TWI695573B - 電源轉換裝置 - Google Patents

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Abstract

一種電源轉換裝置包含第一相移全橋電路、第二相移全橋電路、偵測電路以及控制電路。控制電路用以依據輸出電流、輸入電壓以及輸出電壓控制第一相移全橋電路以及第二相移全橋電路。當輸出電流小於第一預設值時，控制電路禁能第二相移全橋電路。當輸出電流等於或大於第一預設值時，控制電路致能第二相移全橋電路。當輸出電流等於或大於第二預設值且當第二相移全橋電路的第二相移開關電路的責任週期等於或大於第三預設值時，控制電路控制第二相移全橋電路的同步開關電路運作於傳統控制模式。第二預設值大於第一預設值。第三預設值相關於輸入電壓以及輸出電壓。

Description

電源轉換裝置
本揭示中所述實施例內容是有關於一種電路技術，且特別是有關於一種電源轉換裝置。
隨著電路技術的發展，電源轉換裝置已被應用至許多設備當中。現有技術中的電源轉換裝置存在開關切換損耗、鐵損、導通損耗以及負電流等負面因子。如何提升電源轉換裝置的效率，實為本領域重要的議題之一。
本揭示內容之一實施方式係關於一種電源轉換裝置。電源轉換裝置包含一第一相移全橋電路、一第二相移全橋電路、一偵測電路以及一控制電路。第一相移全橋電路包含一第一相移開關電路以及一第一同步開關電路。第二相移全橋電路與第一相移全橋電路並聯耦接。第二相移全橋電路包含一第二相移開關電路以及一第二同步開關電路。第二相移全橋電路以及第一相移全橋電路用以接收一輸入電壓且輸出一輸出電壓。偵測電路用以偵測一輸出電流。控制電路用以依據輸出電流、輸入電壓以及輸出電壓控制第一相移 全橋電路以及第二相移全橋電路。當輸出電流小於一第一預設值時，控制電路禁能第二相移全橋電路。當輸出電流等於或大於第一預設值時，控制電路致能第二相移全橋電路，以使第二相移全橋電路操作在與第一相移全橋電路相同的控制模式。當輸出電流等於或大於一第二預設值且當第二相移全橋電路的第二相移開關電路的一責任週期等於或大於一第三預設值時，控制電路控制第二同步開關電路運作於一傳統控制模式。第二預設值大於第一預設值。第三預設值相關於輸入電壓以及輸出電壓。
在一些實施例中，當輸出電流小於一第四預設值時，控制電路控制第一相移全橋電路以及第二相移全橋電路運作於一高頻控制模式。當輸出電流等於或大於第四預設值時，控制電路控制第一相移全橋電路以及第二相移全橋電路運作於一低頻控制模式。第四預設值大於第二預設值。
在一些實施例中，當輸出電流小於一第五預設值時，控制電路禁能第二相移全橋電路並控制第一相移開關電路運作於一間歇控制模式且導通第一同步開關電路。輸出電流等於或大於第五預設值且小於一第六預設值時，控制電路控制第一相移開關電路運作於一通用控制模式且導通能第一同步開關電路。第六預設值大於第五預設值且小於第一預設值。
在一些實施例中，當輸出電流等於或大於第六預設值且小於第一預設值時，控制電路禁能第二相移全橋電路並控制第一相移開關電路運作於通用控制模式且控制第 一同步開關電路運作於一中繼控制模式。
在一些實施例中，第一相移開關電路包含一第一前級開關電路以及一第一後級開關電路。第一前級開關電路包含一第一開關以及一第二開關。第一開關與第二開關串聯耦接。第一後級開關電路包含一第三開關以及一第四開關。第三開關與第四開關串聯耦接。第一前級開關電路與第一後級開關電路並聯耦接於一第一輸入端與一第二輸入端之間。控制電路藉由控制第一開關、第二開關、第三開關以及第四開關，以控制第一相移開關電路的運作。
在一些實施例中，第二相移開關電路包含一第二前級開關電路以及一第二後級開關電路。第二前級開關電路包含一第五開關以及一第六開關。第五開關與第六開關串聯耦接。第二後級開關電路包含一第七開關以及一第八開關。第七開關與第八開關串聯耦接。第二前級開關電路與第二後級開關電路並聯耦接於第一輸入端與第二輸入端之間。控制電路藉由控制第五開關、第六開關、第七開關以及第八開關，以控制第二相移開關電路的運作。
在一些實施例中，第一同步開關電路包一第九開關、一第十開關、一第一電感以及一第二電感。第十開關與第九開關耦接於一第一節點。偵測電路耦接於第一節點與一第一輸出端之間。第一電感耦接於第九開關與一第二輸出端之間。第二電感耦接於第十開關與第二輸出端之間。
在一些實施例中，控制第一同步開關電路運作於中繼控制模式包含：於一第一時間區間，控制第一開關、 第四開關以及第十開關為導通，且控制第二開關、第三開關以及第九開關為截止；於一第二時間區間，控制第一開關以及第三開關為導通，且控制第二開關、第四開關、第九開關以及第十開關為截止；於一第三時間區間，控制第二開關、第三開關以及第九開關為導通，且控制第一開關、第四開關以及第十開關為截止；以及於一第四時間區間，控制第二開關以及第四開關為導通，且控制第一開關、第三開關、第九開關以及第十開關為截止。
在一些實施例中，第二同步開關電路包含一第十一開關、一第十二開關、一第三電感以及一第四電感。第十二開關與第十一開關耦接於一第二節點。偵測電路耦接於第二節點與第一輸出端之間。第三電感耦接於第十一開關與第二輸出端之間。第四電感耦接於第十二開關與第二輸出端之間。
在一些實施例中，偵測電路包含一第一偵測單元以及一第二偵測單元。第一偵測單元耦接於第一節點與第一輸出端之間。第一偵測單元用以偵測第一相移全橋電路的第一子輸出電流。第二偵測單元耦接於第二節點與第一輸出端之間。第二偵測單元用以偵測第二相移全橋電路的一第二子輸出電流。第一子輸出電流以及第二子輸出電流的總合形成輸出電流。
綜上所述，藉由多相控制以及多段控制，本揭示的電源轉換裝置具有較高的運作效率。
100‧‧‧電源轉換裝置
110‧‧‧第一相移全橋電路
112‧‧‧第一相移開關電路
1121‧‧‧第一前級開關電路
1122‧‧‧第一後級開關電路
114‧‧‧第一同步開關電路
120:第二相移全橋電路
122:第二相移開關電路
1221:第二前級開關電路
1222:第二後級開關電路
124:第二同步開關電路
130:偵測電路
140:控制電路
142:類比數位轉換器
144:微控制器
146:驅動器
200:控制方法
VIN:輸入電壓
VOUT:輸出電壓
PGND、GND:接地端
IN1:第一輸入端
IN2:第二輸入端
OUT1:第一輸出端
OUT2:第二輸出端
IA:第一子輸出電流
IB:第二子輸出電流
IO:輸出電流
QA1:第一開關
QA2:第二開關
QA3:第三開關
QA4:第四開關
QB1:第五開關
QB2:第六開關
QB3:第七開關
QB4:第八開關
QA5:第九開關
QA6:第十開關
QB5:第十一開關
QB6:第十二開關
TA:第一變壓電路
TB:第二變壓電路
LOA1:第一電感
LOA2:第二電感
LOB1:第三電感
LOB2:第四電感
COA:第一電容
COB:第二電容
R1:第一偵測單元
R2:第二偵測單元
K1:第一節點
K2:第二節點
T1:第一時間區間
T2:第二時間區間
T3:第三時間區間
T4‧‧‧第四時間區間
A1~A6、B1~B6‧‧‧控制訊號
S202、S204、S206、S208、S210、S212、S214、S216、S218、S220、S222、S224、S226、S228、S230、S232、S234、S236‧‧‧操作
為讓本揭示之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖是依照本揭示一些實施例所繪示的一電源轉換裝置的示意圖；第2圖是依照本揭示一些實施例所繪示的一電源轉換裝置的控制方法流程圖；第3圖是依照本揭示一些實施例所繪示的一電源轉換裝置於一條件下的控制訊號波形圖；第4圖是依照本揭示一些實施例所繪示的一電源轉換裝置於一條件下的控制訊號波形圖；第5圖是依照本揭示一些實施例所繪示的一電源轉換裝置於一條件下的控制訊號波形圖；以及第6圖是依照本揭示一些實施例所繪示的一電源轉換裝置於一條件下的控制訊號波形圖。
在本文中所使用的用詞『耦接』亦可指『電性耦接』，且用詞『連接』亦可指『電性連接』。『耦接』及『連接』亦可指二個或多個元件相互配合或相互互動。
請參考第1圖。第1圖是依照本揭示一些實施例所繪示的電源轉換裝置100的示意圖。電源轉換裝置100用以將輸入電壓VIN轉換為輸出電壓VOUT，以供電給負載。
以第1圖示例而言，電源轉換裝置100包含第一 相移全橋電路110、第二相移全橋電路120、偵測電路130以及控制電路140。第二相移全橋電路120與第一相移全橋電路110並聯耦接以接收輸入電壓VIN且產生輸出電壓VOUT。偵測電路130耦接第一相移全橋電路110以及第二相移全橋電路120。控制電路140耦接偵測電路130、第一相移全橋電路110以及第二相移全橋電路120。偵測電路130用以偵測輸出電流。需注意的是，此處以及後述所指的輸出電流(IO表示)為第一相移全橋電路110的第一子輸出電流IA以及第二相移全橋電路120的第二子輸出電流IB的總和。而控制電路140依據輸出電流IO、輸入電壓VIN以及輸出電壓VOUT控制第一相移全橋電路110以及第二相移全橋電路120。
第一相移全橋電路110包含第一相移開關電路112以及第一同步開關電路114。第一相移開關電路112與第一同步開關電路114透過第一變壓電路TA磁性耦接。第一相移開關電路112包含第一前級開關電路1121以及第一後級開關電路1122。第一前級開關電路1121與第一後級開關電路1122並聯耦接於第一輸入端IN1與第二輸入端IN2之間。第一輸入端IN1例如是正電端，而第二輸入端IN2例如是接地端PGND(0伏特)。第一前級開關電路1121包含第一開關QA1以及第二開關QA2。第一開關QA1與第二開關QA2串聯耦接。第一後級開關電路1122包含第三開關QA3以及第四開關QA4。第三開關QA3與第四開關QA4串聯耦接。控制電路140藉由控制第一開關QA1、第二開關QA2、第三開關 QA3以及第四開關QA4，以控制第一相移開關電路112的運作。
第二相移全橋電路120包含第二相移開關電路122、第二同步開關電路124以及第二變壓電路TB。第二相移開關電路122包含第二前級開關電路1221以及第二後級開關電路1222。第二前級開關電路1221包含第五開關QB1以及第六開關QB2。第二後級開關電路1222包含第七開關QB3以及第八開關QB4。第二相移全橋電路120的電路架構與第一相移全橋電路110的電路架構相同，在此不再贅述。
第一同步開關電路114包含第九開關QA5、第十開關QA6、第一電感LOA1、第二電感LOA2、第一節點K1以及第一電容COA。第九開關QA5與第十開關QA6耦接於第一節點K1。第一電感LOA1耦接於第九開關QA5與第二輸出端OUT2之間。第一輸出端OUT1例如是接地端GND(0伏特)，而第二輸出端OUT2例如是為正電端(12伏特)。第二電感LOA2耦接於第十開關QA6與第二輸出端OUT2之間。第一電容COA耦接於第一節點K1與第二輸出端OUT2之間。
第二同步開關電路124包含第十一開關QB5、第十二開關QB6、第三電感LOB1、第四電感LOB2、第二節點K2以及第二電容COB。第二同步開關電路124的電路架構與第一同步開關電路114的電路架構相同，在此不再贅述。
偵測電路130包含第一偵測單元R1以及第二偵測單元R2。第一偵測單元R1耦接於第一節點K1與第一輸出端OUT1之間。第一偵測單元R1用以偵測第一相移全橋電路 110的第一子輸出電流IA。第二偵測單元R2耦接於第二節點K2與第一輸出端OUT1之間。第二偵測單元R2用以偵測第二相移全橋電路120的第二子輸出電流IB。
控制電路140包含類比數位轉換器142，微控制器144以及驅動器146。在運作上，類比數位轉換器142接收第一子輸出電流IA、第二子輸出電流IB、輸入電壓VIN以及輸出電壓VOUT，並將上述類比訊號轉換成數位訊號。微控制器144接收上述數位訊號且依據上述數位訊號控制驅動器146輸出控制訊號A1~A6以及B1~B6，以控制第一相移全橋電路110以及第二相移全橋電路120。
具體而言，電源轉換裝置100依據輸出電流IO設定五個預設值，而控制電路140會依據這五個預設值改變控制模式。這五個預設值由小至大為預設值A、預設值B、預設值C、預設值D以及預設值E。控制訊號A1~A4分別用以控制第一開關QA1~第四開關QA4。控制訊號B1~B4分別用以控制第五開關QB1~第八開關QB4。控制訊號A5~A6分別用以控制第九開關QA5以及第十開關QA6。控制訊號B5~B6分別用以控制第十一開關QB5以及第十二開關QB6。控制電路140依據輸出電流IO情況透過控制上述各開關，以達到改變不同控制模式的目的。
在一些實施例中，驅動器146是以脈寬調變(Pulse Width Modulation，PWM)驅動器實現。在這些實施例中，控制訊號A1~A6以及B1~B6為脈寬調變控制訊號。
請參考第2圖。第2圖是依照本揭示一些實施例所繪示的一電源轉換裝置的控制方法200流程圖。在一些實施例中，控制方法200被應用於第1圖的電源轉換裝置100，但本揭示不以此為限。為了易於理解，控制方法200將搭配第1圖進行討論。
在操作S202中，控制電路140判斷輸出電流IO是否小於預設值A。若是，進入操作S204。若否，進入操作S206。
在操作S204中，控制電路140禁能第二相移全橋電路120，且導通第一同步開關電路114並控制第一相移開關電路112運作於間歇控制模式(Hiccup mode)。請參考第3圖。第3圖是依照本揭示一些實施例所繪示的電源轉換裝置100於一條件下(輸出電流IO小於預設值A)的控制訊號波形圖。以第3圖示例而言，控制電路140輸出具有低電壓位準的控制訊號B1~B6以分別截止第五開關QB1~第八開關QB4以及第十一開關QB5~第十二開關QB6，以禁能第二相移全橋電路120。控制電路140輸出具有高電壓位準的控制訊號A5~A6以分別導通第九開關QA5以及第十開關QA6，且不對第九開關QA5以及第十開關QA6進行切換。另外，控制電路140輸出控制訊號A1~A4以分別對第一開關QA1~第四開關QA4進行切換，以控制第一相移開關電路112運作於間歇控制模式。具體而言，一工作周期中包含第一時間區間T1~第四時間區間T4。在第一時間區間T1，控制電路140輸出具有高電壓位準的控制訊號A1以及控制訊號A4以分別導 通第一開關QA1以及第四開關QA4。此時，第一相移開關電路112(一次側)透過第一變壓電路TA對第一同步開關電路114(二次側)供電。在第二時間區間T2，控制電路140輸出具有高電壓位準的控制訊號A1以及控制訊號A3以分別導通第一開關QA1以及第三開關QA3。此時，第一相移開關電路112(一次側)處於環流(釋能)狀態。在第三時間區間T3，控制電路140輸出具有高電壓位準的控制訊號A2以及控制訊號A3以分別導通第二開關QA2以及第三開關QA3。此時，第一相移開關電路112(一次側)透過第一變壓電路TA對第一同步開關電路114(二次側)供電。在第四時間區間T4，控制電路140輸出具有高電壓位準的控制訊號A2以及控制訊號A4以分別導通第二開關QA2以及第四開關QA4。此時，第一相移開關電路112(一次側)處於環流(釋能)狀態。另外，由於第一相移開關電路112處於間歇控制模式，因此不會每個工作週期都具有上述運作。舉例而言，每10個工作週期中，可設定為僅有3個工作週期，或依負載需求啟動所需的工作週期數以執行上述各開關的運作。
另外，控制訊號A1~A6以及控制訊號B1~B6的電壓位準可搭配上述該些開關的型式設計。
基於上述，在輸出電流小於預設值C的情況下禁能第二相移全橋電路120，可減少開關切換損耗以及第二變壓電路TB與磁性元件的鐵損(core loss)，以維持電源轉換裝置100操作在最佳功率點。另外，在輸出電流小於預設值B的情況下不對第九開關QA5以及第十開關QA6進行切 換，可減少開關切換損耗，以提高運作效率。
在操作S206中，控制電路140禁能第二相移全橋電路120，且導通第一同步開關電路114並控制第一相移開關電路112運作於通用控制模式(Normal mode)。通用控制模式與上述間歇控制模式的差異在於，每個工作週期都會如上述段落中各開關的控制方式運作。
在操作S208中，控制電路140判斷輸出電流IO是否小於預設值B。若是，進入操作S210。若否，進入操作S212。操作S210的控制方式與操作S206的控制方式相同，故於此不再贅述。
在操作S212中，控制電路140禁能第二相移全橋電路120，且控制第一同步開關電路114運作於中繼控制模式(Intermediate mode)並控制第一相移開關電路112運作於通用控制模式。請參考第4圖。第4圖是依照本揭示一些實施例所繪示的電源轉換裝置100於一條件下(輸出電流IO等於或大於預設值B且小於預設值C)的控制訊號的波形圖。以第4圖示例而言，控制電路140輸出具有低電壓位準的控制訊號B1~B6以分別截止第五開關QB1~第八開關QB4以及第十一開關QB5~第十二開關QB6，以禁能第二相移全橋電路120。控制電路140控制第一同步開關電路114運作於中繼控制模式。關於中繼控制模式，具體而言，控制電路140控制第九開關QA5或第十開關QA6在第一相移開關電路112(一次側)對第一同步開關電路114(二次側)供電時才導通。以第4圖示例而言，在第一時間區間T1，控制電路140 輸出具有高電壓位準的控制訊號A6以導通第十開關QA6。在第三時間區間T3，控制電路140輸出具有高電壓位準的控制訊號A5以導通第九開關QA5。另外，控制電路140控制第一相移開關電路112運作於通用控制模式。關於通用控制模式的相關內容已於上述段落描述，故於此不再贅述。
在操作S214中，控制電路140判斷輸出電流IO是否小於預設值C。若是，進入操作S216。若否，進入操作S218。操作S216的控制方式與操作S212的控制方式相同，故於此不再贅述。
在操作S218中，控制電路140致能第二相移全橋電路120，且控制第二相移全橋電路120與第一相移全橋電路110具有相同的控制模式。由於負載變大時電路損耗也會變大，因此需致能第二相移全橋電路120以協同第一相移全橋電路110對負載供電，以維持電源轉換裝置100操作在最佳功率點。請參考第5圖。第5圖是依照本揭示一些實施例所繪示的電源轉換裝置100於一條件下(輸出電流IO等於或大於預設值C且小於預設值D)的控制訊號的波形圖。以第5圖示例而言，其與第4圖的差異在於第二相移全橋電路120已被控制電路140啟動，且第二相移全橋電路120與第一相移全橋電路110具有相同的控制模式，以共同分擔逐漸增加的負載。如前所述，第二相移全橋電路120與第一相移全橋電路110具有相同的電路架構(請參考第1圖)，第二相移全橋電路120在各控制模式中，將以對應於第一相移全橋電路110的元件受控制電路140控制的方式運作。具體而言，控 制電路140控制第一相移開關電路112以及第二相移開關電路122運作於通用控制模式，並控制第一同步開關電路114以及第二同步開關電路124運作於中繼控制模式。關於通用控制模式及中繼控制模式的相關內容已於上述段落描述，故於此不再贅述。
在操作S220中，控制電路140判斷輸出電流IO是否小於預設值D。若是，進入操作S222。若否，進入操作S224。操作S222的控制方式與操作S218的控制方式相同，故於此不再贅述。
基於上述，在輕負載的情況下，控制第一同步開關電路114或第二同步開關電路124運作於中繼控制模式。換句話說，在一次側對二次側供電時(第一時間區間T1以及第三時間區間T3)，二次側開關才導通(第九開關QA5/第十一開關QB5導通或第十開關QA6/第十二開關QB6導通)。據此，可降低電路的整體電流且降低導通損耗，以提高運作效率。
在操作S224中，控制電路140判斷第二相移開關電路122的責任週期(duty cycle)是否小於預設值P3。若是，進入步驟S226。若否，進入步驟S228。操作S226的控制方式與操作S218的控制方式相同，故於此不再贅述。在一些實施中，預設值P3相關於輸入電壓VIN以及輸出電壓VOUT。舉例而言，預設值可利用下述公式(1)得到：
Figure 108135749-A0101-12-0013-7
P3為預設值，N1為一次側的繞組匝數，N2為二次側的繞組匝數，VOUT為輸出電壓，VIN為輸入電壓。
一般而言，為了使電路的操作較為平順，當第二相移全橋電路120被致能後，第二相移開關電路122的控制訊號的責任週期會由小變大。當第二相移開關電路122的控制訊號的責任週期較小時，代表第二相移開關電路122(一次側)對第二同步開關電路124(二次側)供電的時間較短。此時，第二相移開關電路122尚未能提供足夠的能量給第二同步開關電路124，若第十一開關QB5或第十二開關QB6在此時導通，會形成輸出第三電感LOB1與第四電感LOB2的負電流(因電感的去磁大於激磁)。此時，第一相移全橋電路110除提供能量給負載外，尚會透過負載端的廻路提供能量給第二相移全橋電路120，使第一相移全橋電路110承受的負載更重終至電路毀損。因此，在進入操作S228前，需判斷第二相移開關電路122的責任週期是否小於預設值P3，以決定第二同步開關電路124是否進入後述的傳統控制模式(Traditional mode)。
若第二相移開關電路122的責任週期等於或大於預設值P3，則進入操作S228。在操作S228中，控制電路140控制第一相移開關電路112以及第二相移開關電路122運作於通用控制模式，且控制第一同步開關電路114以及第二同步開關電路124運作於傳統控制模式。參考第6圖。第6圖是依照本揭示一些實施例所繪示的電源轉換裝置100於 一條件(輸出電流IO等於或大於預設值D且第二相移開關電路122的責任週期等於或大於預設值P3)下的控制訊號的波形圖。以第6圖示例而言，第一相移開關電路112以及第二相移開關電路122運作於通用控制模式，關於通用控制模式的相關內容已於上述段落描述，故於此不再贅述。第6圖與第5圖主要的差異在於第6圖的第一同步開關電路114以及第二同步開關電路124運作於傳統控制模式。關於傳統控制模式的運作方式，在第一時間區間T1，控制電路140輸出具有高電壓位準的控制訊號A6以及控制訊號B6以分別導通第十開關QA6以及第十二開關QB6。此時，第一相移開關電路112以及第二相移開關電路122(一次側)對第一同步開關電路114以及第二同步開關電路124(二次側)供電。在第二時間區間T2，控制電路140輸出具有高電壓位準的控制訊號A5、控制訊號A6、控制訊號B5以及控制訊號B6以分別導通第九開關QA5、第十開關QA6、第十一開關QB5以及第十二開關QB6。此時，第一同步開關電路114以及第二同步開關電路124(二次側)處於環流(釋能)狀態。在第三時間區間T3，控制電路140輸出具有高電壓位準的控制訊號A5、以及控制訊號B5以分別導通第九開關QA5、以及第十一開關QB5。此時，第一相移開關電路112以及第二相移開關電路122(一次側)對第一同步開關電路114以及第二同步開關電路124(二次側)供電。在第四時間區間T4，控制電路140輸出具有高電壓位準的控制訊號A5、控制訊號A6、控制訊號B5以及控制訊號B6以分別導通第九開關QA5、第十開關 QA6、第十一開關QB5以及第十二開關QB6。此時，第一同步開關電路114以及第二同步開關電路124(二次側)處於環流(釋能)狀態。
如上述，在第二時間區間T2以及第四時間區間T4(環流狀態)，第九開關QA5、第十開關QA6、第十一開關QB5以及第十二開關QB6皆為導通。如此，電流不用走上述該些開關的本體二極體(body diode)。據此，可提高運作效率。
如前所述，由於當第二相移開關電路122的責任週期等於或大於預設值P3後，才導通第十一開關QB5以及第十二開關QB6。如此，可避免第二相移全橋電路120(負電流)與第一相移全橋電路110(正電流)形成環流以確保電路正常運作。
在操作S230中，控制電路140判斷輸出電流IO是否小於預設值E。若是，進入操作S232。若否，進入操作S234。
在操作S232中，控制電路140控制第一相移全橋電路110以及第二相移全橋電路120運作於高頻控制模式。當開關的切換頻率較高時，可以降低二次側電感的電流變化率，以使電感鐵芯的鐵損下降，以提升整體效率。
在操作S234中，控制電路140控制第一相移全橋電路110以及第二相移全橋電路120運作於低頻控制模式。當開關的切換頻率較低時，可避免過高的開關切換損耗。據此，可提高電路效率且降低開關(電晶體)上的熱量。
在操作S236中，系統(例如：數位訊號處理器)將依據上述各種設定進行控制以及運作。
第3~6圖中的第一時間區間T1、第二時間區間T2、第三時間區間T3以及第四時間區間T4的時間長度僅為示例，其可依需求進行設定。各種適用的時間長度皆在本揭示的範圍內。
綜上所述，本揭示的電源轉換裝置依據不同的輸出電流選擇適當的對應控制模式，其控制模式不僅為脈寬調變(PWM)的傳統控制，更整合同步開關及並聯式全橋相移電路一併納入整體控制模式中，使本揭示的電源轉換裝置操作在最佳功率點，以達到比傳統控制模式更佳的效率改善效果。另外，在第二相移全橋電路併入第一相移全橋電路時，更提供特有的併入控制模式，以避免產生輸出電壓振盪的不穩定狀態。
雖然本揭示已以實施方式揭示如上，然其並非用以限定本揭示，任何本領域具通常知識者，在不脫離本揭示之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧電源轉換裝置
110‧‧‧第一相移全橋電路
112‧‧‧第一相移開關電路
1121‧‧‧第一前級開關電路
1122‧‧‧第一後級開關電路
114‧‧‧第一同步開關電路
120:第二相移全橋電路
122:第二相移開關電路
1221:第二前級開關電路
1222:第二後級開關電路
124:第二同步開關電路
130:偵測電路
140:控制電路
142:類比數位轉換器
144:微控制器
146:驅動器
VIN:輸入電壓
VOUT:輸出電壓
PGND、GND:接地端
IN1:第一輸入端
IN2:第二輸入端
OUT1:第一輸出端
OUT2:第二輸出端
IA:第一子輸出電流
IB:第二子輸出電流
QA1:第一開關
QA2:第二開關
QA3:第三開關
QA4:第四開關
QB1:第五開關
QB2:第六開關
QB3:第七開關
QB4:第八開關
QA5:第九開關
QA6:第十開關
QB5:第十一開關
QB6:第十二開關
TA:第一變壓電路
TB:第二變壓電路
LOA1:第一電感
LOA2:第二電感
LOB1:第三電感
LOB2:第四電感
COA:第一電容
COB:第二電容
R1:第一偵測單元
R2:第二偵測單元
K1:第一節點
K2:第二節點
A1~A6、B1~B6:控制訊號

Claims (10)

  1. 一種電源轉換裝置，包含：一第一相移全橋電路，包含一第一相移開關電路以及一第一同步開關電路；一第二相移全橋電路，與該第一相移全橋電路並聯耦接，該第二相移全橋電路包含一第二相移開關電路以及一第二同步開關電路，其中該第二相移全橋電路以及該第一相移全橋電路用以接收一輸入電壓且輸出一輸出電壓；一偵測電路，用以偵測一輸出電流；以及一控制電路，用以依據該輸出電流、該輸入電壓以及該輸出電壓控制該第一相移全橋電路以及該第二相移全橋電路；其中當該輸出電流小於一第一預設值時，該控制電路禁能該第二相移全橋電路；其中當該輸出電流等於或大於該第一預設值時，該控制電路致能該第二相移全橋電路，以使該第二相移全橋電路操作在與該第一相移全橋電路相同的控制模式；其中當該輸出電流等於或大於一第二預設值且當該第二相移開關電路的一責任週期等於或大於一第三預設值時，該控制電路控制該第二同步開關電路運作於一傳統控制模式，其中該第二預設值大於該第一預設值，且該第三預設值相關於該輸入電壓以及該輸出電壓。
  2. 如請求項1所述的電源轉換裝置，其中當 該輸出電流小於一第四預設值時，該控制電路控制該第一相移全橋電路以及該第二相移全橋電路運作於一高頻控制模式，其中當該輸出電流等於或大於該第四預設值時，該控制電路控制該第一相移全橋電路以及該第二相移全橋電路運作於一低頻控制模式，其中該第四預設值大於該第二預設值。
  3. 如請求項2所述的電源轉換裝置，其中當該輸出電流小於一第五預設值時，該控制電路禁能該第二相移全橋電路並控制該第一相移開關電路運作於一間歇控制模式且導通該第一同步開關電路，其中當該輸出電流等於或大於該第五預設值且小於一第六預設值時，該控制電路控制該第一相移開關電路運作於一通用控制模式且導通該第一同步開關電路，其中該第六預設值大於該第五預設值且小於該第一預設值。
  4. 如請求項3所述的電源轉換裝置，其中當該輸出電流等於或大於該第六預設值且小於該第一預設值時，該控制電路禁能該第二相移全橋電路並控制該第一相移開關電路運作於該通用控制模式且控制該第一同步開關電路運作於一中繼控制模式。
  5. 如請求項4所述的電源轉換裝置，其中該第一相移開關電路包含： 一第一前級開關電路，包含一第一開關以及一第二開關，該第一開關與該第二開關串聯耦接；以及一第一後級開關電路，包含一第三開關以及一第四開關，該第三開關與該第四開關串聯耦接；其中該第一前級開關電路與該第一後級開關電路並聯耦接於一第一輸入端與一第二輸入端之間；其中該控制電路藉由控制該第一開關、該第二開關、該第三開關以及該第四開關，以控制該第一相移開關電路的運作。
  6. 如請求項5所述的電源轉換裝置，其中該第二相移開關電路包含：一第二前級開關電路，包含一第五開關以及一第六開關，該第五開關與該第六開關串聯耦接；以及一第二後級開關電路，包含一第七開關以及一第八開關，該第七開關與該第八開關串聯耦接；其中該第二前級開關電路與該第二後級開關電路並聯耦接於該第一輸入端與該第二輸入端之間；其中該控制電路藉由控制該第五開關、該第六開關、該第七開關以及該第八開關，以控制該第二相移開關電路的運作。
  7. 如請求項6所述的電源轉換裝置，其中該第一同步開關電路包含： 一第九開關；一第十開關，與該第九開關耦接於一第一節點，該偵測電路耦接於該第一節點與一第一輸出端之間；一第一電感，耦接於該第九開關與一第二輸出端之間；以及一第二電感，耦接於該第十開關與該第二輸出端之間。
  8. 如請求項7所述的電源轉換裝置，其中控制該第一同步開關電路運作於該中繼控制模式包含：於一第一時間區間，控制該第一開關、該第四開關以及該第十開關為導通，且控制該第二開關、該第三開關以及該第九開關為截止；於一第二時間區間，控制該第一開關以及該第三開關為導通，且控制該第二開關、該第四開關、該第九開關以及該第十開關為截止；於一第三時間區間，控制該第二開關、該第三開關以及該第九開關為導通，且控制該第一開關、該第四開關以及該第十開關為截止；以及於一第四時間區間，控制該第二開關以及該第四開關為導通，且控制該第一開關、該第三開關、該第九開關以及該第十開關為截止。
  9. 如請求項7所述的電源轉換裝置，其中該 第二同步開關電路包含：一第十一開關；一第十二開關，與該第十一開關耦接於一第二節點，該偵測電路耦接於該第二節點與該第一輸出端之間；一第三電感，耦接於該第十一開關與該第二輸出端之間；以及一第四電感，耦接於該第十二開關與該第二輸出端之間。
  10. 如請求項9所述的電源轉換裝置，其中該偵測電路包含：一第一偵測單元，耦接於該第一節點與該第一輸出端之間，該第一偵測單元用以偵測該第一相移全橋電路的一第一子輸出電流；以及一第二偵測單元，耦接於該第二節點與該第一輸出端之間，該第二偵測單元用以偵測該第二相移全橋電路的一第二子輸出電流，其中該第一子輸出電流以及該第二子輸出電流的總合形成該輸出電流。
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