TWI708471B - 電源轉換裝置及控制方法 - Google Patents

Abstract

一種控制方法，包含：將複數個輸出電壓組合為總輸出電壓；基於第一電壓差產生第一切換頻率，並基於至少一第二電壓差產生至少一偏移頻率；根據至少一偏移頻率與第一切換頻率產生至少一第二切換頻率；以及根據第一切換頻率產生第一組切換訊號，並根據至少一第二切換頻率產生至少一第二組切換訊號，以分別控制諧振轉換電路的開關元件。

Description

電源轉換裝置及控制方法

本揭示內容是關於一種電源轉換裝置及控制方法，且特別是關於一種電源轉換裝置及其均壓控制方法。

一般多個諧振轉換電路輸出串聯應用情況下，可經由各諧振轉換電路獨立控制其輸出電壓，或者僅根據串聯總輸出電壓產生相同的控制訊號至各個諧振轉換電路。然而，上述控制方法存在若干缺點，若電子元件間具有容許偏差或者是動態切換後常會造成各個諧振轉換電路的電壓輸出不均等，容易造成元件損壞或者啟動保護程序。此外，各諧振轉換電路獨立控制還會造成開關切換頻率差異很大，增加電磁干擾抑制電路設計的困難度。

為了改善上述問題，本案一些態樣提供一種電源轉換裝置。該電源轉換裝置包含複數個諧振轉換電路、控制器、頻率處理電路以及訊號調變電路。該些諧振轉換電路用以分別產生複數個輸出電壓，其中該些諧振轉換電路之輸出串聯耦接，以將該些輸出電壓組合為總輸出電壓，且該些諧振轉換電路每一者包含一組開關元件。控制器用以基於第一電壓差產生第一切換頻率，並基於至少一第二電壓差產生至少一偏移頻率，其中第一電壓差為總輸出電壓與第一參考電壓之間的差，且該至少一第二電壓差為根據該些輸出電壓中之至少一第一輸出電壓所產生。頻率處理電路用以根據至少一偏移頻率與第一切換頻率產生至少一第二切換頻率。訊號調變電路用以根據第一切換頻率產生第一組切換訊號，並根據至少一第二切換頻率產生至少一第二組切換訊號，以分別控制複數個諧振轉換電路每一者的開關元件。

於一些實施例中，其中該複數個諧振轉換電路包含一三相諧振轉換電路、一半橋式諧振轉換電路或一全橋式諧振轉換電路。

於一些實施例中，其中該控制器包含：一第一比例積分控制器模組，用以基於該第一電壓差產生該第一切換頻率；以及至少一第二比例積分控制器模組，用以基於該至少一第二電壓差產生該至少一偏移頻率。

於一些實施例中，其中該頻率處理電路包含：至少一運算電路，用以自該第一切換頻率減去該至少一偏移頻率，以產生該至少一第二切換頻率。

於一些實施例中，其中該頻率處理電路包含複數個限制器，該些限制器用以分別限制該第一切換頻率與該至少一第二切換頻率在一預設頻率範圍內。

於一些實施例中，其中該頻率處理電路更用以根據該至少一偏移頻率調整該第一切換頻率。

於一些實施例中，其中該頻率處理電路包含：一第一運算電路，用以相加該至少一偏移頻率的一平均值與該第一切換頻率，以調整該第一切換頻率為一第三切換頻率；以及至少一第二運算電路，用以根據該至少一偏移頻率與該第三切換頻率產生該至少一第二切換頻率。

於一些實施例中，其中電源轉換裝置更包含：一第一運算電路，用以自該第一參考電壓減去該總輸出電壓，以產生該第一電壓差；一平均電路，用以根據該總輸出電壓與一預設值產生一平均電壓，其中該預設值為該些諧振轉換電路之數量；以及至少一第二運算電路，用以自該平均電壓減去該至少第一輸出電壓以產生該至少一第二電壓差。

於一些實施例中，電源轉換裝置更包含：至少一第一運算電路，用以自該些輸出電壓中之該至少一第一輸出電壓減去一第二輸出電壓，以產生至少一比較電壓差；以及至少一第二運算電路，用以自一第二參考電壓減去該至少一比較電壓差以產生該至少一第二電壓差。

於一些實施例中，其中該些諧振轉換電路包含一第一諧振轉換電路與至少一第二諧振轉換電路，該第一組切換訊號用以控制該第一諧振轉換電路的該組開關元件以調整該第二輸出電壓，且該至少一第二組切換訊號用以控制該至少一第二諧振轉換電路的該組開關元件以調整該至少一第一輸出電壓。

一種控制方法，包含：將複數個輸出電壓組合為總輸出電壓；基於第一電壓差產生第一切換頻率，並基於至少一第二電壓差產生至少一偏移頻率，其中第一電壓差為總輸出電壓與第一參考電壓之間的差，且該至少一第二電壓差為根據該些輸出電壓中之至少一第一輸出電壓所產生；根據至少一偏移頻率與第一切換頻率產生至少一第二切換頻率；以及根據第一切換頻率產生第一組切換訊號，並根據至少一第二切換頻率產生至少一第二組切換訊號，以分別控制複數個諧振轉換電路每一者的開關元件。

於一些實施例中，其中產生該至少一第二切換頻率更包含：將該第一切換頻率減去該至少一偏移頻率，以產生該至少一第二切換頻率。

於一些實施例中，其中更包含：限制該第一切換頻率與該至少一第二切換頻率在一預設頻率範圍內。

於一些實施例中，其中控制方法更包含：根據該至少一偏移頻率調整該第一切換頻率。

於一些實施例中，其中調整該第一切換頻率更包含：將該至少一偏移頻率的一平均值與該第一切換頻率相加，以調整該第一切換頻率為一第三切換頻率；以及根據該至少一偏移頻率與該第三切換頻率產生該至少一第二切換頻率。

於一些實施例中，其中控制方法更包含：將該第一參考電壓減去該總輸出電壓，以產生該第一電壓差；根據該總輸出電壓與一預設值產生一平均電壓，其中該預設值為該些諧振轉換電路之數量；以及將該平均電壓減去該至少第一輸出電壓以產生該至少一第二電壓差。

於一些實施例中，其中控制方法更包含：將該些輸出電壓中之該至少一第一輸出電壓減去一第二輸出電壓，以產生至少一比較電壓差；以及將一第二參考電壓減去該至少一比較電壓差以產生該至少一第二電壓差。

於一些實施例中，其中控制方法更包含：將該第一組切換訊號與該至少一第二組切換訊號用以分別控制該些諧振轉換電路的該組開關元件，以調整該些輸出電壓。

綜上所述，本案實施例所提供的電源轉換裝置及電源轉換裝置控制方法可避免諧振轉換電路各級輸出電壓不均等的情況發生。

於本文中通篇所使用之詞彙一般代表其通常的意涵，至於一些特殊詞彙會在下文中具體定義，以提供實踐者額外的指引。為了方便起見，某些詞彙可能被特別標示，例如使用斜體與/或引號。不論它是否被特別標示，其詞彙之範圍和含義不受任何影響，與平常詞彙的範圍和含義是相同的。相同的事情可以被一種以上的方式所描述是可以被理解的。因此，用於一個或多個的術語的替代語言與同義詞可能會在本文中所使用，而其不是要闡述一個詞彙在本文所論述的內容有其任何特殊的意義。某些詞彙的同義詞將被使用，重複的使用一個或多個同義詞，並不會排除使用其他同義詞。本說明書內所討論的任何例證只用來作解說的用途，並不會以任何方式限制的本發明或其例證之範圍和意義。同樣地，本發明並不受限於本說明書中所提出的各種實施例。

在本文中，使用第一、第二與第三等等之詞彙，是用於描述各種元件、組件、區域、層與/或區塊是可以被理解的。但是這些元件、組件、區域、層與/或區塊不應該被這些術語所限制。這些詞彙只限於用來辨別單一元件、組件、區域、層與/或區塊。因此，在下文中的一第一元件、組件、區域、層與/或區塊也可被稱為第二元件、組件、區域、層與/或區塊，而不脫離本案的本意。

於本文中，除非內文中對於冠詞有所特別限定，否則『一』與『該』可泛指單一個或多個。將進一步理解的是，本文中所使用之『包含』、『包括』、『具有』及相似詞彙，指明其所記載的特徵、區域、整數、步驟、操作、元件與/或組件，但不排除其所述或額外的其一個或多個其它特徵、區域、整數、步驟、操作、元件、組件，與/或其中之群組。

除非另有定義，本文所使用的所有詞彙（包括技術和科學術語）具有其通常的意涵，其意涵係能夠被熟悉此領域者所理解。更進一步的說，上述之詞彙在普遍常用之字典中之定義，在本說明書的內容中應被解讀為與本發明相關領域一致的意涵。除非有特別明確定義，這些詞彙將不被解釋為理想化的或過於正式的意涵。

當一元件被稱為『連接』或『耦接』至另一元件時，它可以為直接連接或耦接至另一元件，又或是其中有一額外元件存在。相對的，當一元件被稱為『直接連接』或『直接耦接』至另一元件時，其中是沒有額外元件存在。

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。

以下將以圖式揭露本案之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本案部分實施方式中，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。

參照第1圖，第1圖為根據本案一些實施例所繪示的一種電源轉換裝置100的示意圖。如第1圖所示，在部分實施例中，電源轉換裝置100包含複數個諧振轉換電路110、控制器120、頻率處理電路130以及訊號調變電路140。

在結構上，複數個諧振轉換電路110的控制輸入端電性耦接至訊號調變電路140，以接收切換訊號(如第2A圖中的S1~S6與S7~S12)，並根據此些切換訊號控制複數個諧振轉換電路110的輸出電壓(如第2A圖中的Vout1,Vout2,...,VoutN)，此部分將於後續實施例說明。複數個諧振轉換電路110的輸出端電性耦接至控制器120。控制器120接收複數個諧振轉換電路110產生的輸出電壓與第一參考電壓Vref。頻率處理電路130在控制器120以及訊號調變電路140之間以產生特定的頻率。值得一提，控制器120、頻率處理電路130以及訊號調變電路140可以是分立的類比電路來實現，亦可整合由一個處理單元實現，處理單元可由微控制器（Microcontroller Unit，MCU）、複雜型可編程邏輯元件（Complex Programmable Logic Device，CPLD）、現場可程式化閘陣列 （Field-programmable gate array，FPGA）等不同方式實作。

於一些實施例中，複數個諧振轉換電路110可包含一三相諧振轉換電路、一半橋式轉換電路或一全橋式轉換電路。

參照第2A圖，第2A圖為根據本案之一些實施例所繪示的第1圖的複數個諧振轉換電路110的設置示意圖。為易於理解，第1圖與第2A圖中的相同元件將被指定為相同元件編號。

如第2A圖所示，輸入電壓Vin供複數個諧振轉換電路110產生總輸出電壓Vout，各諧振轉換電路110的輸入具有輸入電容，其電壓依序為輸入電壓Vin1、輸入電壓Vin2至輸入電壓VinN。於一些實施例中，N為一預設值，且為大於等於2的正整數，並為多個諧振轉換電路110的數量。

於一些實施例中，諧振轉換電路110接收第一組切換訊號S1~S6以調整輸出電壓Vout1，諧振轉換電路110接收第二組切換訊號S7~S12以調整輸出電壓Vout2。依此類推，最後一個諧振轉換電路110可根據對應的一組切換訊號(未繪示)以及輸入電壓VinN產生一輸出電壓VoutN。如第2A圖所示，多個諧振轉換電路110的輸出端串聯耦接。如此，多個輸出電壓Vout1～VoutN可組合為總輸出電壓Vout。

參照第2B圖，第2B圖為根據本案之一些實施例所繪示第1圖電源轉換裝置100的部分電路之示意圖。為易於理解，第1圖至第2B圖中的類似元件皆被指定為相同標號。

為易於說明，以下例子以兩個諧振轉換電路110為例說明，亦即預設值N=2。於此例中，電源轉換裝置100更包含電壓生成電路210。電壓生成電路210用以基於總輸出電壓Vout以及第一參考電壓Vref產生至少一電壓訊號至控制器120。

例如，電壓生成電路210包含運算電路211、至少一平均電路212與至少一運算電路213。運算電路211用以自第一參考電壓Vref減去總輸出電壓Vout，以產生電壓差△Vout。至少一平均電路212用以根據總輸出電壓Vout與預設值N產生平均電壓VA。至少一運算電路213用以將平均電壓VA減去輸出電壓Vout2以產生電壓差△Vout2。

於一些實施例中，第一參考電壓Vref為一外部輸入訊號，用以協助調整總輸出電壓Vout。於此例中，第一參考電壓Vref可為總輸出電壓Vout被預期的目標電壓。

於一些實施例中，控制器120接收電壓差△Vout與電壓差△Vout2，並分別計算出切換頻率F11與偏移頻率△f2。

於一些實施例中，控制器120包含多個比例積分微分(PID)控制器模組。應當理解，比例積分微分控制器模組是一個在工業控制應用中的反饋迴路電路或演算法，且比例積分微分控制器模組內部的相關參數可依實際需求設置，以被設定為比例控制器模組、積分控制器模組、微分控制器模組或上述任一種組合，控制器120亦可使用模糊控制等本領域人員熟知的各種控制方法實現。在本例中，控制器120包含比例積分(PI)控制器模組121與比例積分(PI)控制器模組122。

於一些實施例中，比例積分控制器模組121用以基於電壓差△Vout產生切換頻率F11。於一些實施例中，比例積分控制器模組122用以基於電壓差△Vout2產生偏移頻率△f2。在此說明，因為需要對諧振轉換電路110進行控制，故根據輸出電壓與目標電壓的差值產生相應的切換頻率，藉以調整諧振轉換電路110的輸出。例如，以諧振轉換電路110為LLC串聯諧振電路為例，可以藉由降低切換頻率以提高轉換器的增益，使輸出電壓能夠提高。因此，本實施例中電壓差△Vout並不限定是由第一參考電壓Vref減去總輸出電壓Vout，亦可由總輸出電壓Vout減去第一參考電壓Vref，只要適當設計比例積分控制器模組121，根據電壓差△Vout產生相應的調整方向使輸出電壓接近第一參考電壓Vref即可，這部分是本領域人員根據基本回授控制理論可以理解，在此不贅述。

於一些實施例中，頻率處理電路130根據切換頻率F11與偏移頻率△f2產生切換頻率F21。例如，頻率處理電路130包含至少一運算電路231，其用以將切換頻率F11減去偏移頻率△f2，以產生切換頻率F21。

於一些實施例中，頻率處理電路130更包含限制器132與限制器133，其用以分別限制切換頻率F11與切換頻率F21的最大值與最小值，以輸出切換頻率F12與切換頻率F22。

於一些實施例中，通過限制器132與限制器133之操作僅以用來確保所有切換頻率皆可在預設頻率範圍內。於一些實施例中，限制器132與限制器133可經由軟體判斷數值的上下限等方式實施，但本案並不以此為限。

於一些實施例中，訊號調變電路140接收切換頻率F12與切換頻率F22。訊號調變電路140包含多個訊號調變器141與142。訊號調變器141根據切換頻率F12產生第一組切換訊號S1~S6。訊號調變器142根據切換頻率F21產生第二組切換訊號S7~S12。第一組切換訊號S1~S6與第二組切換訊號S7~S12分別控制兩個諧振轉換電路110的內部開關元件(如後述的開關元件310)，其中上述兩個諧振轉換電路110分別產生輸出電壓Vout1與Vout2。每一組切換訊號的具體數目會根據諧振轉換電路110的類型有所不同，因此可能包含一個或多個切換訊號，但都是根據切換頻率所產生，容後詳述。

於一些實施例中，訊號調變器141與142每一者可由一脈波寬度調變電路實施，但本案並不以此為限。

在一些相關技術中，多個輸出串聯的諧振轉換電路是彼此獨立控制，以個別調整每一級諧振轉換電路所產生的輸出電壓。然而，此控制方式可能產生各個諧振轉換電路電壓輸出不均等之狀況。相較於上述技術，在本案實施例中，透過切換頻率F11與偏移頻率△f2的各轉換電路連動調整，除了可產生符合需求的總輸出電壓Vout，還可同時均衡輸出電壓Vout1與輸出電壓Vout2，即便在各轉換電路元件間存在容許偏差或負載動態切換後，都能在維持總輸出電壓的同時也保持各轉換電路的輸出電壓均衡。值得一提，本案實施例中，由於切換頻率F21是由切換頻率F11與偏移頻率△f2產生，而偏移頻率△f2是根據電壓差△Vout2所產生，所以切換頻率F11會與切換頻率F21保持大致相等，相較於傳統獨立控制而言，在電磁干擾抑制電路上設計會比較容易。

參照第2C圖，第2C圖為根據本案之另一些實施例所繪示的電壓生成電路210的示意圖。為易於理解，第2B～2C圖中的類似元件皆被指定為相同標號。相較於第2B圖，在此例中，電壓生成電路210改為根據一第二參考電壓Vref2產生前述的電壓差△Vout2。其中，第二參考電壓Vref2可固定為0。如此，在設定第二參考電壓Vref2時可更為直覺且快速。

於此例中，電壓生成電路210更包含運算電路214與運算電路215。運算電路214用以將輸出電壓Vout2減去輸出電壓Vout1，以產生比較電壓差△Vout12。運算電路215將第二參考電壓Vref2減去比較電壓差△Vout12，以產生電壓差△Vout2。

參照第2D圖，第2D圖為根據本案之又一些實施例所繪示的第1圖電源轉換裝置100的部分電路示意圖。為易於理解，第2B圖至第2D圖中的類似元件皆被指定為相同標號。

相較於第2B圖，於部分實施例中，頻率處理電路130更用以根據偏移頻率△f2調整切換頻率F11。於一些實施例中，頻率處理電路130更根據偏移頻率△f2計算出偏移頻率平均值△fav。偏移頻率平均值△fav可由下式求得：

於一些實施例中，視複數個諧振轉換電路110的數量而定，控制器120將對應產生複數個偏移頻率以供計算偏移頻率平均值△fav。例如，於此例中，預設值N=2，故偏移頻率平均值△fav為△f2。

頻率處理電路220更將偏移頻率平均值△fav與切換頻率F11相加，以產生切換頻率F11-1。接著，限制器132根據切換頻率F11-1產生切換頻率F12-1以供後續訊號調變電路140使用。

於此例中，頻率處理電路130更包含運算電路234。運算電路234用以相加偏移頻率平均值△fav與切換頻率F11，以調整切換頻率F11為切換頻率F11-1。相較於第2B圖，運算電路231將切換頻率F11-1減去偏移頻率△f2，以產生切換頻率F21。

於一些實施例中，切換頻率F11-1是以偏移頻率平均值△fav相加切換頻率F11而來，而切換頻率F21是以切換頻率F11-1減去偏移頻率△f2所產生的。如此，各個諧振轉換電路110的輸出電壓與切換頻率之間的調整可藉由回授的整體控制方式，來更有效率地完成均壓控制。如此，可減少整體電壓控制所需要的調整時間。

上述各實施例僅以N=2為例說明，且上述各實施例中的電路數量僅為示例，且本案並不以此為限。例如，若N=3，如第2A圖所示，代表有產生輸出電壓Vout3(即VoutN)的諧振轉換電路110需要被控制。在此條件下，上述各實施例中可再加入額外的一組電路與/或模組，此組電路與/或模組與用來產生切換訊號S7~S12的電路與/或模組具有相同的設置方式，其中此組電路與/或模組內的運算電路213(或運算電路214)改接收輸出電壓Vout3，而非輸出電壓Vout2。如此，藉由上述相同操作，可產生另一組切換訊號，以控制此用於產生輸出電壓Vout3的諧振轉換電路110。依此類推，本案各實施例的電路設置方式可應用至具有N級的諧振轉換電路110。

參照第3A圖，第3A圖為根據本案之一些實施例所繪示的複數個三相諧振轉換電路的示意圖。第3A圖的複數個三相諧振轉換電路可用於實施第2A圖中的兩個諧振轉換電路110。為易於理解，第2A圖與第3A圖中的相同元件將被指定為相同標號。

於此例中，複數個三相諧振轉換電路含有兩個三相諧振轉換電路，其包含開關元件310、諧振電路320、變壓器330以及整流電路340。其中開關元件310電性連接於諧振電路320，其中開關元件310包含兩組開關，第一組開關(開關Q1~Q6)根據第一組切換訊號S1~S6選擇性地導通，且第二組開關(開關Q7~Q12)根據第二組切換訊號S7~S12選擇性地導通。變壓器330包含初級繞組Ns1與次級繞組Ns2，初級繞組Ns1電性連接於諧振電路320。整流電路340電性連接於變壓器 330的次級繞組Ns2，以產生總輸出電壓(即輸出電壓Vout1及輸出電壓Vout2的加總)。

詳細而言，諧振電路320、變壓器330以及整流電路340的第一部分與多個開關Q1~Q6形成第2A圖中用於產生輸出電壓Vout1的諧振轉換電路110，其中開關Q1~Q6可分別由切換訊號S1~S6控制。同樣的，諧振電路320、變壓器330以及整流電路340的第二部分與多個開關Q7~Q12形成第2A圖中用於產生輸出電壓Vout2的諧振轉換電路110，其中開關Q7~Q12可分別由切換訊號S7~S12控制。於此例中，每個諧振轉換電路110為三相諧振轉換電路，具有六個開關組成的三個橋臂，故需要六個切換訊號控制S1~S6，六個切換訊號S1~S6是根據切換頻率所產生的，只是橋臂之間進行錯相控制(Interleaving Control)。

於一些實施例中，整流電路340電性連接於變壓器330的初級繞組Ns1與次級繞組Ns2，用以對初級繞組Ns1與次級繞組Ns2感應訊號變化而輸出的電流進行整流，以提供輸出兩端的總輸出電壓(即輸出電壓Vout1及輸出電壓Vout2的加總)。

參照第3B圖，第3B圖為根據本案之一些實施例所繪示的半橋式諧振轉換電路示意圖。第3B圖的半橋式諧振轉換電路可用於實施第2A圖中的諧振轉換電路110。為易於理解，以下以第N級的諧振轉換電路110為例說明，且第2A圖與第3B圖中的相同元件將被指定為相同標號。

在第3B圖中，半橋式諧振轉換電路包含開關元 件310、諧振電路320、變壓器330以及整流電路340。其中開關元件310包含開關Q1與開關Q2，圖中僅為舉例，但本案並不限於此。於此例中，每個諧振轉換電路110為半橋式諧振轉換電路，具有兩個開關組成單一橋臂，故僅需要兩個切換訊號控制S1~S2。

於一些實施例中，變壓器330的初級側包含一組初級繞組Ns1。變壓器330的次級側包含兩組次級繞組Ns21與Ns22，其中次級繞組Ns22的起始端電性耦接於次級繞組Ns21的結束端，並一同電性耦接於輸出電容Cout。

於另一些實施例中，變壓器330亦可為次級側僅一組次級繞組之變壓器，並搭配橋式整流電路，次級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。

參照第3C圖，第3C圖為根據本案之一些實施例所繪示的全橋式諧振轉換電路示意圖。第3C圖的全橋式諧振轉換電路可用於實施第2A圖中的諧振轉換電路110。為易於理解，以下以第N級的諧振轉換電路110為例說明，且第2A圖與第3C圖中的相同元件將被指定為相同標號。

在第3C圖中，全橋式諧振轉換電路包含開關元件310、諧振電路320、變壓器330以及整流電路340。其中開關元件310包含開關Q1、開關Q2、開關Q3與開關Q4，圖中僅為舉例，並不限於此。

於一些實施例中，變壓器330亦可為次級側僅一組次級繞組之變壓器，並搭配橋式整流電路，次級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。

第4圖為根據本案之一些實施例所繪示的一種控制方法的流程圖。為易於理解，請一併參照前述第1~3C圖。於一些實施例中，第4圖可用於複數個諧振轉換電路110的輸出電壓均壓控制。

於操作S410，電壓生成電路210接收第一參考電壓Vref、總輸出電壓Vout與第一輸出電壓Vout2。

於操作S420，第一參考電壓Vref與總輸出電壓Vout比較，算出第一電壓差△Vout。總輸出電壓Vout除以一預設值產生一平均電壓，將平均電壓與第一輸出電壓Vout2比較，算出第二電壓差△Vout2。

於一些實施例中，總輸出電壓Vout與預設值透過一平均電路產生平均電壓，其中預設值為複數個諧振轉換電路110所包含的諧振轉換電路之數量。

於操作S430，控制器120接收第一電壓差△Vout計算出第一切換頻率F11，接收第二電壓差△Vout2計算出偏移頻率△f2。

於操作S440，頻率處理電路130接收第一切換頻率F11與偏移頻率△f2，並透過一運算電路將第一切換頻率F11減去偏移頻率△f2，以產生第二切換頻率F21。

於操作S450，頻率處理電路130將第一切換頻率F11與第二切換頻率F21分別通過限制器132與限制器133，分別產生第一切換頻率F12與第二切換頻率F22，確保所有切換頻率在預設頻率範圍內。

於操作S460，訊號調變電路140接收第一切換頻 率F12與第二切換頻率F22。訊號調變電路140根據第一切換頻率F12產生第一組切換訊號S1~S6，並根據第二切換頻率F21產生第二組切換訊號S7~S12，以控制開關元件310。

透過上述的控制方法，複數個諧振轉換電路110之總輸出電壓Vout、第二輸出電壓Vout1與第一輸出電壓Vout2將可被控制，並確保總輸出電壓Vout符合需求，且達到均衡各級輸出電壓之目的。

上述第4圖的控制方法中多個操作僅為示例，並非限定需依照此示例中的順序執行。在不違背本案的各實施例的操作方式與範圍下，在控制方法下的各種操作當可適當地增加、替換、省略或以不同順序執行。

綜上所述，本案實施例所提供的電源轉換裝置及電源轉換裝置控制方法可避免諧振轉換電路各級輸出電壓不均等的情況發生。

雖然本案已以實施方式揭露如上，然其並非限定本案，任何熟習此技藝者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本案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:諧振轉換電路

120:控制器

121:比例積分控制器模組

122:比例積分控制器模組

130:頻率處理電路

132、133:限制器

140:訊號調變電路

141、142:訊號調變器

210:電壓生成電路

211、213、214、215、231、234:運算電路

212:平均電路

310:開關元件

320:諧振電路

330:變壓器

340:整流電路

S410、S420、S430、S440、S450、S460:操作

Ns1:初級繞組

Ns2、Ns21、Ns22:次級繞組

Cout:輸出電容

Vref:第一參考電壓

Vref2:第二參考電壓

Vin、Vin1、Vin2:輸入電壓

VinN:第N輸入電壓

Vout:總輸出電壓

Vout1、Vout2:輸出電壓

S1~S6:第一組切換訊號

S7~S12:第二組切換訊號

△Vout、△Vout2:電壓差

△Vout12:比較電壓差

F11、F12、F21、F22、F11-1、F12-1:切換頻率

△f2:偏移頻率

△fav:偏移頻率平均值

Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10:開關

本案之圖式說明如下： 第1圖為根據本案一些實施例所繪示的一種電源轉換裝置的示意圖； 第2A圖為根據本案之一些實施例所繪示的複數個諧振轉換電路的設置示意圖； 第2B圖為根據本案之一些實施例所繪示的電源轉換裝置的部分電路示意圖； 第2C圖為根據本案之一些實施例所繪示的電壓生成電路示意圖； 第2D圖為根據本案之一些實施例所繪示的電源轉換裝置的部分電路示意圖； 第3A圖為根據本案之一些實施例所繪示的複數個三相諧振轉換電路示意圖； 第3B圖為根據本案之一些實施例所繪示的半橋式諧振轉換電路示意圖； 第3C圖為根據本案之一些實施例所繪示的全橋式諧振轉換電路示意圖；以及 第4圖為根據本案之一些實施例所繪示的一種控制方法流程圖。

S410、S420:操作

S430、S440:操作

S450、S460:操作

Claims (18)

1. 一種電源轉換裝置，包含： 複數個諧振轉換電路，用以分別產生複數個輸出電壓，其中該些諧振轉換電路之輸出串聯耦接，以將該些輸出電壓組合為一總輸出電壓，且該些諧振轉換電路每一者包含一組開關元件； 一控制器，用以基於一第一電壓差產生一第一切換頻率，並基於至少一第二電壓差產生至少一偏移頻率， 其中該第一電壓差為該總輸出電壓與一第一參考電壓之間的差，且該至少一第二電壓差為根據該些輸出電壓中之至少一第一輸出電壓所產生； 一頻率處理電路，用以根據該至少一偏移頻率與該第一切換頻率產生至少一第二切換頻率；以及 一訊號調變電路，用以根據該第一切換頻率產生一第一組切換訊號，並根據該至少一第二切換頻率產生至少一第二組切換訊號，以分別控制該些諧振轉換電路的該組開關元件。
2. 如請求項1所述的電源轉換裝置，其中該複數個諧振轉換電路包含一三相諧振轉換電路、一半橋式諧振轉換電路或一全橋式諧振轉換電路。
3. 如請求項1所述的電源轉換裝置，其中該控制器包含： 一第一比例積分控制器模組，用以基於該第一電壓差產生該第一切換頻率；以及 至少一第二比例積分控制器模組，用以基於該至少一第二電壓差產生該至少一偏移頻率。
4. 如請求項1所述的電源轉換裝置，其中該頻率處理電路包含： 至少一運算電路，用以自該第一切換頻率減去該至少一偏移頻率，以產生該至少一第二切換頻率。
5. 如請求項1所述的電源轉換裝置，其中該頻率處理電路包含複數個限制器，該些限制器用以分別限制該第一切換頻率與該至少一第二切換頻率在一預設頻率範圍內。
6. 如請求項1所述的電源轉換裝置，其中該頻率處理電路更用以根據該至少一偏移頻率調整該第一切換頻率。
7. 如請求項6所述的電源轉換裝置，其中該頻率處理電路包含： 一第一運算電路，用以相加該至少一偏移頻率的一平均值與該第一切換頻率，以調整該第一切換頻率為一第三切換頻率；以及 至少一第二運算電路，用以根據該至少一偏移頻率與該第三切換頻率產生該至少一第二切換頻率。
8. 如請求項1所述的電源轉換裝置，更包含： 一第一運算電路，用以自該第一參考電壓減去該總輸出電壓，以產生該第一電壓差； 一平均電路，用以根據該總輸出電壓與一預設值產生一平均電壓，其中該預設值為該些諧振轉換電路之數量；以及 至少一第二運算電路，用以自該平均電壓減去該至少第一輸出電壓以產生該至少一第二電壓差。
9. 如請求項1所述的電源轉換裝置，更包含： 至少一第一運算電路，用以自該些輸出電壓中之該至少一第一輸出電壓減去一第二輸出電壓，以產生至少一比較電壓差；以及 至少一第二運算電路，用以自一第二參考電壓減去該至少一比較電壓差以產生該至少一第二電壓差。
10. 如請求項9所述的電源轉換裝置，其中該些諧振轉換電路包含一第一諧振轉換電路與至少一第二諧振轉換電路，該第一組切換訊號用以控制該第一諧振轉換電路的該組開關元件以調整該第二輸出電壓，且該至少一第二組切換訊號用以控制該至少一第二諧振轉換電路的該組開關元件以調整該至少一第一輸出電壓。
11. 一種控制方法，包含： 將複數個輸出電壓組合為一總輸出電壓； 基於一第一電壓差產生一第一切換頻率，並基於至少一第二電壓差產生至少一偏移頻率， 其中該第一電壓差為該總輸出電壓與一第一參考電壓之間的差，且該至少一第二電壓差為根據該些輸出電壓中之至少一第一輸出電壓所產生； 根據該至少一偏移頻率與該第一切換頻率產生至少一第二切換頻率；以及 根據該第一切換頻率產生一第一組切換訊號，並根據該至少一第二切換頻率產生至少一第二組切換訊號，以分別控制複數個諧振轉換電路每一者的一組開關元件。
12. 如請求項11的控制方法，其中產生該至少一第二切換頻率包含： 將該第一切換頻率減去該至少一偏移頻率，以產生該至少一第二切換頻率。
13. 如請求項11的控制方法，更包含： 限制該第一切換頻率與該至少一第二切換頻率在一預設頻率範圍內。
14. 如請求項11的控制方法，更包含： 根據該至少一偏移頻率調整該第一切換頻率。
15. 如請求項14的控制方法，其中調整該第一切換頻率更包含： 將該至少一偏移頻率的一平均值與該第一切換頻率相加，以調整該第一切換頻率為一第三切換頻率；以及 根據該至少一偏移頻率與該第三切換頻率產生該至少一第二切換頻率。
16. 如請求項11的控制方法，更包含： 將該第一參考電壓減去該總輸出電壓，以產生該第一電壓差； 根據該總輸出電壓與一預設值產生一平均電壓，其中該預設值為該些諧振轉換電路之數量；以及 將該平均電壓減去該至少第一輸出電壓以產生該至少一第二電壓差。
17. 如請求項11的控制方法，更包含： 將該些輸出電壓中之該至少一第一輸出電壓減去一第二輸出電壓，以產生至少一比較電壓差；以及 將一第二參考電壓減去該至少一比較電壓差以產生該至少一第二電壓差。
18. 如請求項17的控制方法，更包含： 將該第一組切換訊號與該至少一第二組切換訊號用以分別控制該些諧振轉換電路的該組開關元件，以調整該些輸出電壓。

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