TWI445297B - Power supply - Google Patents

Description

電源裝置

本發明關於變化開關頻率而控制輸出的電源裝置。

近年來隨著地球環保意識之高漲，要求電源裝置之高效率化，而使用能抑制開關損失之共振型轉換器。另外，作為電源裝置之高機能化之對策，係取代先前使用之類比控制方式，而改為電源裝置之數位控制方式。

共振型轉換器，係藉由開關電路產生矩形波狀電壓，將該矩形波狀電壓之High(高位準)時間率維持於50%之同時，變化頻率而調整輸出電力。為實現共振型轉換器之輸出電力之微小變化，需要提高矩形波狀電壓之頻率調變分解能力，需要使矩形波狀電壓之週期微小變化。為使矩形波狀電壓之週期微小變化，通常係提升時脈信號之頻率。專利文獻1揭示不提升時脈信號之頻率而縮小矩形波狀電壓之週期變化的方法。

[習知技術文獻]

[專利文獻]

專利文獻1：特開2004-194484號公報

但是，為實現共振型轉換器之輸出電力之微小變化，而提高時脈信號之頻率的方法，會導致消費電力增加或成本上升。

專利文獻1揭示的方法，需要頻率倍增器，而導致成本上升之問題。

本發明目的在於解決該問題，提供可以控制輸出電力之微小變化之同時，可以減低成本或消費電力的電源裝置。

為解決上述問題，達成本發明之目的而構成如下。

亦即，特徵為具備：開關電路，於直流端子間被連接著直流電源，於交流端子間輸出矩形波狀電壓；整流電路，用於對輸入交流端子間之電流實施整流，而輸出至由直流負荷及平滑電容器並聯連接而成的直流端子間；變壓器，具有連接於上述開關電路之交流端子間的1次繞線，及連接於上述整流電路之交流端子間的2次繞線，對上述1次繞線及2次繞線實施磁性耦合；共振電容器及共振電感器，其被串聯連接於上述1次繞線及/或上述2次繞線；及控制手段，係以使上述矩形波狀電壓之頻率變化的方式，針對上述開關電路具有之開關元件進行控制；將上述直流電源之電力供給至上述直流負荷的電源裝置；上述控制手段，係使上述矩形波狀電壓之High時間率維持於基本之特定值之同時，每隔上述控制手段所具備之時脈信號之1時脈週期，而變化上述矩形波狀電壓之週期。

參照圖面詳細說明本發明實施形態。

(第1實施形態)

圖1表示本發明第1實施形態之電源裝置1之構成電路圖。該電源裝置1係設置於交流電源5與直流負荷6之間，由交流電源5對直流負荷6供給電力。

電源裝置1，係具備：AC-DC轉換器2，其輸入交流電源5之交流電力，而輸出直流之連結電壓V_LINK ；DC-DC轉換器3，其以該連結電壓V_LINK 作為電源，實施絕緣之同時對直流負荷6供給直流電力；及控制手段4，其控制彼等AC-DC轉換器2與DC-DC轉換器3。

AC-DC轉換器2，係藉由橋式連接之整流二極體D11～D14，實施交流電源5之交流電壓之全波整流。全波整流後之電壓，係輸入至由平滑電感器L1，升壓開關元件Q10、升壓二極體D10、連結電容器C1構成之升壓截波(chopper)電路7。連結電容器C1之兩端間之電壓成為AC-DC轉換器2之輸出之連結電壓V_LINK 。

控制手段4，係對升壓截波電路7之N型MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect Transistor)構成之升壓開關元件Q10實施控制。具備平滑電感器L1及升壓開關元件Q10之主要目的在於，藉由控制手段4控制升壓開關元件Q10而使來自交流電源5之輸入電流成為和交流電源5之交流電壓概略相似之正弦波狀。藉由該控制來改善交流電源5之交流電壓與輸入電流間之功率因子(Power Factor)。該控制之詳細說明如後述說明之圖2。

又，控制手段4亦進行如後述說明之DC-DC轉換器3之控制。

DC-DC轉換器3，係具備：由橋式連接之開關元件Q1～Q4構成之開關電路8；共振電容器Cr1與共振電感器Lr1串聯連接的繞線N1；和繞線N2產生磁性耦合之變壓器T1；橋式連接之二極體D21～D24；及平滑電容器C2。

基於變壓器T1之洩漏電感量或配線電感量，亦有省略共振電感器Lr1之情況。

又，將開關元件Q1與開關元件Q2串聯連接而成者標記為第1開關腳部，將開關元件Q3與開關元件Q4串聯連接而成者標記為第2開關腳部。

構成開關電路8之全橋式連接之開關元件Q1～Q4係藉由控制手段4進行開/關控制，而於節點Nd1-Nd2間產生矩形波狀電壓。將該矩形波狀電壓施加於共振電容器Cr1、共振電感器Lr1、繞線N1之串聯連接體而使共振電流流入繞線N1。在和繞線N1產生磁性耦合之繞線N2所感應之電流，係被橋式連接之二極體D21～D24實施整流，再經由平滑電容器C2實施平滑，而將直流電力供給至直流負荷6。該控制及動作之詳細如後述圖3之說明。

二極體D21～D24標記為全橋式，其之具體構成如下。二極體D21之陽極與二極體D22之陰極被連接，二極體D21與二極體D22被串聯連接而構成，形成第1二極體腳部。另外，二極體D23之陽極與二極體D24之陰極被連接，二極體D23與二極體D24被串聯連接而構成，形成第2二極體腳部。

第1二極體腳部與第2二極體腳部被並聯連接，第1二極體腳部與第2二極體腳部之兩端子間成為直流端子間。另外，二極體D21與二極體D22之串聯連接點，和二極體D23與二極體D24之串聯連接點之間係成為交流端子間。第1二極體腳部與第2二極體腳部之兩端子間的直流端子間，如上述說明，係被連接於平滑電容器C2以及直流負荷6。

二極體D21與二極體D22之串聯連接點，和二極體D23與二極體D24之串聯連接點之間的交流端子間，係被連接於繞線N2。

於開關元件Q1～Q4，分別並聯、並以逆向(逆並聯)連接二極體D1～D4。其中，使用MOSFET作為開關元件Q1～Q4時，可以利用MOSFET之寄生二極體作為逆並聯連接之二極體D1～D4。

電源裝置1具備：檢測輸入電壓的電壓感測器21；檢測連結電壓V_LINK 的電壓感測器22；及檢測輸出電壓的電壓感測器23。另外，電源裝置1具備：檢測輸入電流的電流感測器24；及檢測輸出電流的電流感測器25。

上述電壓感測器21～23及電流感測器24～25係連接於控制手段4，控制手段4係參照電壓感測器21～23及電流感測器24～25檢測出之各電壓、電流之資訊進行控制。

如上述說明，藉由控制手段4對升壓開關元件Q10及開關元件Q1～Q4進行數位控制。因此，於圖1表示，由控制手段4使控制信號線連接於升壓開關元件Q10及開關元件Q1～Q4之個別之閘極端子的模樣。但是此乃關於控制關連者，實際之控制信號線係被供給轉換為控制必要之電壓的控制信號電壓。

例如控制手段4大略於12V之電源動作，連結電容器C1之兩端被施加大略380V之直流電壓。因此，欲設定開關元件Q1、Q3成為ON(導通)時，開關元件Q1、Q3之閘極(Q1)、(Q3)需要施加較380V大12V之電壓。由控制手段4無法直接供給如此高之電壓，因此介由轉換電路(未圖示)轉換為高的信號電壓之後，供給至開關元件Q1、Q3之閘極(Q1)、(Q3)。

(AC-DC轉換器之電路動作)

參照圖2說明AC-DC轉換器2之電路動作。於此說明交流電源5之電壓以交流正負反轉時之單側之1極性之情況。交流電源5之電壓反轉，另一側之逆極性之動作僅極性相反而可以類推，因此省略圖示。

另外，於圖2，圖2(a)、(b)表示開關元件Q10設為ON狀態(模態a)，以及開關元件Q10設為OFF狀態(模態b)之電路動作。於圖2(a)、(b)箭頭虛線表示電流之流向及路徑。

(模態a)

於如圖2(a)所示模態a，開關元件Q10設為ON狀態。交流電源5之電壓介由二極體D11及二極體D14施加於平滑電感器L1，交流電源5之能量被儲存於平滑電感器L1。

(模態b)

於如圖2(b)所示模態b，開關元件Q10設為OFF時，成為模態b之狀態。於模態b，儲存於平滑電感器L1的能量會介由二極體D11及二極體D14及升壓二極體D10放出至連結電容器C1。

以下重複模態a及模態b。

交流電源5為商用電源頻率之50Hz~60Hz，開關元件Q10則於大略20KHz～100KHz實施開/關。因此，於圖2，當交流電源5之極性保持圖示狀態未變化之期間，開關元件Q10係以數百次～數千次重複進行開/關。

又如上述說明，交流電源5之極性反轉之情況並未被圖示，極性反轉之情況係介由二極體D12及二極體D13和上述同樣進行。

(DC-DC轉換器之電路動作)

以下參照圖3A～3D說明DC-DC轉換器3之電路動作。圖3A～3D分別表示「模態A」～「模態D」之電路動作。

(模態A)

圖3A表示模態A之狀態。於模態A，開關元件Q1、Q4為ON之狀態。於節點Nd1～Nd2間，節點Nd1被施加正向之連結電容器C1之電壓V_LINK 。共振電容器Cr1與共振電感器Lr1產生之共振電流係由連結電容器C1流向繞線N1。繞線N2感應之電流，係介由二極體D21、D24流入平滑電容器C2及輸出之直流負荷6。於圖3A，箭頭之虛線表示電流之流向及路徑。

雖標記為共振電容器Cr1與共振電感器Lr1產生之共振電流，嚴格講應為包含變壓器T1之洩漏電感量或激發電感量的共振電路之電流。以下簡單標記為「共振電容器Cr1與共振電感器Lr1之共振」。

另外，一次側具備繞線N1及二側側具備繞線N2的變壓器T1，係再二次側感應出和一次側之交流電壓之繞線比(N2/N1)大略成比例之交流電壓。

(模態B)

圖3B表示模態B之狀態。藉由流入之電流使電荷儲存於共振電容器Cr1，共振電容器Cr1與共振電感器Lr1產生之共振電流流入結束後，成為模態B。於模態B，變壓器T1之激發電流流入繞線N1。繞線N2之電壓，係較輸出之平滑電容器C2之電壓低，二極體D21、D24之存在，因此電流未流入繞線N2。

(模態C)

圖3C表示模態C之狀態。設定開關元件Q1、Q4成為OFF時，成為模態C之狀態。於模態A，共振電流流入終了前設定開關元件Q1、Q4成為OFF時，可以省略模態B。於模態C，流入開關元件Q1、Q4的共振電感器Lr1之電流，係流入二極體D2、D3，流入連結電容器C1。此時，於節點Nd1～Nd2間，使節點Nd2成為正向而產生連結電容器C1之電壓V_LINK 。

之後，移行至模態D之前，設定開關元件Q2、Q3成為ON。

(模態D)

圖3D表示模態D之狀態。模態D之狀態乃繞線N1之電流反轉者。於模態D，設定開關元件Q2、Q3成為ON，因此，於模態C之最終階段，共振電感器Lr1之能量全部吐出時，電流、亦即能量由連結電容器C1流向共振電感器Lr1。

於模態D，於節點Nd1～Nd2間，使節點Nd2成為正向而被施加連結電容器C1之電壓V_LINK 。共振電容器Cr1與共振電感器Lr1產生之共振電流會由連結電容器C1流向繞線N1。但是，箭頭之虛線表示之電流之流向及路徑係和模態A相反。

又，繞線N2感應之電流，係介由二極體D22、D23流入平滑電容器C2及輸出之直流負荷6。

模態D為模態A之對稱動作。因此，於上述模態A，以開關元件Q1、Q4作為開關元件Q2、Q3，或者以二極體D21、D24作為二極體D22、D23，將電流之流向逆向思考即可。

之後，進行模態B、C之對稱動作，之後，再度回至模態A。又，對稱動作之圖示及說明則省略。

於上述電源裝置1，係以DC-DC轉換器3作為共振型轉換器，變化開關元件Q1～Q4之開關頻率，而變化於節點Nd1～Nd2間產生之矩形波狀電壓之頻率，據此而控制輸出。

(矩形波狀電壓之產生方法)

依據圖4(a)～(c)說明節點Nd1～Nd2間之矩形波狀電壓之產生方法。又，圖4(a)～(c)所示項目為，(1)控制手段4之基本時脈信號，(2)開關元件Q1、Q4之個別之閘極波形之閘極：Q1、Q4，(3)開關元件Q2、Q3之個別之閘極波形之閘極：Q2、Q3，(4)節點Nd1～Nd2間之矩形波狀電壓。橫軸為經過之時間。

<<(a)10時脈週期>>

圖4(a)表示時脈信號、開關元件Q1～Q4之閘極信號、節點Nd1～Nd2間之矩形波狀電壓。針對開關元件Q1～Q4，將ON時間設為4時脈週期，將OFF時間設為6時脈週期，在Q1及Q4之ON狀態，與Q2及Q3之ON狀態之間，設有Q1～Q4全為OFF狀態之1時脈週期之怠惰時間(dead time)。如此則，矩形波狀電壓之High(高電位、正、1)時間與Low(低電位、負、0)時間均為5時脈週期，High時間率為50%，週期成為10時脈週期。

<<(b)9時脈週期>>

圖4(b)表示為較圖4(a)僅稍微縮小輸出電力，而將矩形波狀電壓之頻率調高1階時之波形。開關元件Q1、Q4之ON時間設為3時脈週期，開關元件Q2、Q3之OFF時間設為5時脈週期，分別縮短。如此則，矩形波狀電壓之High時間為4時脈週期，Low時間為5時脈週期，High時間率為44%，週期成為9時脈週期。

<<(c)8時脈週期＞＞

圖4(c)表示相較於圖4(b)，將矩形波狀電壓之頻率更調高1階時之波形。針對開關元件Q1～Q4，將ON時間設為3時脈週期，OFF時間設為5時脈週期，矩形波狀電壓之High時間及Low時間同時成為4時脈週期，High時間率為50%，週期成為8時脈週期。

如上述說明，本實施形態中，由圖4(a)至(b)，將矩形波狀電壓之High時間縮短1時脈週期，由圖4(b)至(c)，將矩形波狀電壓之Low時間縮短1時脈週期。如此則，由圖4(a)至(c)欲漸漸縮小輸出電力時，可將矩形波狀電壓之週期漸次縮短1時脈週期。

又，此例中，「基本上特定值」為「基本上50%，但其僅為一例，在能達成發明效果之範圍內可適當變更該值。

共振電容器Cr1、共振電感器Lr1及變壓器T1之激發電感量引起之共振頻率，係較開關元件Q1～Q4之開關頻率低。基本上，該共振頻率與開關頻率接近則DC-DC轉換器3之輸出電力變大。

於如圖4(a)～(c)所示情況下，隨著矩形波狀電壓之時脈週期由10時脈週期變為9時脈週期、再變為8時脈週期，頻率則進行逆數漸漸變高。因此，開關頻率遠離共振頻率，則輸出電力降低。亦即，輸出電力漸漸縮小。

如上述說明，習知技術，欲使矩形波狀電壓之頻率僅變化1級時，係每隔1時脈週期同時變化矩形波狀電壓之High時間與Low時間，因此，矩形波狀電壓之週期以每隔2時脈週期呈現變化。

相對於此，本發明中，欲使矩形波狀電壓之頻率僅變化1級時，係每隔1時脈週期交互變化矩形波狀電壓之High時間與Low時間，因此，可以每隔1時脈週期變化矩形波狀電壓之週期。如此則，矩形波狀電壓之頻率之調變分解能力可以提升2倍，可以進行輸出電壓或輸出電流之更微細控制。

矩形波狀電壓之High時間率為50%，亦即矩形波狀電壓之High時間與Low時間之間隔較好是相等。開關元件Q1、Q4與開關元件Q2、Q3之動作，理想上為保持對稱動作而需要使圖4之閘極Q1、Q4與閘極Q2、Q3之波形成為對稱。因此，矩形波狀電壓之High時間率較好是50%。

於圖4(b)，矩形波狀電壓之High時間率為稍微不同於50%之值，但是該程度以下之差異於實用上大都無問題。

如上述說明，於控制手段4被連接輸出電壓之檢測用電壓感測器23，及輸出電流之檢測用電流感測器25。控制手段4，以使檢測出之輸出電壓成為和目標值一致的方式進行開關頻率之調整，則可以對輸出進行定電壓控制，以使檢測出之輸出電流成為和目標值一致的方式進行開關頻率之調整，則可以對輸出進行定電壓控制。

適當選擇該定電壓控制與定電流控制，則可以對輸出進行定電流定電壓控制。

如上述說明，本發明第1實施形態之電源裝置1，係每隔1時脈週期交互變化矩形波狀電壓之High時間及Low時間，可以更微細調整開關頻率，因此可以進行精密的定電壓控制或定電流控制。

於圖1之第1實施形態說明使用AC-DC轉換器2作為由交流電源獲得直流電力之手段，但是已經具備直流電源(DC電源)而可以獲得直流電力時，AC-DC轉換器2並非本發明之必須之要素。

(第2實施形態)

以下表示第2實施形態。

圖5表示採用本發明電源裝置1的電氣自動車110之電源系統概要之構成圖。電源裝置1係連接於，連接於交流電源109的即插式充電連接器108，及二次電池105。

於二次電池105連接著DC-DC轉換器100，DC-DC轉換器100則對連接著電裝機器101的補機電池106供給電力。

另外，於二次電池105連接著DC-DC轉換器102，DC-DC轉換器102則對動力用馬達104之驅動用的變頻器(inverter)103供給電力。

另外，於二次電池105連接著急速充電連接器107，急速充電連接器107則連接於急速充電器等外部直流電源，而對二次電池105進行充電。

電源裝置1對直流電力之輸出進行定電流定電壓控制之同時，使用連接於即插式充電連接器108之交流電源109之電力對二次電池105進行充電。於第2實施形態，藉由使用電源裝置1，可以進行電流或電壓之微細控制之同時，對二次電池105進行充電。

電源裝置1亦適用複合型自動車(hybrid car)或電氣自動車以外的電動車輛等。

(其他實施形態)

上述說明之共振型DC-DC轉換器3，係設定開關元件成為4元件之全橋式連接電路，設定二極體成為4元件之橋式連接電路，而予以組合者。但是，將2元件之半橋式電路或中心抽頭電路予以組合之電路方式亦可獲得同樣效果。

開關元件Q10(包含Q1～Q4)係說明MOSFET，但亦可為IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)。

開關元件Q1～Q4非由MOSFET構成時，於開關元件Q1～Q4分別並列而且逆向(逆並聯)添加二極體D1～D4。開關元件Q1～Q4由MOSFET構成時，可以不具備逆並聯二極體D1～D4。

於圖1之由二極體D21～D24構成之整流電路，可以取代二極體D23、二極體D24，分別替換為第1分壓電容器及第2分壓電容器。被取代者亦可為二極體D21及二極體D22。

可以取代圖1之共振電容器Cr1，將開關元件Q3及開關元件Q4替換為共振電容器。此時，於開關元件Q3及Q4，與被替換之共振電容器、共振電感器Lr1之間會產生共振。又，被取代者亦可為開關元件Q1及開關元件Q2。

於圖1，係於變壓器T1之一次側電路具備共振電容器Cr1及共振電感器Lr1，但亦可於變壓器T1之二次側電路具備。亦可於變壓器T1之一次側及二次側之雙方電路具備。

於圖1，僅為變壓器T1之一次側繞線及電路之構成，和二次側相當之構成則可為磁性耦合者。例如使用本發明之電源裝置於IH(感應加熱，Induction Heating)系統時，可以進行被加熱導體之發熱量之微細控制。

於上述說明中，於圖4(b)說明矩形波狀電壓之High時間率稍微不同於50%之值，該程度以下之差異不會有問題。因此，High時間設為5時脈週期、Low時間設為4時脈週期，High時間率設為56%，週期設為9時脈週期亦可獲得和上述同樣之效果。

於圖4(a)～(c)，怠惰時間(開關元件Q1～Q4全為OFF)係以數位式由時脈信號產生，但亦可由以數位式由時脈信號產生之信號，以類比式產生怠惰時間而可以獲得閘極信號。

此情況下，閘極信號之上升或下降不同步於時脈信號，但矩形波狀電壓之High時間與Low時間成為時脈週期之整數倍，此點和於圖4(a)～(c)同樣，可以適用於本發明特徵之每隔1時脈週期交互變化上述High時間及Low時間之方法。

另外，為提升外觀上之頻率調變分解能力，亦可並用以不同週期交互重複矩形波狀電壓之週期而產生之Dithering(抖動)。例如交互重複圖4(a)所示週期10時脈週期，及圖4(b)所示週期9時脈週期，則產生外觀上之週期為9.5時脈週期之矩形波狀電壓，可獲得圖4(a)與(b)之中間之輸出。

(和比較電路例之對比)

藉由Dithering交互重複圖4(a)之10時脈週期，及圖4(c)之8時脈週期，可以產生外觀上之週期為9時脈週期之矩形波狀電壓。

但是，此情況下，於輸出會被重疊9時脈週期之2倍的18時脈週期之脈動。通常之Dithering之輸出會被重疊分數調波。

另外，上述本實施形態之圖4(b)之週期9時脈週期之矩形波狀電壓時，可獲得未重疊分數調波之輸出。

(本實施形態，本發明之補足)

以上，本實施形態之電源裝置，係於DC-DC轉換器3藉由控制手段4將矩形波狀電壓之High時間率大致維持於50%之同時，提升頻率之調變分解能力，而提供可以對輸出電力進行微細控制的電源裝置。

無須提高時脈頻率，或無須使用倍增器(multiplier)，因此可以提供低成本，能實現低消費電力的電源裝置。

另外，本實施形態之電源裝置，可以廣泛使用於藉由矩形波狀電壓流入共振電流，以數位式變化頻率，控制輸出的系統。例如於上述IH(感應加熱)系統使用本實施形態之電源裝置，可以進行被加熱導體之發熱量之微細控制。

(發明效果)

依據本發明提供之電源裝置，其可以控制輸出電力之微小變化，而且可以減低成本或消費電力。

1．．．電源裝置

2．．．AC-DC轉換器

3．．．DC-DC轉換器

4．．．控制手段

5．．．交流電源

6．．．直流負荷

7．．．升壓截波電路

8．．．開關電路

21、22、23．．．電壓感測器

24、25．．．電流感測器

101．．．電裝機器

100、102．．．DC-DC轉換器

103．．．變頻器

104．．．動力用馬達

105．．．二次電池

106．．．補機電池

107．．．急速充電連接器

108．．．即插式充電連接器

109．．．交流電源

110．．．電氣自動車

C1．．．連結電容器

C2．．．平滑電容器

Cr1．．．共振電容器

D1～D4．．．二極體(逆並聯二極體)

D10．．．升壓二極體

D11～D14．．．二極體(整流二極體)

D21、D22．．．二極體(第1二極體腳部)

D23、D24．．．二極體(第2二極體腳部)

L1．．．平滑電感器

Lr1．．．共振電感器

N1、N2．．．繞線

Nd1、Nd2．．．節點

Q1、Q2．．．開關元件(第1開關腳部)，閘極，閘極波形

Q3、Q4．．．開關元件(第2開關腳部)，閘極，閘極波形

Q10．．．開關元件、升壓開關元件

T1．．．變壓器

V_LINK ．．．連結電壓(電壓)

Vo．．．輸出電壓

圖1表示本發明第1實施形態之電源裝置之構成電路圖。

圖2表示本發明第1實施形態之AC-DC轉換器2之電路動作說明圖。

圖3A表示本發明第1實施形態之DC-DC轉換器3之電路動作說明之模態A之狀態圖。

圖3B表示本發明第1實施形態之DC-DC轉換器3之電路動作說明之模態B之狀態圖。

圖3C表示本發明第1實施形態之DC-DC轉換器3之電路動作說明之模態C之狀態圖。

圖3D表示本發明第1實施形態之DC-DC轉換器3之電路動作說明之模態D之狀態圖。

圖4表示本發明第1實施形態之DC-DC轉換器3之動作波形之矩形波狀電壓之波形圖。

圖5表示採用本發明電源裝置的第2實施形態之電氣自動車之電源系統概要之構成圖。

1．．．電源裝置

2．．．AC-DC轉換器

3．．．DC-DC轉換器

4．．．控制手段

5．．．交流電源

6．．．直流負荷

7．．．升壓截波電路

8．．．開關電路

21、22、23．．．電壓感測器

24、25．．．電流感測器

C1．．．連結電容器

C2．．．平滑電容器

Cr1．．．共振電容器

D1～D4．．．二極體(逆並聯二極體)

D10．．．升壓二極體

D11～D14．．．二極體(整流二極體)

D21、D22．．．二極體(第1二極體腳部)

D23、D24．．．二極體(第2二極體腳部)

L1．．．平滑電感器

Lr1．．．共振電感器

N1、N2．．．繞線

Nd1、Nd2．．．節點

Q1、Q2．．．開關元件(第1開關腳部)，閘極，閘極波形

Q3、Q4．．．開關元件(第2開關腳部)，閘極，閘極波形

Q10．．．開關元件、升壓開關元件

T1．．．變壓器

V_LINK ．．．連結電壓(電壓)

Vo．．．輸出電壓

Claims (12)

1. 一種電源裝置，具備：開關電路，於直流端子間被連接著直流電源，於交流端子間輸出矩形波狀電壓；整流電路，用於對輸入交流端子間之電流實施整流，而輸出至直流負載及平滑電容器並聯連接的直流端子間；變壓器，具有連接於上述開關電路之交流端子間的1次繞線，及連接於上述整流電路之交流端子間的2次繞線，對上述1次繞線及2次繞線實施磁性耦合；共振電容器及共振電感器，其被串聯連接於上述1次繞線及/或上述2次繞線；及控制手段，係以上述矩形波狀電壓之頻率產生變化的方式，針對上述開關電路所具有之開關元件進行控制；其中，將上述直流電源之電力供給至上述直流負載；上述電源裝置之特徵為：上述控制手段使上述矩形波狀電壓之High時間率維持於基本之特定值，同時上述控制手段所具備之時脈信號之每個時脈週期，使上述矩形波狀電壓之週期產生變化。
2. 如申請專利範圍第1項之電源裝置，其中上述電源裝置另具備AC-DC轉換器；於該AC-DC轉換器之輸入端子間連接著交流電源，輸出端子則連接於上述開關電路之直流端子間。
3. 如申請專利範圍第1或2項之電源裝置，其中上述控制手段，係每隔上述時脈信號之1時脈週期， 而交互變化上述矩形波狀電壓之High時間及Low時間。
4. 如申請專利範圍第1或2項之電源裝置，其中上述控制手段，係變化上述矩形波狀電壓之頻率，而變化供給至上述直流負載之電力。
5. 如申請專利範圍第1或2項之電源裝置，其中上述整流電路具備：第1二極體腳部，其將第1、第2二極體串聯連接而成；及第2二極體腳部，其將第3、第4二極體串聯連接，而且被並聯連接於上述第1二極體腳部；以上述第1二極體腳部之兩端間作為直流端子間，以上述第1、第2二極體之串聯連接點和上述第3、第4二極體之串聯連接點之間作為交流端子間。
6. 如申請專利範圍第5項之電源裝置，其中將上述第3、第4二極體分別置換為第1、第2分壓電容器。
7. 如申請專利範圍第1或2項之電源裝置，其中上述開關電路具備：第1開關腳部，其將第1、第2開關元件串聯連接而成；及第2開關腳部，其將第3、第4開關元件串聯連接，而且被並聯連接於上述第1開關腳部；以上述第1開關腳部之兩端間作為直流端子間，以上述第1、第2開關元件之串聯連接點和上述第3、第4開關元件之串聯連接點之間作為交流端子間。
8. 如申請專利範圍第7項之電源裝置，其中上述共振電容器，係設為將上述第3、第4開關元件分別置換之第1、第2共振電容器。
9. 如申請專利範圍第7項之電源裝置，其中於上述第1~第4開關元件之各個，分別具備逆並聯連接之二極體。
10. 如申請專利範圍第1或2項之電源裝置，其中上述控制手段，係對上述電源裝置之輸出進行定電流定電壓控制。
11. 一種電源裝置，具備：開關電路，於直流端子間被連接著直流電源，於交流端子間輸出矩形波狀電壓；繞線，被連接於上述開關電路之交流端子間；共振電容器，被串聯連接於上述繞線；及控制手段，係以上述矩形波狀電壓之頻率產生變化的方式，針對上述開關電路所具有之開關元件進行控制；其中，藉由上述直流電源之電力，針對和上述繞線磁性耦合的被加熱導體進行感應加熱；該電源裝置之特徵為：上述控制手段使上述矩形波狀電壓之High時間率維持於基本之特定值，同時上述控制手段所具備之時脈信號之每個時脈週期，使上述矩形波狀電壓之週期產生變化。
12. 如申請專利範圍第11項之電源裝置，其中上述電源裝置另具備AC-DC轉換器；於該AC-DC轉換器之輸入端子間連接著交流電源，輸出端子則連接於上述開關電路之直流端子間。