直流電壓轉(zhuǎn)換裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種直流電壓轉(zhuǎn)換裝置，特別是涉及一種應(yīng)用于突波負(fù)載的直流電壓轉(zhuǎn)換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]一般直流電壓轉(zhuǎn)換裝置，是將非調(diào)整的直流電壓轉(zhuǎn)換成所需的直流輸出電壓，且該直流輸出電壓的電平經(jīng)調(diào)整后，會(huì)比該直流輸入電壓的電平來(lái)得低；換句話說(shuō)，此直流輸出電壓不管直流輸入電壓有無(wú)變化，或是輸出負(fù)載是否變動(dòng)，都必須使直流輸出電壓的電平保持在穩(wěn)定的狀態(tài)，并降壓到所需的額定值。
[0003]市面上某些電子產(chǎn)品，如音響喇叭，在作為一直流電壓轉(zhuǎn)換器的負(fù)載時(shí)，該類(lèi)型負(fù)載具有在短暫時(shí)間內(nèi)，抽取大電流的特性。該類(lèi)型負(fù)載稱(chēng)為突波負(fù)載(surge load)，在該短暫時(shí)間所抽取的電流稱(chēng)為突波電流。由于該突波電流的大小往往是平常負(fù)載電流的數(shù)十倍；若要使用一般的電源供應(yīng)器，對(duì)于現(xiàn)有的直流電壓轉(zhuǎn)換器在設(shè)計(jì)時(shí)，為能提供比平常負(fù)載電流大數(shù)十倍的該突波電流，其改善方式是必須加大變壓器的元件尺寸，才能避免磁性元件飽和，以及在負(fù)載側(cè)并聯(lián)設(shè)置有許多個(gè)電容器以提供極大的容值，才能避免輸出電壓降超出輸出范圍。但現(xiàn)有改善方式因?yàn)榧哟笞儔浩鞒叽?、以及需要設(shè)置許多個(gè)電容器等情況下，如此反而造成直流電壓轉(zhuǎn)換器的整體體積變大，進(jìn)而影響到電源供應(yīng)器整體的電源轉(zhuǎn)換效率，形成電源管理上的問(wèn)題并增加成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是在突波負(fù)載的應(yīng)用下，使用比一般設(shè)計(jì)更小尺寸的變壓器，而使整體體積較小，并有效防制輸出電壓因輸入電壓及輸出突波電流變動(dòng)而受到影響，進(jìn)而提高使用壽命及提升電源轉(zhuǎn)換效率，以實(shí)現(xiàn)成本較低的直流電壓轉(zhuǎn)換裝置。
[0005]本發(fā)明直流電壓轉(zhuǎn)換裝置，用于接收一直流輸入電壓，并輸出一直流輸出電壓，且包含一降壓轉(zhuǎn)換器、一串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器、一變壓器、一整流器、及一輸出電容。
[0006]該降壓轉(zhuǎn)換器接收該直流輸入電壓及一相關(guān)該直流輸出電壓的第一控制信號(hào)，并根據(jù)該第一控制信號(hào)，輸出一第一直流電壓。
[0007]該串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器電連接該降壓轉(zhuǎn)換器，并接收來(lái)自該降壓轉(zhuǎn)換器的第一直流電壓、一第二控制信號(hào)、及一第三控制信號(hào)，并根據(jù)該第二及第三控制信號(hào)，輸出一第二交流電壓。
[0008]該變壓器電連接該串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器，且接收該第二交流電壓，并包括一位于一次側(cè)的第一繞組，及位于二次側(cè)的一第二繞組與一第三繞組，每一繞組具有一極性的第一端及一第二端，該第一繞組電連接該串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器，該第三繞組的第一端電連接該第二繞組的第二端。
[0009]該整流器電連接該變壓器的第二繞組的第一端及第三繞組的第二端，并接收一第四控制信號(hào)及一第五控制信號(hào)。
[0010]該輸出電容包括一電連接該變壓器的第二繞組的第二端的第一端，及一電連接該整流器的第二端，該整流器根據(jù)該第四控制信號(hào)及第五控制信號(hào)，將該變壓器的第二繞組的第一端及第三繞組的第二端間的跨壓，輸出為該直流輸出電壓于該輸出電容的二端間。
[0011]本發(fā)明的直流電壓轉(zhuǎn)換裝置，該直流電壓轉(zhuǎn)換裝置還包含一回授電路與一脈寬調(diào)變電路，其中，回授電路電連接該輸出電容的第一端及第二端，并根據(jù)該直流輸出電壓的大小，產(chǎn)生一中間信號(hào)；脈寬調(diào)變電路電連接該回授電路及該降壓轉(zhuǎn)換器，并接收來(lái)自該回授電路的中間信號(hào)及一參考電壓，以產(chǎn)生該第一控制信號(hào)。
[0012]本發(fā)明的直流電壓轉(zhuǎn)換裝置，該降壓轉(zhuǎn)換器包括:一第一開(kāi)關(guān)，具有一接收該直流輸入電壓的第一端、一第二端、及一接收該第一控制信號(hào)的控制端，并受該第一控制信號(hào)的控制于導(dǎo)通與不導(dǎo)通間切換；一第一二極管，具有一電連接該第一開(kāi)關(guān)的第二端的陽(yáng)極端，及一接收該直流輸入電壓的陰極端；一第一電感，具有一電連接該第一開(kāi)關(guān)的第二端的第一端，及一第二端；及一第一電容，具有一電連接該第一二極管的陰極端的第一端，及一電連接該第一電感的第二端的第二端。
[0013]本發(fā)明的直流電壓轉(zhuǎn)換裝置，該串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器包括:一第二開(kāi)關(guān)，具有一電連接該降壓轉(zhuǎn)換器的第一電容的第一端的第一端、一第二端、及一接收該第二控制信號(hào)的控制端，并受該第二控制信號(hào)的控制于導(dǎo)通與不導(dǎo)通間切換；一第三開(kāi)關(guān)，具有一電連接該第二開(kāi)關(guān)的第二端的第一端、一電連接該降壓轉(zhuǎn)換器的第一電容的第二端與該變壓器的第一繞組的第二端的第二端、及一接收該第三控制信號(hào)的控制端，并受該第三控制信號(hào)的控制于導(dǎo)通與不導(dǎo)通間切換；一第二電感，具有一電連接該第二開(kāi)關(guān)的第二端的第一端，及一第二端；及一第二電容，具有一電連接該第二電感的第二端的第一端，及一電連接該變壓器的第一繞組的第一端的第二端。
[0014]本發(fā)明的直流電壓轉(zhuǎn)換裝置，該整流器包括:一第四開(kāi)關(guān)，具有一電連接該變壓器的第二繞組的第一端的第一端、一電連接該輸出電容的第二端的第二端、及一接收該第四控制信號(hào)的控制端，并受該第四控制信號(hào)的控制于導(dǎo)通與不導(dǎo)通間切換；及一第五開(kāi)關(guān)，具有一電連接該變壓器的第三繞組的第二端的第一端、一電連接該第四開(kāi)關(guān)的第二端的第二端、及一接收該第五控制信號(hào)的控制端，并受該第五控制信號(hào)的控制于導(dǎo)通與不導(dǎo)通間切換。
[0015]本發(fā)明的直流電壓轉(zhuǎn)換裝置，該第二控制信號(hào)及第三控制信號(hào)都具有一固定頻率，且都具有一固定的占空比。
[0016]本發(fā)明的直流電壓轉(zhuǎn)換裝置，該回授電路包括:一第一電阻，具有一電連接該輸出電容的第一端的第一端，及一第二端；一第二電阻，具有一電連接該第一電阻的第二端的第一端，及一電連接該輸出電容的第二端的第二端；及一比較器，具有一電連接該第一電阻的第二端的第一端、一接收一參考電壓的第二端、及一輸出端，在該第一端與第二端的跨壓為正時(shí)，將一高電位的邏輯值輸出于該輸出端，在該第一端與第二端的跨壓為負(fù)時(shí)，將一低電位的邏輯值輸出于該輸出端，該回授電路根據(jù)該第一電阻的第一端及該比較器的輸出端的跨壓大小，產(chǎn)生該中間信號(hào)。
[0017]本發(fā)明的直流電壓轉(zhuǎn)換裝置，該回授電路還包括一光耦合器，該光耦合器具有一電連接該第一電阻的第一端的第一端、一電連接該比較器的輸出端的第二端、及一輸出端，并接收該第一電阻的第一端及該比較器的輸出端的跨壓，以產(chǎn)生一亮度相關(guān)于該跨壓大小的光信號(hào)，再將該光信號(hào)耦合而產(chǎn)生該中間信號(hào)于該輸出端，且該中間信號(hào)為一電流信號(hào)。
[0018]本發(fā)明的有益的效果在于:利用降壓轉(zhuǎn)換器及串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器相串接，并以定頻方式控制串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器，以提供突波負(fù)載的電流需求，而能具有下列優(yōu)點(diǎn)，
[0019]1.通過(guò)串接使用降壓轉(zhuǎn)換器及串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器，使變壓器工作在鐵心遲滯回路曲線(B-H curve)的第一及第三象限，而能縮小鐵心體積，以有效解決現(xiàn)有技術(shù)所遭遇的問(wèn)題。
[0020]2.以定頻、定空占比的方式控制該串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器，不但可避開(kāi)變壓器飽和，更能實(shí)踐零電壓切換而減少開(kāi)關(guān)的能量損耗，進(jìn)而提升轉(zhuǎn)換效率，且在輸出電容的電容值較小的狀態(tài)下，仍能達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的功效。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是一電路圖，說(shuō)明本發(fā)明直流電壓轉(zhuǎn)換裝置的較佳實(shí)施例；
[0022]圖2是一電路圖，說(shuō)明本發(fā)明較佳實(shí)施例的一回授電路；
[0023]圖3是一時(shí)序圖，說(shuō)明本發(fā)明較佳實(shí)施例的一模擬結(jié)果；
[0024]圖4是一時(shí)序圖，說(shuō)明本發(fā)明較佳實(shí)施例的另一模擬結(jié)果；
[0025]圖5是一時(shí)序圖，說(shuō)明本發(fā)明較佳實(shí)施例的一量測(cè)結(jié)果；及
[0026]圖6是一時(shí)序圖，說(shuō)明本發(fā)明較佳實(shí)施例的另一量測(cè)結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0028]參閱圖1，本發(fā)明直流電壓轉(zhuǎn)換裝置的較佳實(shí)施例包含一降壓轉(zhuǎn)換器1、一串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器2、一變壓器3、一整流器4、一輸出電容C。、一回授電路5、及一脈寬調(diào)變電路6。該直流電壓轉(zhuǎn)換裝置用于接收一直流輸入電壓Vin,并輸出一直流輸出電壓V。至一負(fù)載,且該負(fù)載為突波負(fù)載。
[0029]該降壓轉(zhuǎn)換器I包括一第一開(kāi)關(guān)11、一第一二極管Db、一第一電感Lb、及一第一電容03，并接收該直流輸入電壓Vin及一第一控制信號(hào)S1,且根據(jù)該第一控制信號(hào)S1,輸出一第一直流電壓Vp
[0030]該第一開(kāi)關(guān)11具有一接收該直流輸入電壓Vin的第一端、一第二端、及一接收該第一控制信號(hào)S1的控制端，并受該第一控制信號(hào)S1的控制于導(dǎo)通與不導(dǎo)通間切換。
[0031]該第一二極管Db具有一電連接該第一開(kāi)關(guān)11的第二端的陽(yáng)極端，及一接收該直流輸入電壓Vin的陰極端。
[0032]該第一電感Lb具有一電連接該第一開(kāi)關(guān)11的第二端的第一端，及一第二端。
[0033]該第一電容Cb具有一電連接該第一二極管Db的陰極端的第一端,及一電連接該第一電感Lb的第二端的第二端。
[0034]該串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器2電連接該降壓轉(zhuǎn)換器1，并包括一第二開(kāi)關(guān)21、一第三開(kāi)關(guān)22、一第二電感Lr、及一第二電容Cr,且接收來(lái)自該降壓轉(zhuǎn)換器I的第一直流電SV1、一第二控制信號(hào)S2、及一第三控制信號(hào)S3,并根據(jù)該第二及第三控制信號(hào)S2、S3，輸出一第二交流電壓V2。
[0035]該第二開(kāi)關(guān)21具有一電連接該降壓轉(zhuǎn)換器I的第一電容Cb的第一端的第一端、一第二端、及一接收該第二控制信號(hào)S2的控制端，并受該第二控制信號(hào)S2的控制于導(dǎo)通與不導(dǎo)通間切換。
[0036]該第三開(kāi)關(guān)22具有一電連接該第二開(kāi)關(guān)21的第二端的第一端、一電連接該降壓轉(zhuǎn)換器I的第一電容Cb的第二端的第二端、及一接收該第三控制信號(hào)S3的控制端，并受該第三控制信號(hào)S3的控制于導(dǎo)通與不導(dǎo)通間切換。
[0037]該第二及第三控制信號(hào)5243分別控制該串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器2的第二及第三開(kāi)關(guān)21、22，且該第二及第三控制信號(hào)S2、S3都具有一固定頻率，且都具有一固定的占空比，換句話說(shuō)，該串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器2的第二及第三開(kāi)關(guān)21、22是分別導(dǎo)通與不導(dǎo)通于一固定的周期。
[0038]該第二電感Lr具有一電連接該第二開(kāi)關(guān)21的第二端的第一端，及一第二端。
[0039]該第二電容Cr具有一電連接該第二電感Lr的第二端的第一端，及一第二端。
[0040]該變壓器3電連接該串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器2，且接收該第二交流電壓V2,并包括一位于一次側(cè)的第一繞組31，及位于二次側(cè)的一第二繞組32與一第三繞組33。每一繞組31、32、33具有一極性的第一端及一第二端，該第一繞組31的第一端電連接該串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器2的第二電容Cr的第二端，該第一繞組31的第二端電連接該串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器2的第三開(kāi)關(guān)22的第二端，該第三繞組33的第