專利名稱：具有超低無(wú)載損耗的直流電源轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是與電源轉(zhuǎn)換的技術(shù)有關(guān)，特別是指一種具有超低無(wú)載損耗的直流電源轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的直流對(duì)直流轉(zhuǎn)換器(DC/DC converter)在進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換的過(guò)程中會(huì)有功率損耗，此功率的損耗降低了轉(zhuǎn)換的效率。然而直流對(duì)直流轉(zhuǎn)換器在功率密度的要求上日益增加，為了提高其轉(zhuǎn)換效率，目前廣泛使用的方式是在變壓器的二次側(cè)以功率金氧半場(chǎng)效晶體管(power M0SFET)做為同步整流開關(guān)組件。此種方式確實(shí)可以提高重載時(shí)的效率，但是因?yàn)樵黾恿蓑?qū)動(dòng)時(shí)的功率損失，所以在無(wú)載時(shí)仍然有功率上的損耗，造成了無(wú)載時(shí)的效率較低。美國(guó)第US7，443，146號(hào)專利，即揭露了在二次側(cè)以MOSFET來(lái)進(jìn)行整流的技術(shù)，其具有上述在無(wú)載時(shí)仍有功率上的損耗的缺失。本案申請(qǐng)人基于解決上述問(wèn)題，提出了中國(guó)臺(tái)灣第M3742^號(hào)專利技術(shù)，其降低了無(wú)載時(shí)的功率損耗。雖然，此案是使用變壓器一次側(cè)的電流偵測(cè)結(jié)果做為降低待機(jī)損耗的判斷基礎(chǔ)，但并未揭露不經(jīng)由一次側(cè)而僅在二次側(cè)進(jìn)行判斷，并借以達(dá)到降低待機(jī)損耗的技術(shù)；此外，其所降低的損耗，仍有進(jìn)一步降低的余地，因此依法提出本案的專利申請(qǐng)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種具有超低無(wú)載損耗的直流電源轉(zhuǎn)換器，其可在二次側(cè)進(jìn)行判斷，借以達(dá)到降低無(wú)載損耗的功效。為了達(dá)成前述目的，依據(jù)本實(shí)用新型所提供的一種具有超低無(wú)載損耗的直流電源轉(zhuǎn)換器，包含有一直流電源，具有一正極端以及一負(fù)極端；一變壓器，具有一一次側(cè)以及一二次側(cè)；該一次側(cè)具有一第一繞組Ni，該第一繞組m的一端連接于該直流電源的正極端，另一端連接于一第一 MOSFET(金氧半場(chǎng)效晶體管)，該第一 MOSFET電性連接于一 PWM(脈沖寬度調(diào)變)控制器，該P(yáng)WM控制器具有在輕載時(shí)進(jìn)入突沖模式(Burst Mode)、 脈沖跳躍(Pulse skipping)或非導(dǎo)通時(shí)間調(diào)變(Off-time modulation)的功能；該二次側(cè)分為一第二繞組以及一第三繞組，且該二次側(cè)具有一驅(qū)動(dòng)控制單元以及一整流單元，該整流單元電性連接于該驅(qū)動(dòng)控制單元，該驅(qū)動(dòng)控制單元電性連接于一第二 M0SFET，該第二 M0SFET、該驅(qū)動(dòng)控制單元以及該整流單元的組合電性連接于該第二繞組的一端以及該第三繞組的一端之間，且該第二MOSFET具有一內(nèi)部二極管(Body Diode)；該第二繞組與該第二 MOSFET的組合用以連接于一負(fù)載。借此，可達(dá)到在二次側(cè)進(jìn)行判斷，降低無(wú)載損耗的功效。

圖1是本實(shí)用新型第一較佳實(shí)施例的電路示意圖。圖2是本實(shí)用新型第一較佳實(shí)施例的波形示意圖，顯示PWM控制器在突沖模式時(shí)所輸出的波形以及驅(qū)動(dòng)控制單元所輸出的波形狀態(tài)。圖3是本實(shí)用新型第二較佳實(shí)施例的電路示意圖。圖4是本實(shí)用新型第二較佳實(shí)施例的另一電路示意圖，顯示第二 MOSFET設(shè)置于不同位置的狀態(tài)。圖5是本實(shí)用新型一電路示意圖，顯示驅(qū)動(dòng)控制單元的另一種電路結(jié)構(gòu)。圖6是本實(shí)用新型的另一電路示意圖，顯示整流單元的另一種電路結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
為了詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)特點(diǎn)所在，茲舉以下較佳實(shí)施例并配合附圖說(shuō)明如后，其中如圖1至圖2所示，本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例所提供的一種具有超低無(wú)載損耗的直流電源轉(zhuǎn)換器10，主要由一直流電源11、一變壓器21、一第一 MOSFET(金氧半場(chǎng)效晶體管)Q1、一 PWM(脈沖寬度調(diào)變)控制器31、一驅(qū)動(dòng)控制單元41、一整流單元51以及一第二 MOSFET Q2所組成，其中該直流電源11，具有一正極端以及一負(fù)極端。該變壓器21，具有一一次側(cè)以及一二次側(cè)。該變壓器21的一次側(cè)具有一第一繞組Ni，該第一繞組附的一端連接于該直流電源11的正極端，另一端連接于該第一MOSFET Q1，該第一MOSFET Ql以其閘極電性連接于該 PWM控制器31的腳位Vgl，該P(yáng)WM控制器31具有在輕載時(shí)進(jìn)入突沖模式(Burst Mode)、脈沖跳躍(Pulse skipping)或非導(dǎo)通時(shí)間調(diào)變(Off-time modulation)的功能，在本實(shí)施例中以進(jìn)入突沖模式為例。該變壓器21的二次側(cè)分為一第二繞組N2以及一第三繞組N3，且該驅(qū)動(dòng)控制單元 41以及該整流單元51位于該二次側(cè)，該整流單元51電性連接該驅(qū)動(dòng)控制單元41，該驅(qū)動(dòng)控制單元41以其腳位Vg2電性連接于該第二 MOSFET Q2的閘極，該第二 MOSFET Q2、該驅(qū)動(dòng)控制單元41以及整流單元51的組合電性連接于該第二繞組N2的一端以及該第三繞組 N3的一端之間，且該第二 MOSFET Q2具有一內(nèi)部二極管(Body Diode)。在本實(shí)施例中，該驅(qū)動(dòng)控制單元41為一同步整流驅(qū)動(dòng)控制器(S. R. controller)，其具有一 UVLO(低電壓鎖定-Under Voltage Lock Out)腳位，并以該UVLO腳位電性連接于該整流單元51 ；而該整流單元51由一二極管D1、一電阻Rl以及一電容Cl所組成。該第二繞組N2與該第二 MOSFET Q2的組合用以連接于一負(fù)載52。接下來(lái)說(shuō)明本第一實(shí)施例的操作狀態(tài)。借由該P(yáng)WM控制器31經(jīng)由腳位Vgl來(lái)控制該第一 MOSFET Ql的導(dǎo)通，而該一次側(cè)的電源即經(jīng)由變壓于該二次側(cè)產(chǎn)生電源。在正常工作時(shí)(或重載模式時(shí))，該整流單元51將該第三繞組N3的電源進(jìn)行整流，再將之輸入至該驅(qū)動(dòng)控制單元41，該驅(qū)動(dòng)控制單元41此時(shí)即判斷為正常工作狀態(tài)，而由腳位Vg2輸出驅(qū)動(dòng)脈波，該第二 MOSFET Q2即導(dǎo)通，此時(shí)即正常工作。當(dāng)進(jìn)入無(wú)載模式時(shí)，該負(fù)載52降低到該P(yáng)WM控制器31進(jìn)入突沖模式時(shí)，即會(huì)因該第三繞組N3經(jīng)過(guò)該整流單元51的二極管Dl整流，以及該整流單元51的電阻Rl與電容Cl 充放電時(shí)間常數(shù)關(guān)系，使得該整流單元51的輸出電壓Vcc的電壓準(zhǔn)位下降，當(dāng)電壓準(zhǔn)位下載至低于該UVLO腳位的電壓準(zhǔn)位時(shí)，則該驅(qū)動(dòng)控制單元41腳位Vg2即不輸出驅(qū)動(dòng)脈波，此時(shí)該第二MOSFET Q2即截止，轉(zhuǎn)由其內(nèi)部二極管整流。此時(shí)由于無(wú)須再對(duì)該第二MOSFET Q2 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因此沒(méi)有驅(qū)動(dòng)時(shí)的能量耗損，進(jìn)而降低了無(wú)載時(shí)的功率損耗。圖2說(shuō)明了 PWM控制器31在突沖模式時(shí)所輸出的波形以及該驅(qū)動(dòng)控制單元41所輸出的波形狀態(tài)，由圖中可知，當(dāng)PWM控制器31進(jìn)入突沖模式后，腳位Vgl所輸出的脈沖會(huì)變成間歇式的變化，而接著在該驅(qū)動(dòng)控制單元41關(guān)閉后，腳位Vg2即不再輸出脈沖，此時(shí)即截止該第二 M0SFETQ2。由上可知，本第一實(shí)施例中對(duì)于是否要關(guān)閉該驅(qū)動(dòng)控制單元41的判斷是利用該整流單元51所輸出的電壓準(zhǔn)位來(lái)判斷的，因此其是在該變壓器21的二次側(cè)完成判斷的。此外，由于在無(wú)載狀況時(shí)，該P(yáng)WM控制器31進(jìn)入突沖模式，且在二次側(cè)僅使用到一個(gè)第二MOSFET Q2的內(nèi)部二極管進(jìn)行整流，因此所降低的損耗較先前技術(shù)更多，因而形成了超低無(wú)載損耗的直流電源轉(zhuǎn)換器。請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D3，本實(shí)用新型第二較佳實(shí)施例所提供的一種具有超低無(wú)載損耗的直流電源轉(zhuǎn)換器60，主要概同于前揭第一實(shí)施例，不同之處在于還包含有一比較器61，而該驅(qū)動(dòng)控制單元41具有一失能(disable)腳位42。該比較器61的輸入端電性連接于該整流單元51，輸出端則電性連接于該驅(qū)動(dòng)控制單元41的失能腳位。本第二實(shí)施例在操作上與第一實(shí)施例不同之處在于當(dāng)二次側(cè)電壓準(zhǔn)位下載至低于該比較器61的參考電壓(Vref)準(zhǔn)位時(shí)，則該比較器61輸出訊號(hào)使該P(yáng)WM控制器31關(guān)閉，則該驅(qū)動(dòng)控制單元41即不輸出驅(qū)動(dòng)脈波，同樣使該第二 MOSFET Q2截止而使用內(nèi)部二極管整流，同樣具有降低無(wú)載時(shí)功率損耗的功效。本第二實(shí)施例的該第二 MOSFET Q2并不以設(shè)置于圖3中所示的該第二繞組N2的下方端點(diǎn)為限。如圖4所示的具有超低無(wú)載損耗的直流電源轉(zhuǎn)換器60’，該第二 MOSFET Q2 亦可設(shè)置于該第二繞組N2的上方端點(diǎn)，同樣具有相同的效果。本第二實(shí)施例的其余結(jié)構(gòu)、操作方式及所能達(dá)成的功效均概同于前揭第一實(shí)施例，容不贅述。值得補(bǔ)充的一點(diǎn)是，本實(shí)用新型上述二實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)控制單元41亦可不使用同步整流驅(qū)動(dòng)控制器，而可使用如圖5中所示的二個(gè)二極管、二電阻以及一電容所組成的整流驅(qū)動(dòng)控制器41’，與使用同步整流驅(qū)動(dòng)控制器相較而言具有相同的功效。此外，本實(shí)用新型上述二實(shí)施例中的整流單元51，亦不以一二極管、一電阻以及一電容的組合為限制。例如圖6所示的整流單元51’，其由一晶體管、數(shù)個(gè)電阻、一二極管、一齊納二極管以及一電容所組成，而具有與上述二實(shí)施例中所揭的整流單元51具有相同的功效。由上可知，本實(shí)用新型可在二次側(cè)進(jìn)行判斷是否關(guān)閉驅(qū)動(dòng)控制單元41，進(jìn)而使該第二 M0SFETQ2截止而使用內(nèi)部二極管整流，達(dá)到了降低無(wú)載損耗的功效。
權(quán)利要求1.一種具有超低無(wú)載損耗的直流電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，包含有一直流電源，具有一正極端以及一負(fù)極端；一變壓器，具有一一次側(cè)以及一二次側(cè)；該一次側(cè)具有一第一繞組，該第一繞組的一端連接于該直流電源的正極端，另一端連接于一第一 M0SFET，該第一 MOSFET電性連接于一 PWM控制器，該P(yáng)WM控制器具有在輕載時(shí)進(jìn)入突沖模式、脈沖跳躍或非導(dǎo)通時(shí)間調(diào)變的功能；該二次側(cè)分為一第二繞組以及一第三繞組，且該二次側(cè)具有一驅(qū)動(dòng)控制單元以及一整流單元，該整流單元電性連接于該驅(qū)動(dòng)控制單元，該驅(qū)動(dòng)控制單元電性連接于一第二 M0SFET，該第二 M0SFET、該驅(qū)動(dòng)控制單元以及該整流單元的組合電性連接于該第二繞組的一端以及該第三繞組的一端之間，且該第二 MOSFET具有一內(nèi)部二極管；該第二繞組與該第二 MOSFET的組合用以連接于一負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有超低無(wú)載損耗的直流電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于包含有一比較器，其輸入端電性連接于該整流單元，輸出端電性連接于該驅(qū)動(dòng)控制單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有超低無(wú)載損耗的直流電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于該第一 MOSFET以其閘極電性連接于該P(yáng)WM控制器，該第二MOSFET以其閘極電性連接于該驅(qū)動(dòng)控制單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有超低無(wú)載損耗的直流電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于該驅(qū)動(dòng)控制單元為一同步整流驅(qū)動(dòng)控制器，其具有一 UVLO腳位，并以該UVLO腳位電性連接于該整流單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有超低無(wú)載損耗的直流電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于該驅(qū)動(dòng)控制單元由二個(gè)二極管、二電阻以及一電容所組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有超低無(wú)載損耗的直流電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于該整流單元由一二極管、一電阻以及一電容所組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有超低無(wú)載損耗的直流電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于該整流單元由一晶體管、數(shù)個(gè)電阻、一二極管、一齊納二極管以及一電容所組成。
專利摘要一種具有超低無(wú)載損耗的直流電源轉(zhuǎn)換器，包含有一直流電源；一變壓器，其一次側(cè)具有一第一繞組N1、第一MOSFET(金氧半場(chǎng)效晶體管)以及一PWM(脈沖寬度調(diào)變)控制器，該P(yáng)WM控制器具有在輕載時(shí)進(jìn)入突沖模式、脈沖跳躍或非導(dǎo)通時(shí)間調(diào)變的功能；該變壓器的二次側(cè)分為一第二繞組以及一第三繞組，且該二次側(cè)具有一驅(qū)動(dòng)控制單元、一整流單元以及一第二MOSFET，該三者的組合是電性連接于該第二繞組的一端以及該第三繞組的一端之間，且該第二MOSFET具有一內(nèi)部二極管(Body Diode)；該第二繞組與該第二MOSFET的組合用以連接于一負(fù)載。借此，可達(dá)到在二次側(cè)進(jìn)行判斷，并降低無(wú)載損耗的功效。
文檔編號(hào)H02M3/335GK202026241SQ20112008813
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者劉力豪, 陳聯(lián)興 申請(qǐng)人:博大科技股份有限公司