專利名稱：柔性切換式功率轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種功率轉(zhuǎn)換器，尤其是指一種柔性切換式功率轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
相移式功率轉(zhuǎn)換器(Phase Shift Power Converter)是一種柔性切換式功率轉(zhuǎn) 換器，其包含全橋式相位移(full-bridge phaseshift)、非對稱半橋式(asymmetrical half bridge)和主動箝位式(active clamp)架構(gòu)等等。相移式功率轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點為 高效率和低電磁干擾(Electromagnetic Interference, EMI)。在近來的發(fā)展中，已提 出許多相位移技術(shù)，例如Christopher、 P. Henze、 NedMohan以及John G. Hayes在1989 年8月8日所申請的美國專利第4，855，888號"Constant frequency resonant power converter withzero voltage switching" ;Guichao C. Hua以及Fred C. Lee在1995年8 月15日所申請的美國專利第5， 442， 540號"Soft-switchingP麗converters" ;Yungtaek Jang以及Milan M. Jovanovic在2002年3月12日所申請的美國專利第6， 356， 462號 "Soft-switchedfull-bridge co読rters";Rui Liu在2000年5月30日所申請的美國專 利第6， 069， 798號"Asymmet:rical power converter and methodof operation thereof ，，。 在各種不同的相移式功率轉(zhuǎn)換器中，變壓器及/或外加磁性組件的寄生漏電感(parasitic leakage inductance)是用以作為一共振電感，其被切換而產(chǎn)生循環(huán)電流，以達(dá)到零電壓切 換(Zero Voltage Switching, ZVS)。 然而，這些相移式功率轉(zhuǎn)換器的缺點為操作范圍狹窄。因此，本發(fā)明的目的為提出 一種控制方式，以擴(kuò)展功率轉(zhuǎn)換器的操作范圍并增加工作效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的，在于提供一種功率轉(zhuǎn)換器，用于擴(kuò)展其操作范圍與增加工作 效率。
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明是一種一種柔性切換式功率轉(zhuǎn)換器，其包含有
—諧振電路； 復(fù)數(shù)晶體管，切換該諧振電路；以及 —控制電路，產(chǎn)生復(fù)數(shù)切換訊號以控制該些晶體管，并調(diào)變該些切換訊號的脈波 寬度，以調(diào)整該功率轉(zhuǎn)換器的一輸出電壓，該控制電路偵測該功率轉(zhuǎn)換器的一輸入電壓，并 依據(jù)該輸入電壓的變化而改變該些切換訊號的頻率。 本發(fā)明中，其中該諧振電路更包含一 電容與一感應(yīng)裝置，該電容耦接該感應(yīng)裝置。
本發(fā)明中，其中該控制電路更產(chǎn)生復(fù)數(shù)延遲時間，該些延遲時間位于該些切換訊 號之間以達(dá)到柔性切換該些晶體管。 本發(fā)明中，更包含一延遲時間電阻，其耦接該控制電路以決定該些切換訊號的該 些延遲時間。 本發(fā)明中，其中該些切換訊號的頻率依據(jù)該輸入電壓的降低而降低。
本發(fā)明中，其中該些切換訊號的頻率依據(jù)該功率轉(zhuǎn)換器的一輸出負(fù)載的增加而降 低。 本發(fā)明中，更包含一頻率設(shè)定電阻，其耦接該控制電路，以決定該些切換訊號的一 最大切換頻率。 本發(fā)明中，更包含一頻率調(diào)變電阻，其耦接該控制電路以決定該些切換訊號的一 最小切換頻率。 本發(fā)明中，其中該控制電路包含 —振蕩器，偵測該輸入電壓和一回授訊號以產(chǎn)生一振蕩訊號； —脈波寬度調(diào)變電路，依據(jù)該振蕩訊號產(chǎn)生一脈波寬度調(diào)變訊號，該脈波寬度調(diào) 變電路依據(jù)該回授訊號調(diào)變該脈波寬度調(diào)變訊號的脈波寬度；以及 —輸出電路，依據(jù)該脈波寬度調(diào)變訊號產(chǎn)生該些切換訊號，復(fù)數(shù)延遲時間位于該
些切換訊號的間以柔性切換該些晶體管。
本發(fā)明中，其中該控制電路更包含 —回授輸入電路，耦接該功率轉(zhuǎn)換器的一輸出并接收該回授訊號以產(chǎn)生一準(zhǔn)位 偏移訊號，該振蕩器接收該準(zhǔn)位偏移訊號以偵測該回授訊號而產(chǎn)生該振蕩訊號，該脈波寬 度調(diào)變電路接收該準(zhǔn)位偏移訊號，并依據(jù)該回授訊號以調(diào)變該脈波寬度調(diào)變訊號的脈波寬 度。 本發(fā)明中，其中該振蕩器包含 —頻率調(diào)變電路，依據(jù)該回授訊號和該輸入電壓產(chǎn)生一頻率調(diào)變訊號； —頻率產(chǎn)生電路，依據(jù)一頻率設(shè)定電阻與該頻率調(diào)變訊號產(chǎn)生一充電電流和一放
電電流，該頻率設(shè)定電阻耦接該控制電路以決定該些切換訊號的一最大切換頻率；以及 —振蕩電路，接收該充電電流與該放電電流以產(chǎn)生該振蕩訊號。 本發(fā)明具有的有益效果本發(fā)明的該些晶體管用以切換諧振電路，控制電路產(chǎn)生
復(fù)數(shù)切換訊號以控制該些晶體管，該些切換訊號的脈波寬度受調(diào)變，以調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的
一輸出電壓，控制電路偵測功率轉(zhuǎn)換器的一輸入電壓，切換訊號的頻率依據(jù)功率轉(zhuǎn)換器的
輸入電壓或/及功率轉(zhuǎn)換器的一輸出負(fù)載的變化而改變。


圖l是本發(fā)明的 圖2是本發(fā)明的 圖3是本發(fā)明的 圖4是本發(fā)明的 圖5是本發(fā)明的 圖6是本發(fā)明的 圖7是本發(fā)明的 圖8是本發(fā)明的 圖9是本發(fā)明的








較佳實施例的功率轉(zhuǎn)換器的電路圖； 較佳實施例的控制電路的電路圖； 較佳實施例的振蕩器的電路圖； 較佳實施例的頻率調(diào)變電路的電路圖； 較佳實施例的頻率產(chǎn)生電路的電路圖； 較佳實施例的脈波寬度調(diào)變電路的電路圖； 較佳實施例的消隱電路的電路圖； 較佳實施例的輸出電路的電路圖； 較佳實施例的延遲時間電路的電路圖；以及 圖10是顯示增益對應(yīng)切換頻率的變化的轉(zhuǎn)換功能曲線圖。圖號簡單說明
10 110 115 20 210 211 230 240 242 244 246 250 254 256 262 264 270 275 281 283 30 310 320 332 340 400 420 450 50 51 52 525 550 552 61 62 660 680 701
控制電路
電阻
電阻
振蕩器
電流源
第二放大器
第四放大器
運算放大器
晶體管
晶體管
晶體管
運算放大器
晶體管
晶體管
晶體管
晶體管
開關(guān)
比較器
與非門
反相器
脈波寬度調(diào)變電路
D型正反器
反相器
電流源
寄生電感
反相器
充電電流
與門
輸出電路
電流源
運算放大器
電阻
晶體管晶體管反相器與門緩沖器
延遲時間電路整流器
晶體管 100晶體管 112電阻 116晶體管 200率調(diào)變電路 220第一放大器 221第三放大器 235頻率產(chǎn)生電路241電阻 2432452472512552612632652712762822853003153313353541043046050051052053551553610650670700
電容比較器與非門反相器變壓器T型正反器比較器晶體管電容
消隱電路晶體管電容電容電阻電阻電阻晶體管晶體管電阻電阻與門緩沖器延遲時間電路71
管管源管管管管
體體*體體體體
晶晶晶晶晶晶
715反相器72整流器720晶體管73電感75電容750電容790與門Ic充電電流80齊納二極管81電阻85光親合為Id放電電流工m調(diào)變電流It充電電流IT1電流It2電流IP輸入訊號OP輸出訊號sB消隱訊號sH切換訊號sL切換訊號Sw頻率調(diào)變訊號vcc供應(yīng)電vF準(zhǔn)位偏移訊號vFB回授訊號vH上限門坎值vIN輸入電下限門坎值vM頻率調(diào)變訊號v0輸出電壓vsw電壓PLS振蕩訊號
具體實施例方式
為使對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識，用以較佳的 實施例及附圖配合詳細(xì)的說明，說明如下 請參閱圖l，是本發(fā)明的一較佳實施例的功率轉(zhuǎn)換器的電路圖。如圖所示，一電容 50和一感應(yīng)裝置(例如一變壓器30、其寄生電感35與負(fù)載)形成一諧振電路(Resonant Tank)。電容50耦接于變壓器30的一次側(cè)繞組的一端與接地端之間。因此，電容50耦接 于感應(yīng)裝置。晶體管10、20耦接于諧振電路，以切換諧振電路。晶體管10的一汲極耦接于 一輸入電壓VIN，晶體管10的一源極連接于晶體管20的一汲極。晶體管10的源極與晶體 管20的汲極經(jīng)由寄生電感35耦接于變壓器30的一次側(cè)繞組的另一端。晶體管20的一源 極耦接于接地端。整流器71與72連接于變壓器30的二次側(cè)繞組，且經(jīng)由一電感73而連 接至功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓V。。 一電容75用于產(chǎn)生輸出電壓V。。 —控制電路100產(chǎn)生切換訊號SH與切換訊號SH與分別耦接晶體管10與20 的閘極以控制晶體管10與20。切換訊號SH與的脈波寬度是會依據(jù)回授訊號VFB而被調(diào) 變，以調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓V。?；厥谟嵦朧^產(chǎn)生于一VFB端。 一回授電路包含一齊 納二極管80、一電阻81與一光耦合器85，其耦接功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓V。以產(chǎn)生回授訊 號VFB。此外，控制電路100的一VA端經(jīng)由電阻61與62耦接至功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓V^， 并偵測輸入電壓V『電阻61連接輸入電壓V^，且電阻61與電阻62相互串聯(lián)?？刂齐娐?100的VA端連接于電阻61與電阻62的一連接點。切換訊號SH與&的頻率會依據(jù)輸入電 壓VIN與回授訊號VFB的變化而改變。因此，即可允許功率轉(zhuǎn)換器運作于一寬廣的輸入電壓 操作范圍。 切換訊號SH與的頻率會隨著輸入電壓VIN的減少而降低。切換訊號SH與的 頻率亦會隨著回授訊號VFB的增加而降低?；厥谟嵦朧FB的變化是相關(guān)聯(lián)于功率轉(zhuǎn)換器的輸
6出負(fù)載。因此，控制電路100是用于偵測功率轉(zhuǎn)換器的輸出負(fù)載，以依據(jù)功率轉(zhuǎn)換器的輸出 負(fù)載的增加，而減少切換訊號SH與&的頻率。 一電阻53連接于控制電路100的一 RT端以 決定延遲時間。延遲時間位于切換訊號SH與S^之間，以達(dá)到柔性切換晶體管10與20。因 此，控制電路100更產(chǎn)生延遲時間以達(dá)到柔性切換。電阻53用于作為一延遲時間電阻，以決 定切換訊號SH與的延遲時間。 一電阻51連接于控制電路100的一 RF端以決定切換訊 號SH與&的最大切換頻率。電阻51用于作為一頻率設(shè)定電阻以決定切換訊號SH與&的 最大切換頻率。另一電阻52連接于控制電路100的一 RM端，其決定切換訊號SH與的最 小切換頻率。電阻52用于作為一頻率調(diào)整電阻以決定切換訊號SH與&的最小切換頻率。
請參閱圖2，是本發(fā)明的一較佳實施例的控制電路的電路圖。如圖所示，其包含一 回授輸入電路，其耦接于輸出電壓V。以接收回授訊號VFB，以產(chǎn)生一準(zhǔn)位偏移訊號VF。準(zhǔn)位 偏移訊號Vp相關(guān)于回授訊號VFB。晶體管110與電阻112U15與116形成回授輸入電路。 晶體管110的一汲極接收一供應(yīng)電壓Vrc，晶體管110的一閘極耦接VFB端以接收回授訊號 VFB。電阻112連接于晶體管110的汲極與閘極之間。電阻115連接于晶體管110的一源 極。電阻116連接于電阻115與接地端之間。 —振蕩器(OSC) 200偵測準(zhǔn)位偏移訊號VF和經(jīng)由VA端偵測輸入電壓VIN，以產(chǎn)生 一振蕩訊號PLS。因此，振蕩器200偵測回授訊號VFB與輸入電壓VIN，以產(chǎn)生振蕩訊號PLS。 位于RF端的電阻51和位于RM端的電阻52耦接振蕩器200，以決定振蕩訊號PLS的最大頻 率與最小頻率。 一脈波寬度調(diào)變電路(P麗)300耦接振蕩器200以依據(jù)振蕩訊號PLS產(chǎn)生 脈波寬度調(diào)變訊號Sw。脈波寬度調(diào)變電路300依據(jù)準(zhǔn)位偏移訊號VF調(diào)變脈波寬度調(diào)變訊 號Sw的脈波寬度。因此，脈波寬度調(diào)變訊號Sw的脈波寬度隨著回授訊號VFB而被調(diào)變。
—輸出電路(OUT) 500耦接脈波寬度調(diào)變電路300，并依據(jù)脈波頻寬訊號Sw以產(chǎn)生 切換訊號SH與S^。此外，延遲時間位于切換訊號SH與S^之間，以達(dá)到柔性切換晶體管10與 20。位于RT端的電阻53耦接輸出電路500，以決定延遲時間之值。延遲時間包含一第一延 遲時間與一第二延遲時間。第一延遲時間產(chǎn)生于切換訊號SH截止之后而切換訊號S^導(dǎo)通 之前。第二延遲時間產(chǎn)生于切換訊號截止之后而切換訊號SH導(dǎo)通之前。
請參閱圖3，是本發(fā)明的一較佳實施例的振蕩器的電路圖。如圖所示，振蕩器200 包含一頻率調(diào)變電路(M^-F)210、一頻率產(chǎn)生電路(FSW)240和一振蕩電路。頻率調(diào)變電路 210耦接VA端并接收準(zhǔn)位偏移訊號VF。頻率調(diào)變電路210依據(jù)回授訊號VFB與輸入電壓VIN 產(chǎn)生一頻率調(diào)變訊號VM。頻率產(chǎn)生電路240依據(jù)電阻51與頻率調(diào)變訊號VM產(chǎn)生一充電電 流Ic與一放電電流I。。復(fù)參閱圖1，電阻51耦接控制電路100的RF端。頻率產(chǎn)生電路240 亦產(chǎn)生一調(diào)變電流lM以充電RM端并流經(jīng)于電阻52。復(fù)參閱圖1，電阻52耦接于控制電路 100的RM端。 振蕩電路包含一電容270、開關(guān)271與272、比較器275與276、與非門281與282 以及反相器283與285。開關(guān)271的一第一端接收充電電流Ic以充電電容270。開關(guān)271 的一第二端耦接開關(guān)272的一第一端和電容270的一第一端。開關(guān)272的一第二端接收放 電電流I。以放電電容270。電容270的一第二端耦接于接地端。比較器275的一正輸入端 接收上限門坎值Vp比較器275的一負(fù)輸入端和比較器276的一正輸入端耦接電容270的 第一端、開關(guān)271的第二端與開關(guān)272的第一端。比較器276的一負(fù)輸入端接收一下限門 坎值、，且上限門坎值VH高于下限門坎值、。
7
與非門281的一第一端耦接比較器275的一輸出端。與非門282的一第一端耦接 比較器276的一輸出端。與非門281的一輸出端耦接與非門282的一第二端。與非門282 的一輸出端耦接與非門281的一第二端。反相器283的一輸入端耦接與非門281的輸出端 并控制開關(guān)272。反相器285的一輸入端耦接反相器283的一輸出端并控制開關(guān)271。反 相器285的一輸出端產(chǎn)生振蕩訊號PLS。因此，振蕩電路接收充電電流Ic與放電電流ID以 產(chǎn)生振蕩訊號PLS。 請參閱圖4，是本發(fā)明的一較佳實施例的頻率調(diào)變電路的電路圖。如圖所示，頻率 調(diào)變電路210包含一第一放大器211、一第二放大器221、一第三放大器230和一第四放大 器235。第一放大器211的一正輸入端接收準(zhǔn)位偏移訊號VF，第一放大器211的一負(fù)輸入 端經(jīng)由一電阻212接收一門坎值VT1。第一放大器211的一輸出端經(jīng)由一電阻213耦接第 一放大器211的負(fù)輸入端。第二放大器221的一正輸入端耦接VA端，第二放大器221的一 負(fù)輸入端耦接其輸出端，而形成一緩沖電路。電流源220的一端耦接供應(yīng)電壓Vee，電流源 220的另一端經(jīng)由一電阻224耦接第二放大器221的輸出端。第三放大器230的一正輸入 端經(jīng)由一電阻214耦接第一放大器211的輸出端。 一電阻215的一端耦接第三放大器230 的正輸入端，且電阻215的另一端耦接于接地端。第三放大器230的一負(fù)輸入端耦接電流 源220的另一端并經(jīng)由一電阻225耦接于其輸出端。 第四放大器235的一正輸入端耦接第三放大器230的輸出端。第四放大器235的 一負(fù)輸入端耦接其輸出端，第四放大器235的輸出端耦接RM端并產(chǎn)生頻率調(diào)變訊號VM。調(diào) 變電流Im提供至第四放大器235的輸出端并充電RM端。當(dāng)準(zhǔn)位偏移訊號VF高于門坎值 VT1時，頻率調(diào)變訊號VM會依據(jù)準(zhǔn)位偏移訊號VF的增加而增加。頻率調(diào)變電路210更經(jīng)由 VA端偵測輸入電壓VIN。當(dāng)VA端的電壓降低且低于電流源220所提供的一門坎值時，頻率 調(diào)變訊號VM將會依據(jù)輸入電壓VIN的減少而增加。 請參閱圖5，是本發(fā)明的一較佳實施例的頻率產(chǎn)生電路的電路圖。如圖所示，頻率 產(chǎn)生電路240包含一第一電壓電流轉(zhuǎn)換器、一第二電壓電流轉(zhuǎn)換器、一電流源250、晶體管 244與245形成的一第一電流鏡、晶體管246與247形成的一第二電流鏡、晶體管254與255 形成的一第三電流鏡、晶體管254與256形成的一第四電流鏡、晶體管261與262形成的一 第五電流鏡、晶體管261與263形成的一第六電流鏡以及晶體管264與265形成的一第七 電流鏡。頻率產(chǎn)生電路240依據(jù)耦接RF端的電阻51(如圖l所示)產(chǎn)生充電電流Ic與放 電電流ID。充電電流Ic與放電電流ID依據(jù)頻率調(diào)變訊號VM的增加而降低。
第一電壓電流轉(zhuǎn)換器包含一運算放大器241、一晶體管243與一電阻242。運算放 大器241的一正輸入端接收頻率調(diào)變訊號VM，運算放大器241的一輸出端耦接晶體管243 的一閘極。運算放大器241的一負(fù)輸入端耦接晶體管243的一源極。電阻242連接于晶體 管243的源極與接地端之間。晶體管243的一汲極耦接第一電流鏡。第一電流鏡的晶體管 244與245的源極耦接供應(yīng)電壓Vcc。晶體管244與245的閘極以及晶體管244與243的汲 極相互連接。晶體管245的一汲極耦接第二電流鏡。第二電流鏡的晶體管246與247的源 極耦接于接地端。晶體管246與247的閘極以及晶體管246與245的汲極相互連接。晶體 管247的一汲極耦接于第五電流鏡。 第二電壓電流轉(zhuǎn)換器包含一運算放大器251、一晶體管253和一電阻252。運算放 大器251的一正輸入端耦接電流源250。電流源250更耦接供應(yīng)電壓V『運算放大器251的正輸入端更連接于耦接在RF端的電阻51(如圖l所示)。運算放大器251的一輸出端 耦接晶體管253的一閘極，運算放大器251的一負(fù)輸入端耦接晶體管253的一源極。電阻 252連接于晶體管253的源極與接地端的間。晶體管253的一汲極耦接第三電流鏡。第三 電流鏡的晶體管254與255的源極耦接供應(yīng)電壓Vee。晶體管254與255的閘極與晶體管 254與253的汲極相互連接。晶體管255的一汲極耦接第五電流鏡。 第四電流鏡的晶體管256的一源極耦接供應(yīng)電壓V『晶體管256的一閘極耦接晶 體管254的閘極。晶體管256的一汲極產(chǎn)生調(diào)變電流lM。第五電流鏡的晶體管261與262 的源極耦接于接地端。晶體管261與262的閘極和晶體管261、247與255的汲極相互連接。 晶體管262的一汲極耦接第七電流鏡。第六電流鏡的晶體管263的一源極耦接于接地端。 晶體管263的一閘極耦接晶體管261的閘極。晶體管263的一汲極產(chǎn)生放電電流I。。第七 電流鏡的晶體管264與265的源極耦接供應(yīng)電壓Vrc。晶體管264與265的閘極和晶體管 264與262的汲極相互連接。晶體管265的一汲極產(chǎn)生充電電流Ic。 請參閱圖6，是本發(fā)明的一較佳實施例的脈波寬度調(diào)變電路的電路圖。如圖所示， 振蕩訊號PLS耦接一 T型正反器310與一 D型正反器315，以觸發(fā)T型正反器310與D型 正反器315。 D型正反器315的一輸入端D接收供應(yīng)電壓V『T型正反器310的一輸出端 Q和D型正反器315的一輸出端Q連接一與門350的兩輸入端，以產(chǎn)生脈波寬度調(diào)變訊號 Sw。 T型正反器310提供一50X最大工作周期(Duty Cycle)予脈波寬度調(diào)變訊號Sw。 T型 正反器310的輸出端Q更連接一反相器331的一輸入端。反相器331、一晶體管332、一電 流源335與一電容340構(gòu)成一斜坡產(chǎn)生器，以依據(jù)T型正反器310的輸出的致能而產(chǎn)生一 斜坡訊號。 電流源335的一端耦接供應(yīng)電壓Vcc，電流源335的另一端耦接電容340的一第一 端。電容340的一第二端耦接于接地端。晶體管332的一汲極耦接電容340的第一端。晶 體管332的一源極耦接于接地端，晶體管332的一閘極耦接反相器331的一輸出端。當(dāng)T 型正反器310的輸出致能時，電流源335對電容340充電。當(dāng)T型正反器310的輸出禁能 時，電容340經(jīng)由晶體管332與接地端進(jìn)行放電。因此，電容340即產(chǎn)生斜坡訊號。
斜坡訊號耦接一比較器320的一正輸入端，比較器320的一負(fù)輸入端接收準(zhǔn)位偏 移訊號VF，且比較器320比較斜坡訊號與準(zhǔn)位偏移訊號VF，以產(chǎn)生一脈波寬度調(diào)變重置訊 號，脈波寬度調(diào)變重置訊號經(jīng)由一與非門325耦接D型正反器315的一重置輸入端R，以重 置D型正反器315與達(dá)到調(diào)變該脈波寬度調(diào)變訊號Sw的脈波寬度。 一消隱電路(BLK)400 耦接脈波寬度調(diào)變訊號Sw并依據(jù)脈波寬度調(diào)變訊號Sw的致能而產(chǎn)生一消隱訊號SB。消隱 訊號Se連接與非門325以禁止D型正反器315的重置，以確保脈波寬度調(diào)變訊號Sw的一最 小導(dǎo)通時間。 請參閱圖7，是本發(fā)明的一較佳實施例的消隱電路的電路圖。如圖所示，消隱電路 400包含一充電電流430、一反相器410、一晶體管420、一電容450與一與門460。本發(fā)明 的一較佳實施例中，晶體管420可為一 N型晶體管。N型晶體管420的一閘極端經(jīng)由反相 器410接收脈波寬度調(diào)變訊號Sw。與門460的一第一輸入端接收脈波寬度調(diào)變訊號Sw。 N 型晶體管420的一源極耦接于接地端。與門460的一第二輸入端耦接N型晶體管420的一 汲極與電容450的一端。N型晶體管420的汲極經(jīng)由充電電流430耦接供應(yīng)電壓V『電容 450的另一端耦接于接地端。與門460的一輸出端產(chǎn)生消隱訊號Se。因此，消隱電路400接收脈波寬度調(diào)變訊號Sw并依據(jù)脈波寬度調(diào)變訊號Sw的致能產(chǎn)生消隱訊號SB。電容450的 電容值與充電電流430的電流是決定消隱時間。 請參閱圖8，是本發(fā)明的一較佳實施例的輸出電路的電路圖。如圖所示，電阻 53(如圖l所示)配合于一電流源510，以產(chǎn)生一電壓于RT端。電流源510耦接供應(yīng)電壓 Vcc并經(jīng)由RT端耦接電阻53。 RT端的電壓連接一運算放大器520的一正輸入端。運算放 大器520、一電阻525與一晶體管550形成一電壓電流轉(zhuǎn)換器，以產(chǎn)生一電流并耦接晶體管 551、552與553。運算放大器520的正輸入端接收RT端的電壓，運算放大器520的一輸出 端耦接晶體管550的一閘極。運算放大器520的一負(fù)輸入端耦接晶體管550的一源極。電 阻525連接于晶體管550的源極與接地端之間。晶體管550的一汲極產(chǎn)生電流并耦接晶體 管551、552與553。 晶體管551、552與553形成二個電流鏡以產(chǎn)生電流IT1與IT2，電流IT1與IT2并分 別耦接延遲時間電路700與701。晶體管551、552與553的源極耦接供應(yīng)電壓V『晶體管 551、552與553的閘極與晶體管551、550的汲極相互連接。晶體管553的一汲極產(chǎn)生電流 IT1并耦接延遲時間電路700的一輸入端。晶體管552的一汲極產(chǎn)生電流IT2并耦接延遲時 間電路701的一輸入端。延遲時間電路700與701產(chǎn)生切換訊號SH與的延遲時間。脈 波寬度調(diào)變訊號Sw連接延遲時間電路700與一與門650的一輸入端。延遲時間電路700的 一輸出端連接與門650的另一輸入端。與門650的一輸出端連接一緩沖器670以產(chǎn)生切換 訊號SH。切換訊號SH是依據(jù)脈波寬度調(diào)變訊號Sw的致能，而產(chǎn)生于延遲時間電路700所產(chǎn) 生的延遲時間之后。 此外，脈波寬度調(diào)變訊號Sw經(jīng)由一反相器610而連接延遲時間電路701與一與門 660的一輸入端。延遲時間電路701的輸出端連接與門660的另一輸入端。與門660的一 輸出端連接一緩沖器680以產(chǎn)生切換訊號S^。切換訊號是依據(jù)脈波寬度調(diào)變訊號Sw的 禁能，而產(chǎn)生于延遲時間電路701所產(chǎn)生的延遲時間之后。 請參閱圖9，是本發(fā)明的一較佳實施例的延遲時間電路700與701的電路圖。如圖 所示，延遲時間電路包含一充電電流Ip —反相器715、一晶體管720、一電容750和一與門 790。充電電流lT是指圖8所示的電流In與^。本發(fā)明的一較佳實施例中，晶體管720可 為N型晶體管。N型晶體管720的一閘極經(jīng)由反相器715接收一輸入訊號IP。對于圖8所 示的延遲時間電路700的輸入端而言，輸入訊號IP為脈波寬度調(diào)變訊號Sw。對于圖8所示 的延遲時間電路701的輸入端而言，輸入訊號IP亦為脈波寬度調(diào)變訊號Sw，但是脈波寬度 調(diào)變訊號Sw必須經(jīng)過反相器610反相。與門790的一第一輸入端接收輸入訊號IP。 N型 晶體管720的一源極耦接于接地端。與門790的一第二輸入端耦接N型晶體管720的一汲 極與電容750的一端。N型晶體管720的汲極耦接充電電流lT。電容750的另一端耦接于 接地端。與門790的一輸出端產(chǎn)生一輸出訊號0P。因此，延遲時間電路接收輸入訊號IP， 并依據(jù)輸入訊號IP的致能而產(chǎn)生輸出訊號0P(延遲時間)。電容750的電容值與充電電流 IT的電流決定延遲時間。 請參閱圖10，是轉(zhuǎn)換功能曲線圖，其顯示增益對應(yīng)切換頻率的變化。圖標(biāo)中的電 壓V,為跨于晶體管20(參閱圖1)的電壓，其為諧振電路的輸入電壓。n為變壓器30(參 閱圖l)的一匝數(shù)比(turn ratio)。頻率fP為切換訊號SH號與的最大切換頻率。切換 訊號SH的最小脈波寬度必須提供足夠能量與循環(huán)電流以達(dá)到晶體管10與20的柔性切換。
10頻率fK為諧振電路的一諧振頻率。切換訊號SH與的最小切換頻率應(yīng)高于以及接近共振
頻率fK，以達(dá)到柔性切換與最大功率轉(zhuǎn)換。圖10顯示當(dāng)輸入電壓減少及/或負(fù)載增加時，
切換頻率從頻率fP降低至頻率fK，如此即可擴(kuò)展操作范圍與增進(jìn)效率。 綜上所述，僅為本發(fā)明的一較佳實施例而已，并非用來限定本發(fā)明實施的范圍，凡
依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應(yīng)包括于
本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種柔性切換式功率轉(zhuǎn)換器，其特征在于，其包含有一諧振電路；復(fù)數(shù)晶體管，切換該諧振電路；以及一控制電路，產(chǎn)生復(fù)數(shù)切換訊號以控制該些晶體管，并調(diào)變該些切換訊號的脈波寬度，以調(diào)整該功率轉(zhuǎn)換器的一輸出電壓，該控制電路偵測該功率轉(zhuǎn)換器的一輸入電壓，并依據(jù)該輸入電壓的變化而改變該些切換訊號的頻率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性切換式功率轉(zhuǎn)換器，其特征在于，其中該諧振電路更包含一 電容與一感應(yīng)裝置，該電容耦接該感應(yīng)裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性切換式功率轉(zhuǎn)換器，其特征在于，其中該控制電路更產(chǎn)生復(fù)數(shù)延遲時間，該些延遲時間位于該些切換訊號之間以達(dá)到柔性切換該些晶體管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的柔性切換式功率轉(zhuǎn)換器，其特征在于，更包含一延遲時間電阻，其耦接該控制電路以決定該些切換訊號的該些延遲時間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性切換式功率轉(zhuǎn)換器，其特征在于，其中該些切換訊號的頻率依據(jù)該輸入電壓的降低而降低。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性切換式功率轉(zhuǎn)換器，其特征在于，其中該些切換訊號的頻率依據(jù)該功率轉(zhuǎn)換器的一輸出負(fù)載的增加而降低。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性切換式功率轉(zhuǎn)換器，其特征在于，更包含一頻率設(shè)定電阻，其耦接該控制電路，以決定該些切換訊號的一最大切換頻率。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性切換式功率轉(zhuǎn)換器，其特征在于，更包含一頻率調(diào)變電阻，其耦接該控制電路以決定該些切換訊號的一最小切換頻率。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性切換式功率轉(zhuǎn)換器，其特征在于，其中該控制電路包含一振蕩器，偵測該輸入電壓和一回授訊號以產(chǎn)生一振蕩訊號；一脈波寬度調(diào)變電路，依據(jù)該振蕩訊號產(chǎn)生一脈波寬度調(diào)變訊號，該脈波寬度調(diào)變電路依據(jù)該回授訊號調(diào)變該脈波寬度調(diào)變訊號的脈波寬度；以及一輸出電路，依據(jù)該脈波寬度調(diào)變訊號產(chǎn)生該些切換訊號，復(fù)數(shù)延遲時間位于該些切換訊號的間以柔性切換該些晶體管。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的柔性切換式功率轉(zhuǎn)換器，其特征在于，其中該控制電路更包含一回授輸入電路，耦接該功率轉(zhuǎn)換器的一輸出并接收該回授訊號以產(chǎn)生一準(zhǔn)位偏移訊號，該振蕩器接收該準(zhǔn)位偏移訊號以偵測該回授訊號而產(chǎn)生該振蕩訊號，該脈波寬度調(diào)變電路接收該準(zhǔn)位偏移訊號，并依據(jù)該回授訊號以調(diào)變該脈波寬度調(diào)變訊號的脈波寬度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的柔性切換式功率轉(zhuǎn)換器，其特征在于，其中該振蕩器包含一頻率調(diào)變電路，依據(jù)該回授訊號和該輸入電壓產(chǎn)生一頻率調(diào)變訊號；一頻率產(chǎn)生電路，依據(jù)一頻率設(shè)定電阻與該頻率調(diào)變訊號產(chǎn)生一充電電流和一放電電流，該頻率設(shè)定電阻耦接該控制電路以決定該些切換訊號的一最大切換頻率；以及一振蕩電路，接收該充電電流與該放電電流以產(chǎn)生該振蕩訊號。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種功率轉(zhuǎn)換器，其包含一諧振電路，諧振電路被復(fù)數(shù)晶體管切換，一控制電路產(chǎn)生復(fù)數(shù)切換訊號以控制該些晶體管，該些切換訊號的脈波寬度是受調(diào)變，以調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的一輸出電壓，控制電路偵測功率轉(zhuǎn)換器的一輸入電壓，切換訊號的頻率是依據(jù)輸入電壓或/及功率轉(zhuǎn)換器的一輸出負(fù)載的變化而變化。
文檔編號H02M3/338GK101789701SQ20101011708
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者楊大勇 申請人:崇貿(mào)科技股份有限公司