TWI495245B - 相移全橋轉換器輕載控制方法 - Google Patents

相移全橋轉換器輕載控制方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI495245B
TWI495245B TW102132157A TW102132157A TWI495245B TW I495245 B TWI495245 B TW I495245B TW 102132157 A TW102132157 A TW 102132157A TW 102132157 A TW102132157 A TW 102132157A TW I495245 B TWI495245 B TW I495245B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
power switching
full
switching element
bridge
bridge converter
Prior art date
Application number
TW102132157A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201511457A (zh
Inventor
Tim Cheung Leung
zhen yuan Wu
Original Assignee
Chicony Power Tech Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chicony Power Tech Co Ltd filed Critical Chicony Power Tech Co Ltd
Priority to TW102132157A priority Critical patent/TWI495245B/zh
Publication of TW201511457A publication Critical patent/TW201511457A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI495245B publication Critical patent/TWI495245B/zh

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Description

相移全橋轉換器輕載控制方法
本發明係有關一種相移全橋轉換器控制方法，尤指一種相移全橋轉換器輕載控制方法。
由於半導體技術發展日漸蓬勃，因此許多電子產品皆朝向輕、薄、短、小的趨勢發展。近年來電力電子產品的發展，為了有效降低切換式電源轉換器(switching power converter)的體積與重量，不斷地提升轉換器的切換頻率(switching frequency)。然而，一旦切換頻率提升，將會造成電源轉換器的功率開關元件於切換時必須承受更大的切換應力(switching stress)及切換損失(switching loss)，進而降低該切換式電源轉換器的轉換效率。
一般切換式電源轉換器採用傳統硬式切換(hard switching)，若操作頻率增加時，功率開關元件在導通和截止時的切換損失也隨著增加。因此，使用硬式切換方法所造成熱損耗的問題，不僅使轉換效率變低，也容易導致開關元件壽命縮短，甚至，提高加裝散熱裝置所需要的體積與成本。此外，功率晶體切換動作的非理想現象也會產生電壓、電流突波，使電路元件的應力增加，亦成為電磁干擾(electromagnetic interference,EMI)的來源。
為了克服高頻操作下所造成問題，因此柔性切換(soft switching)成為目前運用在各種電力電子產品上的一種技術。柔性切換技術一般可分為零電壓切換(zero voltage switching,ZVS)和零電流切換(zero current switching,ZCS)兩種方式。零電壓切換是在功率開關元件欲導通的暫態期間，先將功率開關元件兩端跨壓降為零，接著再將功率開關元件導通。換言之，透過零電壓切換達成在切換暫態期間，功率開關元件兩端跨壓與流過電流的乘積為零，降低功率開關元件的切換損失，提高電路的效率，以減少功率開關元件切換所帶來的雜訊干擾。
由以上的切換技術說明可得知，柔性切換技術能有效的改善硬性切換技術所造成的問題，讓功率開關元件在截止與導通的瞬間，減低功率開關元件上的切換損失及電壓和電流的突波現象，進而降低電磁干擾的問題，有效的提高整體電路的效率及穩定性。
此外，對於現有相移全橋轉換器在輕載控制操作上存在以下的兩種情況：一、當輸出電感電流為連續模式(continuous conduction mode,CCM)時，由於兩個諧振點的電流值很小，因此沒有足夠的能量諧振；二、當輸出電感電流為斷續模式(discontinuous conduction mode,DCM)時，由於兩個諧振點的電流值為零，因此沒有任何的能量諧振。
因此，如何設計出一種相移全橋轉換器輕載控制方法，對於相移全橋轉換器在輕載控制操作上實現開關元件的最大程度軟驅動，從而改善整機效率、降低發熱損耗以及達到電磁兼容，乃為本案創作人所欲行克服並加以解決的一大課題。
本發明之一目的在於提供一種相移全橋轉換器輕載控制方法，以克服習知技術的問題。因此該相移全橋轉換器輕載控制方法係透過偵測相移全橋轉換器的變壓器磁化電流大小，以切換相移全橋轉換器的控制模式。該方法係包含下列步驟：首先，當變壓器磁化電流較大時，操作該相移全橋轉換器在一延伸相移全橋(extended phase-shift full-bridge,EPSFB)控制模式；然後，當磁化電流不斷減小，直到剩餘磁化電流搬運的電荷接近或小於直流輸入電壓的一半時，則操作該相移全橋轉換器在一改良相移全橋(modified phase-shift full-bridge,MPSFB)控制模式；最後，操作在改良相移全橋控制模式下，磁化電流增大一倍，使得該相移全橋轉換器達到最大程度的軟驅動。
為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖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〕
Vin‧‧‧直流輸入電壓
Vout‧‧‧直流輸出電壓
RL‧‧‧負載
10‧‧‧全橋式切換電路
Q1‧‧‧第一功率開關元件
Q2‧‧‧第二功率開關元件
Q3‧‧‧第三功率開關元件
Q4‧‧‧第四功率開關元件
D1‧‧‧第一寄生二極體
D2‧‧‧第二寄生二極體
D3‧‧‧第三寄生二極體
D4‧‧‧第四寄生二極體
C1‧‧‧第一寄生電容
C2‧‧‧第二寄生電容
C3‧‧‧第三寄生電容
C4‧‧‧第四寄生電容
20‧‧‧變壓器
Lr‧‧‧諧振電感
Lm‧‧‧磁化電感
W1‧‧‧初級側繞組
W21‧‧‧第一次級側繞組
W22‧‧‧第二次級側繞組
30‧‧‧同步整流電路
Q5‧‧‧第一整流電晶體
D5‧‧‧第五二極體
Q6‧‧‧第二整流電晶體
D6‧‧‧第六二極體
40‧‧‧濾波電路
Lo‧‧‧輸出濾波電感
Co‧‧‧輸出濾波電容
50‧‧‧控制器
SQ1‧‧‧第一開關控制信號
SQ2‧‧‧第二開關控制信號
SQ3‧‧‧第三開關控制信號
SQ4‧‧‧第四開關控制信號
SQ5‧‧‧第一電晶體控制信號
SQ6‧‧‧第二電晶體控制信號
VAB‧‧‧變壓器初級側電壓
VS‧‧‧變壓器次級側電壓
iLr‧‧‧諧振電感電流
io‧‧‧輸出濾波電感電流
t0~t8‧‧‧時間
第一圖係為本發明一相移全橋式轉換器之電路圖；第二A圖係為本發明該相移全橋式轉換器操作在延伸相移全橋(EPSFB)控制模式之控制時序圖；第二B圖係為本發明該相移全橋式轉換器操作在改良相移全橋(MPSFB)控制模式之控制時序圖；第二C圖係為本發明該相移全橋式轉換器操作在標準相移全橋 (SPSFB)控制模式之控制時序圖；第三圖係為本發明該相移全橋式轉換器於能量轉換操作之等效電路圖；第四圖係為本發明該相移全橋式轉換器於續流操作之等效電路圖；第五圖係為本發明該相移全橋式轉換器於能量轉換操作之等效電路圖；及第六圖係為本發明相移全橋轉換器輕載控制方法之流程圖。
茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下：
請參見第一圖係為本發明一相移全橋式轉換器之電路圖。該相移全橋式轉換器係電性連接一直流輸入電壓Vin，以傳送該直流輸入電壓Vin所提供之能量至後端供應之一負載RL。該相移全橋式轉換器係主要包含一全橋式切換電路10、一變壓器20、一同步整流電路30以及一濾波電路40。
該全橋式切換電路10係包含四個功率開關元件，亦即分別為一第一功率開關元件Q1、一第二功率開關元件Q2、一第三功率開關元件Q3以及一第四功率開關元件Q4，用以切換該直流輸入電壓Vin為一方波電壓。其中，每一功率開關元件Q1~Q4係分別具有與該功率開關元件Q1~Q4反向並聯之一寄生二極體D1~D4，或稱為本體二極體(body diode)與一寄生電容(parasitic capacitance)C1~C4，亦即，該第一功率開關元件Q1並聯該第一 寄生二極體D1與該第一寄生電容C1；該第二功率開關元件Q2並聯該第二寄生二極體D2與該第二寄生電容C2；該第三功率開關元件Q3並聯該第三寄生二極體D3與該第三寄生電容C3；以及該第四功率開關元件Q4並聯該第四寄生二極體D4與該第四寄生電容C4。
該變壓器20係為一中心抽頭型變壓器(center-tapped transformer)，其具有一初級側繞組W1與兩次級側繞組，分別為一第一次級側繞組W21與一第二次級側繞組W22。該變壓器20係具有與該初級側繞組W1並聯之一磁化電感Lm以及與該初級側繞組W1串聯之一諧振電感Lr，其中，該諧振電感Lr係為該變壓器20的漏感或者該變壓器20的漏感加上外電感。該變壓器20係電性連接該全橋式切換電路10，用以接收該方波電壓，並利用該初級側繞組與該次級側繞組之匝數比轉換該方波電壓之大小。此外，該變壓器20亦可提供初級側電路與次級側電路之間具有隔離之功能。
該同步整流電路30係包含一第一整流電晶體Q5與一第二整流電晶體Q6，其中，該第一整流電晶體Q5與該第二整流電晶體Q6係分別連接該第一次級側繞組W21與該第二次級側繞組W22，用以同步整流該變壓器20之該第一次級側繞組W21與該第二次級側繞組W22之輸出電壓。並且，該第一整流電晶體Q5與該第二整流電晶體Q6係分別並聯一第五二極體D5與一第六二極體D6。該濾波電路40係包含一輸出濾波電感Lo與一輸出濾波電容Co，並且電性連接該同步整流電路30，用以濾除該同步整流電路30所輸出之整流電壓之高頻諧波成分，提供該負載RL所需電壓準位之一直流輸出電壓Vout。
此外，該相移全橋式轉換器係配合一控制器50，藉由相位調變的 方式，對該些功率開關元件Q1~Q4提供不同相移控制。其中該控制器50係產生複數個控制信號，分別對應控制該些功率開關元件Q1~Q4與該些整流電晶體Q5~Q6之導通與截止，亦即，該控制器50係產生一第一開關控制信號SQ1控制該第一功率開關元件Q1、一第二開關控制信號SQ2控制該第二功率開關元件Q2、一第三開關控制信號SQ3控制該第三功率開關元件Q3、一第四開關控制信號SQ4控制該第四功率開關元件Q4，以及一第一電晶體控制信號SQ5控制該第一整流電晶體Q5與一第二電晶體控制信號SQ6控制該第二整流電晶體Q6。
請參見第六圖係為本發明相移全橋轉換器輕載控制方法之流程圖。該相移全橋轉換器輕載控制方法，係透過偵測相移全橋轉換器的變壓器磁化電流大小，以切換相移全橋轉換器的控制模式。該方法之步驟如下所述。
首先，當變壓器磁化電流較大時，操作該相移全橋轉換器在一延伸相移全橋(extended phase-shift full-bridge,EPSFB)控制模式(S10)。具體而言，該第一功率開關元件的汲源極電壓被磁化電流與初級側電流的差值電流充電，並且在等待時間後該第一功率開關元件被開啟，以實現該第一功率開關元件被最大程度的軟驅動；該第二功率開關元件的汲源極電壓被磁化電流與初級側電流的差值電流放電，並且在等待時間後該第二功率開關元件被開啟，以實現該第二功率開關元件被最大程度的軟驅動。其中該初級側電流係由該變壓器的輸出電流折算到初級側的電流，並且該差值電流本質上為磁化電感、諧振電感、與輸出濾波電感以及等效並聯電容的共同諧振，並且震盪週期遠遠大於死區時間(dead band)。
然後，當磁化電流不斷減小，直到剩餘磁化電流在特定的死區時間內能夠搬運的電荷接近或小於直流輸入電壓的一半時，則操作該相移全橋轉換器在一改良相移全橋(modified phase-shift full-bridge,MPSFB)控制模式(S20)。具體而言，當負載繼續減少，該控制器的佔空比也繼續減小，使得磁化電流不斷減小；當死區時間固定時，剩餘磁化電流搬運的電荷越來越少，直到剩餘磁化電流搬運的電荷接近或小於直流輸入電壓的一半時，則操作該相移全橋轉換器在該改良相移全橋控制模式。
最後，操作在改良相移全橋控制模式下，磁化電流增大一倍，使得該相移全橋轉換器達到最大程度的軟驅動(S30)。具體而言，當該相移全橋轉換器操作在改良相移全橋控制模式下，磁化電流增大一倍，最大程度地確保該第一功率開關元件被剩餘磁化電流充電，並且該第一功率開關元件被開啟時就使得該相移全橋轉換器達到最大程度的軟驅動。其中，當該相移全橋轉換器操作在改良相移全橋控制模式下，該第二功率開關元件的開關損耗保持為0.25×C×Vin2，其中C為等效電容、Vin為直流輸入電壓。此外，當該相移全橋轉換器操作在改良相移全橋控制模式下，磁化電流在每次開關週期後都接近為零。
請參見第二A圖與第二B圖係分別為該相移全橋式轉換器操作在延伸相移全橋(EPSFB)控制模式與操作在改良相移全橋(MPSFB)控制模式之時序圖。圖式中由上至下的波形圖係為第一開關控制信號SQ1、第二開關控制信號SQ2、第三開關控制信號SQ3以及第四開關控制信號SQ4。該相移全橋式轉換器之操作順序將配合第二A圖 與第二B圖，以不同時間區間(時間t0至時間t8)表達更詳細之描述。值得一提，在時間t1至時間t6，操作在改良相移全橋(MPSFB)控制模式與操作在延伸相移全橋(EPSFB)控制模式的時序相同，如下所述。
(1)當操作在改良相移全橋(MPSFB)控制模式下，在時間t1時，該第二開關控制信號SQ2與該第三開關控制信號SQ3同時由低準位轉換為高準位，分別同時導通開啟該第二功率開關元件Q2與該第三功率開關元件Q3。在此時，該第二功率開關元件Q2與該第三功率開關元件Q3所產生的開關損耗為Ploss=2×C×(0.5×Vin)2=0.5×C×Vin2。在本案所提供的開關控制切換下所得到的開關損耗較一般硬式切換所產生的開關損耗(Ploss=C×Vin2)減少一半。當操作在延伸相移全橋(EPSFB)控制模式下，在時間t1時，該第二功率開關元件Q2被剩餘磁化電流搬走能量，並且軟開啟。
(2)在時間t1至時間t2時，由於該第二功率開關元件Q2與該第三功率開關元件Q3為導通開啟狀態(該第一功率開關元件Q1與該第四功率開關元件Q4為截止關閉狀態)，此時，該直流輸入電壓Vin所提供的能量係經由該變壓器20之初級側傳送至該變壓器20之次級側。可參見第三圖係為本發明該相移全橋式轉換器於能量轉換操作之等效電路圖。
(3)在時間t2時，該第三開關控制信號SQ3由高準位轉換低高準位，以截止關閉該第三功率開關元件Q3，該變壓器20之初級側、次級側間的能量傳送結束。
(4)在時間t2至時間t3時，該第四功率開關元件Q4的汲源極電壓 Vds逐漸減小直到為零。
(5)在時間t3時，該第四開關控制信號SQ4控制該第四功率開關元件Q4導通開啟，在此時由於該第四功率開關元件Q4的汲源極電壓Vds為零，因此，該第四功率開關元件Q4為零電壓導通開啟，故此，沒有開關損耗產生。
(6)在時間t3至時間t4時，為續流(freewheeling)操作狀態，此時，該全橋式切換電路10的電流狀態存在於該第二功率開關元件Q2與該第四功率開關元件Q4之間流轉。可參見第四圖係為本發明該相移全橋式轉換器於續流操作之等效電路圖。
(7)在時間t4時，該第二開關控制信號SQ2控制該第二功率開關元件Q2截止關閉。
(8)在時間t4至時間t5時，該變壓器20的磁化電流流出，使得該第一功率開關元件Q1的汲源極電壓Vds逐漸減小直到為零。
(9)在時間t5時，該第一開關控制信號SQ1控制該第一功率開關元件Q1導通開啟，在此時由於該第一功率開關元件Q1的汲源極電壓Vds為零，因此，該第一功率開關元件Q1為零電壓導通開啟，故此，沒有開關損耗產生。
(10)在時間t5至時間t6時，由於該第一功率開關元件Q1與該第四功率開關元件Q4為導通開啟狀態(該第二功率開關元件Q2與該第三功率開關元件Q3為截止關閉狀態)，此時，該直流輸入電壓Vin所提供的能量係經由該變壓器20之初級側傳送至該變壓器20之次級側。可參見第五圖係為本發明該相移全橋式轉換器於能量轉換操作之等效電路圖。
值得一提，在時間t6之後，該相移全橋轉換器係操作在改良相移全橋(MPSFB)控制模式(參見第二B圖)，亦即，在時間t6時，該第一開關控制信號SQ1與該第四開關控制信號SQ4同時由高準位轉換為低準位，分別同時截止關閉該第一功率開關元件Q1與該第四功率開關元件Q4。在此時，該第一功率開關元件Q1的寄生電容能量與該第四功率開關元件Q4的寄生電容能量都被傳送至該變壓器20之次級側，並且，該第一功率開關元件Q1的汲源極電壓Vds與該第四功率開關元件Q4的汲源極電壓Vds最後達到該直流輸入電壓Vin的一半。
此外，配合參見第二C圖係為本發明該相移全橋式轉換器操作在一標準相移全橋(standard phase-shift full-bridge,SPSFB)控制模式之控制時序圖。值得一提，該相移全橋式轉換器操作在該延伸相移全橋控制模式與操作在該標準相移全橋控制模式最大的差異在於：對該延伸相移全橋控制模式而言，其死區時間(如第二A圖所示的t0-t1以及t4-t5)並非由諧振電感和節點電容諧振時間決定的，相較於該標準相移全橋控制模式(如第二C圖所示的t0-t1以及t4-t5)，該延伸相移全橋控制模式的死區時間值通常為該標準相移全橋控制模式的死區時間值(亦即諧振時間)的數倍之多。
根據上述該相移全橋式轉換器在不同時間的操作說明，本發明係具有下列特徵與優點：
1、對於MPSFB來說，由於開關損耗係由該第二功率開關元件Q2與該第三功率開關元件Q3均攤，因此，每一該功率開關元件(MOSFET)的損耗為0.25×C×Vin2，也因此大大地減小該第二功率 開關元件Q2與該第三功率開關元件Q3的發熱量；對於EPSFB來說，在時間t1時，該第二功率開關元件Q2最大程度的被剩餘磁化電流搬走能量，然後軟開啟。
2、在時間t3時，由於該第四功率開關元件Q4的汲源極電壓Vds為零，該第四功率開關元件Q4為零電壓導通開啟，以及在時間t5時，由於該第一功率開關元件Q1的汲源極電壓Vds為零，該第一功率開關元件Q1為零電壓導通開啟。假如使用傳統全橋控制，每一該功率開關元件(MOSFET)的損耗為0.25×C×Vin2，使用此時序控制的全橋式切換電路10的開關損耗能夠大大地降低；3、透過前述對於該全橋式切換電路10的該些開關元件時序控制策略，可以不需要降低開關切換頻率(進入突發模式burst mode)，因此能夠維持該相移全橋式轉換器有最快的負載響應速度，並且可以維持該相移全橋式轉換器的小型化；4、對於MPSFB來說，在時間t6至時間t1期間，該磁化電流(磁通量)會自動歸零，如此將能夠防止該變壓器20出現磁飽和的狀況；5、透過本創作所提供的相移全橋式轉換器輕載控制方法，可以克服：(1)當使用平均電流模式，在非常輕載下取樣不到精確電流進行磁平衡的問題；(2)當使用電壓回饋模式，但是不想使用初級側的平衡電容的問題；及6、透過本創作所提供的相移全橋式轉換器輕載控制方法，可以實現開關元件的最大程度軟驅動、改善整機效率、降低發熱損耗以及達到電磁兼容。
惟，以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包含於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。
Vin‧‧‧直流輸入電壓
Vout‧‧‧直流輸出電壓
RL‧‧‧負載
10‧‧‧全橋式切換電路
Q1‧‧‧第一功率開關元件
Q2‧‧‧第二功率開關元件
Q3‧‧‧第三功率開關元件
Q4‧‧‧第四功率開關元件
D1‧‧‧第一寄生二極體
D2‧‧‧第二寄生二極體
D3‧‧‧第三寄生二極體
D4‧‧‧第四寄生二極體
C1‧‧‧第一寄生電容
C2‧‧‧第二寄生電容
C3‧‧‧第三寄生電容
C4‧‧‧第四寄生電容
20‧‧‧變壓器
Lr‧‧‧諧振電感
Lm‧‧‧磁化電感
W1‧‧‧初級側繞組
W21‧‧‧第一次級側繞組
W22‧‧‧第二次級側繞組
30‧‧‧同步整流電路
Q5‧‧‧第一整流電晶體
D5‧‧‧第五二極體
Q6‧‧‧第二整流電晶體
D6‧‧‧第六二極體
40‧‧‧濾波電路
Lo‧‧‧輸出濾波電感
Co‧‧‧輸出濾波電容
50‧‧‧控制器
SQ1‧‧‧第一開關控制信號
SQ2‧‧‧第二開關控制信號
SQ3‧‧‧第三開關控制信號
SQ4‧‧‧第四開關控制信號
SQ5‧‧‧第一電晶體控制信號
SQ6‧‧‧第二電晶體控制信號
VAB‧‧‧變壓器初級側電壓
VS‧‧‧變壓器次級側電壓
iLr‧‧‧諧振電感電流
io‧‧‧輸出濾波電感電流

Claims (8)

  1. 一種相移全橋轉換器輕載控制方法，係透過偵測相移全橋轉換器的變壓器磁化電流大小，以切換相移全橋轉換器的控制模式，該方法係包含下列步驟：(a0)提供一全橋式切換電路與一控制器；其中，該全橋式切換電路包含一第一功率開關元件、一第二功率開關元件、一第三功率開關元件以及一第四功率開關元件；(a)當變壓器磁化電流較大時，透過該控制器產生對應控制該第一功率開關元件的一第一開關控制信號、控制該第二功率開關元件的一第二開關控制信號、控制該第三功率開關元件的一第三開關控制信號以及控制該第四功率開關元件的一第四開關控制信號，使該相移全橋轉換器操作在一延伸相移全橋(extended phase-shift full-bridge,EPSFB)控制模式；(b)當磁化電流不斷減小，直到剩餘磁化電流搬運的電荷接近或小於直流輸入電壓的一半時，則操作該相移全橋轉換器在一改良相移全橋(modified phase-shift full-bridge,MPSFB)控制模式；其中，在上述兩種模式操作下，該第二開關控制信號係彼此相同；並且該第四開關控制信號係彼此相同；及(c)操作在改良相移全橋控制模式下，磁化電流增大一倍，使得該相移全橋轉換器達到最大程度的軟驅動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之相移全橋轉換器輕載控制方法，其中在步驟(a)中，該相移全橋式轉換器包含： 該全橋式切換電路所包含每一功率開關元件分別具有與該功率開關元件並聯之一二極體與一寄生電容；及一變壓器，係具有一初級側繞組與兩次級側繞組，分別為一第一次級側繞組與一第二次級側繞組，該初級側繞組係連接該全橋式切換電路，利用該初級側繞組與該兩次級側繞組之匝數比轉換電壓輸出於該第一次級側繞組與該第二次級側繞組。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之相移全橋轉換器輕載控制方法，其中在步驟(a)中，該第一功率開關元件的汲源極電壓被磁化電流與初級側電流的差值電流充電，並且在等待時間後該第一功率開關元件被開啟，以實現該第一功率開關元件被最大程度的軟驅動；該第二功率開關元件的汲源極電壓被磁化電流與初級側電流的差值電流放電，並且在等待時間後該第二功率開關元件被開啟，以實現該第二功率開關元件被最大程度的軟驅動。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之相移全橋轉換器輕載控制方法，其中該初級側電流係由該變壓器的輸出電流折算到初級側的電流，並且該差值電流本質上為該變壓器磁化電流、諧振電感、與輸出濾波電感以及等效並聯電容的共同諧振，並且震盪週期遠遠大於死區時間(dead band)。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之相移全橋轉換器輕載控制方法，其中在步驟(b)中，當負載繼續減少，該控制器的占空比也繼續減小，使得磁化電流不斷減小；當死區時間固定時，剩餘磁化電流搬運的電荷越來越少，直到剩餘磁化電流搬運的電荷接近或小於直流輸入電壓的一半時，則操作該相移全橋轉換器在該改良相移全橋控制模式。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之相移全橋轉換器輕載控制方法，其 中在步驟(c)中，當該相移全橋轉換器操作在改良相移全橋控制模式下，磁化電流增大一倍，最大程度地確保該第一功率開關元件被剩餘磁化電流充電，並且該第一功率開關元件被開啟時就使得該相移全橋轉換器達到最大程度的軟驅動。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之相移全橋轉換器輕載控制方法，其中在步驟(c)中，當該相移全橋轉換器操作在改良相移全橋控制模式下，該第二功率開關元件的開關損耗保持為0.25×C×Vin2，其中C為等效電容、Vin為直流輸入電壓。
  8. 如申請專利範圍第2項所述之相移全橋轉換器輕載控制方法，其中在步驟(c)中，當該相移全橋轉換器操作在改良相移全橋控制模式下，磁化電流在每次開關週期後都接近為零。
TW102132157A 2013-09-06 2013-09-06 相移全橋轉換器輕載控制方法 TWI495245B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102132157A TWI495245B (zh) 2013-09-06 2013-09-06 相移全橋轉換器輕載控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102132157A TWI495245B (zh) 2013-09-06 2013-09-06 相移全橋轉換器輕載控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201511457A TW201511457A (zh) 2015-03-16
TWI495245B true TWI495245B (zh) 2015-08-01

Family

ID=53186881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102132157A TWI495245B (zh) 2013-09-06 2013-09-06 相移全橋轉換器輕載控制方法

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI495245B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10833604B1 (en) 2019-10-02 2020-11-10 Chicony Power Technology Co., Ltd. Power converter device
TWI810255B (zh) * 2018-10-31 2023-08-01 日商日立江森自控空調有限公司 電力變換裝置及具備此之空調機

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI659600B (zh) * 2017-10-27 2019-05-11 遠東科技大學 單一全橋式整流機數位控制器及其方法
US10819216B2 (en) * 2018-07-26 2020-10-27 Infineon Technologies Austria Ag Power converter with low drain voltage overshoot in discontinuous conduction mode
US11594976B2 (en) * 2020-06-05 2023-02-28 Delta Electronics, Inc. Power converter and control method thereof
US20230061145A1 (en) * 2021-08-24 2023-03-02 Monolithic Power Systems, Inc. Llc resonant converter with direct power transformer

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201426097Y (zh) * 2009-04-09 2010-03-17 上海波宝仟赫科技有限公司 移相式全桥逆变器
TWM382658U (en) * 2010-02-23 2010-06-11 Chicony Power Tech Co Ltd Full-bridge phase-shift converter with assisted zero-voltage-switching circuit
TWI394357B (zh) * 2009-12-17 2013-04-21 Univ Nat Taipei Technology Phase shift full bridge power conversion system and its control method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201426097Y (zh) * 2009-04-09 2010-03-17 上海波宝仟赫科技有限公司 移相式全桥逆变器
TWI394357B (zh) * 2009-12-17 2013-04-21 Univ Nat Taipei Technology Phase shift full bridge power conversion system and its control method
TWM382658U (en) * 2010-02-23 2010-06-11 Chicony Power Tech Co Ltd Full-bridge phase-shift converter with assisted zero-voltage-switching circuit

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
T.Qian、B.Lehman,"Buck/half-bridge input-series two-stage converter",IET Power Electron,2010,Vol.3,Iss.6,pp. 965-976 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI810255B (zh) * 2018-10-31 2023-08-01 日商日立江森自控空調有限公司 電力變換裝置及具備此之空調機
US10833604B1 (en) 2019-10-02 2020-11-10 Chicony Power Technology Co., Ltd. Power converter device

Also Published As

Publication number Publication date
TW201511457A (zh) 2015-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9621056B2 (en) Method of controlling phase-shift full-bridge converter in light load operation
US9106141B2 (en) Switching power supply device
US9660536B2 (en) Switching power supply device performs power transmission by using resonance phenomenon
TWI683522B (zh) 高頻分時多相電源轉換器
CN103580493B (zh) 高功率变换器架构
TWI495245B (zh) 相移全橋轉換器輕載控制方法
WO2016150245A1 (zh) 一种dc/dc转换器
EP2612430B1 (en) Isolated switched mode power supply
US8587965B2 (en) Current-input-type parallel resonant DC/DC converter and method thereof
TWI596880B (zh) 準諧振半橋轉換器及其控制方法
TWI380567B (en) Power converter
WO2019206067A1 (zh) 开关电源电路
TW200826463A (en) Resonant converter and synchronous rectification driving circuit thereof
JP2011259560A (ja) 負荷駆動装置及びその周波数制御方法
TW201815043A (zh) 一種依負載電流調變全橋控制模式之直流-直流轉換器
CN103944402A (zh) 一种零电压开关的它激式推挽变换器的控制方法及变换器
Jin et al. A self-driven current-doubler-rectifier three-level converter with integrated magnetics
TWM382658U (en) Full-bridge phase-shift converter with assisted zero-voltage-switching circuit
TW202247587A (zh) 適用於寬範圍輸出電壓的變換器及其控制方法
CN102290975A (zh) 功率因数校正器及其驱动方法
WO2020143275A1 (zh) 一种改进型反激变换器
CN104578718A (zh) 移相全桥转换器轻载控制方法
CN208158436U (zh) 一种同步整流反激式直流-直流电源转换装置
TWI832416B (zh) 電源轉換器
TWI818776B (zh) 電源轉換器