。為了簡化說明，與第3圖相同的部份於此不再累述。

第7圖係為本發明之諧振型轉換系統之另一實施例。如圖所示，諧振型轉換系統100E係與第6圖中所示之諧振型轉換系統100D相似，其差異在於控制器140根據所提供的偵測的結果，分別控制降壓轉換器110與諧振型轉換器120進行限流動作。在此實施例中，偵測裝置130亦可分成兩個單元，分別用以偵測與諧振型轉換器120之輸出電流相應的信號以及諧振型轉換器120之輸出電壓VOUT。在此實施例中，諧振型轉換器120亦可為調節型的 (regulated)，並且控制器140不僅提供控制信號給降壓轉換器110，亦會提供控制信號給諧振型轉換器120。舉例而言，當與諧振型轉換器120之輸出電流相應的信號高於一參考值及/或諧振型轉換器120之輸出電壓VOUT低於另一參值時，控制器140則會判斷出諧振型轉換系統發生超載或短路或諧振型轉換系統正在啟動。因此，控制器140會降低降壓轉換器110之開關元件的占空比，以便降壓轉換器110之輸出功率或輸出電壓(即電壓V2)，達到過電流保護功能。除此之外，控制器140亦可提高諧振型轉換器120中開關元件之切換頻率，進行限流動作，以便達到更好的限流效果。為了簡化說明，與第5、6圖相同的部份於此不再累述。

第8圖係為本發明之諧振型轉換系統之另一實施例。如圖所示，降壓轉換器110包括開關元件SW1、二極體D1、電感L1與電容C1，其中開關元件SW1之占空比係由控制器140輸出之控制信號S1所控制，以便將輸入電壓V1調整成電壓V2，作為諧振型轉換器120之輸入電壓。諧振型轉換器120係為LLC諧振型轉換器，並包括開關元件SW2-SW5、諧振電感Lr、諧振電容Cr、激磁電感Lm、變壓器T1、輸出電容CL。值得注意的是在諧振型轉換器120正常動作時(即未發生過電流時)，降壓轉換器110之開關元件SW1是操作在基本常開的狀態(意即基本一直導通)。

舉例而言，開關元件SW2與SW3係構成方波產生器，諧振電感Lr、諧振電容Cr與激磁電感Lm係構成諧振電 路，而開關元件SW4與SW5係構成輸出整流電路，但不限定於此。開關元件SW2與SW3用以根據控制器140所產生之控制信號S2，將輸入電壓V2轉換成方波電壓，並將方波電壓提供至諧振電路(即諧振電感Lr、諧振電容Cr、激磁電感Lm與變壓器T1)。諧振電路係根據開關元件SW2與SW3所產生之方波電壓進行諧振，以便將能量藉由變壓器T1傳送至二次側，而開關元件SW4與SW5耦接於變壓器T1之二次側，用以將能量由變壓器T1之二次側傳送至負載RD(即提供輸出電壓VOUT至負載RD)。

控制器140則控制降壓轉換器110之開關元件SW1以及諧振型轉換器120中之開關元件SW2與SW3。在諧振型轉換系統100F啟動時，控制器140會藉由控制信號S1，將降壓轉換器110之占空比係由最小值逐漸加大，使得降壓轉換器110之輸出電壓V2(意即諧振型轉換器120之輸入電壓)係以漸進式的方式慢慢加大。因此，可避免啟動時過高的電流衝擊，並達到過電流保護的目的。在某些實施例中，諧振型轉換器120亦可為可調整型的或半調整型的。

第9圖係為本發明之諧振型轉換系統之另一實施例。如圖所示，諧振型轉換系統100G係與第8圖中所示之諧振型轉換系統100F相似，其差異在於更包括了偵測裝置130A與130B。偵測裝置130A用以偵測諧振型轉換器120之輸出電壓VOUT，並將其偵測結果提供至控制器140，而偵測裝置130B用以偵測諧振型轉換器120中與輸出電流相對應的信號(例如諧振電容Cr上的電壓(亦稱為諧振電容電 壓)、高頻變壓器中之電流(例如激磁電感電流或諧振電流)中之一者或多者)，並將其偵測結果提供至控制器140。控制器140則根據偵測裝置130A與130B所提供之偵測結果，控制降壓轉換器110之開關元件SW1以及諧振型轉換器120中之開關元件SW2與SW3。

在此實施例中，當輸出電壓VOUT低於一參考值及/或諧振型轉換器120之輸出電流所相對應的信號高於另一參考值時，控制器140則會判斷出諧振型轉換系統發生超載或短路或諧振型轉換系統正在啟動。舉例而言，當輸出電壓VOUT低於一第一參考值、諧振型轉換器120之輸出電流高於一第二參考值、諧振電容電壓高於一第三參考值、激磁電感電流高於一第四參考值或諧振電流高於一第五參考值時，控制器140則會判斷出諧振型轉換系統發生超載或短路或諧振型轉換系統正在啟動。因此，控制器140會藉由控制信號S1，降低降壓轉換器110之開關元件SW1的占空比，以便降壓轉換器110之輸出功率或輸出電壓(即電壓V2)。如此一來，諧振型轉換器120之輸入電壓(即電壓V2)就受到限制，而達到過電流保護功能。要注意的是，偵測裝置130A所偵測之諧振型轉換器120的輸出電壓VOUT主要用以控制諧振型轉換器120之輸出。在某些實施例中，控制器140在降低降壓轉換器110之開關元件SW1的占空比時，亦會藉由控制信號S2提高諧振型轉換器120中開關元件SW2與SW3的開關頻率，進行限流動作，以達到更好的限流效果。

第10圖係為本發明之諧振型轉換系統之另一實施例。如圖所示，諧振型轉換系統100H係與第9圖中所示之諧振型轉換系統100G相似，其差異在於使用兩個控制器140A與140B，用以根據偵測裝置130A與130B之偵測結果，分別控制諧振型轉換器120與降低降壓轉換器110，以便在諧振型轉換器120產生過電流時(即超載、短路或啟動之時)進行過電流保護。舉例而言，控制器140A主要係根據偵測裝置130A所偵測到之輸出電壓VOUT，控制諧振型轉換器120之輸出，但亦可在在諧振型轉換器120產生過電流時藉由控制信號S2提高諧振型轉換器120中開關元件SW2與SW3的開關頻率，進行限流動作。再者，控制器140B則在諧振型轉換器120產生過電流時，藉由控制信號S1降低降壓轉換器110之開關元件SW1的占空比，以便進行過電流保護。為了簡化說明，與第9圖相同的部份於此不再累述。

第11圖係為本發明之諧振型轉換系統之另一實施例。如圖所示，諧振型轉換系統100I係與第9圖中所示之諧振型轉換系統100G相似，其差異在於諧振型轉換器120更包括開關元件SW6與SW7，意即於諧振型轉換器120為一全橋式諧振型轉換器，而非半橋式諧振型轉換器。舉例而言，控制器140則在諧振型轉換器120產生過電流時，藉由控制信號S1降低降壓轉換器110之開關元件SW1的占空比，以便進行過電流保護。除此之外，控制器140亦可在諧振型轉換器120產生過電流時，藉由控制信號S2提高 諧振型轉換器120中開關元件SW2、SW3、SW6與SW7的開關頻率，進行限流動作。為了簡化說明，與第9圖相同的部份於此不再累述。在某些實施例中，控制器140亦可由第10圖中所示之控制器140A與140B所取代。

第12A圖為本發明實施例中諧振型轉換系統於過電流時之一波形圖，其中此過電流係肇因於諧振型轉換器120超載或短路。如圖所示，Io為諧振型轉換器120之輸出電流，而d為降壓轉換器110之開關元件SW1之占空比(duty cycle)。在t0至t1時間內，諧振型轉換器120正常工作，故其輸出電流Io不會高於一第一預定電流值Io1(例如額定電流值(rated current))，降壓轉換器110之開關元件SW1之占空比操作於最大狀態d1。舉例而言，此時降壓轉換器110之開關元件SW1係操作於常通狀態，使得諧振型轉換系統之工作效率較高。在t1至t2時間內，諧振型轉換器120之輸出電流Io增加，但降壓轉換器110之開關元件SW1之占空比保持不變。在t2時，諧振型轉換器120之輸出電流Io到達一第二預定電流值Io2。此時，控制器會判斷出諧振型轉換器120發生過電流，故使得降壓轉換器110之開關元件SW1之占空比開始減小。如圖所示，降壓轉換器110之開關元件SW1之占空比會在t2至t3時間(很短的時間)內降到極低的值d2，使得降壓轉換器110之輸出電壓減小至較低的值(意即將諧振型轉換器120之輸入電壓減小至較低的值)，以便有效地對諧振型轉換器120的輸出電流VOUT進行限流。換言之，在此實施例中，諧振型轉換器 120之輸出電流Io基本上可被限制在第二預定電流值Io2。第12B圖為本發明實施例中諧振型轉換系統於過電流時之另一波形圖。在此實施例中，諧振型轉換器120之輸出電流Io到達一第二預定電流值Io2時，控制器會判斷出諧振型轉換器120發生過電流。因此，控制器會使得降壓轉換器110之開關元件SW1之占空比從d1開始減小，但諧振型轉換器120之輸出電流Io不會限制在第二預定電流值Io2，仍會稍微增加。最後，諧振型轉換器120之輸出電流Io會被限制在高於第二預定電流值Io2之一第三預定電流值Io3，但不會再隨著時間增加。此時，控制器會使得降壓轉換器110之開關元件SW1之占空比減小到d2。

第13A圖為本發明實施例中諧振型轉換系統於啟動時之一波形圖，其中VOUT為諧振型轉換器120之輸出電壓，V2為降壓轉換器110之輸出電壓。如圖所示，在時間t1時，諧振型轉換器120與降壓轉換器110基本上同時啟動。在時間t2時，諧振型轉換器120之輸出電壓VOUT到達一第一預定電壓值VP1(即諧振型轉換器120之額定輸出電壓(rated output voltage))，並且降壓轉換器110之輸出電壓接著在時間t3到達一第二預定電壓值VP2(即降壓轉換器110之額定輸出電壓)。第13B圖為本發明實施例中諧振型轉換系統於啟動時之另一波形圖。如圖所示，在時間t1時，諧振型轉換器120與降壓轉換器110基本上同時啟動。在時間t2時，降壓轉換器110之輸出電壓先到達第二預定電壓值VP2，而諧振型轉換器120之輸出電壓VOUT接著在時 間t3才到達第一預定電壓值VP1。

本發明亦提供一種過電流保護方法，用以在諧振型轉換系統超載、短路或啟動時，有效地對諧振型轉換器之諧振電流或輸出電流進行限流，以達到過電流保護。此過電流保護方法包括於啟動時將降壓轉換器110被置為軟啟動，以便進行過電流保護。舉例而言，在系統啟動時，將降壓轉換器110之占空比由最小值逐漸加大，以便達到軟啟動。此時，降壓轉換器110之輸出電壓(意即諧振型轉換器120之輸入電壓)係以漸進式的方式慢慢加大，以避免過高的電流衝擊，並達到過電流保護的目的。

此過電流保護方法亦可包括偵測相應於一諧振型轉換器之一輸出電流的信號，並產生一第一偵測結果；根據第一偵測結果，判斷諧振型轉換器是否發生過電流；以及於諧振型轉換器發生過電流時，致使一降壓轉換器降低上述諧振型轉換器之一輸入電壓，以便進行過電流保護。在本發明之實施例中，相應於諧振型轉換器之輸出電流的信號係可為諧振型轉換器中之輸出電流、一諧振電容電壓、一激磁電感電流與一諧振電流之一者或多者，但不限定於此。再者，此過電流保護方法亦可偵測諧振型轉換器之輸出電壓，並輸出第二偵測結果，以便根據第一、第二偵測結果，判斷述諧振型轉換器是否發生過電流。

舉例而言，控制器係於諧振型轉換器之輸出電壓低於一第一參考值及/或對應於諧振型轉換器之輸出電流的信號高於一第二參考值時，判斷出諧振型轉換器發生過電 流。當諧振型轉換器發生過電流時，控制器係藉由縮減降壓轉換器中之開關元件的占空比，以便降壓轉換器之輸出功率或輸出電壓。如此一來，諧振型轉換器之輸入電壓(即電壓V2)就受到限制，而達到過電流保護功能。除此之外，諧振型轉換器發生過電流時，控制器亦可提高諧振型轉換器中開關元件之切換頻率，進行限流動作，以便達到更好的限流效果。在某些實施例中，控制器係於諧振型轉換器之輸出電流達到一第一預定電流時，判斷出諧振型轉換器發生過電流，故藉由縮減降壓轉換器中之開關元件的占空比及/或亦可提高諧振型轉換器中開關元件之切換頻率，將諧振型轉換器之輸出電流係限制在第一預定電流。在某些實施例中，控制器係於諧振型轉換器之輸出電流達到一第一預定電流時，判斷出諧振型轉換器發生過電流，故藉由縮減降壓轉換器中之開關元件的占空比及/或亦可提高諧振型轉換器中開關元件之切換頻率，將諧振型轉換器之輸出電流係限制在高於第一預定電流之一第二預定電流。

雖然本發明以較佳實施例揭露如上，但並非用以限制本發明。此外，習知技藝者應能知悉本發明申請專利範圍應被寬廣地認定以涵括本發明所有實施例及其變型。

100A~100I‧‧‧諧振型轉換系統

110‧‧‧降壓轉換器

120、120A~120N‧‧‧諧振型轉換器

130、130A、130B‧‧‧偵測裝置

140、140A、140B‧‧‧控制器

RD‧‧‧負載

SW1~SW7‧‧‧開關元件

D1‧‧‧二極體

L1‧‧‧電感

C1‧‧‧電容

CL‧‧‧輸出電容

Lm‧‧‧激磁電感

Cr‧‧‧諧振電容

Lr‧‧‧諧振電感

T1‧‧‧變壓器

Vin、V1‧‧‧輸入電壓

V2‧‧‧電壓

VOUT‧‧‧輸出電壓

S1、S2、S2A、S2B‧‧‧控制信號

Io1‧‧‧第一預定電流值

Io2‧‧‧第二預定電流值

Io3‧‧‧第三預定電流值

VP1‧‧‧第一預定電壓值

VP2‧‧‧第二預定電壓值

d‧‧‧占空比

t0、t1‧‧‧时间

本發明能夠以實施例伴隨所附圖式而被理解，所附圖式亦為實施例之一部分。習知技藝者應能知悉本發明申請專利範圍應被寬廣地認定以涵括本發明之實施例及其變型，其中：第1圖為諧振型變換器之示意圖。

第2圖為採用二極體鉗位技術之全橋型諧振變換器。

第3圖係為本發明之諧振型轉換系統之一實施例。

第4圖係為本發明之諧振型轉換系統之另一實施例。

第5圖係為本發明之諧振型轉換系統之另一實施例。

第6圖係為本發明之諧振型轉換系統之另一實施例。

第7圖係為本發明之諧振型轉換系統之另一實施例。

第8圖係為本發明之諧振型轉換系統之另一實施例。

第9圖係為本發明之諧振型轉換系統之另一實施例。

第10圖係為本發明之諧振型轉換系統之另一實施例。

第11圖係為本發明之諧振型轉換系統之另一實施例。

第12A圖為本發明實施例中諧振型轉換系統於過電流時之一波形圖，其中此過電流係肇因於諧振型轉換器超載或短路。

第12B圖為本發明實施例中諧振型轉換系統於過電流時之另一波形圖。

第13A圖為本發明實施例中諧振型轉換系統於啟動時之一波形圖。

第13B圖為本發明實施例中諧振型轉換系統於啟動時 之另一波形圖。

100A‧‧‧諧振型轉換系統

110‧‧‧降壓轉換器

120‧‧‧諧振型轉換器

RD‧‧‧負載

V1‧‧‧輸入電壓

V2‧‧‧電壓

VOUT‧‧‧輸出電壓

Claims (21)

1. 一種諧振型轉換系統，包括：一諧振型轉換器，用以接收一輸入電壓，產生一輸出電壓；以及一降壓轉換器，用以提供上述輸入電壓，並且控制上述輸入電壓進行過電流保護；其中上述降壓轉換器更用以於上述諧振型轉換器發生過電流時，降低上述諧振型轉換器所接收之上述輸入電壓，以便進行過電流保護。
2. 如申請專利範圍第1項所述之諧振型轉換系統，其中上述諧振型轉換系統啟動時，上述降壓轉換器之占空比係由一最小值逐漸加大，以使得上述諧振型轉換器之上述輸入電壓係以漸進式的方式慢慢加大，以進行過電流保護。
3. 如申請專利範圍第1項所述之諧振型轉換系統，更包括一第一控制器用以於上述諧振型轉換器發生過電流時，縮減上述降壓轉換器中之開關元件的占空比，以便降低上述諧振型轉換器所接收之上述輸入電壓。
4. 如申請專利範圍第3項所述之諧振型轉換系統，更包括至少一偵測器，用以偵測相應於上述諧振型轉換器之一輸出電流的信號，並輸出一第一偵測結果至上述控制器，使得上述第一控制器根據上述第一偵測結果，判斷上述諧振型轉換器是否發生過電流。
5. 如申請專利範圍第4項所述之諧振型轉換系統，其中上述相應於上述諧振型轉換器之上述輸出電流的信號係為 上述諧振型轉換器中之上述輸出電流、一諧振電容電壓、一激磁電感電流與一諧振電流之一者或多者。
6. 如申請專利範圍第5項所述之諧振型轉換系統，其中上述第一控制器係於上述對應於諧振型轉換器之上述輸出電流的信號高於一參考值時判斷出上述諧振型轉換器發生過電流。
7. 如申請專利範圍第4項所述之諧振型轉換系統，其中上述至少一偵測器，更用以偵測上述諧振型轉換器之上述輸出電壓，並輸出一第二偵測結果至上述第一控制器，使得上述第一控制器根據上述第一、第二偵測結果，判斷上述諧振型轉換器是否發生過電流。
8. 如申請專利範圍第7項所述之諧振型轉換系統，其中上述第一控制器係於上述諧振型轉換器之上述輸出電壓低於一第一參考值及/或上述對應於諧振型轉換器之上述輸出電流的信號高於一第二參考值時，判斷出上述諧振型轉換器發生過電流。
9. 如申請專利範圍第3項所述之諧振型轉換系統，其中上述第一控制器更於上述諧振型轉換器發生過電流時，提高上述諧振型轉換器中之開關元件的切換頻率，以便進行過電流保護。
10. 如申請專利範圍第1項所述之諧振型轉換系統，其中上述諧振型轉換器為調節型的轉換器或非調節型的轉換器或半調節型轉換器，並且上述降壓轉換器為半調節型的轉換器或調節型的轉換器。
11. 如申請專利範圍第3項所述之諧振型轉換系統，其中上述第一控制器係於上述諧振型轉換器之輸出電流達到一第一預定電流時，判斷出上述諧振型轉換器發生過電流，並將上述諧振型轉換器之輸出電流限制在上述第一預定電流或高於上述第一預定電流之一第二預定電流。
12. 一種諧振型轉換系統，包括：一諧振型轉換器；一降壓轉換器，用以提供一直流電壓，作為上述諧振型轉換器之輸入電壓，使得上述諧振型轉換器產生一輸出電壓；以及一第一控制器，用以於判斷出上述諧振型轉換器發生過電流時，用以致使上述降壓轉換器降低上述諧振型轉換器所接收之上述輸入電壓，以便進行過電流保護。
13. 如申請專利範圍第12項所述之諧振型轉換系統，其中上述第一控制器於上述諧振型轉換器發生過電流時，縮減上述降壓轉換器中之開關元件的占空比，以便降低上述諧振型轉換器所接收之上述輸入電壓。
14. 如申請專利範圍第13項所述之諧振型轉換系統，更包括：一第二控制器，用以根據上述諧振型轉換器之上述輸出電壓，調整上述諧振型轉換器中之開關元件的切換頻率；一第一偵測器，用以偵測相應於上述諧振型轉換器之一輸出電流的信號，並輸出一第一偵測結果至上述第一控制器，使得上述第一控制器根據上述第一偵測結果，判斷 上述諧振型轉換器是否發生過電流；以及一第二偵測器，用以偵測上述諧振型轉換器之上述輸出電壓，並輸出一第二偵測結果至上述第二控制器，使得上述第二控制器根據上述第二偵測結果，調整上述諧振型轉換器中之開關元件的切換頻率。
15. 一種過電流保護方法，包括：偵測相應於一諧振型轉換器之一輸出電流的信號，並產生一第一偵測結果；根據上述第一偵測結果，判斷上述諧振型轉換器是否發生過電流；以及於上述諧振型轉換器發生過電流時，致使一降壓轉換器降低上述諧振型轉換器之一輸入電壓，以便進行過電流保護。
16. 如申請專利範圍第15項所述之過電流保護方法，其中於上述諧振型轉換器發生過電流時係藉由縮減上述降壓轉換器中之開關元件的占空比，以降低上述諧振型轉換器之輸入電壓。
17. 如申請專利範圍第16項所述之過電流保護方法，更包括於上述諧振型轉換器發生過電流時，提高上述諧振型轉換器中之開關元件的切換頻率，以便進行過電流保護。
18. 如申請專利範圍第15項所述之過電流保護方法，更包括偵測上述諧振型轉換器之一輸出電壓，並輸出一第二偵測結果，其中上述諧振型轉換器是否發生過電流係根據上述第一、第二偵測結果加以判斷，當於上述諧振型轉換 器之上述輸出電壓低於一第一參考值及/或上述對應於諧振型轉換器之上述輸出電流的信號高於一第二參考值時，則表示上述諧振型轉換器發生過電流。
19. 如申請專利範圍第15項所述之過電流保護方法，其中當上述諧振型轉換器之輸出電流達到一第一預定電流時，則表示上述諧振型轉換器發生過電流，並且上述諧振型轉換器之輸出電流係限制在上述第一預定電流或高於上述第一預定電流之一第二預定電流。
20. 一種過電流保護方法，包括：於一諧振型轉換系統啟動時，將一降壓轉換器之占空比由一最小值逐漸加大，使得一諧振型轉換器之一輸入電壓係以漸進式的方式慢慢加大。
21. 如申請專利範圍第20項所述之過電流保護方法，更包括：偵測相應於上述諧振型轉換器之一輸出電流的信號，並產生一第一偵測結果；根據上述第一偵測結果，判斷上述諧振型轉換器是否發生過電流；以及於上述諧振型轉換器發生過電流時，致使上述降壓轉換器降低上述諧振型轉換器之上述輸入電壓，以便進行過電流保護。