TWI737013B - Method for controlling auxiliary circuit of power convertor - Google Patents
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Abstract
Description
本發明是關於一種電源轉換器,特別是關於一種電源轉換器之輔助電路及輔助電路之控制方法。 The present invention relates to a power converter, in particular to an auxiliary circuit of the power converter and a control method of the auxiliary circuit.
電力電子發展至今,各類型之電源轉換器已發展得相當成熟,而隨著環保議題越趨重視,電源轉換器之轉換效率的提升也成了節能的重要課題之一。其中,LLC諧振轉換器在高頻操作下具有一次側開關零電壓切換且二次側整流元件零電流切換之特點,可大幅提升系統之轉換效率,LLC諧振轉換器之變壓器激磁感值的增加有助於諧振槽激磁感電流的降低,而可減少導通損失,但在輕載情況下減少導通損失的效果卻相當有限,相同的情形也會發生在具有變壓器之轉換器,例如相移全橋轉換器、SRC(Serious Resonant Converter)或PRC(Parallel Resonant converter)...等。 Since the development of power electronics, various types of power converters have developed quite maturely, and as environmental issues have become more and more important, the improvement of the conversion efficiency of power converters has become one of the important topics of energy saving. Among them, the LLC resonant converter has the characteristics of zero voltage switching of the primary side switch and zero current switching of the secondary side rectifier element under high-frequency operation, which can greatly improve the conversion efficiency of the system. The increase in the magnetizing inductance of the transformer of the LLC resonant converter is Helps reduce the excitation current of the resonant tank, and can reduce the conduction loss, but the effect of reducing the conduction loss under light load conditions is quite limited. The same situation can also occur in converters with transformers, such as phase-shifted full-bridge conversion. , SRC (Serious Resonant Converter) or PRC (Parallel Resonant converter)...etc.
本發明的主要目的在於提供一電源轉換器之輔助電路,其藉由多個輔助功率開關的控制,以選擇性地讓與電源轉換器之互感相互感應之輔助互感的跨壓是否為零,而可改變電源轉換器之諧振槽的等效諧振電感大小,使電源 感應器之諧振頻率能夠在不同負載情況下改變,達成全載之效率提升。 The main purpose of the present invention is to provide an auxiliary circuit of a power converter, which is controlled by a plurality of auxiliary power switches to selectively make the cross voltage of the auxiliary mutual inductance of the mutual inductance of the power converter zero, and The equivalent resonant inductance of the resonant tank of the power converter can be changed to make the power The resonant frequency of the inductor can be changed under different load conditions to achieve a full load efficiency improvement.
本發明之一種電源轉換器之輔助電路包含一輔助互感、一第一輔助功率開關、一第二輔助功率開關、一第三輔助功率開關及一第四輔助功率開關,該輔助互感具有一第一端及一第二端,該輔助互感與該電源轉換器之該互感相互感應,該第一輔助功率開關之一端電性連接至一第一節點,另一端電性連接至該輔助互感之該第一端,該第二輔助功率開關之一端電性連接至該第一節點,另一端電性連接至該輔助互感之該第二端,該第三輔助功率開關之一端電性連接至該輔助互感之該第一端,另一端電性連接至一第二節點,該第四輔助功率開關之一端電性連接至該輔助互感之該第二端,另一端電性連接至該第二節點。 An auxiliary circuit of a power converter of the present invention includes an auxiliary mutual inductance, a first auxiliary power switch, a second auxiliary power switch, a third auxiliary power switch, and a fourth auxiliary power switch. The auxiliary mutual inductance has a first auxiliary power switch. Terminal and a second terminal, the auxiliary mutual inductance and the mutual inductance of the power converter induce each other, one end of the first auxiliary power switch is electrically connected to a first node, and the other end is electrically connected to the first node of the auxiliary mutual inductance At one end, one end of the second auxiliary power switch is electrically connected to the first node, the other end is electrically connected to the second end of the auxiliary mutual inductance, and one end of the third auxiliary power switch is electrically connected to the auxiliary mutual inductance The first end and the other end are electrically connected to a second node, one end of the fourth auxiliary power switch is electrically connected to the second end of the auxiliary mutual inductance, and the other end is electrically connected to the second node.
本發明之一種輔助電路的控制方法包含:於該電源轉換器之一正半周能量傳遞區間中,截止該第一、第二及第三輔助功率開關並導通該第四輔助功率開關,使該輔助互感、該第四輔助功率開關及該第三輔助功率開關之一背接二極體構成一電流迴路,且該輔助互感之一跨壓實質為零;以及於該電源轉換器之一負半周能量傳遞區間中,截止該第一、第二及第四輔助功率開關並導通該第三輔助功率開關,使該輔助互感、該第三輔助功率開關、該第四輔助功率開關之一背接二極體構成一電流迴路,且該輔助互感之一跨壓實質為零。 An auxiliary circuit control method of the present invention includes: in a positive half-cycle energy transfer interval of the power converter, turning off the first, second, and third auxiliary power switches and turning on the fourth auxiliary power switch, so that the auxiliary Mutual inductance, one of the fourth auxiliary power switch and one of the third auxiliary power switch is connected to the back of the diode to form a current loop, and one of the auxiliary mutual inductances is substantially zero; and a negative half cycle energy of the power converter In the transmission interval, the first, second, and fourth auxiliary power switches are turned off and the third auxiliary power switch is turned on, so that one of the auxiliary mutual inductance, the third auxiliary power switch, and the fourth auxiliary power switch is back-connected to two poles The body constitutes a current loop, and one of the auxiliary mutual inductances is substantially zero.
本發明之一種輔助電路的控制方法包含:於該電源轉換器之一正半周能量傳遞區間中,截止該第二及第三輔助功率開關並導通該第一、第四輔助功率開關,使該電源轉換器之一輸入電壓、該第一輔助功率開關、該輔助互感及該第四輔助功率開關構成一電流迴路,且該輔助互感之一跨壓實質為該輸入電壓之電壓大小;以及於該電源轉換器之一負半周能量傳遞區間中,截止該第一及第四輔助功率開關並導通該第二及第三輔助功率開關,使該電源轉換器之該輸 入電壓、該第二輔助功率開關、該輔助互感及該第三輔助功率開關構成一電流迴路,且該輔助互感之一跨壓實質為該輸入電壓之電壓大小。 An auxiliary circuit control method of the present invention includes: in a positive half-cycle energy transfer interval of the power converter, turning off the second and third auxiliary power switches and turning on the first and fourth auxiliary power switches to make the power supply An input voltage of the converter, the first auxiliary power switch, the auxiliary mutual inductance, and the fourth auxiliary power switch constitute a current loop, and a cross-voltage of the auxiliary mutual inductance is essentially the magnitude of the input voltage; and in the power supply In a negative half-cycle energy transfer interval of the converter, the first and fourth auxiliary power switches are turned off and the second and third auxiliary power switches are turned on, so that the output of the power converter is The input voltage, the second auxiliary power switch, the auxiliary mutual inductance, and the third auxiliary power switch constitute a current loop, and a cross voltage of the auxiliary mutual inductance is substantially the magnitude of the input voltage.
本發明一種輔助電路的控制方法包含:於該電源轉換器之一正半周能量傳遞區間中,截止該第一及第四輔助功率開關並導通該第二及第三輔助功率開關,使該電源轉換器之該輸入電壓、該第二輔助功率開關、該輔助互感及該第三輔助功率開關構成一電流迴路,且該輔助互感之一跨壓實質為該輸入電壓之電壓大小;以及於該電源轉換器之一負半周能量傳遞區間中,截止該第二及第三輔助功率開關並導通該第一、第四輔助功率開關,使該電源轉換器之一輸入電壓、該第一輔助功率開關、該輔助互感及該第四輔助功率開關構成一電流迴路,且該輔助互感之一跨壓實質為該輸入電壓之電壓大小。 An auxiliary circuit control method of the present invention includes: in a positive half-cycle energy transfer interval of the power converter, turning off the first and fourth auxiliary power switches and turning on the second and third auxiliary power switches, so that the power is converted The input voltage of the device, the second auxiliary power switch, the auxiliary mutual inductance, and the third auxiliary power switch constitute a current loop, and a cross voltage of the auxiliary mutual inductance is essentially the magnitude of the input voltage; and in the power conversion In the negative half-cycle energy transfer interval of one of the power converters, the second and third auxiliary power switches are turned off and the first and fourth auxiliary power switches are turned on, so that an input voltage of the power converter, the first auxiliary power switch, the The auxiliary mutual inductance and the fourth auxiliary power switch constitute a current loop, and a cross-voltage of the auxiliary mutual inductance is essentially the magnitude of the input voltage.
本發明藉由該輔助電路之該些輔助功率開關的控制,可改變該電源轉換器之諧振槽的等效電感值,而能夠在不同負載情況下讓諧振槽操作於最合適之諧振頻率,以提升該電源轉換器全載之轉換效率。此外,本發明藉由該輔助電路之該些輔助功率開關的控制,可在該電源轉換器之輸出電壓過低或過高時進行調整,以提高或降低該電源轉換器的增益,而有更廣泛的應用。 Through the control of the auxiliary power switches of the auxiliary circuit, the present invention can change the equivalent inductance value of the resonant tank of the power converter, and can operate the resonant tank at the most suitable resonant frequency under different load conditions. Improve the conversion efficiency of the power converter at full load. In addition, the present invention, through the control of the auxiliary power switches of the auxiliary circuit, can be adjusted when the output voltage of the power converter is too low or too high, so as to increase or decrease the gain of the power converter. Wide range of applications.
100:電源轉換器 100: power converter
110:輸入電壓 110: Input voltage
120:第一功率開關 120: The first power switch
121:背接二極體 121: Back to Diode
122:寄生電容 122: Parasitic capacitance
130:第二功率開關 130: second power switch
131:背接二極體 131: Back Diode
132:寄生電容 132: Parasitic capacitance
140:諧振電容 140: Resonant capacitor
150:第一激磁電感 150: first magnetizing inductance
160:第一互感 160: first mutual inductance
170:諧振電感 170: Resonant inductor
180:第二激磁電感 180: second magnetizing inductance
190:第二互感 190: Second Mutual Inductance
200:輔助電路 200: auxiliary circuit
210:輔助互感 210: auxiliary mutual inductance
211:第一端 211: first end
212:第二端 212: second end
220:第一輔助功率開關 220: First auxiliary power switch
221:背接二極體 221: Back Diode
222:寄生電容 222: Parasitic capacitance
230:第二輔助功率開關 230: second auxiliary power switch
231:背接二極體 231: Back Diode
232:寄生電容 232: Parasitic capacitance
240:第三輔助功率開關 240: Third auxiliary power switch
241:背接二極體 241: Back Diode
242:寄生電容 242: Parasitic capacitance
250:第四輔助功率開關 250: Fourth auxiliary power switch
251:背接二極體 251: Back Diode
252:寄生電容 252: Parasitic capacitance
300:輸出電路 300: output circuit
310:第一抽頭互感 310: first tap mutual inductance
320:第二抽頭互感 320: second tap mutual inductance
330:第一二極體 330: first diode
340:第二二極體 340: second diode
350:輸出電容 350: output capacitor
351:第一輸出端 351: First output
352:第二輸出端 352: second output
360:負載 360: load
N1:第一節點 N1: the first node
N2:第二節點 N2: second node
Nr:諧振節點 Nr: resonance node
第1圖:依據本發明之一實施例,一電源轉換器之輔助電路的電路圖。 Figure 1: A circuit diagram of an auxiliary circuit of a power converter according to an embodiment of the present invention.
第2圖:依據本發明之一實施例,該電源轉換器之輔助電路的電路作動圖。 Figure 2: According to an embodiment of the present invention, the circuit diagram of the auxiliary circuit of the power converter.
第3圖:依據本發明之一實施例,該電源轉換器的電路圖。 Figure 3: A circuit diagram of the power converter according to an embodiment of the present invention.
第4至12圖:依據本發明之一實施例,該電源轉換器的電路作動圖。 Figures 4 to 12: according to an embodiment of the present invention, the circuit diagram of the power converter.
第13圖:依據本發明之一實施例,該電源轉換器之輔助電路的電路作動圖。 Figure 13: According to an embodiment of the present invention, the circuit diagram of the auxiliary circuit of the power converter.
第14圖:依據本發明之一實施例,該電源轉換器之輔助電路的電路作動圖。 Figure 14: According to an embodiment of the present invention, the circuit diagram of the auxiliary circuit of the power converter.
請參閱第1圖,其為本發明之一實施例,一種電源轉換器之轉換電路200之電路圖,該輔助電路200包含一輔助互感210、一第一輔助功率開關220、一第二輔助功率開關230、一第三輔助功率開關240及一第四輔助功率開關250,其中,該輔助互感210具有一第一端211及一第二端212,該輔助互感210與該電源轉換器100之互感相互感應,該第一輔助功率開關220之一端電性連接至一第一節點N1,該第一輔助功率開關220之另一端電性連接至該輔助互感210之該第一端211,該第二輔助功率開關230之一端電性連接至該第一節點N1,該第二輔助功率開關230之另一端電性連接至該輔助互感210之該第二端212,該第三輔助功率開關240之一端電性連接至該輔助互感210之該第一端211,該第三輔助功率開關240之另一端電性連接至一第二節點N2,該第四輔助功率開關250之一端電性連接至該輔助互感210之該第二端212,該第四輔助功率開關250之另一端電性連接至該第二節點N2。在本實施例中,該第一、第二、第三及第四輔助功率開關皆為N-type MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)。
Please refer to Figure 1, which is an embodiment of the present invention, a circuit diagram of a
請參閱第1圖,該第一、第二、第三及第四輔助功率開關220、230、240、250皆具有一背接二極體及一寄生電容,其中,該第一輔助功率開關220之該背接二極體221之負極端電性連接該第一節點N1,該第一輔助功率開關220之該背接二極體221之正極端電性連接該輔助互感210之該第一端211。該第二輔助功率開關230之該背接二極體231之負極端電性連接該第一節點N1,該第二輔助
功率開關230之該背接二極體231之正極端電性連接該輔助互感210之該第二端212。該第三輔助功率開關240之該背接二極體241之正極端電性連接該第二節點N2,該第三輔助功率開關240之該背接二極體241之負極端電性連接該輔助互感210之該第一端211。該第四輔助功率開關250之該背接二極體251之正極端電性連接該第二節點N2,該第四輔助功率開關250之該背接二極體251之負極端電性連接該輔助互感210之該第二端212。各該寄生電容222、232、242、252分別並聯各該背接二極體221、231、241、251。
Please refer to Figure 1, the first, second, third and fourth auxiliary power switches 220, 230, 240, 250 all have a back-connected diode and a parasitic capacitance, wherein the first
請參閱第2圖,當該輔助電路200之該第一輔助功率開關220、該第二輔助功率開關230及該第三輔助功率開關240截止且該第四輔助功率開關250導通時,若該電源轉換器100之互感有一電流由其打點端流入,該輔助電感212會有一電流由其打點端流出,使該輔助電路200之該輔助電感210、該第四輔助功率開關250及該第三輔助功率開關240之該背接二極體241構成一電流迴路,此時,該輔助電感210的跨壓為零,而經由該輔助互感210與該電源轉換器100之互感相互感應後,可讓該電源轉換器100之互感的跨壓亦為零而不參與該電源轉換器100之諧振槽的諧振,達成諧振槽之等效電感值可變之功效,而能在負載端在不同負載大小的情況下將諧振槽調整為最適當之諧振頻率。
Please refer to Figure 2, when the first
請參閱第3圖,其為該電源轉換器100之一實施例,在本實施例中,該電源轉換器100為一LLC諧振轉換器,其中該電源轉換器100具有一輸入電壓110、一第一功率開關120、一第二功率開關130、一諧振電容140、一第一激磁電感150、一第一互感160、一諧振電感170、一第二激磁電感180、一第二互感190及一輸出電路300。
Please refer to Figure 3, which is an embodiment of the
該第一功率開關120之一端電性連接該輸入電壓110之一正極,該
第一功率開關120之另一端電性連接一諧振節點Nr,該第二功率開關130之一端電性連接該諧振節點Nr,該第二功率開關130之另一端電性連接該輸入電壓110之一負極,該諧振電容140之一端電性連接該諧振節點Nr,該諧振電容140之另一端電性連接該第一激磁電感150之一端,該第一激磁電感150之另一端電性連接該諧振電感170之一端,該第一互感160與該第一激磁電感150並聯,該諧振電感170之另一端電性連接該第二激磁電感180之一端,該第二激磁電感180之另一端電性連接該輸入電壓110之該負極,該第二互感190與該第二激磁電感180並聯。該第一互感160與該輸出電路300相互感應,該第二互感190與該輔助電路200之該輔助互感210相互感應。其中,該諧振電容140、該第一激磁電感150、該第一互感160、該諧振電感170、該第二激磁電感180及該第二互感190構成LLC諧振電轉器之諧振槽,且藉由該輔助電路200之該些輔助功率開關的控制,可讓該第二激磁電感180及該第二互感190的跨壓為零,以改變該諧振槽的等效電感值。
One end of the
請再參閱第3圖,該輸出電路300具有一第一抽頭互感310、一第二抽頭互感320、一第一二極體330、一第二二極體340、一輸出電容350及一負載360。該第一抽頭互感310之一端電性連接該第一二極體330之一端,該第一抽頭互感310之另一端電性連接該第二抽頭互感320之一端及該輸出電容350之一第二輸出端352,且該第一抽頭互感310與該第一互感160相互感應,該第一二極體330之另一端電性連接該輸出電容350之一第一輸出端351,該第二抽頭互感320之另一端電性連接該第二二極體340之一端,且該第二抽頭互感320與該第一互感160相互感應,該第二二極體340之另一端電性連接該輸出電容350之該第一輸出端351,該負載360之兩端分別電性連接該輸出電容350之該第一輸出端351及該第二輸出端352。
Please refer to Figure 3 again, the
請參閱第4至12圖,為本實施例之該電源轉換器100不同階段的電路作動,其中第4至12圖之電路作動僅為該電源轉換器100四分之一個作動週期,而非完整之電路作動。
Please refer to Figures 4 to 12, which are the circuit actions of the
請參閱第4圖,於一正半周能量傳遞區間中,該電源轉換器100之該第一功率開關120導通、該第二功率開關130截止,該輔助電路200之該第一、第二及第三輔助功率開關220、230、240截止、該第四輔助功率開關250導通。該電源轉換器100之該輸入電壓110、該第一功率開關120、該諧振電容140、該第一激磁電感150、該第一互感160、該諧振電感170、該第二激磁電感180及該第二互感190構成電流迴路。該輔助電路200之該輔助互感210、該第四輔助功率開關250及該第三輔助功率開關240之該背接二極體241構成電流迴路,使得該輔助互感210的跨壓為零,亦使該第一激磁電感150及該第一互感160的跨壓為零,而降低了諧振槽的等效電感值。
Please refer to FIG. 4, in a positive half-cycle energy transfer interval, the
請參閱第5圖,於一正半周能量傳遞之循環區間中,該電源轉換器100之該第一功率開關120導通、該第二功率開關130截止,該輔助電路200之該第一、第二及第三輔助功率開關220、230、240截止、該第四輔助功率開關250導通。此區間中,由於該諧振槽之諧振電流小於該第一激磁電感150的激磁電流,使諧振槽之諧振電流完全流入該第一激磁電感150,該第一互感160解耦,該輸出電路300由該輸出電容350提供能量至該負載360。此時,該電源轉換器100之該輸入電壓110、該第一功率開關120、該諧振電容140、該第一激磁電感150、該諧振電感170、該第二激磁電感180及該第二互感190構成電流迴路。該輔助電路200之該輔助互感210、該第四輔助功率開關250及該第三輔助功率開關240之該背接二極體241構成電流迴路,使得該輔助互感210的跨壓為零,亦使該第一激磁電感150及
該第一互感160的跨壓為零,讓此區間僅有該諧振電容140、該第一激磁電感150及該諧振電感170參與諧振。
Please refer to Figure 5. In a positive half-cycle energy transfer cycle, the
請參閱第6圖,於一主開關零電壓切換區間中,該電源轉換器100之該第一功率開關120及該第二功率開關130截止,該輔助電路200之該第一、第二、第三及第四輔助功率開關220、230、240、250截止。此時,該第一互感160仍為解耦狀態,該輸入電壓110、該第一功率開關120之該寄生電容122、該諧振電容140、該第一激磁電感150、該諧振電感170、該第二激磁電感180及該第二互感190構成電流迴路而對該第一功率開關120之該寄生電容122充電。該第二功率開關130之該寄生電容132、該諧振電容140、該第一激磁電感150、該諧振電感170、該第二激磁電感180及該第二互感190構成電流迴路而對該第二功率開關130之該寄生電容132放電,此區間直至兩個該寄生電容122、132完成充放電結束,以達成該第二功率開關130的零電壓導通。另外,在此區間中,該輔助電路200之該輔助互感210、該第二輔助功率開關230之該寄生電容232、該輸入電壓110及該第三輔助功率開關240之該背接二極體241構成電流迴路而對該第二輔助功率開關230之該寄生電容232放電。該輔助互感210、該第四輔助功率開關250之該寄生電容252及該第三輔助功率開關240之該背接二極體241構成電流迴路而對該第四輔助功率開關250之該寄生電容252充電。
Please refer to FIG. 6, in a zero-voltage switching interval of the main switch, the
請參閱第7圖,於一主開關零電壓切換及副開關寄生電容充放電區間中,該電源轉換器100之該第一功率開關120及該第二功率開關130截止,該輔助電路200之該第一、第二、第三及第四輔助功率開關220、230、240、250皆截止,該第一及第二功率開關120、130之兩個該寄生電容122、132已完成充放電而未有電流通過。此時,該第一互感160仍為解耦狀態,該諧振電容140、該第一激
磁電感150、該諧振電感170、該第二激磁電感180、該第二互感190及該第二功率開關130及該背接二極體131構成電流迴路。該輔助電路200之該輔助互感210、該第二輔助功率開關230之該寄生電容232、該輸入電壓110及該第三輔助功率開關240之該背接二極體241構成電流迴路而持續對該第二輔助功率開關230之該寄生電容232放電,該輔助互感210、該第四輔助功率開關250之該寄生電容252及該第三輔助功率開關240之該背接二極體241構成電流迴路而持續對該第四輔助功率開關250之該寄生電容252充電,此區間至兩個該寄生電容232、252完成放充電結束。
Please refer to Figure 7. In a main switch zero voltage switching and auxiliary switch parasitic capacitance charging and discharging interval, the
請參閱第8圖,於一主開關零電壓切換及寄生電容完成充放電區間中,該電源轉換器100之該第一功率開關120及該第二功率開關130截止,該輔助電路200之該第一、第二、第三及第四輔助功率開關220、230、240、250皆截止。此時,該第一互感160仍為解耦狀態,該諧振電容140、該第一激磁電感150、該諧振電感170、該第二激磁電感180及該第二互感190構成電流迴路。該輔助電路200之該第二及第四輔助功率開關230、250之兩個該寄生電容232、252完成放充電,該輔助互感210、該第二輔助功率開關230之該背接二極體231、該輸入電壓110及該第三輔助功率開關240之該背接二極體241構成電流迴路,此區間至該第二功率開關130導通而結束。
Please refer to Figure 8. In the zero-voltage switching of the main switch and the completion of the parasitic capacitance charging and discharging interval, the
請參閱第9圖,於一負半周能量傳遞之換相區間中,該電源供應器100之該第一功率開關120截止,該第二功率開關130導通,該輔助電路200之該第一、第二、第三及第四輔助功率開關220、230、240、250皆截止。該電源供應器100之該諧振電容140、該第二功率開關130、該第二激磁電感180、該第二互感190、該諧振電感170、該第一激磁電感150及該第一互感160構成電流迴路,諧振
槽之諧振電流小於該第一激磁電感150之該激磁電流,該第一互感160與該輸出電路300重新耦合,該輸出電路300之該第二二極體340導通,電流由該第二抽頭互感320輸出並經由該第二二極體340傳送至該輸出電容350及該負載360。而該輔助電路200之該輔助互感210的電流仍下降中,該輔助互感210、該第二輔助功率開關230之該背接二極體231、該輸入電壓110及該第三輔助功率開關240之該背接二極體241構成電流迴路。
Please refer to Figure 9, in a negative half-cycle energy transfer period, the
請參閱第10圖,於一負半周能量傳遞之輔助電路參與諧振區間中,該電源供應器100之該第一功率開關120截止,該第二功率開關130導通,該輔助電路200之該第一、第二、第三及第四輔助功率開關220、230、240、250皆截止。該電源供應器100之該諧振電容140、該第二功率開關130、該第二激磁電感180、該第二互感190、該諧振電感170、該第一激磁電感150及該第一互感160構成電流迴路。而該輔助電路200之該輔助互感210的電流降至零,此時該第一、第二、第三及第四輔助功率開關220、230、240、250之該些寄生電容222、232、242、252映射至該電源轉換器100之諧振槽參與諧振。
Please refer to FIG. 10, in a negative half cycle energy transfer auxiliary circuit participating in the resonance interval, the
請參閱第11圖,於一負半周能量傳遞之輔助電路寄生電容充放電區間中,該電源供應器100之該第一功率開關120截止,該第二功率開關130導通,該輔助電路200之該第一、第二及第四輔助功率開關220、230、250截止,該第三輔助功率開關240導通。該電源供應器100之該諧振電容140、該第二功率開關130、該第二激磁電感180、該第二互感190、該諧振電感170、該第一激磁電感150及該第一互感160構成電流迴路。該輔助電路200之該輔助電感210、該第三輔助功率開關240、該輸入電壓110、該第二輔助功率開關230之該寄生電容232形成電流迴路,以對該第二輔助功率開關230之該寄生電容232充電,該輔助電感210、
該第三輔助功率開關240及該第四輔助功率開關250之該寄生電容252形成電流迴路,以對該第四輔助功率開關250之該寄生電容252放電。
Please refer to Figure 11, in a negative half cycle energy transfer auxiliary circuit parasitic capacitance charging and discharging interval, the
請參閱第12圖,於一負半周能量傳遞區間中,該電源供應器100之該第一功率開關120截止,該第二功率開關130導通,該輔助電路200之該第一、第二及第四輔助功率開關220、230、250截止,該第三輔助功率開關240導通。該電源供應器100之該諧振電容140、該第二功率開關130、該第二激磁電感180、該第二互感190、該諧振電感170、該第一激磁電感150及該第一互感160構成電流迴路。而該輔助電路200之該輔助互感210、該第三輔助功率開關240及該第四輔助功率開關250之該背接二極體251構成電流迴路,使得該輔助互感210的跨壓為零,亦使該第一激磁電感150及該第一互感160的跨壓為零,相同地,可改變負半周能量傳遞之諧振槽的等效電感值。
Please refer to FIG. 12, in a negative half-cycle energy transfer interval, the
本發明藉由該輔助電路200之該些輔助功率開關的控制,可改變該電源轉換器100之諧振槽的等效電感值,而能夠在不同負載情況下讓諧振槽操作於最合適之諧振頻率,以提升該電源轉換器100全載之轉換效率。
The present invention can change the equivalent inductance value of the resonant tank of the
請參閱第13圖,當該電源轉換器100之該輸入電壓110大小不足時,於該電源轉換器100之該正半周能量傳遞區間中,該電源轉換器100之該第一功率開關120導通、該第二功率開關130截止,而該輔助電路200截止該第二及第三輔助功率開關230、240並導通該第一及第四輔助功率開關220、250,使該電源轉換器100之該輸入電壓110、該第一輔助功率開關220、該輔助互感210及該第四輔助功率開關250構成一電流迴路,此時,該輔助互感210之一跨壓實質為該輸入電壓110之電壓大小,且該輔助互感210之該跨壓透過該輔助互感210及該第二互感190的相互感應而映射至該電源轉換器100,以提升該電源轉換器100於正半周能
量傳遞的等效輸入電壓。於該電源轉換器100之該負半周能量傳遞區間中,該電源轉換器100之該第一功率開關120截止、該第二功率開關130導通,而該輔助電路200截止該第一及第四輔助功率開關220、250並導通該第二及第三輔助功率開關230、240,使該電源轉換器100之該輸入電壓110、該第二輔助功率開關230、該輔助互感210及該第三輔助功率開關240構成一電流迴路,且該輔助互感210之一跨壓實質為該輸入電壓110之電壓大小,且該輔助互感210之該跨壓透過該輔助互感210及該第二互感190的相互感應而映射至該電源轉換器100,以提高該電源轉換器100於負半周能量傳遞的等效輸入電壓。
Please refer to Figure 13, when the
請參閱第14圖,當該電源轉換器100之該輸入電壓110大小過高時,於該電源轉換器100之該正半周能量傳遞區間中,該電源轉換器100之該第一功率開關120導通、該第二功率開關130截止,而該輔助電路200截止該第一及第四輔助功率開關220、250並導通該第二及第三輔助功率開關230、240,使該電源轉換器100之該輸入電壓110、該第三輔助功率開關240、該輔助互感210及該第二輔助功率開關230構成一電流迴路,此時,該輔助互感210之一跨壓實質為該輸入電壓110之電壓大小,且該輔助互感210之該跨壓透過該輔助互感210及該第二互感190的相互感應而映射至該電源轉換器100,以降低該電源轉換器100於正半周能量傳遞的等效輸入電壓。於該電源轉換器100之該負半周能量傳遞區間中,該電源轉換器100之該第一功率開關120截止、該第二功率開關130導通,而該輔助電路200截止該第二及第三輔助功率開關230、240並導通該第一、第四輔助功率開關220、250,使該電源轉換器100之該輸入電壓110、該第一輔助功率開關220、該輔助互感210及該第四輔助功率開關250構成一電流迴路,且該輔助互感210之一跨壓實質為該輸入電壓110之電壓大小,且該輔助互感210之該跨壓透過該輔
助互感210及該第二互感190的相互感應而映射至該電源轉換器100,以降低該電源轉換器100於正半周能量傳遞的等效輸入電壓。
Please refer to FIG. 14, when the
本發明藉由該輔助電路200之該些輔助功率開關的控制,可在該電源轉換器100之輸出電壓110過低或過高時進行調整,以提高或降低該電源轉換器100的增益,而具有更廣泛的應用。
Through the control of the auxiliary power switches of the
本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準,任何熟知此項技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內所作之任何變化與修改,均屬於本發明之保護範圍。 The scope of protection of the present invention shall be determined by the scope of the attached patent application. Anyone who is familiar with the art and makes any changes and modifications without departing from the spirit and scope of the present invention shall fall within the scope of protection of the present invention. .
100:電源轉換器 100: power converter
200:電源轉換器之輔助電路 200: Auxiliary circuit of power converter
210:輔助互感 210: auxiliary mutual inductance
211:第一端 211: first end
212:第二端 212: second end
220:第一輔助功率開關 220: First auxiliary power switch
221:背接二極體 221: Back Diode
222:寄生電容 222: Parasitic capacitance
230:第二輔助功率開關 230: second auxiliary power switch
231:背接二極體 231: Back Diode
232:寄生電容 232: Parasitic capacitance
240:第三輔助功率開關 240: Third auxiliary power switch
241:背接二極體 241: Back Diode
242:寄生電容 242: Parasitic capacitance
250:第四輔助功率開關 250: Fourth auxiliary power switch
251:背接二極體 251: Back Diode
252:寄生電容 252: Parasitic capacitance
N1:第一節點 N1: the first node
N2:第二節點 N2: second node
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Citations (4)
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TW201110526A (en) * | 2009-09-10 | 2011-03-16 | Atomic Energy Council | Circuit of reducing power loss on switching |
CN102170240A (en) * | 2011-04-20 | 2011-08-31 | 浙江大学 | Hybrid drive full-bridge synchronous rectifier |
CN103580490A (en) * | 2012-06-27 | 2014-02-12 | 株式会社日立信息通信工程 | Dc-dc converter |
CN103607150A (en) * | 2013-09-30 | 2014-02-26 | 哈尔滨工业大学 | Thrust compensation system for double winding voice coil motor |
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- 2019-10-22 TW TW108138126A patent/TWI737013B/en active
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