TWI631802B

TWI631802B - 轉換器

Info

Publication number: TWI631802B
Application number: TW106112543A
Authority: TW
Inventors: 李文章
Original assignee: 台達電子工業股份有限公司
Priority date: 2017-04-14
Filing date: 2017-04-14
Publication date: 2018-08-01
Also published as: TW201838300A

Abstract

一種轉換器包含切換電路、諧振電路、變壓器以及整流電路。切換電路用以將直流輸入電壓轉換為切換訊號。諧振電路電性連接於切換電路，用以接收切換訊號以提供原邊電流。變壓器包含原邊繞組以及副邊繞組。原邊繞組電性連接於諧振電路。整流電路電性連接該變壓器的副邊繞組，用以對副邊繞組輸出的副邊電流進行整流以提供輸出電壓。諧振電路包含可變電感器，以調整轉換器的特性曲線。

Description

轉換器

本案係關於一種轉換器，且特別係關於一種諧振轉換器。

LLC諧振轉換器可透過頻率調變的方式達到穩定的輸出電壓。近來，由於LLC諧振轉換器適合寬範圍輸入電壓與大功率輸出，被廣泛應用於各種應用當中。

然而，現有LLC諧振轉換器中，當負載或是工作條件改變時，勵磁電感與諧振電感的比值若過大或過小，便無法操作在最佳的工作點上，導致轉換器的效率降低，其應用場合也受到限制。

本揭示內容的一態樣為一種轉換器。轉換器包含切換電路、諧振電路、變壓器以及整流電路。切換電路用以將一直流輸入電壓轉換為一切換訊號。諧振電路電性連接於該切換電路，用以接收該切換訊號以提供一原邊電流。變壓器包含一原邊繞組，電性連接於該諧振電路；以及一副邊繞組。整流電路電性連接於該變壓器的該副邊繞組，用以對該副邊繞組輸出的一副邊電流進行整流以提供一輸出電壓。該諧振電路包含一可變電感器，以調整轉換器的特性曲線。

在本揭示內容部分實施例中，該轉換器用以調整該可變電感器的電感值以控制該轉換器的直流增益。

在本揭示內容部分實施例中，該諧振電路包含：一諧振電容單元，以串聯形式電性連接於該原邊繞組；一諧振電感單元，以串聯形式電性連接於該原邊繞組；以及一勵磁電感單元，以並聯形式電性連接於該原邊繞組。

在本揭示內容部分實施例中，該諧振電感單元與該勵磁電感單元中任一者包含該可變電感器，且該諧振電路透過該可變電感器調整該勵磁電感單元與該諧振電感單元的電感比值。

在本揭示內容部分實施例中，該諧振電感單元包含該可變電感器，且該諧振電路透過該可變電感器調整該轉換器的品質因數。

在本揭示內容部分實施例中，該諧振電感單元更包含一固定電感器，該固定電感器以串聯或並聯方式電性耦接於該可變電感器，該固定電感器的磁芯材料異於該可變電感器的磁芯材料。

在本揭示內容部分實施例中，該固定電感器包含一鐵氧體磁芯電感器。

在本揭示內容部分實施例中，該勵磁電感單元包含該可變電感器。

在本揭示內容部分實施例中，該勵磁電感單元更包含一固定電感器，該固定電感器以串聯或並聯方式電性耦接於該可變電感器，該固定電感器的磁芯材料異於該可變電感器的磁芯材料。

在本揭示內容部分實施例中，該可變電感器包含一磁粉芯電感器，其導磁率隨著直流磁場強度變化而變化。

在本揭示內容部分實施例中，該可變電感器包含一可飽和磁芯電感器。

在本揭示內容部分實施例中，該切換電路包含：一第一開關，該第一開關的一第一端電性耦接於該直流輸入電壓的正極端，該第一開關的一第二端電性耦接於該諧振電路；以及一第二開關，該第二開關的一第一端電性耦接於該第一開關的該第二端，該第二開關的一第二端電性耦接於該直流輸入電壓的負極端。

在本揭示內容部分實施例中，該變壓器中的該副邊繞組包含一第一副邊繞組與一第二副邊繞組，其中該第二副邊繞組的起始端電性耦接於該第一副邊繞組的結束端。

在本揭示內容部分實施例中，該整流電路包含：一第一二極體，該第一二極體的一陽極端電性耦接於該第一副邊繞組的起始端，該第一二極體的一陰極端電性耦接於一輸出電容的一正極端；以及一第二二極體，該第二二極體的一陽極端電性耦接於該第二副邊繞組的結束端，該第二二極體的一陰極端電性耦接於該第一二極體的該陰極端；其中該第一副邊繞組的結束端與該第二副邊繞組的起始端電性耦接於該輸出電容的一負極端。

下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，以更好地理解本案的態樣，但所提供之實施例並非用以限制本揭露所涵蓋的範圍，而結構操作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本揭露所涵蓋的範圍。此外，根據業界的標準及慣常做法，圖式僅以輔助說明為目的，並未依照原尺寸作圖，實際上各種特徵的尺寸可任意地增加或減少以便於說明。下述說明中相同元件將以相同之符號標示來進行說明以便於理解。

在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞（terms），除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。

此外，在本文中所使用的用詞『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指『包含但不限於』。此外，本文中所使用之『及／或』，包含相關列舉項目中一或多個項目的任意一個以及其所有組合。

於本文中，當一元件被稱為『連接』或『耦接』時，可指『電性連接』或『電性耦接』。『連接』或『耦接』亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外，雖然本文中使用『第一』、『第二』、…等用語描述不同元件，該用語僅是用以區別以相同技術用語描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否則該用語並非特別指稱或暗示次序或順位，亦非用以限定本發明。

請參考第1圖。第1圖為根據本案部分實施例所繪示的轉換器100的示意圖。如第1圖所示，在部分實施例中，轉換器100包含切換電路120、諧振電路140、變壓器160、整流電路180以及輸出電容Co。

在結構上，切換電路120的輸入端電性耦接至直流電壓源110，用以接收直流輸入電壓Vin。切換電路120的輸出端電性耦接於諧振電路140的輸入端，用以輸出直流輸入電壓Vin經切換電路120轉換後的切換訊號Sig1至諧振電路140。諧振電路140的輸出端電性耦接於變壓器160的原邊側。整流電路180的輸入端電性耦接於變壓器160的副邊側。整流電路180的輸出端電性耦接於輸出電容Co，以提供直流輸出電壓Vo至後級電路。如此一來，切換電路120、諧振電路140、變壓器160、整流電路180便可形成LLC諧振轉換器的電路架構。

具體來說，在部分實施例中變壓器160的原邊側包含一組原邊繞組Np。變壓器160的副邊側包含兩組副邊繞組Ns1、Ns2，其中副邊繞組Ns2的起始端電性耦接於副邊繞組Ns1的結束端，並一同電性耦接於輸出電容Co的負極端。舉例來說，在部分實施例中，變壓器160可為副邊側帶中心抽頭式的變壓器，以將變壓器160的副邊側分為彼此耦接的副邊繞組Ns1與副邊繞組Ns2。在部分實施例中，變壓器160亦可為副邊側僅一組副邊繞組之變壓器，並搭配全橋整流電路，副邊側及其整流電路可根據本領域技術人員熟知之任何形式來完成。

在部分實施例中，轉換器100中的切換電路120可採用半橋式架構以實現半橋諧振變換器，但本案並不以此為限。如第1圖所示，在部分實施例中，切換電路120包含開關S1與開關S2。在結構上，開關S1的第一端電性耦接於直流輸入電壓Vin的正極端，開關S1的第二端電性耦接於諧振電路140。開關S2的第一端電性耦接於開關S1的第二端，開關S2的第二端電性耦接於直流輸入電壓Vin的負極端。開關S1、開關S2的控制端分別用以接收驅動訊號CS1、CS2，使得開關S1、開關S2根據驅動訊號CS1、CS2選擇性地導通或關斷。

藉此，切換電路120透過選擇性地導通開關S1、開關S2當中之一者，便可於開關S1導通時輸出具有高準位（如：輸入電壓Vin）的切換訊號Sig1，並於開關S2導通時輸出具有低準位（如：零電位）的切換訊號Sig1。舉例來說，在一個完整切換週期內，驅動訊號CS1、CS2可為脈衝頻率調變（Pulse Frequency Modulation，PFM）訊號，開關S1與開關S2可分別導通半個週期，以輸出責任週期為50%的切換訊號Sig1。此外，在其他實施例中，切換電路120亦可採用全橋式架構以實現全橋諧振變換器。舉例來說，切換電路120亦可包含兩兩成對的四組開關，該些開關分別接受對應的驅動訊號選擇性地導通或截止。如此一來，於一個完整週期內，切換電路120便可於前半週期根據驅動訊號導通其中一對開關，關斷另外一對開關以輸出具有正電位的切換訊號Sig1，並於後半週期根據驅動訊號切換開關的啟閉，以輸出具有負準位的切換訊號Sig1。

在部分實施例中，諧振電路140包含諧振電容單元142、諧振電感單元144以及勵磁電感單元146，但本案並不以此為限。在結構上，諧振電容單元142、諧振電感單元144與變壓器160的原邊繞組Np彼此串聯。勵磁電感單元146與變壓器160的原邊繞組Np彼此並聯。舉例來說，如第1圖所示，諧振電容單元142的第一端電性連接於諧振電路140的第一端，以電性連接於開關S1的第二端以及開關S2的第一端。諧振電容單元142的第二端電性連接於諧振電感單元144的第一端。諧振電感單元144的第二端電性連接於勵磁電感單元146的第一端。勵磁電感單元146的第二端電性連接於諧振電路140的第二端，以電性連接於直流輸入電壓Vin的負極端，但本揭示內容並不以此為限。在部分實施例中，諧振電感單元144以及勵磁電感單元146可分別包含變壓器160的漏感與磁化電感。在其他實施例中，諧振電容單元142、諧振電感單元144以及勵磁電感單元146亦可透過不同方式電性連接以實現LLC諧振電路。此外，在其他實施例中，諧振電路140亦可藉由一或多組的電感單元與電容單元實現LC諧振電路、LCC諧振電路、LLCC諧振電路，因此本案圖式中所繪示的LLC諧振電路僅為本案可能的實施方式之一，並非用以限制本案。換言之，本技術領域具有通常知識者當明白，本案各個實施例中的諧振電路140可為一或多組電感單元與一或多組電容單元之任意組合，並透過串聯或並聯等不同方式電性連接以實現諧振。

具體來說，諧振電路140中的諧振電感單元144與勵磁電感單元146其中任一者包含一可變電感器，且諧振電路140透過可變電感器調整勵磁電感單元146與諧振電感單元144的電感比值，藉此調整轉換器100的特性曲線。詳細內容將於後續段落中搭配相應圖式進行說明。

如第1圖所示，在部分實施例中，整流電路180電性連接於變壓器160的副邊繞組Ns1與副邊繞組Ns2，用以對副邊繞組Ns1與副邊繞組Ns2感應原邊繞組Np上訊號變化而輸出的副邊電流Is進行整流，以提供輸出電容Co兩端上的輸出電壓Vo。

在部分實施例中，整流電路180包含二極體D1與二極體D2。在結構上，二極體D1的陽極端電性耦接於副邊繞組Ns1的起始端。二極體D1的陰極端電性耦接於輸出電容Co的正極端。二極體D2的陽極端電性耦接於副邊繞組Ns2的結束端。二極體D2的陰極端電性耦接於二極體D1的陰極端。

藉此，透過整流電路180與輸出電容Co對副邊繞組Ns1、Ns2感應輸出的電訊號進行整流與濾波，便可提供直流輸出電壓Vo。

如此一來，透過上述電路的操作，轉換器100便可將直流輸入電壓Vin轉換為具有適當電壓準位的直流輸出電壓Vo提供給後級電路。

請一併參考第2圖以及第3圖。第2圖、第3圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示的轉換器100的操作示意圖。於第2圖、第3圖中，與第1圖之實施例有關的相似元件係以相同的參考標號表示以便於理解，且相似元件之具體原理已於先前段落中詳細說明，若非必要介紹者，於此不再贅述。

如第2圖所示，在上半週期，開關S1接收具有致能準位的驅動訊號CS1而導通。原邊繞組Np承受正向電壓，諧振電容單元142與諧振電感單元144參與諧振，並透過變壓器160將能量傳遞至副邊繞組Ns1，最後經由導通的二極體D1輸出電流。

如第3圖所示，在下半週期，開關S2接收具有致能準位的驅動訊號CS2而導通。隨著切換訊號Sig1降為零，原邊繞組Np承受反向電壓，諧振電容單元142與諧振電感單元144參與諧振，並透過變壓器160將能量傳遞至副邊繞組Ns2，最後經由導通的二極體D2輸出電流。

對於第1圖～第3圖中所繪示的LLC諧振轉換器的電路架構而言，轉換器100的諧振頻率、品質因數（Quality Factor）與直流增益（DC gain）可分別表示為下列各式。

其中表示諧振頻率，表示諧振電感單元144的感值，表示諧振電容單元142的容值。n表示原邊繞組Np與副邊繞組Ns1、Ns2的匝數比。表示負載阻值。表示直流增益。表示勵磁電感單元146與諧振電感單元144的電感比值（即： / ）。表示正規化頻率（即：切換頻率與諧振頻率的比值 / ）。

由以上各式可得知，轉換器100的諧振頻率與品質因數Q與諧振電感單元144的感值有關。當諧振電感單元144的感值越大時，品質因數Q越大，諧振頻率越低。相對地，當諧振電感單元144的感值越小時，品質因數Q越小，諧振頻率越高。

另一方面，轉換器100的直流增益可表示為勵磁電感單元146與諧振電感單元144的電感比值h、品質因數Q以及正規化頻率之函數。因此，轉換器100的直流增益與諧振電感單元144的感值、勵磁電感單元146的感值有關。

操作上，諧振轉換器的切換頻率通常設計在諧振頻率附近，以獲得較佳的轉換效率，並維持切換頻率整體的操作範圍在一定區間內，使得各種工作條件下，可以將轉換器100的損耗維持在較低的水平。因此，透過設置諧振電感單元144的感值與勵磁電感單元146的感值在電路工作當中可變，便可調整h值、品質因數Q、諧振頻率，來優化轉換器100的工作特性，在特性曲線上取得理想的工作點。

請參考第4A圖、第4B圖以及第4C圖。第4A圖、第4B圖以及第4C圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示的直流增益與正規化頻率的關係示意圖。在第4A圖、第4B圖以及第4C圖中，橫軸代表正規化頻率，縱軸代表直流增益。於第4A圖中繪示勵磁電感單元146與諧振電感單元144的電感比值h固定於4時，曲線L1、L2、L3、L4分別對應於品質因數Q為0.1、0.2、0.4、0.8時，直流增益與正規化頻率的關係。第4B圖中繪示勵磁電感單元146與諧振電感單元144的電感比值h固定於6時，曲線L5、L6、L7、L8分別對應於品質因數Q為0.1、0.2、0.4、0.8時，直流增益與正規化頻率的關係。第4C圖中繪示品質因數固定於0.3時，曲線L9、L10、L11、L12分別對應於電感比值h為2、4、6、8時，直流增益與正規化頻率的關係。

值得注意的是，第4A圖、第4B圖以及第4C圖中的具體參數數值以及所繪示的特性曲線僅為示例之用，用以說明直流增益與電感比值h、品質因數Q以及正規化頻率的相關性，並非用以限制本案。

如第4A圖與第4B圖所示。當勵磁電感單元146與諧振電感單元144的電感比值h較大時，對於具有相同品質因數Q（如：相同負載的情況下）的曲線而言，轉換器100具有較小的最大直流增益值。舉例來說，當品質因數維持在0.1時，當電感比值h為4時，曲線的最大值大於5。相對地，當電感比值h為6時，曲線的最大值介於4與5之間。

此外，當勵磁電感單元146與諧振電感單元144的電感比值h較大時，對應於最大直流增益值的正規化頻率較小。相對地，當勵磁電感單元146與諧振電感單元144的電感比值h較小時，對應於最大直流增益值的正規化頻率較大。換言之，當勵磁電感單元146與諧振電感單元144的電感比值h較大時，欲操作在相同直流增益輸出時，切換頻率較為遠離轉換器100的諧振頻率，進而影響轉換器100整體效率。

此外，由第4A圖與第4B圖中亦可得知，在切換頻率小於諧振頻率的操作區域中，當勵磁電感單元146與諧振電感單元144的電感比值h較大時，轉換器100操作在相同的切換頻率時，轉換器100亦具有較小的直流增益。

由第4C圖中亦可得知，當品質因數Q維持於一定值，而勵磁電感單元146與諧振電感單元144的電感比值h改變時，對於較大的h值而言，直流增益的最大值較小，且當正規化頻率隨切換頻率增加時，直流增益的變化較為平緩，進而導致負載處於輕載的情況下，可能會無法將輸出電壓Vo控制在適當的電壓位準。

然而，對於較小的h值而言，勵磁電感單元146相對較小導致勵磁電流較大，因此可能會增加開關切換損失，因此h值的選擇往往無法滿足所有狀況。換言之，由第4A圖、第4B圖以及第4C圖的特性曲線圖可得知，若諧振電感單元144與勵磁電感單元146的電感值皆為定值，便無法根據負載狀況、工作條件的差異調整特性曲線，導致轉換器100效率降低，或是應用場合受到限制。

因此，在本揭示內容部分實施例中，諧振電感單元144與勵磁電感單元146中至少包含一可變電感器。藉此，諧振電路140便可透過可變電感器調整勵磁電感單元146與諧振電感單元144的電感比值h。如此一來，轉換器100便可藉由調整可變電感器的電感值以控制轉換器100的最大直流增益。

此外，在諧振電感單元144包含可變電感器的實施例中，諧振電路140更可透過可變電感器同時調整轉換器100的品質因數Q與勵磁電感單元146與諧振電感單元144的電感比值h，以調整轉換器100的輸出特性。

舉例來說，當於電壓可調整的應用中，轉換器100的直流增益可能會不足，或需要大幅降低切換頻率以提高增益。而根據本揭示內容部分實施例，轉換器100可藉由調整可變電感器的電感值，以降低勵磁電感單元146與諧振電感單元144的電感比值h，藉此獲得較高的輸出電壓Vo。

以下段落中將分別搭配圖式，說明於諧振電路140中設置可變電感器的各種實施態樣。請參考第5A圖～第5D圖。第5A圖～第5D圖為根據本揭示內容部份實施例所繪示的諧振電路140的示意圖。

在第5A圖～第5D圖所繪示的實施例中，可透過於勵磁電感單元146中設置可變電感器Lm對勵磁電感單元146與諧振電感單元144的電感比值h進行調整。如第5A圖所示，在部分實施例中，諧振電感單元144可包含固定電感器Ls，勵磁電感單元146可包含可變電感器Lm。舉例來說，在部分實施例中，可變電感器Lm可為磁粉芯電感器。例如含鐵、鎳、鉬的鉬坡莫合金磁粉芯（MPP Cores）、含鐵鎳合金粉末之高磁通磁芯（High Flux core）、含鐵矽鋁合金粉末之磁芯（Kool Mu/Sendust Cores）、含鐵矽合金粉末之超高磁通磁芯（Mega Flux core）等等，但本案並不以此為限。

採用以上磁粉芯的可變電感器Lm，其磁導率（Permeability）會隨著直流偏置（DC bias）磁場強度變化而變化，因此電感值會隨著流過電流大小而改變，且不同磁粉芯亦有不同變化率。

如第5B圖、第5C圖所示，在部分實施例中，勵磁電感單元146可包含彼此電性耦接的固定電感器Lm1與可變電感器Lm2，使得勵磁電感單元146整體的電感值可變。如第5B圖所示，勵磁電感單元146中的固定電感器Lm1與可變電感器Lm2彼此串聯。如第5C圖所示，勵磁電感單元146中的固定電感器Lm1與可變電感器Lm2彼此並聯。值得注意的是，此處所述固定電感僅代表在負載變動範圍內會保持固定的電感值，只要在負載變動範圍內會保持固定的電感都可視為固定電感。

舉例來說，在第5B圖、第5C圖所示實施例中，固定電感器Lm1可為鐵氧體磁芯電感器（gapped ferrite Core）。換言之，固定電感器Lm1採用的磁芯材料異於可變電感器Lm2採用的磁芯材料。與第5A圖相比，第5B圖、第5C圖所示實施例中，進一步可藉由固定電感器Lm1和可變電感器Lm2的分配比例來調整整個勵磁電感的變化率。舉例來說，在第5B圖中，若需要勵磁電感較大的變化，可增加Lm2的分配比例；若僅需要勵磁電感些微變化，可減少Lm2的分配比例，藉此優化線路。

如第5D圖所示，在部分實施例中，勵磁電感單元146中的可變電感器Lm2亦可為一可飽和磁芯電感器。通過改變流經可飽和磁芯電感器的電流，可以使可飽和磁芯電感器的電感值隨之改變。如此一來，諧振電路140便可透過可飽和磁芯的磁飽和特性，改變勵磁電感單元146與諧振電感單元144的電感比值h。

請參考第6A圖～第6D圖。第6A圖～第6D圖為根據本揭示內容其他部份實施例所繪示的諧振電路140的示意圖。和第5A圖～第5D圖所繪示的實施例相比，在第6A圖～第6D圖所繪示的實施例中，可變電感器Ls或Ls2設置於諧振電感單元144中，以對勵磁電感單元146與諧振電感單元144的電感比值h進行調整。此外，由於轉換器100的諧振頻率與品質因數Q皆與諧振電感單元144的感值有關。因此亦可透過設置於諧振電感單元144中的可變電感器Ls或Ls2調整轉換器100的諧振頻率與品質因數Q。舉例來說，當負載較輕時，流經諧振電感單元144的電流會較小，此時可變電感器Ls或Ls2具較大的電感值，轉換器100則有較大的品質因數Q與較小的電感比值h，可幫助輸出電壓Vo控制在適當的電壓位準。

如第6A圖所示，在部分實施例中，勵磁電感單元146可包含固定電感器Lm，諧振電感單元144可包含可變電感器Ls。相似地，在部分實施例中，諧振電感單元144中的可變電感器Ls可為各種類型的磁粉芯電感器，其以於先前段落中詳細說明，故於此不再贅述。

如第6B圖、第6C圖所示，在部分實施例中，諧振電感單元144可包含彼此電性耦接的固定電感器Ls1與可變電感器Ls2，使得諧振電感單元144整體的電感值可變。如第6B圖所示，諧振電感單元144中的固定電感器Ls1與可變電感器Ls2彼此串聯。如第6C圖所示，諧振電感單元144中的固定電感器Ls1與可變電感器Ls2彼此並聯。相似地，固定電感器Ls1可為鐵氧體磁芯電感器（gapped ferrite Core）。換言之，固定電感器Ls1採用的磁芯材料異於可變電感器Ls2採用的磁芯材料。其固定電感器Ls1與可變電感器Ls2分配比例亦可調整，類似先前段落中的說明，故於此不再贅述。

如第6D圖所示，在部分實施例中，諧振電感單元144中的可變電感器Ls2亦可為一可飽和磁芯電感器。通過改變流經可飽和磁芯電感器的電流，可以使可飽和磁芯電感器的電感值隨之改變。如此一來，諧振電路140便可透過可飽和磁芯的磁飽和特性，改變勵磁電感單元146與諧振電感單元144的電感比值h。

此外，需要說明的是，在不衝突的情況下，第5A圖～第5D圖中所繪示的勵磁電感單元146以及第6A圖～第6D圖中所繪示的諧振電感單元144亦可以相互組合。圖式中所繪示的電路僅為示例之用，係簡化以使說明簡潔並便於理解，並非用以限制本案。

換言之，如第7圖所繪示，在部分實施例中，諧振電感單元144、勵磁電感單元146可分別包含可變電感器Ls與可變電感器Lm，或是彼此串聯或並聯的固定電感器Ls1、可變電感器Ls2，以及彼此串聯或並聯的固定電感器Lm1、可變電感器Lm2。值得注意的是，當諧振電感單元144、勵磁電感單元146分別包含可變電感器Ls與可變電感器Lm時，可藉由調整可變電感器Ls與可變電感器Lm具有不同的變化率，來達成各種應用的需求，其採用的磁芯材料與相關操作已於先前實施例中詳細說明，故於此不再贅述。

綜上所述，藉由上述各個實施例中於諧振電感單元或／及勵磁電感單元中設置可變電感器的諧振電路，便可隨負載不同而自動調整勵磁電感單元與諧振電感單元的電感比值處於適當大小，以取得轉換器不同的輸出特性曲線。此外，部分實施例中，更可藉此調整轉換器的諧振頻率與品質因數，以取得轉換器不同的輸出特性曲線。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧轉換器

110‧‧‧直流電壓源

120‧‧‧切換電路

140‧‧‧諧振電路

142‧‧‧諧振電容單元

144‧‧‧諧振電感單元

146‧‧‧勵磁電感單元

160‧‧‧變壓器

180‧‧‧整流電路

Co‧‧‧輸出電容

Np‧‧‧原邊繞組

Ns1、Ns2‧‧‧副邊繞組

S1、S2‧‧‧開關

D1、D2‧‧‧二極體

CS1、CS2‧‧‧驅動訊號

Sig1‧‧‧切換訊號

Vin‧‧‧輸入電壓

Vo‧‧‧輸出電壓

L1～L12‧‧‧曲線

Ls、Ls1、Ls2、Lm、Lm1、Lm2‧‧‧電感器

第1圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示的轉換器的示意圖。第2圖、第3圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示的轉換器的操作示意圖。第4A圖、第4B圖以及第4C圖為根據本揭示內容部分實施例所繪示的直流增益與正規化頻率的關係圖。第5A圖～第5D圖為根據本揭示內容部份實施例所繪示的諧振電路的示意圖。第6A圖～第6D圖為根據本揭示內容其他部份實施例所繪示的諧振電路的示意圖。第7圖為根據本揭示內容其他部份實施例所繪示的諧振電路的示意圖。

Claims

一種轉換器，包含：一切換電路，用以將一直流輸入電壓轉換為一切換訊號；一諧振電路，電性連接於該切換電路，用以接收該切換訊號以提供一原邊電流；一變壓器，包含：一原邊繞組，電性連接於該諧振電路；一副邊繞組；以及一整流電路，電性連接於該變壓器的該副邊繞組，用以對該副邊繞組輸出的一副邊電流進行整流以提供一輸出電壓；其中該諧振電路包含一可變電感器，以調整轉換器的特性曲線，該諧振電路包含：一諧振電容單元，以串聯形式電性連接於該原邊繞組；一諧振電感單元，以串聯形式電性連接於該原邊繞組，該諧振電感單元包含該可變電感器，且該諧振電路透過該可變電感器調整該轉換器的品質因數；以及一勵磁電感單元，以並聯形式電性連接於該原邊繞組。
如請求項1所述之轉換器，其中該轉換器用以調整該可變電感器的電感值以控制該轉換器的直流增益。
如請求項1所述之轉換器，其中該諧振電路透過該可變電感器調整該勵磁電感單元與該諧振電感單元的電感比值。
如請求項1所述之轉換器，其中該諧振電感單元更包含一固定電感器，該固定電感器以串聯或並聯方式電性耦接於該可變電感器，該固定電感器的磁芯材料異於該可變電感器的磁芯材料。
如請求項4所述之轉換器，其中該固定電感器包含一鐵氧體磁芯電感器。
如請求項3所述之轉換器，其中該勵磁電感單元更包含一第二可變電感器。
一種轉換器，包含：一切換電路，用以將一直流輸入電壓轉換為一切換訊號；一諧振電路，電性連接於該切換電路，用以接收該切換訊號以提供一原邊電流；一變壓器，包含：一原邊繞組，電性連接於該諧振電路；一副邊繞組；以及一整流電路，電性連接於該變壓器的該副邊繞組，用以對該副邊繞組輸出的一副邊電流進行整流以提供一輸出電壓；其中該諧振電路包含一可變電感器，以調整轉換器的特性曲線；該諧振電路包含：一諧振電容單元，以串聯形式電性連接於該原邊繞組；一諧振電感單元，以串聯形式電性連接於該原邊繞組；以及一勵磁電感單元，以並聯形式電性連接於該原邊繞組，該勵磁電感單元包含該可變電感器與一固定電感器，該固定電感器以串聯或並聯方式電性耦接於該可變電感器，該固定電感器的磁芯材料異於該可變電感器的磁芯材料。
如請求項7所述之轉換器，其中該固定電感器包含一鐵氧體磁芯電感器。
如請求項1或請求項7所述之轉換器，其中該可變電感器包含一磁粉芯電感器，其導磁率隨著直流磁場強度變化而變化。
如請求項1或請求項7所述之轉換器，其中該可變電感器包含一可飽和磁芯電感器。
如請求項1或請求項7所述之轉換器，其中該切換電路包含：一第一開關，該第一開關的一第一端電性耦接於該直流輸入電壓的正極端，該第一開關的一第二端電性耦接於該諧振電路；以及一第二開關，該第二開關的一第一端電性耦接於該第一開關的該第二端，該第二開關的一第二端電性耦接於該直流輸入電壓的負極端。
如請求項1或請求項7所述之轉換器，其中該變壓器中的該副邊繞組包含一第一副邊繞組與一第二副邊繞組，其中該第二副邊繞組的起始端電性耦接於該第一副邊繞組的結束端。
如請求項12所述之轉換器，其中該整流電路包含：一第一二極體，該第一二極體的一陽極端電性耦接於該第一副邊繞組的起始端，該第一二極體的一陰極端電性耦接於一輸出電容的一正極端；以及一第二二極體，該第二二極體的一陽極端電性耦接於該第二副邊繞組的結束端，該第二二極體的一陰極端電性耦接於該第一二極體的該陰極端；其中該第一副邊繞組的結束端與該第二副邊繞組的起始端電性耦接於該輸出電容的一負極端。