專利名稱：零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，特別是關(guān)于一種能在正弦波下工作并達(dá)成“零電壓且零電流”同時(shí)切換(不論Tum-on或Tum-off均呈零電壓且零電流狀態(tài))的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，因此可達(dá)到無(wú)電磁幅射又具高效率的效果；再者本發(fā)明的電源供應(yīng)器具有零件便宜、造價(jià)低、不需繁雜的調(diào)整程序，不受寄生電容及漏電感影響、可大量生產(chǎn)、可以輕易制造出大小功率不同的機(jī)種等優(yōu)點(diǎn)。
諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器己發(fā)展多年，但因其需要繁雜的調(diào)整程序、零件特性依賴度高等種種缺點(diǎn)，使得無(wú)法大量又經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)。
公知的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器大略可分為1.利用電感及電容諧振產(chǎn)生正弦波，再利用正弦波的零交切點(diǎn)作零電壓或零電流切換，此項(xiàng)技術(shù)約可分為串接負(fù)載式諧振(SLR)(如

圖1所示)及并聯(lián)負(fù)載式諧振(PLR)(如圖2所示)及Class-E轉(zhuǎn)換器等方式。兩者均利用電感電容諧振產(chǎn)生的正弦波作零電壓或零電流切換，在此種電路中，當(dāng)輸入電壓的頻率與諧振點(diǎn)相同時(shí)，系統(tǒng)的輸出最大，如果這時(shí)的負(fù)載保持定值，則輸出能量也會(huì)保持定值，但是這種理想狀況不能常常存在。
2.準(zhǔn)諧振或相移式PWM，即利用晶體管的寄生電容及功率變壓器的漏電感作零電壓或零電流切換，但兩者均有其特殊的困難。
現(xiàn)有較易生產(chǎn)的唯有全橋相移零電壓轉(zhuǎn)換器(Full-Bidge ZVS PWMConverter)，但其用到四組開(kāi)關(guān)，電路復(fù)雜，零件多且寄生電容及漏電感掌握不易，調(diào)整困難，若制作小功率轉(zhuǎn)換器也不經(jīng)濟(jì)，所以無(wú)法大量又低成本制造，而且在輕載時(shí)常常無(wú)法保持零電壓或零電流切換。換言之，公知諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器尚沒(méi)有能達(dá)到不論控制開(kāi)關(guān)閉路(Turn-on)或控制開(kāi)關(guān)開(kāi)路(Turn-off)均呈“零電壓且零電流”狀態(tài)而且在輕載時(shí)也能作“零電壓且零電流切換”的效果。
由此可見(jiàn)，上述公知物品仍有諸多缺陷，實(shí)非一優(yōu)良的設(shè)計(jì)，而亟待加以改良。鑒于上述，本發(fā)明的目的即在于提供一種零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，其系針對(duì)上述缺點(diǎn)且以大量生產(chǎn)為目的而設(shè)計(jì)的電路，可以全橋或半橋工作，制作小功率轉(zhuǎn)換器時(shí)也較為經(jīng)濟(jì)。
本發(fā)明的次一目的在于提供一種零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，其具有“零電壓且零電流”切換特性，以達(dá)到無(wú)電磁幅射且具高效率的效果。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，其具有零件便宜、造價(jià)低、不需繁雜的調(diào)整程序、可大量生產(chǎn)、可以輕易制造出大小功率不同的機(jī)種等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，其不受寄生電容及漏電感影響。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下方案一種零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，包括一個(gè)開(kāi)關(guān)電路模組，其具有二個(gè)或四個(gè)開(kāi)關(guān)電路及相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生電路，所述驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生電路系產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)方波，以進(jìn)行半橋式或全橋式開(kāi)關(guān)工作；一諧振電路；一個(gè)變壓器，系與諧振電路相連接，并經(jīng)由整流二極管接至電源供應(yīng)器的負(fù)載；一反饋控制電路，接于此電源供應(yīng)器的負(fù)載及所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生電路之間，以依據(jù)負(fù)載產(chǎn)生一個(gè)可以控制所述驅(qū)動(dòng)方波作用或不作用的控制方波，其特征在于開(kāi)關(guān)電路在切換時(shí)，藉由其寄生電容充放電，以使其跨接電壓緩慢變化；開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生電路所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)方波具有特定頻率，可使驅(qū)動(dòng)電壓的相位領(lǐng)先所述諧振電路中的諧振電流；該控制方波和所述開(kāi)關(guān)電路的驅(qū)動(dòng)方波同步，使驅(qū)動(dòng)方波成整數(shù)而未破壞的狀態(tài)輸出。
所述開(kāi)關(guān)電路由晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管或絕緣柵晶體管開(kāi)關(guān)元件組成。
所述每一開(kāi)關(guān)電路皆具有一個(gè)與其并聯(lián)的旁路二極管。
所述整流二極管與負(fù)載之間接一飛輪電感。
所述諧振電路包含一諧振電感及一諧振電容。
所述諧振電路包含配合所述變壓器的電感進(jìn)行諧振工作的諧振電容。
所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓為作用比小于50％的方波。
所述相位控制電路可確保驅(qū)動(dòng)電壓的相位領(lǐng)先諧振電流。
請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明一較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明及其附圖，將可進(jìn)一步了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及其目的功效。
圖1為公知的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器的電路圖；圖2a、b為其它公知諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器的電路圖；圖3a為本發(fā)明一種零電壓及零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器的半橋式諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器電路圖；圖3b為本發(fā)明一種零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器的全橋式諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器電路圖；圖4a為依據(jù)本發(fā)明另一較佳具體實(shí)例的半橋式諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器電路圖；圖4b為依據(jù)本發(fā)明另一較佳具體實(shí)例的全橋式諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器電路圖5a為圖3a的半橋式諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器的一簡(jiǎn)化電路；圖5b為圖3a的半橋式諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器中切換開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓與諧振電流波形圖；圖6為圖3a的半橋式諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器中數(shù)個(gè)元件或是節(jié)點(diǎn)間電壓或電流波形圖；圖7亦為圖3a的半橋式諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器中數(shù)個(gè)元件或是節(jié)點(diǎn)間電壓或電流波形圖；圖8a、b為傳統(tǒng)全橋式及半橋式諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器輸出級(jí)的電路；圖9a、b為傳統(tǒng)Forward型全橋式及半橋式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器輸出級(jí)的電路；圖10a、b為本發(fā)明的全橋式及半橋式諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器輸出級(jí)的電路。
本發(fā)明的一較佳具體實(shí)例結(jié)構(gòu)圖如圖3a所示，此架構(gòu)為一半橋式架構(gòu)，而圖3b所示為一全橋式架構(gòu)，不論半橋式架構(gòu)或全橋式架構(gòu)，其工作原理卻完全一樣。以半橋式為例，如圖3a所示，圖中SW1及SW2為開(kāi)關(guān)元件，可由晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET、絕緣柵晶體管IGBT等電路組成；C1、C2分別為開(kāi)關(guān)元件SW1及SW2的寄生電容；D1、D2為旁路二極管；C3為諧振電容；C4、C5為電源旁路電容；L1為諧振電感；T1為變壓器，D3及D4為輸出整流二極管作全波整流，(但若作半波整流亦可)，L2為可儲(chǔ)能及除能的飛輪電感(freewheel inductor)，C6為輸出濾波電容，其和負(fù)載R并聯(lián)以平滑輸出電壓，反饋控制電路F可以偵測(cè)電源供應(yīng)器的負(fù)載而產(chǎn)生一控制方波訊號(hào)，來(lái)控制第一開(kāi)關(guān)SW1及第二開(kāi)關(guān)SW2。
上述電路的工作原理可配合圖5-圖7說(shuō)明，其中圖5a為圖3a的簡(jiǎn)化電路圖5b為說(shuō)明圖3a中切換開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓與諧振電流的波形圖；圖6為圖3a中數(shù)個(gè)元件或是節(jié)點(diǎn)間電壓或電流的波形圖；圖7亦為圖3a中數(shù)個(gè)元件或是節(jié)點(diǎn)間電壓或電流的波形圖。
請(qǐng)參閱圖6所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)SW1及SW2的時(shí)序及波型如圖6中曲線1及曲線2所示時(shí)，則A-C兩點(diǎn)間的相對(duì)電壓理論上應(yīng)如曲線3所示，而諧振電路的電流應(yīng)如曲線4所示呈現(xiàn)正弦波狀。假設(shè)簡(jiǎn)化負(fù)載為一固定值，SW1及SW2的波型為作用比(duty ratio)略小于50％的方波，配合開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓頻率的特定選擇方式，即可達(dá)到自然的零電壓且零電流切換效果。如圖3a所示的半橋式諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器中，開(kāi)關(guān)SW1及SW2的時(shí)序調(diào)整至和諧振電感L1及電容C3的自然振蕩頻率的ωo接近，且使驅(qū)動(dòng)電壓的相位領(lǐng)先諧振電流一點(diǎn)(此有別于公知技術(shù)中開(kāi)關(guān)頻率與自然振蕩頻率ωo相同時(shí)為最大功率)，且驅(qū)動(dòng)電壓為連續(xù)不間斷。則產(chǎn)生如圖6的曲線4及曲線5所示，在A-C點(diǎn)間的電壓(曲線5)會(huì)略微領(lǐng)先諧振電流(曲線4)。換言之，本發(fā)明的電路利用作用比(duty ratio)小于50％的開(kāi)關(guān)訊號(hào)所產(chǎn)生的時(shí)差及特定驅(qū)動(dòng)電壓頻率，強(qiáng)迫諧振電路中的殘余電流會(huì)和SW1及SW2的寄生電容C1及C2之間產(chǎn)生互動(dòng)，然后產(chǎn)生了自然的零電壓且零電流切換。
參見(jiàn)圖5且作更進(jìn)一步分析，如圖5b所示，方波部份為開(kāi)關(guān)SW1及SW2對(duì)于A-C兩點(diǎn)的相對(duì)作用電壓，正弦波部分即為諧振電路中的電流，如圖5a所示，即是簡(jiǎn)化后的電路圖，圖中箭頭方向?yàn)閷?duì)應(yīng)該元件的電流方向。在時(shí)間尚未到達(dá)t1但接近t1時(shí)，這時(shí)電路中的諧振電流IL1為正，SW1呈短路狀態(tài)，SW2呈開(kāi)路狀態(tài)，A點(diǎn)電壓呈+VCC，C1呈零電壓跨接，C2呈2VCC充電電壓，D1及D2呈反向偏壓未導(dǎo)通狀態(tài)，IL1的電流隨時(shí)間的增加而減少。在到達(dá)t1時(shí)，IL1已經(jīng)很小，這時(shí)SW1轉(zhuǎn)變?yōu)殚_(kāi)路狀態(tài)，但因?yàn)镮L1為一有慣性的電感連續(xù)電流；縱使電流很小，但因其連續(xù)性而依然含以正向流入諧振電路，這時(shí)SW1便可呈零電流切換。換言之，因?yàn)殡娏骱苄?，所以SW1切換時(shí)其跨接的寄生電容C1也呈較慢的充電速度充電，這就是說(shuō)SW1的跨接電壓呈緩慢而非急速上升，也同時(shí)形成零電壓切換。若時(shí)間繼續(xù)增加，這時(shí)C1呈充電而C2呈放電，A點(diǎn)電壓很快從+VCC變-VCC，SW2的跨接電壓也從2VCC降至零，若這時(shí)SW2尚未導(dǎo)通，則含有微量的電流ID2流通到諧振電感L1。二極管D2的作用是保護(hù)SW2的安全。若時(shí)間繼續(xù)增加，這時(shí)諧振電流到達(dá)零點(diǎn)，同時(shí)SW2馬上切換呈導(dǎo)通狀態(tài)，然后IL1呈反向流通至SW2，電流量從微量開(kāi)始，注意這時(shí)的SW2是在零電壓且零電流之下切換至導(dǎo)通狀態(tài)，在如此的工作方式下，A點(diǎn)的電壓會(huì)呈現(xiàn)出曲線5所示的波型而非3所示(如圖6所示)，可以看出驅(qū)動(dòng)電壓的相位是領(lǐng)先諧振電流一點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)中也獲得完全證實(shí)。
另外當(dāng)時(shí)間到達(dá)下一個(gè)切換時(shí)間t3、t4時(shí)，其工作方式和t1、t2時(shí)完全相同，只是SW1、SW2、C1、C2、及D1、D2的角色對(duì)調(diào)，其工作原理完全相同，若驅(qū)動(dòng)電壓的頻率有微小漂移，只要是驅(qū)動(dòng)電壓的相位是領(lǐng)先諧振電流一點(diǎn)，系統(tǒng)的工作不變，只會(huì)有少許的殘余電流通過(guò)D1及D2，整體效率依然很高。此外亦可加上相位控制，使頻率更穩(wěn)定，所以不合出現(xiàn)切換時(shí)間錯(cuò)誤的問(wèn)題。
再者，本電路中寄生電容C1、C2及T1的漏電感的大小并不重要，不像“全橋相移零電壓轉(zhuǎn)換器”需要調(diào)整。原因是“全橋相移零電壓轉(zhuǎn)換器”雖然是零電壓轉(zhuǎn)換，但在轉(zhuǎn)換時(shí)電流卻很大，寄生電容的充電速度很快，漏電感的放電時(shí)間要準(zhǔn)確，所以不好控制，相對(duì)寄生電容及漏電感的大小要適合，否則不能工作。但本電路是在零電壓且零電流之下切換的，所以寄生電容及漏電感的大小對(duì)電路起不了作用，在實(shí)驗(yàn)中也獲得完全證實(shí)。
在上述狀態(tài)之下，系統(tǒng)將呈現(xiàn)出最佳工作及最高效率，而又最重要的是電磁輻射不會(huì)發(fā)生，但是在于有先前的假設(shè)條件時(shí)才成立，而在平常狀態(tài)下負(fù)載不可能永遠(yuǎn)不變，則輸出電壓將會(huì)隨負(fù)載改變而變動(dòng)。為了克服這個(gè)困難，我們加上了特別的反饋控制電路加以控制，因?yàn)楸局C振電路的振蕩頻率高達(dá)100k赫芝以上，所以我們可以利用一個(gè)較低頻的調(diào)變訊號(hào)，如1K赫芝(參見(jiàn)圖7的曲線6)控制其高頻驅(qū)動(dòng)電壓的輸出時(shí)間量，就是說(shuō)驅(qū)動(dòng)的方波電壓不是連續(xù)而改成間斷的，如圖7所示，其中曲線6的訊號(hào)為反饋控制電路F產(chǎn)生的低頻控制訊號(hào)，當(dāng)其為HIGH時(shí)，SW1及SW2均可正常工作，而輸出如t5到t6之間所示，這時(shí)系統(tǒng)輸出功率大小便由低頻的調(diào)變訊號(hào)6的時(shí)間長(zhǎng)度決定，從圖中可以看出SW1及SW2的訊號(hào)有可能會(huì)被腰斬，這會(huì)使得在該點(diǎn)產(chǎn)生非零電壓且非零電流切換，同時(shí)也產(chǎn)生了雜訊(如圖7中曲線10所示)。解決方法即是使較低頻的調(diào)變訊號(hào)6和高頻驅(qū)動(dòng)電壓同步，就是說(shuō)讓高頻驅(qū)動(dòng)電壓訊號(hào)呈現(xiàn)完整而無(wú)破壞的方法，而高頻驅(qū)動(dòng)電壓訊號(hào)便會(huì)呈整數(shù)個(gè)作用，就是說(shuō)SW1及SW2的切換時(shí)間由t5-t6改至t5’-t6’，則諧振電流呈曲線9所示，使用簡(jiǎn)單的控制電路便獲得如此效果，也已從實(shí)驗(yàn)證明無(wú)誤。
再者是關(guān)于負(fù)載的接法，若負(fù)載按一般的連接法，如圖8a及圖8b所示(圖8a為全波結(jié)構(gòu)，圖8b為半波結(jié)構(gòu))，則在變壓器T1的輸出會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題第一、當(dāng)變壓器T1輸出電壓上升到大于濾波電容C6的電壓VC時(shí)，二極管D3、D4在瞬間會(huì)導(dǎo)通，這時(shí)在變壓器T1看來(lái)輸出端呈低阻抗?fàn)顟B(tài)，整流二極管D3、D4會(huì)突然產(chǎn)生大量電流，這使諧振的電流、電壓波型產(chǎn)生改變之外，更產(chǎn)生了大量高頻雜訊，如圖7的曲線10所示。
第二、當(dāng)變壓器T1輸出電壓下降到小于VC時(shí)，整流二極管D3、D4呈開(kāi)路，在變壓器T1看來(lái)輸出端呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，這時(shí)諧振電路的Q值很高，這高Q值電感電容諧振電路會(huì)儲(chǔ)存能量，即諧振電路中的余振電流會(huì)一直振蕩，如圖7中的曲線9所示，能量完全直接消耗在諧振電路的元件上而無(wú)法輸出，這會(huì)使效率下降、熱量增高，而且余振能量可能會(huì)和下一個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓相沖，這樣會(huì)產(chǎn)生雜訊。
基于以上兩點(diǎn)缺陷，本發(fā)明各電路中包含一個(gè)可儲(chǔ)能及除能的飛輪電感L2，如圖10a及圖10b所示(圖10a為全波結(jié)構(gòu)，圖10b為半波結(jié)構(gòu))，它們看來(lái)和一般電路很像，但工作原理卻大大不同。如圖9a及圖9b所示(圖9a為全波結(jié)構(gòu)，圖9b為半波結(jié)構(gòu))，一般Forword型轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器的功率變壓器本身不會(huì)儲(chǔ)存電能，電感L目的是使功率變壓器T1的輸出端和電容器C產(chǎn)生隔離，而電感L的順向飛輪電流必須加上飛輪二極管D使之排除；但圖10a的飛輪電感L2不用加上飛輪二極管，因?yàn)槠漤樝蝻w輪電流剛好可以把諧振電路中的余振電流導(dǎo)出，這使余振電流的能量不再自行消耗在諧振電路而導(dǎo)出至輸出端的電容器中，所以余振電流很快消除(如圖7中曲線11所示)，這可以使效率提高且余振電流和下一驅(qū)動(dòng)電壓相沖的機(jī)會(huì)也大幅減少，從實(shí)驗(yàn)也證明無(wú)誤。從此可以看出這個(gè)飛輪電感和一般濾波電感不同，其電感值不能如一般濾波電感愈大愈好，如果太大則使起始諧振電壓過(guò)大引起危險(xiǎn)，若太小則沒(méi)有作用。
圖4a為本發(fā)明另一具體實(shí)例，此架構(gòu)亦為半橋式，這是為了說(shuō)明方便，但參見(jiàn)圖4b，須知全橋式的工作原理也完全一樣，其中T1除了作變壓器外，也是諧振電感，即有L1的功能，所以可以降低成本。在此電路中，驅(qū)動(dòng)電壓頻率的選定要使在A-C點(diǎn)間的驅(qū)動(dòng)電壓略微領(lǐng)先諧振電流，則亦可以配合作用比小于50％的開(kāi)關(guān)訊號(hào)所產(chǎn)生的時(shí)差，強(qiáng)迫諧振電路中的殘余電流和SW1及SW2的寄生電容C1及C2之間產(chǎn)生互動(dòng)，然后產(chǎn)生自然的零電壓且零電流切換，達(dá)成無(wú)電磁幅射且具高效率的效果。
本發(fā)明所提供的零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，與其他公知技術(shù)相互比較，更具有高效率、低輻射等優(yōu)點(diǎn)，再者本發(fā)明亦無(wú)一般諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器無(wú)法大量生產(chǎn)的困難。因?yàn)楸景l(fā)明的驅(qū)動(dòng)波形可利用公知的技術(shù)輕易產(chǎn)生，而整數(shù)脈沖驅(qū)動(dòng)只需用一些數(shù)字電路即可做到，相位超前只要調(diào)整振蕩頻率至最佳點(diǎn)即可，或使用簡(jiǎn)單的鎖相追跡技術(shù)也可達(dá)到。用以儲(chǔ)能及除能的飛輪電感也能精確計(jì)算出。最重要的是寄生電容及漏電感的大小對(duì)電路不起作用，所以整個(gè)電路非常簡(jiǎn)單，很少的零件及調(diào)整便能制造及大量生產(chǎn)，因?yàn)榘霕蚣叭珮蚓缮a(chǎn)，所以小功率電路也不會(huì)增加太多成本。從實(shí)驗(yàn)證實(shí)的確很容易制造，所以對(duì)于產(chǎn)業(yè)是一大改進(jìn)。
上列詳細(xì)說(shuō)明系針對(duì)本發(fā)明的一可行實(shí)施例的具體說(shuō)明，惟該實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本發(fā)明的專利范圍中。
權(quán)利要求
1.一種零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，包括一個(gè)開(kāi)關(guān)電路模組，具有四個(gè)開(kāi)關(guān)電路及相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生電路，所述驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生電路系產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)方波，以進(jìn)行全橋式開(kāi)關(guān)工作；一諧振電路；一個(gè)變壓器，與諧振電路相連接，并經(jīng)由整流二極管接至電源供應(yīng)器的負(fù)載；一反饋控制電路，接于此電源供應(yīng)器的負(fù)載及所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生電路之間，以依據(jù)負(fù)載產(chǎn)生一個(gè)可以控制所述驅(qū)動(dòng)方波作用或不作用的控制方波，其特征在于開(kāi)關(guān)電路在切換時(shí)，藉由其寄生電容充放電，以使其跨接電壓緩慢變化；開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生電路所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)方波具有特定頻率，可使驅(qū)動(dòng)電壓的相位領(lǐng)先所述諧振電路中的諧振電流；該控制方波和所述開(kāi)關(guān)電路的驅(qū)動(dòng)方波同步，使驅(qū)動(dòng)方波成整數(shù)而未破壞的狀態(tài)輸出。
2.按權(quán)利要求1所述的零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，其特征在于所述開(kāi)關(guān)電路可由晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管或絕緣柵晶體管開(kāi)關(guān)元件組成。
3.按權(quán)利要求1所述的零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，其特征在于所述每一開(kāi)關(guān)電路皆具有一個(gè)與其并聯(lián)的旁路二極管。
4.按權(quán)利要求1所述的零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，其特征在于所述整流二極管與負(fù)載之間接一飛輪電感。
5.按權(quán)利要求1所述的零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，其特征在于所述諧振電路包含一諧振電感及一諧振電容。
6.按權(quán)利要求1所述的零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，其特征在于所述諧振電路包含一配合所述變壓器的電感進(jìn)行諧振工作的諧振電容。
7.按權(quán)利要求1所述的零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，其特征在于所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓為作用比小于50％的方波。
8.按權(quán)利要求1所述的零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，其特征在于所述相位控制電路可確保驅(qū)動(dòng)電壓的相位領(lǐng)先諧振電流。
9.一種零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，包括一個(gè)開(kāi)關(guān)電路模組，具有二個(gè)開(kāi)關(guān)電路及相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生電路，所述驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生電路系產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)方波，以進(jìn)行半橋式開(kāi)關(guān)工作；一諧振電路；一個(gè)變壓器，與諧振電路相連接，并經(jīng)由整流二極管接至電源供應(yīng)器的負(fù)載；一反饋控制電路，接于此電源供應(yīng)器的負(fù)載及所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生電路之間，以依據(jù)負(fù)載產(chǎn)生一個(gè)可以控制所述驅(qū)動(dòng)方波作用或不作用的控制方波，其特征在于開(kāi)關(guān)電路在切換時(shí)，藉由其寄生電容充放電，以使其跨接電壓緩慢變化；開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生電路所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)方波具有特定頻率，可使驅(qū)動(dòng)電壓的相位領(lǐng)先所述諧振電路中的諧振電流；該控制方波和所述開(kāi)關(guān)電路的驅(qū)動(dòng)方波同步，使驅(qū)動(dòng)方波成整數(shù)而未破壞的狀態(tài)輸出。
10.按權(quán)利要求9所述的零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，其特征在于所述開(kāi)關(guān)電路由晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管或絕緣柵晶體管開(kāi)關(guān)元件組成。
11.按權(quán)利要求9所述的零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，其特征在于所述每一開(kāi)關(guān)電路皆具有一個(gè)與其并聯(lián)的旁路二極管。
12.按權(quán)利要求9所述的零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，其特征在于所述整流二極管與負(fù)載之間接一飛輪電感。
13.按權(quán)利要求9所述的零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，其特征在于所述諧振電路包含一諧振電感及一諧振電容。
14.按權(quán)利要求9所述的零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，其特征在于所述諧振電路包含一配合所述變壓器的電感進(jìn)行諧振工作的諧振電容。
15.按權(quán)利要求9所述的零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，其特征在于所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓為作用比小于50％的方波。
16.按權(quán)利要求9所述的零電壓且零電流切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器，其特征在于所述相位控制電路可確保驅(qū)動(dòng)電壓的相位領(lǐng)先諧振電流。
全文摘要
一種可在正弦波下工作并達(dá)成“零電壓且零電流”同時(shí)切換的諧振式轉(zhuǎn)換電源供應(yīng)器,其包含:一個(gè)具有二或四個(gè)開(kāi)關(guān)電路及開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生電路的開(kāi)關(guān)電路模組;一諧振電路;一個(gè)變壓器;一反饋控制電路,接于負(fù)載及開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生電路之間;開(kāi)關(guān)電路在切換時(shí)藉由其寄生電容充放電,使其跨接電壓緩慢變化;開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)方波具有特定頻率,可使驅(qū)動(dòng)電壓的相位領(lǐng)先諧振電路中的諧振電流;控制方波和開(kāi)關(guān)電路的驅(qū)動(dòng)方波同步,使驅(qū)動(dòng)方波成整數(shù)而未破壞的狀態(tài)輸出。
文檔編號(hào)H02M3/22GK1338811SQ0012124
公開(kāi)日2002年3月6日 申請(qǐng)日期2000年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月9日
發(fā)明者劉志生 申請(qǐng)人:華瀅股份有限公司