TWI807588B - 橋式轉換器及其控制方法 - Google Patents
橋式轉換器及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI807588B TWI807588B TW111101603A TW111101603A TWI807588B TW I807588 B TWI807588 B TW I807588B TW 111101603 A TW111101603 A TW 111101603A TW 111101603 A TW111101603 A TW 111101603A TW I807588 B TWI807588 B TW I807588B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- control signal
- control
- switch
- period
- phase
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 24
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 36
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 13
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 23
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Supplying Of Containers To The Packaging Station (AREA)
- Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
一種橋式轉換器係轉換輸入電壓為輸出電壓,且包括切換電路、變壓器、整流電路及控制模組。切換電路包括第一開關與第二開關,且控制模組設定第一時段與第二時段。控制模組基於輸出電壓提供第一控制訊號與第二控制訊號控制切換電路,且第一控制訊號控制第一開關,第二控制訊號控制第二開關。控制模組基於被設定在待機模式而將第一控制訊號與第二控制訊號的操作頻率固定於最高頻率,且於第一時段提供第一控制訊號與第二控制訊號,以及於第二時段屏蔽第一控制訊號與第二控制訊號。
Description
本發明係有關一種橋式轉換器及其控制方法,尤指一種具有降低待機模式功耗功能之橋式轉換器及其控制方法。
由於資訊產業近年來快速發展,電源供應器扮演重要角色,尤其是大型資訊設備所需功率逐漸增加,因此電源供應器輸出功率因應負載需求也逐漸增大。請參閱圖1為電源供應器採用多模組轉換器並聯架構,在多模組的設計中,轉換模組100A包括多個並聯的轉換器1A。而且,由於橋式轉換器(bridge converter)特別適用於大功率的場合,因此多模組的設計架構通常以橋式轉換器的電路為主。相較於電源供應器採用單一大功率的轉換器的設計,使用多模組的設計可避免系統因單一轉換器損壞而造成停機的狀況。
在多個轉換器1A並聯的應用中,當負載200的抽載量低於某一個程度時會將部分轉換器1A設定於待機模式而不提供電力,系統所需電力完全由未待機的轉換器1A提供以使電源供應器工作在較高效率條件。
為降低成本,轉換器1A中提供多個功率開關(圖未示)控制訊號的驅動電路通常會利用功率開關搭配被動元件使驅動電路共用驅動電源。但在轉換器1A待機期間,功率開關因長時間處於禁能狀態,致使部分驅動電路因驅動電源電壓過低而被強制關閉。如此,在轉換器1A被喚醒時,驅動電源需要重新建立才能使轉換器1A正常工作。這過程可能造成功率開關瞬間需承受一個很大的電流應力或輸出電壓Vo來不及供應足夠的能量導致電壓跌落(drop)過深的狀況。
所以,如何設計出一種具有降低待機模式功耗功能之橋式轉換器及其控制方法,以避免轉換器進入待機模式時,其內部的驅動電路進入欠壓鎖定而被強制關閉的狀況,乃為本案創作人所欲行研究的一大課題。
為了解決上述問題,本發明係提供一種具有降低待機模式功耗功能之橋式轉換器,以克服習知技術的問題。本發明的橋式轉換器係轉換輸入電壓為輸出電壓,且包括切換電路、變壓器、整流電路及控制模組。切換電路包括第一開關與第二開關,且變壓器包括初級側與次級側,初級側耦接切換電路。整流電路耦接次級側,控制模組設定第一時段與第二時段,且基於輸出電壓提供第一控制訊號與第二控制訊號控制切換電路。其中,第一控制訊號控制第一開關,且第二控制訊號控制第二開關;控制模組基於被設定在待機模式而將第一控制訊號與第二控制訊號的操作頻率固定於最高頻率,且於第一時段提供第一控制訊號與第二控制訊號,以及於第二時段屏蔽第一控制訊號與第二控制訊號。
為了解決上述問題,本發明係提供一種橋式轉換器的控制方法,以克服習知技術的問題。因此,本發明橋式轉換器係轉換輸入電壓為輸出電壓,且包括切換電路、變壓器及整流電路;切換電路包括由第一控制信號控制的第一開關與第二控制信號控制的第二開關,且第一控制信號與第二控制信號具有操作頻率;控制方法包括下列步驟:(a)基於被設定在待機模式而將操作頻率固定於最高頻率,且計數第一時段與第二時段。(b)基於第一時段提供第一控制訊號與第二控制訊號。(c)基於第二時段屏蔽第一控制訊號與第二控制訊號。
本發明之主要目的及功效在於,當橋式轉換器收到需轉換為待機模式的第一控制命令而進入待機模式時,控制單元仍控制切換電路在第一時段切換,且在第二時段不切換。如此,可以讓上臂驅動電路持續被驅動,以在橋式轉換器由待機模式被喚醒時,無須經過啟動(start-up)時間,即可正常保持工作。
為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效,請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖,相信本發明之目的、特徵與特點,當可由此得一深入且具體之瞭解,然而所附圖式僅提供參考與說明用,並非用來對本發明加以限制者。
100A:轉換模組
1A:轉換器
1、1’、1’’:橋式轉換器
10、10’:切換電路
10-1:第一橋臂
Q1:第一開關
Q2:第二開關
10-2:第二橋臂
Q3:第三開關
Q4:第四開關
20:變壓器
22:初級側
24:次級側
30、30’:整流電路
30-1:第一同步整流橋臂
SR1:第一同步整流開關
SR2:第二同步整流開關
30-2:第二同步整流橋臂
SR3:第三同步整流開關
SR4:第四同步整流開關
40、40’:控制模組
42、42’:控制單元
422:頻率控制單元
424、424’:訊號調製單元
426:屏蔽單元
44、44’:驅動模組
442、442’:自舉電路
C1:第一電容
D:二極體
C2:第二電容
444:驅動電路
Co:輸出電容
Oring_FET:開關
200:負載
Vin:輸入電壓
Vo:輸出電壓
V1:第一電壓
V2:第二電壓
Sc1:第一控制訊號
Sc2:第二控制訊號
Sc3:第三控制訊號
Sc4:第四控制訊號
Cm1:第一控制命令
Cm2:第二控制命令
Fsw:操作頻率
T1:第一時段
T2:第二時段
Os:偏移量
(S100)~(S300):步驟
圖1為多模組轉換器並聯系統架構;圖2為本發明之橋式轉換器的電路方塊圖;圖3A為本發明初級側為半橋式的橋式轉換器電路圖;圖3B為本發明初級側為半橋式的橋式轉換器的控制單元電路方塊圖;
圖3C為本發明初級側為半橋式的橋式轉換器的控制訊號波形示意圖;圖4A為本發明初級側為全橋式的橋式轉換器電路圖;圖4B為本發明初級側為全橋式的橋式轉換器的控制單元電路方塊圖;圖4C為本發明初級側為全橋式的橋式轉換器控制訊號第一實施例的波形示意圖;圖4D為本發明初級側為全橋式的橋式轉換器控制訊號第二實施例的波形示意圖;圖5為本發明次級側為全橋式架構的轉換器電路圖;圖6A為本發明初級側為半橋式的橋式轉換器的控制方法流程圖;及圖6B為本發明初級側為全橋式的橋式轉換器的控制方法流程圖。
茲有關本發明之技術內容及詳細說明,配合圖式說明如下:
請參閱圖2,且配合參閱圖1。橋式轉換器1接收輸入電壓Vin,且轉換輸入電壓Vin為輸出電壓Vo,以提供輸出電壓Vo對負載200供電。橋式轉換器1包括切換電路10、變壓器20、整流電路30及控制模組40,且變壓器20包括初級側22與次級側24。初級側22耦接切換電路10,且次級側24耦接整流電路30。切換電路10接收輸入電壓Vin,且至少包括第一開關Q1與第二開關Q2。整流電路30耦接於次級側24與負載200之間,且至少包括第一同步
整流開關SR1與第二同步整流開關SR2。在橋式轉換器1正常工作的情況下,第一同步整流開關SR1可與切換電路10中的第一開關Q1的導通時序相同,且第二同步整流開關SR2可與第二開關Q2的導通時序相同。
控制模組40耦接第一開關Q1、第二開關Q2、第一同步整流開關SR1及第二同步整流開關SR2,且基於橋式轉換器1的輸出電壓Vo的回授(例如但不限於,通過回授電路)而提供第一控制訊號Sc1與第二控制訊號Sc2控制切換電路10。其中,控制模組40還基於會進入待機模式的狀況下,設定第一時段與第二時段,以在待機模式下對第一控制訊號Sc1與第二控制訊號Sc2進行調整。具體地,控制模組40會耦接轉換模組100A的控制器(圖未示,通常為整個模組的管理控制器,其可為獨立控制器抑或是多台並聯橋式轉換器1中主/從轉換器的主轉換器的控制模組40),且控制器基於負載200的需求,選擇性的調配橋式轉換器1的運作模式。
當轉換模組100A的控制器提供待機模式的控制命令至特定數量的橋式轉換器1的控制模組40時,控制模組40基於被設定在待機模式,而將第一控制訊號Sc1與第二控制訊號Sc2的操作頻率固定於最高頻率。最高頻率為橋式轉換器1操作頻率的上限值,或指橋式轉換器1在所有操作模式下的最大頻率,且通常由控制模組40預先設定。然後,控制模組40於第一時段提供第一控制訊號Sc1與第二控制訊號Sc2,且於該第二時段屏蔽第一控制訊號Sc1與第二控制訊號Sc2。如此,即可使橋式轉換器1在轉轉換模組100A解除待機模式時,無需等待控制模組40建立第一開關Q1的驅動電壓,其具體的操作於下文有更進一步地說明。值得一提,於本發明之一實施例中,控制模組40也可提供訊號控制第一同步整流開關SR1及第二同步整流開關SR2,且提供至變壓器不同側
的控制訊號會經過一隔離電路,然其非為本發明之主要技術特點,在此不再加以贅述。
請參閱圖3A,且配合參閱圖1~2。橋式轉換器1中與初級側22耦接的切換電路10為半橋式的電路架構,且次級側24與整流電路30為中心抽頭式架構的橋式整流電路。具體地,整流電路30包括串接的第一同步整流開關SR1與第二同步整流開關SR2,第一同步整流開關SR1與第二同步整流開關SR2分別耦接變壓器20次級側24之兩端,且第一同步整流開關SR1與第二同步整流開關SR2之間的節點為中點端。次級側24的中心抽頭端與中點端分別耦接輸出電容Co與負載200的二端,以形成半橋式整流電路。控制模組40包括控制單元42與驅動模組44,且驅動模組44包括自舉電路442與驅動電路444。控制單元42設定第一時段與第二時段,且於正常工作模式下基於輸出電壓Vo提供第一控制訊號Sc1與第二控制訊號Sc2。驅動模組44耦接第一開關Q1、第二開關Q2及控制單元42,且基於第二控制訊號Sc2(通常可以為控制開關切換的脈寬調變類型的訊號)為第一準位(例如但不限於為高準位)使第一電壓V1為上臂驅動電路供電。
具體地,第一電壓V1可為橋式轉換器1外部或內部供應,且對第一電容C1充電。自舉電路442耦接第一電容C1,且自舉電路442包括二極體D及第二電容C2。第一電容C1耦接驅動第二開關Q2的驅動電路444(簡稱下臂驅動電路),且二極體D的陽極耦接第一電容C1。第二電容C2耦接驅動第一開關Q1的驅動電路444(簡稱上臂驅動電路),且二極體D的陰極耦接第二電容C2。當第二開關Q2導通過程,二極體順偏D,第一電容C1上所儲存的第一電壓V1對第二電容C2充電,使第二電容C2儲存第二電壓V2。當第二電壓V2低於上
臂驅動電路的欠壓鎖定(UVLO;Undervoltage-Lockout)閾值時,上臂驅動電路將會關閉。如此,橋式轉換器1被喚醒時,上臂驅動電路無法運作,須待第二開關Q2導通讓第二電容C2充電至大於或等於欠壓鎖定閾值後,再經上臂驅動電路啟動(start-up)時間(大約為40微秒),上臂驅動電路方可順利驅動第一開關Q1。
本發明之主要目的及功效在於,當橋式轉換器1收到需轉換為待機模式的第一控制命令Cm1而進入待機模式時,控制單元42仍控制切換電路10切換,且控制整流電路30關閉,使自舉電路442在第一時段時,第一電容C1上的第一電壓V1可對自舉電路442的第二電容C2充電。如此,可以讓第二電容C2的第二電壓V2一直保持大於驅動電路的欠壓鎖定的電壓準位,使上臂驅動電路持續工作。在橋式轉換器1由待機模式被喚醒時,由於上臂驅動電路沒有被迫關閉的原因,無須經過啟動(start-up)時間,即可使切換電路10(尤其是第一開關Q1)能正常保持工作。進而達成切換電路10在切換瞬間,不會有瞬間一個很大的電流應力,或輸出電壓Vo來不及供應足夠的能量導致電壓跌落過深的狀況。
然而,在待機模式下切換電路10功耗較低,因此第二電容C2所儲存的電壓並不會被迅速的消耗。在這種條件下,切換電路10無須持續運作來維持第二電容C2所儲存的電壓,因此控制單元42還設定第二時段。控制單元42係於第二時段屏蔽第一控制訊號Sc1與第二控制訊號Sc2,使切換電路10不切換而降低橋式轉換器1的功耗,提升轉換模組100A運作效率。在第二時段,由於第一控制訊號Sc1與第二控制訊號Sc2被屏蔽,因此第二電容C2所儲存的電壓在此時段會緩慢地自然消耗。第一時段與第二時段的大小(時間長度),可基於第二電容C2的容量大小選用時就已決定,屬開迴路控制。在第二電壓V2不
在預定時間範圍時,提供第一時段充電,在第二電壓V2於預定時間範圍時,提供第二時段省電。
針對圖3A的實施方式而言,由於並非如同先前技術,在進入待機模式下,開關Oring_FET關閉或開啟皆會導致上臂驅動電路所接收的電壓(即第二電壓V2)低於驅動電路的欠壓鎖定的電壓準位而被迫關閉。因此,圖3A的實施方式可以不需要如同先前技術,需要在輸出路徑上安裝開關Oring_FET,且額外提供控制電路控制此開關Oring_FET的開啟或關閉。或者,在輸出路徑上仍然可安裝開關Oring_FET作為橋式轉換器1故障時,對輸出路徑斷路之用,但在橋式轉換器1操作於待機模式時必需強制導通使各並聯的橋式轉換器1輸出端電性相連。
請參閱圖3B,且配合參閱圖1~3A。控制單元42包括頻率控制單元422、訊號調製單元424及屏蔽單元426,且頻率控制單元422基於收到相應於待機模式的第一控制命令Cm1(通常可由管理控制器提供)而提供相應於最高頻率的第二控制命令Cm2,最高頻率為橋式轉換器1操作頻率的上限值。訊號調製單元424耦接頻率控制單元422與驅動模組44的驅動電路444,且基於第二控制命令Cm2調製相互交錯的第一控制訊號Sc1與第二控制訊號Sc2,以分別將第一控制訊號Sc1與第二控制訊號Sc2提供至相應地驅動電路444。屏蔽單元426耦接驅動模組44的驅動電路444,且設定第一時段與第二時段。屏蔽單元426基於第一控制命令Cm1開始計數第一時段與第二時段,且基於第一時段與第二時段來使能或禁能驅動模組44,進一步地,屏蔽單元426可透過輸出屏蔽訊號使驅動模組44使能或禁能。
請參閱圖3C為本發明初級側為半橋式的橋式轉換器的控制訊號波形示意圖,復配合參閱圖1~3B。頻率控制單元422基於收到相應於待機模式的第一控制命令Cm1而提供相應於最高頻率的第二控制命令Cm2,使第一控制訊號Sc1與第二控制訊號Sc2的操作頻率Fsw固定於最高頻率(例如但不限於60kHz)。屏蔽單元426設定且計數第一時段T1與第二時段T2,且於第一時段T1,屏蔽單元426使能驅動模組44,以使控制單元42所提供的第一控制訊號Sc1與第二控制訊號Sc2能夠通過驅動模組44來驅動第一開關Q1與第二開關Q2。反之,於第二時段T2,屏蔽單元426禁能驅動模組44,以使控制單元42所提供的第一控制訊號Sc1與第二控制訊號Sc2被屏蔽而無法通過驅動模組44來驅動第一開關Q1與第二開關Q2,周而復始直到橋式轉換器1被通知脫離待機模式。
值得一提,於本發明之一實施例中,上述的波形也可稱之為突發模式(burst mode),然此突發模式係依據第二電容C2的的容量大小為基礎設定固定的第一時段T1與第二時段T2,並非如同習之技術的突發模式,係以輸出電壓Vo的大小為基礎。因此,本發明之橋式轉換器1進入待機模式時,並不用去控制輸出電壓Vo必須要穩定在一特定的電壓範圍。
請參閱圖4A,且配合參閱圖1~3C。圖4A的橋式轉換器1’與圖3A的橋式轉換器1差異在於,橋式轉換器1’中與初級側22耦接的切換電路10為全橋式的電路架構,且自舉電路442’中的第二電容C2與驅動電路444的數量相應於初級側22開關的數量。具體地,切換電路10’包括第一橋臂10-1與第二橋臂10-2。第一橋臂10-1包括串聯的第一開關Q1與第二開關Q2,第二橋臂10-2並聯第一橋臂10-1,且包括串聯的第三開關Q3與第四開關Q4。控制模組40’的控制單元42’除了提供第一控制訊號Sc1與第二控制訊號Sc2至驅動模
組44’外,還基於輸出電壓Vo提供第三控制訊號Sc3與第四控制訊號Sc4至驅動模組44’。耦接第三開關Q3與第四開關Q4的驅動電路444分別接收第三控制訊號Sc3與第四控制訊號Sc4,且基於第三控制訊號Sc3與第四控制訊號Sc4驅動第三開關Q3與第四開關Q4。控制單元42’於第一時段T1提供控制訊號(Sc1~Sc4),且於第二時段T2屏蔽控制訊號(Sc1~Sc4)。值得一提,於本發明之一實施例中,圖4A未提及之電路耦接關係及操作方式皆與圖3A相同,在此不再加以贅述。
請參閱圖4B,且配合參閱圖1~4A。圖4B的控制單元42’與圖3B的控制單元42差異在於,訊號調製單元424’基於第二控制命令Cm2調製相互交錯的第一控制訊號Sc1與第二控制訊號Sc2,且基於第二控制命令Cm2調製相互交錯的第三控制訊號Sc3與第四控制訊號Sc4,以及將上述控制訊號(Sc1~Sc4)的操作頻率Fsw固定於最高頻率。在橋式轉換器1’未進入待機模式時,第一控制訊號Sc1與第四控制訊號Sc4同相位,且第二控制訊號Sc2與第三控制訊號Sc3同相位。
其中,訊號調製單元424’還基於第二控制命令Cm2(相應於待機模式)將第一控制訊號Sc1與第四控制訊號Sc4(或第二控制訊號Sc2與第三控制訊號Sc3)進行相移。具體地,訊號調製單元424’基於第一控制訊號Sc1調製出與其具有相移量的第四控制訊號Sc4(通過相移單元),且基於第二控制訊號Sc2調製出與其具有相移量的第三控制訊號Sc3(通過相移單元)。屏蔽單元426’基於第一控制命令Cm1開始計數第一時段與第二時段,且基於第一時段與第二時段來使能或禁能驅動模組44’。在使能驅動模組44’時,控制訊號(Sc1~Sc4)能夠通過驅動模組44’來驅動切換電路10。反之,則驅動模組44’被禁能,控制
訊號(Sc1~Sc4)無法通過驅動模組44’來驅動切換電路10。值得一提,於本發明之一實施例中,圖4B未提及之電路耦接關係及操作方式皆與圖3B相同,在此不再加以贅述。
請參閱圖4C~4D,且配合參閱圖1~4B。在圖4C~4D中,控制訊號(Sc1~Sc4)的操作頻率Fsw皆固定於最高頻率(例如但不限於60kHz),且相移控制訊號(Sc1~Sc4)而產生偏移量Os。在圖4C中,控制模組40’的控制單元42’控制第一控制訊號Sc1的相位超前第四控制訊號Sc4的相位,且控制第二控制訊號Sc2的相位超前第三控制訊號Sc3的相位。反之,在圖4D中,控制單元42’控制第一控制訊號Sc1的相位落後第四控制訊號Sc4的相位,且控制第二控制訊號Sc2的相位落後第三控制訊號Sc3的相位。值得一提,於本發明之一實施例中,圖4C~4D未提及之電路耦接關係及操作方式皆與圖3C相同,在此不再加以贅述。
進一步而言,通過相移控制訊號(Sc1~Sc4)而產生偏移量Os,可以使開關(Q1~Q4)的切換為軟切換(即開關Q1~Q4的切換時機落在零電壓或零電流)。如此,可以進一步地降低開關(Q1~Q4)切換時的電壓應力或電流應力,達成節省電力消耗之功效。其中,控制訊號(Sc1~Sc4)的偏移量Os之大小(例如但不限於60度)可基於變壓器20的磁偏移現象來設計。
請參閱圖5,且配合參閱圖1~4D。圖5的橋式轉換器1’’與圖3A、4A的橋式轉換器1、1’差異在於,整流電路30’為全橋式整流電路,包括第一同步整流橋臂30-1與第二同步整流橋臂30-2,且第一同步整流橋臂30-1並聯第二同步整流橋臂30-2與輸出電容Co。進一步而言,由本發明所揭露之內容可得知,橋式轉換器1中,初級側22的切換電路10與次級側24的整流電路30,
可任意搭配全橋或半橋電路,其可依照實際需求而選用。此外,本發明除了半橋/全橋電路皆適用外,還適用於諧振轉換器(即具有諧振槽的LC、LLC等諧振轉換器)。相似地,控制單元42可基於半橋/全橋電路的電路架構,選擇操作頻率為變頻或定頻。在LLC等諧振轉換器的電路架構下,操作頻率通常為變頻,控制單元42可通過輸出電壓回授而得知操作頻率。反之非諧振式的橋式轉換器,通常操作頻率為定頻,控制單元42可用以預設操作頻率。
請參閱圖6A,且配合參閱圖1~5。初級側為半橋式的控制方法包括,判斷是否進入待機模式(S100)。當收到第一控制命令Cm1時,代表橋式轉換器1進入待機模式,控制單元42將操作頻率固定於最大頻率(S120)。然後,判斷所計數的時間是否大於或等於第一時段與第二時段的總和(S140)。當屏蔽單元426所計數的時間大於或等於第一時段T1與第二時段T2的總和時,將計數歸零(S160)。反之,則進一步判斷所計數的時間是否小於或等於第一時段(S180)。當屏蔽單元426判斷所計數的時間小於或等於第一時段T1時,屏蔽單元使能驅動模組(S200),以使控制單元42所提供的第一控制訊號Sc1與第二控制訊號Sc2能夠通過驅動模組44來驅動切換電路10的第一開關Q1與第二開關Q2。反之,則代表所計數的時間進入第二時段T2,屏蔽單元禁能驅動模組(S220),以使控制單元42所提供的第一控制訊號Sc1與第二控制訊號Sc2被屏蔽而無法通過驅動模組44來驅動切換電路10。其中,在步驟(S100)判斷為否時,則維持在正常模式(S300)。控制單元42控制切換電路10正常地切換,以控制橋式轉換器1將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓Vo。
請參閱圖6B,復配合參閱圖1~5。圖6B的控制方法與圖6A的控制方法差異在於,圖6B的控制方法係適用於初級側為全橋式的橋式轉換器。在
步驟(S120’),控制單元將操作頻率固定於最大頻率,且調整控制訊號的相移量。具體地,控制單元42’基於第二控制命令Cm2(相應於待機模式)將第一控制訊號Sc1與第四控制訊號Sc4進行相移,且將第二控制訊號Sc2與第三控制訊號Sc3進行相移,以使控制單元42’可控制開關(Q1~Q4)進行軟切換。
惟,以上所述,僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式,惟本發明之特徵並不侷限於此,並非用以限制本發明,本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準,凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例,皆應包括於本發明之範疇中,任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內,可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。
1:橋式轉換器
10:切換電路
Q1:第一開關
Q2:第二開關
20:變壓器
22:初級側
24:次級側
30:整流電路
SR1:第一同步整流開關
SR2:第二同步整流開關
40:控制模組
200:負載
Vin:輸入電壓
Vo:輸出電壓
Sc1:第一控制訊號
Sc2:第二控制訊號
Claims (18)
- 一種橋式轉換器,係轉換一輸入電壓為一輸出電壓,包括:一切換電路,包括一第一開關與一第二開關;一變壓器,包括一初級側與一次級側,該初級側耦接該切換電路;一整流電路,耦接該次級側;及一控制模組,設定一第一時段與一第二時段,且基於該輸出電壓提供一第一控制訊號與一第二控制訊號控制該切換電路,該控制模組包括:一驅動模組,耦接該第一開關、該第二開關,且基於該第一控制訊號為一第一準位而通過提供一電壓驅動該第一開關導通;其中,該第一控制訊號控制該第一開關,且該第二控制訊號控制該第二開關;該控制模組基於被設定在一待機模式而將該第一控制訊號與該第二控制訊號的一操作頻率固定於一最高頻率,且於該第一時段提供該第一控制訊號與該第二控制訊號,以及於該第二時段屏蔽該第一控制訊號與該第二控制訊號;及其中,該驅動電路具有欠壓鎖定的一電壓準位,該控制模組基於該電壓準位設定該第二時段的長短。
- 如請求項1所述之橋式轉換器,其中該控制模組更包括:一控制單元,設定該第一時段與該第二時段,且基於該輸出電壓提供該第一控制訊號與該第二控制訊號。
- 如請求項2所述之橋式轉換器,其中該控制單元包括:一頻率控制單元,基於收到相應於該待機模式的一第一控制命令而提供相應於該最高頻率的一第二控制命令; 一訊號調製單元,耦接該頻率控制單元與驅動模組,基於該第二控制命令調製相互交錯的該第一控制訊號與該第二控制訊號;及一屏蔽單元,耦接該驅動模組;其中,該屏蔽單元基於該第一控制命令計數該第一時段與該第二時段,且基於該第一時段與該第二時段來使能或禁能該驅動模組。
- 如請求項1所述之橋式轉換器,其中該切換電路包括:一第一橋臂,包括串聯的該第一開關與該第二開關;及一第二橋臂,並聯該第一橋臂,且包括串聯的一第三開關與一第四開關;其中,該控制模組基於該輸出電壓提供一第三控制訊號控制該第三開關,且提供一第四控制訊號控制該第四開關;該控制模組基於被設定在該待機模式而將該第三控制訊號與該第四控制訊號的該操作頻率固定於該最高頻率,且於該第一時段提供該第三控制訊號與該第四控制訊號,以及於該第二時段屏蔽該第三控制訊號與該第四控制訊號;該第一控制訊號與該第四控制訊號具有一相移量,且該第二控制訊號與該第三控制訊號具有該相移量。
- 如請求項4所述之橋式轉換器,其中該控制模組包括:一控制單元,設定該第一時段與該第二時段,且基於該輸出電壓提供該第一控制訊號、該第二控制訊號、該第三控制訊號及該第四控制訊號;及一驅動模組,耦接該第一橋臂、該第二橋臂及該控制單元,且基於該第一控制訊號為一第一準位而通過提供一電壓驅動該第一開關導通,以及基於該第三控制訊號為該第一準位而通過提供該電壓驅動該第三開關導通。
- 如請求項5所述之橋式轉換器,其中該控制單元包括: 一頻率控制單元,基於收到相應於該待機模式的一第一控制命令而提供相應於該最高頻率的一第二控制命令;一訊號調製單元,耦接該頻率控制單元,基於該第二控制命令調製相互交錯的該第一控制訊號與該第二控制訊號,且基於該第二控制命令調製與該第一控制訊號具有該相移量的該第四控制訊號,以及基於該第二控制命令調製與該第二控制訊號具有該相移量的該第三控制訊號;及一屏蔽單元,耦接該驅動模組;其中,該屏蔽單元基於該第一控制命令計數該第一時段與該第二時段,且基於該第一時段與該第二時段來使能或禁能該驅動模組。
- 如請求項4所述之橋式轉換器,其中該控制模組控制該第一控制訊號的相位超前該第四控制訊號的相位,且控制該第二控制訊號的相位超前該第三控制訊號的相位。
- 如請求項4所述之橋式轉換器,其中該控制模組控制該第一控制訊號的相位落後該第四控制訊號的相位,且控制該第二控制訊號的相位落後該第三控制訊號的相位。
- 如請求項1所述之橋式轉換器,其中該變壓器為中心抽頭式架構,且該整流電路包括一第一同步整流開關與一第二同步整流開關,該第一同步整流開關與該第二同步整流開關分別耦接該次級側之兩端,以形成一半橋式整流電路。
- 如請求項1所述之橋式轉換器,其中該變壓器耦接由一第一同步整流開關與一第二同步整流開關串接形成的一第一同步整流橋臂,以及由一 第三同步整流開關與一第四同步整流開關串接形成的一第二同步整流橋臂,以形成一全橋式整流電路。
- 一種橋式轉換器的控制方法,其中該橋式轉換器係轉換一輸入電壓為一輸出電壓,且包括一切換電路、一變壓器及一整流電路;該切換電路包括由一第一控制信號控制的一第一開關與由一第二控制信號控制的一第二開關,且該第一控制信號與該第二控制信號具有一操作頻率;該控制方法包括下列步驟:基於被設定在一待機模式而將該操作頻率固定於一最高頻率,且計數一第一時段與一第二時段;基於該第一時段提供該第一控制訊號與該第二控制訊號;及基於該第二時段屏蔽該第一控制訊號與該第二控制訊號。
- 如請求項11所述之控制方法,更包括下列步驟:基於收到相應於該待機模式的一第一控制命令調製相互交錯的該第一控制訊號與該第二控制訊號;及基於該第一控制命令計數該第一時段與該第二時段,且基於該第一時段與該第二時段來使能或禁能一驅動模組。
- 如請求項11所述之控制方法,更包括下列步驟:基於該第二控制訊號為一第一準位而通過提供一電壓驅動該第一開關的一驅動電路。
- 如請求項11所述之控制方法,其中該切換電路更包括由一第三控制信號控制的一第三開關與由一第四控制信號控制的一第四開關,且該控制方法更包括下列步驟: 基於被設定在該待機模式而將該第三控制訊號與該第四控制訊號的該操作頻率固定於該最高頻率;調整該第一控制訊號與該第四控制訊號的一相移量,且調整該第二控制訊號與該第三控制訊號的該相移量;及於該第一時段提供該第三控制訊號與該第四控制訊號,且於該第二時段屏蔽該第三控制訊號與該第四控制訊號。
- 如請求項14所述之控制方法,更包括下列步驟:基於收到相應於該待機模式的一第一控制命令調製相互交錯的該第一控制訊號與該第二控制訊號、調製與該第一控制訊號具有該相移量的該第四控制訊號,及調製與該第二控制訊號具有該相移量的該第三控制訊號;基於該第一控制命令計數該第一時段與該第二時段,且基於該第一時段與該第二時段來使能或禁能一驅動模組。
- 如請求項14所述之控制方法,更包括下列步驟:基於該第二控制訊號為一第一準位而通過提供一電壓驅動該第一開關的驅動電路;及基於該第四控制訊號為該第一準位而通過提供該電壓驅動該第三開關的驅動電路。
- 如請求項14所述之控制方法,更包括下列步驟:控制該第一控制訊號的相位超前該第四控制訊號的相位,且控制該第二控制訊號的相位超前該第三控制訊號的相位。
- 如請求項14所述之控制方法,更包括下列步驟: 控制該第一控制訊號的相位落後該第四控制訊號的相位,且控制該第二控制訊號的相位落後該第三控制訊號的相位。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW111101603A TWI807588B (zh) | 2022-01-14 | 2022-01-14 | 橋式轉換器及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW111101603A TWI807588B (zh) | 2022-01-14 | 2022-01-14 | 橋式轉換器及其控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TWI807588B true TWI807588B (zh) | 2023-07-01 |
TW202329599A TW202329599A (zh) | 2023-07-16 |
Family
ID=88147573
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW111101603A TWI807588B (zh) | 2022-01-14 | 2022-01-14 | 橋式轉換器及其控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
TW (1) | TWI807588B (zh) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102570821A (zh) * | 2010-10-25 | 2012-07-11 | 意法半导体股份有限公司 | 用于谐振转换器的控制设备 |
CN106329962A (zh) * | 2015-06-30 | 2017-01-11 | 佳能株式会社 | 电源装置和图像形成装置 |
TW202019070A (zh) * | 2017-08-31 | 2020-05-16 | 美商谷歌有限責任公司 | 高頻寬共振功率轉換器及用於功率轉換之方法 |
US20200195155A1 (en) * | 2018-12-13 | 2020-06-18 | Power Integrations, Inc. | Apparatus and methods for controlling a switch drive signal following mode transitions in a switching power converter |
-
2022
- 2022-01-14 TW TW111101603A patent/TWI807588B/zh active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102570821A (zh) * | 2010-10-25 | 2012-07-11 | 意法半导体股份有限公司 | 用于谐振转换器的控制设备 |
CN106329962A (zh) * | 2015-06-30 | 2017-01-11 | 佳能株式会社 | 电源装置和图像形成装置 |
TW202019070A (zh) * | 2017-08-31 | 2020-05-16 | 美商谷歌有限責任公司 | 高頻寬共振功率轉換器及用於功率轉換之方法 |
US20200195155A1 (en) * | 2018-12-13 | 2020-06-18 | Power Integrations, Inc. | Apparatus and methods for controlling a switch drive signal following mode transitions in a switching power converter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW202329599A (zh) | 2023-07-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110601543B (zh) | 一种llc谐振变换器的宽增益控制方法及其谐振变换器 | |
CN101232249B (zh) | 用于功率转换器的同步调节电路及其方法 | |
US7218081B2 (en) | Power system having multiple power converters with reduced switching loss | |
RU2480884C2 (ru) | Система преобразователя мощности, которая эффективно работает во всем диапазоне режимов нагрузки | |
US7286376B2 (en) | Soft-switching power converter having power saving circuit for light load operations | |
US7692937B2 (en) | Resonant converter and voltage stabilizing method thereof | |
US7885084B2 (en) | Control circuit for synchronous rectifying and soft switching of power converters | |
US6459600B2 (en) | Method of connecting synchronous rectifier modules in parallel without output voltage faults | |
KR102136564B1 (ko) | 전원 공급 장치 및 그 구동 방법 | |
US7049712B2 (en) | Primary side ZVS push-pull converter having relatively less losses | |
JP2001186764A (ja) | 電源コントローラおよびその操作方法 | |
TW201815043A (zh) | 一種依負載電流調變全橋控制模式之直流-直流轉換器 | |
CN115378266A (zh) | 适用于宽范围输出电压的变换器及其控制方法 | |
CN100511946C (zh) | 具有用于轻负载操作的节能电路的软切换式功率转换器 | |
CN111030479B (zh) | 有源钳位反激式电源转换器与相关的控制方法 | |
TWI807588B (zh) | 橋式轉換器及其控制方法 | |
JP2024058585A (ja) | スイッチング電源の動作モード制御方法、回路及びスイッチング電源 | |
US20070200633A1 (en) | Synchronous switching control circuit for power converters | |
US20240063706A1 (en) | Controller applied to a power converter and operational method thereof | |
US12095378B2 (en) | Bridge converter and method of controlling the same | |
WO2023010233A1 (zh) | 一种变换器及变换器的控制方法 | |
KR101734211B1 (ko) | 양방향 배터리 충방전 회로 | |
Ayyanar et al. | A novel soft-switching DC-DC converter with wide ZVS-range and reduced filter requirement | |
CN113330672A (zh) | 一种充电系统和汽车 | |
KR20100078124A (ko) | 소프트 스위칭 기능을 갖는 dcdc 컨버터 |