TWI679837B - 雙邊電壓調制方法及轉換器 - Google Patents

雙邊電壓調制方法及轉換器 Download PDF

Info

Publication number
TWI679837B
TWI679837B TW107107482A TW107107482A TWI679837B TW I679837 B TWI679837 B TW I679837B TW 107107482 A TW107107482 A TW 107107482A TW 107107482 A TW107107482 A TW 107107482A TW I679837 B TWI679837 B TW I679837B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
primary
regulation circuit
circuit
voltage
controller
Prior art date
Application number
TW107107482A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201834371A (zh
Inventor
葉小培
Hsian-Pei Yee
鍾業武
Ya Wu Chung
黃俊仁
Chun Jen Huang
Original Assignee
擎力科技股份有限公司
Sync Power Corp.
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 擎力科技股份有限公司, Sync Power Corp. filed Critical 擎力科技股份有限公司
Publication of TW201834371A publication Critical patent/TW201834371A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI679837B publication Critical patent/TWI679837B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H02M3/33523—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with galvanic isolation between input and output of both the power stage and the feedback loop
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33592—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer having a synchronous rectifier circuit or a synchronous freewheeling circuit at the secondary side of an isolation transformer
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

一種雙邊電壓調制方法，其係透過一一次側調節電路及一二次側調節電路調制一電壓。雙邊電壓調制方法包含：提供一第一控制器於一次側調節電路；提供一第二控制器於二次側調節電路；以及於第一控制器及第二控制器間交換一訊息，以令一次側調節電路及二次側調節電路依據訊息輪流調制一輸出電壓。藉此，可精確調制輸出電壓，並具有高的反應速度。

Description

雙邊電壓調制方法及轉換器
本發明係關於一種電壓調制方法。更特別言之，本發明係關於一種輪流使用一第一調節電路及一第二調節電路以調制一輸出電壓之雙邊調節方法及轉換器。
直流電壓一般為運作電子裝置所需；因此，必須使用交流-直流(AC-DC)電源供應器或直流-直流(DC-DC)電源供應器產生經整流之直流電壓。轉換器(converter)一般設置於上述交流-直流電源供應器及直流-直流電源供應器中，以便用以轉換電壓。許多電路拓撲(topology)已被應用於轉換器中，例如順向式轉換器(Forward converter)、返馳式轉換器(Flyback converter)、庫克轉換器(CUK converter)、全橋式轉換器(Full Bridge converter)、半橋式轉換器(Half Bridge converter)和推挽式轉換器(Push Pull converter)等。其中，於低耗能電子裝置中，返馳式轉換器被廣泛應用，此係基於其簡單架構及低成本。習知二種電壓調制方法可應用於此種返馳式轉換器中，係為一次側調節(Primary Side Regulation，PSR)方法及二次側調節方法(Secondary Side Regulation，SSR)。
第1圖係繪示一使用習知二次側調節方法之轉換器之電路拓撲示意圖。於第1圖之轉換器中，其電路拓撲包含一一次側調節電路及一二次側調節電路。一次側調節電路包含一一次側電壓Vp、一輔助電壓Va、一開關及一阻抗Rcs。二次側調節電路包含一二次側電壓Vs。一次側電壓Vp及二次側電壓Vs係透過一第一繞組301及一第二繞組302耦合，而儲存或釋放磁能。輔助電壓Va則用以於一次側調節電路及二次側調節電路間傳遞訊息。換言之，一次側調節電路用於儲存磁能，並於一操作週期內，將磁能傳遞至二次側調節電路，以便對輸入一次側調節電路之一輸入電壓VIN進行調制，而由二次側調節電路輸出一調制後的輸出電壓Vo。一次側調節電路接收一主電流Ip後，一磁致電流Is(magnetically-induced current)透過第一繞組301及第二繞組302耦合而產生。磁致電流Is透過一二極體D2對一負載電容Co充電，輔助電壓Va則用以提供電力至設置於一次側調節電路中之一控制器。初始時，一電容C1係透過一阻抗R1而被充電，以便提供所需之電力。第1圖中，為了將訊息由二次側調節電路傳遞至一次側調節電路，一光耦合器(photocoupler)被使用於回饋訊號至一次側調節電路中之一回饋端vfb(feedback terminal)。
第2圖係繪示一使用習知一次側調節方法之轉換器之電路拓撲示意圖。其電路拓撲與第1圖中所繪示類似 者不再贅述，於此將主要針對差異處進行說明。由第2圖中，可知其電路拓撲中，二次側調節電路被大幅簡化，且並無類似於第1圖中之光耦合器之使用。於此狀況下，訊息將透過二次側電壓Vs及輔助電壓Va間的耦合而被傳遞。訊號則回饋至設置於一次側調節電路中之一控制器之回饋端vfb。
於上述第1圖所述及之使用二次側調節方法之轉換器中，可得到精確的輸出電壓Vo。然而，其電路拓撲相當複雜，以及必須使用高價的光耦合器及調節器IC(圖中之TL 431)，因此使用第1圖中之二次側調節方法將產生高昂之成本。於上述第2圖所述及之使用一次側調節方法之轉換器中，可知其電路拓撲被大幅簡化，因此其成本可被大幅降低，然而，使用此法將導致輸出電壓Vo無法被精確控制。
第3圖係繪示第2圖之轉換器之操作狀態示意圖。第3圖中，輔助電壓Va的波形展示了一誤差Vs*Merr。更甚者，電流通過第2圖中之二極體D2時，將會產生三個不同的取樣點s1、s2及s3。於取樣點s1，輸出電壓Vo將高於其實際值；而於取樣點s3，輸出電壓Vo將低於其實際值。明顯地，s2是適當之取樣點。第3圖亦呈現了輸出電壓Vo之不精確值。時間週期T2-T0為一次側調節電路依據二次側調節電路傳遞之訊息之操作週期。時間週期T0-T1表控制器gate端之電壓變化。於第2圖及第3圖所展示之習知一次側調節方法中，若輸出電壓Vo之變動產生於二次側調節電路，一次側調節電路並無法即時被通知，此係因此變動僅可 於一次側調節電路之下一操作週期時被偵測。因此，於第2圖所示之一次側調節方法中，因反應速度慢，致使輸出電壓Vo不精確。
基於上述，業界仍積極尋求對輸出電壓Vo能精確控制之方法。
本發明之一目的在提供於一轉換器中可精確控制輸出電壓之方法。或更進一步地闡述，本發明係將二單獨之控制器(例如：第一控制器及第二控制器)，分別設置於一一次側調節電路及一二次側調節電路中，因此，二次側調節電路可透過第二控制器即時傳遞訊息至一次側調節電路，藉以增加反應速度及獲取精確之輸出電壓。
於一實施方式中，本發明提供一種雙邊電壓調制方法，其係透過一一次側調節電路及一二次側調節電路調制一電壓。電壓調制方法包含：提供一第一控制器於一次側調節電路；提供一第二控制器於二次側調節電路；以及於第一控制器及第二控制器間交換一訊息，以令一次側調節電路及二次側調節電路依據訊息輪流調制一輸出電壓。
上述雙邊電壓調制方法中，一次側調節電路調制輸出電壓於一初始狀態，二次側調節電路調制輸出電壓於一穩定狀態。當二次側調節電路產生一能量需求時，一次側調節電路傳遞能量至二次側調節電路。
於另一實施方式中，本發明提供一種雙邊電壓調制方法，其係透過一一次側調節電路以及一二次側調節電路調制一電壓。雙邊電壓調制方法包含：激活一次側調節電路以便產生一輸出電壓；透過一次側調節電路增加輸出電壓至一一次側預設調制電壓；當輸出電壓大於一臨界電壓位準時，激活二次側調節電路；開啟然後關閉二次側調節電路內之一第二開關，以便回饋一訊息至一次側調節電路；當一次側調節電路接收訊息，則開啟然後關閉一次側調節電路內之一第一開關，以便由一次側調節電路傳遞能量至二次側調節電路；以及透過二次側調節電路增加輸出電壓至預設之一二次側預設調制電壓。
上述雙邊電壓調制方法中，一次側調節電路係透過一充電程序而被激活。由一次側調節電路傳遞能量至二次側調節電路係透過一次側調節電路內之一第一繞組與二次側調節電路內之一第二繞組耦合。訊息藉由一次側調節電路內之一輔助繞組回饋至一次側調節電路。第一開關受控於一次側調節電路內之一第一控制器；第二開關受控於二次側調節電路內之一第二控制器。二次側預設調制電壓大於一次側預設調制電壓。
上述雙邊電壓調制方法中，當運行於一不連續電流模式(discontinuous current mode，DCM)時，第二控制器控制第二開關開啟然後關閉以便通知一次側調節電路提供能量；此時，輔助繞組偵測到具有一陡峭斜率之一電壓位準，然後第一控制器控制第一開關開啟以便儲存能量； 當第一開關關閉時，由一次側調節電路將能量傳遞至二次側調節電路。
上述雙邊電壓調制方法中，當運行於一連續電流模式(continuous current mode，CCM)時，第二控制器控制第二開關開啟然後關閉以便通知一次側調節電路提供能量；此時，輔助繞組偵測到具有一電壓位準峰值，然後第一控制器控制第一開關開啟以便儲存能量；當第一開關關閉時，由一次側調節電路將能量傳遞至二次側調節電路。
於又一實施方式中，本發明提供一種轉換器，其係用以調制一電壓。轉換器包含一一次側調節電路及一二次側調節電路。一次側調節電路包含一第一控制器及受控於第一控制器之一第一開關。二次側調節電路包含一第二控制器及受控於第二控制器之一第二開關。其中第二控制器控制第二開關開啟及關閉，以提供一訊息至一次側調節電路。當第一控制器接收訊息時，第一控制器控制第一開關開啟及關閉，以提供能量至二次側調節電路。
上述轉換器中，一次側調節電路包含與第一開關及第一控制器耦合之一第一繞組及與第一控制器耦合之一輔助繞組。二次側調節電路包含與第二開關耦合之一第二繞組。
上述轉換器中，一次側調節電路中之第一繞組與二次側調節電路中之第二繞組耦合以便由一次側調節電路傳遞能量至二次側調節電路。透過輔助繞組亦可將訊息由一次側調節電路傳遞至二次側調節電路。
VIN‧‧‧輸入電壓
R1、Rcs‧‧‧阻抗
C1‧‧‧電容
Ip‧‧‧主電流
Is‧‧‧磁致電流
Vp‧‧‧一次側電壓
Vs‧‧‧二次側電壓
Va‧‧‧輔助電壓
Co‧‧‧負載電容
Vo‧‧‧輸出電壓
D2‧‧‧二極體
TL 431‧‧‧調節器IC
Vs*Merr‧‧‧誤差
s1、s2、s3‧‧‧取樣點
S1‧‧‧第一開關
S2‧‧‧第二開關
T2-T0‧‧‧時間週期
T0-T1‧‧‧時間週期
101‧‧‧第一控制器
102‧‧‧第二控制器
201、301‧‧‧第一繞組
202、302‧‧‧第二繞組
203‧‧‧輔助繞組
SSC-UVL‧‧‧臨界電壓位準
Vossc‧‧‧二次側預設調制電壓
Vopsc‧‧‧一次側預設調制電壓
S101、S102、S103‧‧‧步驟
R1、R2‧‧‧輔助電壓波形對應區域
p1、p2、p3‧‧‧電壓對應點
t0、t1、t2、t3、t4‧‧‧時間點
第1圖係繪示一使用習知二次側調節方法之轉換器之電路拓撲示意圖；第2圖係繪示一使用習知一次側調節方法之轉換器之電路拓撲示意圖；第3圖係繪示第2圖之轉換器之操作狀態示意圖；第4圖係繪示於本發明一實施例中，雙邊電壓調制方法之流程圖；第5圖係繪示於本發明一實施例中，使用一次側調節電路及二次側調節電路之轉換器電路拓撲示意圖；第6圖係繪示第5圖中之轉換器操作步驟示意圖；第7圖係繪示於本發明一實施例中，由一次側調節電路主導調制輸出電壓之波形圖；第8圖係繪示第5圖中之轉換器運作於不連續電流模式之波形圖；以及第9圖係繪示第5圖中之轉換器運作於連續電流模式之波形圖。
於下列的描述中，將參照所附圖式說明本發明之具體實施例。許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，這些實務上的細節不應該用以限制本發明。亦即，在 本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之；並且重複之元件將可能使用相同的編號表示之。
第4圖係繪示於本發明一實施例中，雙邊電壓調制方法之流程圖。本發明所揭示之雙邊電壓調制方法包含步驟S101~S103。步驟S101係提供一第一控制器於一一次側調節電路。步驟S102係提供一第二控制器於一二次側調節電路。步驟S103係於第一控制器及第二控制器間交換一訊息，以令一次側調節電路及二次側調節電路依據訊息輪流調制一輸出電壓。
於上述雙邊電壓調制方法中，一次側調節電路調制輸出電壓於一初始狀態，二次側調節電路調制輸出電壓於一穩定狀態。並且，當二次側調節電路產生一能量需求時，可由一次側調節電路傳遞能量至二次側調節電路。「雙邊」之意涵，係基於二獨立之控制器(第一控制器及第二控制器)分別被設置於一次側調節電路及二次側調節電路，因此，一次側調節電路及二次側調節電路可相互主動傳遞訊息，令反應速度得以增加。
第5圖係繪示於本發明一實施例中，使用一次側調節電路及二次側調節電路之轉換器之電路拓撲示意圖。第5圖中，一轉換器包含一一次側調節電路及一二次側調節電路。一次側調節電路包含一第一控制器101及受控於第一控 制器101之一第一開關S1；二次側調節電路包含一第二控制器102及受控於第二控制器102之一第二開關S2。
第二控制器102控制第二開關S2開啟/關閉，以便傳遞訊息至一次側調節電路。第一控制器101控制第一開關S1開啟/關閉，當第一控制器101接收此訊息時，第一控制器101控制第一開關S1開啟及關閉，以提供能量至二次側調節電路。於一實施例中，第一開關S1或第二開關S2可為金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)。當第一開關S1開啟後，第二開關S2應被關閉以避免損壞。
第5圖之實施例中，一次側調節電路包含一第一繞組201及一輔助繞組203。第一繞組201係與第一開關S1及第一控制器101耦合；輔助繞組203係與第一控制器101耦合。
二次側調節電路包含一第二繞組202。第二繞組202係與第二開關S2耦合。
一次側調節電路中之第一繞組201與二次側調節電路中之第二繞組202耦合，以便將能量由一次側調節電路傳遞至二次側調節電路。二次側調節電路中之第二繞組202與一次側調節電路中之輔助繞組203耦合，以便將訊息由二次側調節電路傳遞至一次側調節電路，或由一次側調節電路傳遞至二次側調節電路。
第6圖係繪示第5圖中之轉換器操作步驟示意圖，亦請一併參閱第5圖。第6圖中箭頭表示操作方向。其操作步驟說明如後。首先，透過一次側調節電路增加輸出電 壓Vo至一一次側預設調制電壓Vopsc。接續，當輸出電壓Vo大於一臨界電壓位準SSC-UVL時，激活二次側調節電路。接續，開啟然後關閉二次側調節電路內之第二開關S2，以便回饋一訊息至一次側調節電路。接續，當一次側調節電路接收訊息，則開啟然後關閉一次側調節電路內之一第一開關S1，以便由一次側調節電路傳遞能量至二次側調節電路。接續，透過二次側調節電路增加輸出電壓Vo至一二次側預設調制電壓Vossc。
第6圖中，於一初始狀態時，二次側預設調制電壓Vossc大於一次側預設調制電壓Vopsc，此時，第一控制器101及第二控制器102尚未作動，一次側調節電路透過一充電程序而被激活。此充電程序，例如於第5圖中，當輸入電壓VIN輸入一次側調節電路時，電容C1透過阻抗R1而被充電，藉此提供電力以便激活一次側調節電路。接續，輸出電壓Vo透過一次側調節電路而被增加至一次側預設調制電壓Vopsc。此時，一次側調節電路主導輸出電壓Vo的調制，而二次側調節電路未作動。一併參閱第7圖，其係繪示於本發明一實施例中，由一次側調節電路主導調制輸出電壓Vo時之波形圖。第7圖中，時間點t0-t1時，第一控制器101之gate端具有一電壓變化，表此時第一控制器101打開(on)。
當輸出電壓Vo大於一臨界電壓位準SSC-UVL時，二次側調節電路開始作動，並逐漸開始主導輸出電壓Vo的調制。此時，一次側調節電路為被動，而二次側調節電路為主動。二次側調節電路透過第二控制器102開啟及關 閉第二開關S2以便傳遞訊息至一次側調節電路；接收訊息後，一次側調節電路透過第一控制器101控制第一開關S1開啟或關閉以便傳輸能量至二次側調節電路。接續，於接收能量後，輸出電壓Vo可被增加至二次側預設調制電壓Vossc，此時進入穩定狀態。第6圖中，電壓對應點p1對應臨界電壓位準SSC-UVL位置，電壓對應點p2對應一次側預設調制電壓Vopsc位置，電壓對應點p3對應二次側預設調制電壓Vossc位置。由第6圖中，電壓對應點p1前為一次側調節電路單獨作動，電壓對應點p1至電壓對應點p2為一次側調節電路及二次側調節電路同時作動，電壓對應點p2後為二次側調節電路單獨作動，展示本案由一次側調節電路及二次側調節電路輪流主導調制輸出電壓Vo之方式。
更詳而言之，能量係藉由第一繞組201及第二繞組202間之耦合，而能由一次側調節電路傳遞至二次側調節電路，而訊息係藉由第二繞組202及輔助繞組203間之耦合而回饋至一次側調節電路。第一開關S1係耦合至第一控制器101之閘(gate)控制端；而第二開關S2係耦合至第二控制器之閘(gate)控制端。
第8圖係繪示第5圖中之轉換器運作於不連續電流模式(Discontinuous Current Mode)之波形圖。此時，第二控制器102控制第二開關S2開啟然後關閉以便通知一次側調節電路提供能量；輔助繞組203偵測到具有一陡峭斜率之一電壓位準(區域R1中，輔助電壓Va之波形)；然後，第一控制器101控制第一開關S1開啟以便儲存能量。當第一 開關S1關閉時，能量即由一次側調節電路傳遞至二次側調節電路。第8圖中，時間點t0-t1時，第一控制器101之gate端具有一電壓變化，表此時第一控制器101打開(on)。時間點t3-t4時，第二控制器102之gate端具有一電壓變化，表此時第二控制器102打開(on)。
第9圖係繪示第5圖中之轉換器運作於連續電流模式(Continuous Current Mode)之波形圖。此時，第二控制器102控制第二開關S2開啟然後關閉，以便通知一次側調節電路提供能量；此時，輔助繞組203偵測到具有一電壓位準峰值(區域R2中，輔助電壓Va之波形)，然後第一控制器101控制第一開關S1開啟以便儲存能量，當第一開關S1關閉時，能量即由一次側調節電路傳遞至二次側調節電路。第9圖中，時間點t0-t1時，第一控制器101之gate端具有一電壓變化，表此時第一控制器101打開(on)。時間點t2-t3時，第二控制器102之gate端具有一電壓變化，表此時第二控制器102打開(on)。
綜上，本發明提供之轉換器係分別設置二獨立之第一控制器101及第二控制器102於一次側調節電路及二次側調節電路中，藉此，可控制第二開關S2之開啟/關閉，以便令訊息可即時於一次側調節電路及二次側調節電路間傳遞，因此可增加反應速度，且可對輸出電壓Vo進行精確控制。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精 神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (15)

  1. 一種雙邊電壓調制方法，其係透過一一次側調節電路及一二次側調節電路調制一電壓，該雙邊電壓調制方法包含：提供一第一控制器於該一次側調節電路；提供一第二控制器於該二次側調節電路；提供一輔助繞輔組於該一次側調節電路；以及於該第一控制器及該第二控制器間透過該輔助繞組相互交換一訊息，以令該一次側調節電路及該二次側調節電路依據該訊息輪流調制一輸出電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的雙邊電壓調制方法，其中該一次側調節電路調制該輸出電壓於一初始狀態，該二次側調節電路調制該輸出電壓於一穩定狀態。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的雙邊電壓調制方法，其中當該二次側調節電路產生一能量需求時，該一次側調節電路傳遞能量至該二次側調節電路。
  4. 一種雙邊電壓調制方法，其係透過一一次側調節電路及一二次側調節電路調制一電壓，該雙邊電壓調制方法包含：激活該一次側調節電路以產生一輸出電壓；透過該一次側調節電路增加該輸出電壓至一一次側預設調制電壓；當該輸出電壓大於一臨界電壓位準時，激活該二次側調節電路；開啟然後關閉該二次側調節電路內之一第二開關，以回饋一訊息至該一次側調節電路；當該一次側調節電路接收該訊息，開啟然後關閉該一次側調節電路內之一第一開關，藉以由該一次側調節電路傳遞能量至該二次側調節電路；以及透過該二次側調節電路增加該輸出電壓至一二次側預設調制電壓，其中該二次側預設調制電壓大於該一次側預設調制電壓。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的雙邊電壓調制方法，其中該一次側調節電路係透過一充電程序而被激活。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的雙邊電壓調制方法，其中由該一次側調節電路傳遞能量至該二次側調節電路係透過該一次側調節電路內之一第一繞組與該二次側調節電路內之一第二繞組耦合。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的雙邊電壓調制方法，其中該訊息藉由該一次側調節電路內之一輔助繞組回饋至該一次側調節電路。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的雙邊電壓調制方法，其中該第一開關受控於該一次側調節電路內之一第一控制器；該第二開關受控於該二次側調節電路內之一第二控制器。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的雙邊電壓調制方法，其中當運行於一不連續電流模式(Discontinuous Current Mode，DCM)時，該第二控制器控制該第二開關開啟然後關閉以通知該一次側調節電路提供能量；此時，該輔助繞組偵測到具有一陡峭斜率之一電壓位準，然後該第一控制器控制該第一開關開啟以儲存能量；當該第一開關關閉時，由該一次側調節電路將能量傳遞至該二次側調節電路。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的雙邊電壓調制方法，其中當運行於一連續電流模式(Continuous Current Mode，CCM)時，該第二控制器控制該第二開關開啟然後關閉以通知該一次側調節電路提供能量；此時，該輔助繞組偵測到具有一電壓位準峰值，然後該第一控制器控制該第一開關開啟以儲存能量；當該第一開關關閉時，由該一次側調節電路將能量傳遞至該二次側調節電路。
  11. 一種轉換器，其係用以調制一電壓，該轉換器包含：一一次側調節電路，包含：一第一控制器；一輔助繞組，與該第一控制器耦合；及一第一開關，受控於該第一控制器；以及一二次側調節電路，包含：一第二控制器；及一第二開關，受控於該第二控制器；其中該第二控制器控制該第二開關開啟及關閉，以透過該輔助繞組提供一訊息至該一次側調節電路；當該第一控制器接收該訊息時，該第一控制器控制該第一開關開啟及關閉，以提供能量至該二次側調節電路，令該一次側調節電路及該二次側調節電路依據該訊息輪流調制一輸出電壓。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的轉換器，其中該一次側調節電路包含與該第一開關及該第一控制器耦合之一第一繞組。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的轉換器，其中該二次側調節電路包含與該第二開關耦合之一第二繞組。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的轉換器，其中該一次側調節電路中之該第一繞組與該二次側調節電路中之該第二繞組耦合以便由該一次側調節電路傳遞能量至該二次側調節電路。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的轉換器，其中該訊息透過該輔助繞組由該一次側調節電路傳遞至該二次側調節電路。
TW107107482A 2017-03-07 2018-03-06 雙邊電壓調制方法及轉換器 TWI679837B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/451,424 US10014784B1 (en) 2017-03-07 2017-03-07 Dual primary and secondary regulating method and converter utilizing the same
US15/451,424 2017-03-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201834371A TW201834371A (zh) 2018-09-16
TWI679837B true TWI679837B (zh) 2019-12-11

Family

ID=62683604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107107482A TWI679837B (zh) 2017-03-07 2018-03-06 雙邊電壓調制方法及轉換器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10014784B1 (zh)
CN (1) CN108574415B (zh)
TW (1) TWI679837B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5559682A (en) * 1993-01-06 1996-09-24 Hitachi, Ltd. Multi-output DC-DC convertor
US6995991B1 (en) * 2004-07-20 2006-02-07 System General Corp. PWM controller for synchronous rectifier of flyback power converter
CN103545870A (zh) * 2012-07-13 2014-01-29 蔡富生 平衡电池单元的平衡电路
CN103780086A (zh) * 2014-01-23 2014-05-07 江苏杰瑞科技集团有限责任公司 基于耦合电感倍压结构的双输出母线型高增益变换器
TW201535951A (zh) * 2014-01-22 2015-09-16 Linear Techn Inc 順向轉換器中二次側同步整流器之預測及反應控制
TW201622328A (zh) * 2014-12-11 2016-06-16 大同股份有限公司 電源轉換裝置
JP2017005861A (ja) * 2015-06-10 2017-01-05 サンケン電気株式会社 共振型双方向ｄｃ／ｄｃコンバータ
TW201707361A (zh) * 2015-08-10 2017-02-16 杰力科技股份有限公司 電源轉換裝置
TWI572132B (zh) * 2016-02-17 2017-02-21 國立勤益科技大學 雙輸出電源轉換器

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8854842B2 (en) * 2012-12-11 2014-10-07 Dialog Semiconductor Inc. Digital communication link between secondary side and primary side of switching power converter
CN104052290B (zh) * 2013-03-13 2017-04-12 戴乐格半导体公司 具有次级到初级消息传送的开关功率变换器
US9318963B2 (en) * 2013-03-13 2016-04-19 Dialog Semiconductor Inc. Switching power converter with secondary to primary messaging
GB201421055D0 (en) * 2014-11-27 2015-01-14 Dialog Semiconductor Inc Isolated switching power converter with data communication between primary and secondary sides
US9812978B2 (en) * 2015-04-02 2017-11-07 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Circuit and method for driving synchronous rectifiers for high-frequency flyback converters
TWI580168B (zh) * 2015-05-21 2017-04-21 立錡科技股份有限公司 具有同步控制功能的電源轉換器及其控制方法
US10008947B2 (en) * 2015-07-31 2018-06-26 Texas Instruments Incorporated Flyback converter with secondary side regulation
CN105610306B (zh) * 2016-03-01 2018-12-11 深圳南云微电子有限公司 副边反馈控制方法及其控制电路
CN105991053B (zh) * 2016-05-19 2019-02-05 上海莱狮半导体科技有限公司 用于恒流驱动的开关电源系统

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5559682A (en) * 1993-01-06 1996-09-24 Hitachi, Ltd. Multi-output DC-DC convertor
US6995991B1 (en) * 2004-07-20 2006-02-07 System General Corp. PWM controller for synchronous rectifier of flyback power converter
CN103545870A (zh) * 2012-07-13 2014-01-29 蔡富生 平衡电池单元的平衡电路
TW201535951A (zh) * 2014-01-22 2015-09-16 Linear Techn Inc 順向轉換器中二次側同步整流器之預測及反應控制
CN103780086A (zh) * 2014-01-23 2014-05-07 江苏杰瑞科技集团有限责任公司 基于耦合电感倍压结构的双输出母线型高增益变换器
TW201622328A (zh) * 2014-12-11 2016-06-16 大同股份有限公司 電源轉換裝置
JP2017005861A (ja) * 2015-06-10 2017-01-05 サンケン電気株式会社 共振型双方向ｄｃ／ｄｃコンバータ
TW201707361A (zh) * 2015-08-10 2017-02-16 杰力科技股份有限公司 電源轉換裝置
TWI572132B (zh) * 2016-02-17 2017-02-21 國立勤益科技大學 雙輸出電源轉換器

Also Published As

Publication number Publication date
US10014784B1 (en) 2018-07-03
CN108574415A (zh) 2018-09-25
CN108574415B (zh) 2020-08-14
TW201834371A (zh) 2018-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI714510B (zh) 二次側控制的控制電路以及形成二次側控制的控制電路的方法
CN106411135B (zh) 具有次级侧调节的反激式转换器
US8854842B2 (en) Digital communication link between secondary side and primary side of switching power converter
JP5115317B2 (ja) スイッチング電源装置
US20140254215A1 (en) Controller for a power converter and method of operating the same
CN101299575B (zh) 具有多个输出的电源设备
US20150103567A1 (en) Isolated switching converter with secondary side modulation and control method
US20150103569A1 (en) High efficient isolated switching converter and control method thereof
JP2012065545A (ja) スイッチング電源における出力電力を制限する方法および装置
US9001533B2 (en) Feedback circuit and power supply device including the same
KR20130106983A (ko) 조명 구동 장치 및 그 방법
CN111865087B (zh) 电源转换器及其控制电路
CN110011552B (zh) 开关电源控制方法与电路
JP2006054961A (ja) 同期整流スイッチング電源回路
TWI679837B (zh) 雙邊電壓調制方法及轉換器
CN113541495A (zh) 应用于电源转换器的一次侧的初级控制器及其操作方法
US20120057374A1 (en) Duty adjuster circuit and converter including the same
TW201115898A (en) Quasi-resonant system and method using multi-mode control
TW202410621A (zh) 應用於電源轉換器的控制器及其操作方法
US7782634B2 (en) Switched-mode power supply and power supplying method thereof
EP3195456B1 (en) Constant on-time (cot) control in isolated converter
KR101067923B1 (ko) 소프트 스타트 및 과부하 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 파워 서플라이
US20140376277A1 (en) High-voltage (hv) startup device
US9667156B2 (en) Power supply with line compensation circuit
KR101421021B1 (ko) 결합 인덕터 선택회로를 포함하는 다중 출력 컨버터