專利名稱：諧振型轉換系統(tǒng)以及過電流保護方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電源轉換系統(tǒng)，且特別涉及一種具有過電流保護能力的諧振型轉換系統(tǒng)以及過電流保護方法。
背景技術：
DC/DC變換器的發(fā)展趨勢如同大部分的電源產(chǎn)品一樣，朝著高效率(High efficiency)，高功率密度(High power density)，高可靠性(High reliability)和低成本 (low cost)的方向發(fā)展。DC/DC變換器中，諧振型變換器(例如LLC變換器)由于能夠在寬輸入電壓范圍內(nèi)保持高效率優(yōu)勢，故近年來越來越多的應用使用諧振型變換器。然而，在實際應用中，諧振型變換器的過電流保護(Over-CurrentProtection ；簡稱0CP)是一個比較關鍵的問題。在超載(over-loaded)或者是短路(short-circuit) 時，諧振型變換器的諧振電流會很大，如果不加以限制和保護，諧振型變換器就會因過大的電流而損壞失效。圖1為諧振型變換器的示意圖。在啟動時，諧振型變換器二次側的輸出電容CL會折算到一次側，相當于輸出電容CL與變壓器的激磁電感Lm并聯(lián)。由于諧振型變換器啟動時，輸出電容CL上電壓尚未建立，即其正負兩端的電位相等，故輸出電容CL可視為一導線。因此，諧振型變換器在等效上具有一高頻輸入電壓載入在其諧振槽(resonant circuit)的兩端，使得諧振電流沖擊很高，所輸出電流沖擊(灌進輸出電容CL的電流沖擊)也很高。過電流保護電路可以在超載時或者是短路時對諧振型變換器實現(xiàn)快速保護， 同時也能限制啟動時的電流沖擊。為了解決上述問題，現(xiàn)有技術中采用各種方法來進行限流，然而這些限流的方法都有的缺陷和不足。一種現(xiàn)有技術是藉由提高諧振型變換器的開關頻率，用以對諧振型變換器進行過電流保護。在此方法是將開關頻率提高至遠遠高于諧振型變換器的諧振頻率，以便增加諧振槽電路的阻抗來實現(xiàn)限流。這種方法簡單易行，但存在以下缺點，例如由于過電流保護時諧振槽(電路)的開關頻率遠遠高于正常工作的頻率，故開關損耗將大大的增加，散熱要求也將提高。第二種現(xiàn)有技術是使用變頻加脈波寬度調變(PWM)的方法來對諧振型變換器進行過電流保護。在此方法中，首先增加諧振槽(電路)的開關頻率，當頻率增加到一定程度時，PWM電路開始工作，用以減小施加在諧振槽上電壓，進而實現(xiàn)限流。然而，這種方法控制較為復雜，在限流模式下零電壓開關(ZVS)會丟失，開關損耗也會增加，驅動電路要求很高，同時亦需要快速保護。第三種現(xiàn)有技術為采用二極管將諧振電容電壓鉗位(clamp)在輸入電壓，以便實現(xiàn)限流。圖2為采用二極管鉗位技術的全橋型諧振變換器。然而，該方法由于鉗位元電壓 (clamping voltage)為直流的輸入電壓Vin，因此諧振電容Cr上的最大電壓也就只能是輸入電壓Vin，并且諧振電壓會隨著輸入電壓Vin變化而改變。這使得諧振電路設計受到一定的限制，諧振電路工作范圍也受到影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明揭示一種諧振型轉換系統(tǒng)，包括一諧振型轉換器，用以接收輸入電壓，產(chǎn)生一輸出電壓；一降壓轉換器，用以提供諧振型轉換的輸入電壓，并且控制輸入電壓進行過電流保護。本發(fā)明揭示另一種諧振型轉換系統(tǒng)，包括一諧振型轉換器；一降壓轉換器，用以提供一直流電壓，作為諧振型轉換器的輸入電壓，使得諧振型轉換器產(chǎn)生一輸出電壓；一第一控制器，用以于判斷出諧振型轉換器發(fā)生過電流時，用以致使降壓轉換器降低諧振型轉換器所接收之輸入電壓，以便進行過電流保護。本發(fā)明亦提供一種過電流保護方法，包括偵測相應于一諧振型轉換器的一輸出電流的信號，并產(chǎn)生一第一偵測結果；根據(jù)第一偵測結果，判斷諧振型轉換器是否發(fā)生過電流；以及于諧振型轉換器發(fā)生過電流時，致使一降壓轉換器降低諧振型轉換器的一輸入電壓，以便進行過電流保護。本發(fā)明亦提供一種過電流保護方法，包括于諧振型轉換系統(tǒng)啟動時，將降壓轉換器的占空比由最小值逐漸加大，使得諧振型轉換器的輸入電壓是以漸進式的方式慢慢加大。


本發(fā)明能夠以實施例伴隨附圖而被理解，附圖亦為實施例的一部分。所屬技術領域的技術人員能知悉本發(fā)明權利要求應被寬廣地認定以涵括本發(fā)明的實施例及其變型，其中圖1為諧振型變換器的示意圖。圖2為采用二極管鉗位技術的全橋型諧振變換器。圖3為本發(fā)明的諧振型轉換系統(tǒng)的一實施例。圖4為本發(fā)明的諧振型轉換系統(tǒng)的另一實施例。圖5為本發(fā)明的諧振型轉換系統(tǒng)的另一實施例。圖6為本發(fā)明的諧振型轉換系統(tǒng)的另一實施例。圖7為本發(fā)明的諧振型轉換系統(tǒng)的另一實施例。圖8為本發(fā)明的諧振型轉換系統(tǒng)的另一實施例。圖9為本發(fā)明的諧振型轉換系統(tǒng)的另一實施例。圖10為本發(fā)明的諧振型轉換系統(tǒng)的另一實施例。圖11為本發(fā)明的諧振型轉換系統(tǒng)的另一實施例。圖12A為本發(fā)明實施例中諧振型轉換系統(tǒng)在過電流時的一波形圖，其中此過電流是肇因于諧振型轉換器超載或短路。圖12B為本發(fā)明實施例中諧振型轉換系統(tǒng)在過電流時的另一波形圖。圖13A為本發(fā)明實施例中諧振型轉換系統(tǒng)在啟動時的一波形圖。圖13B為本發(fā)明實施例中諧振型轉換系統(tǒng)在啟動時的另一波形圖。主要元件符號說明100A 1001 諧振型轉換系統(tǒng)；110 降壓轉換器；120U20A 120N 諧振型轉換器；130、130A、130B 偵測裝置；
140、140A、140B 控制器；SWl SW7 開關元件；Ll 電感；CL:輸出電容；Cr 諧振電容；Tl 變壓器；V2 電壓；Si、S2、S2A、S2B 控制信號；Io2:第二預定電流值；VPl 第一預定電壓值；I。輸出電流；tQ、t1:時間。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種具有過電流保護能力的諧振型轉換系統(tǒng)。在本發(fā)明的實施例可在諧振型轉換系統(tǒng)超載、短路或啟動時，有效地對諧振型轉換器的諧振電流或輸出電流進行限流，以達到過電流保護的目的，并同時克服了前述的相關缺陷。圖3為本發(fā)明的諧振型轉換系統(tǒng)的一實施例。如圖所示，諧振型轉換系統(tǒng)100A包括一降壓轉換器(buck converter) 110以及一諧振型轉換器(resonantconverter) 120。舉例而言，諧振型轉換系統(tǒng)100A用以接收一輸入電壓Vl，提供一輸出電壓VOUT至一負載RD。 再者，諧振型轉換系統(tǒng)100A是可實現(xiàn)成一 DC/DC變換器，但不限定于此。降壓轉換器110用以將輸入電壓Vl調整成電壓V2，以便作為諧振型轉換器120的輸入電壓。在此實施例中， 輸入電壓VI、電壓V2與輸出電壓VOUT皆可為直流電壓，但不限定于此。在某些實施例中， 提供電壓V2至諧振型轉換器120的降壓轉換器110亦可由其它用以提供一直流電壓產(chǎn)生器所取代。舉例而言，直流電壓產(chǎn)生器可為一降壓轉換器(buck converter)與升降壓轉換器(buck-boost converter)中的一者。諧振型轉換器120用以根據(jù)降壓轉換器110所輸出的電壓V2，產(chǎn)生輸出電壓 V0UT，并提供至負載RD。舉例而言，諧振型轉換器120包括一方波產(chǎn)生器、一諧振電路、 一輸出整流電路以及一控制單元，但不限定于此。方波產(chǎn)生器用以提供一方波電壓至諧振電路，并且方波產(chǎn)生器可為半橋式轉換器、全橋式轉換器、推挽式轉換器，或為其它型式的轉換器。方波產(chǎn)生器是用以接收輸入電壓VI，并根據(jù)控制單元所產(chǎn)生的控制信號，將輸入電壓Vl轉換成一方波電壓，并將方波電壓提供至諧振電路。諧振電路是可由諧振元件(例如電感與電容)所構成，用以根據(jù)來自方波產(chǎn)生器的方波電壓進行諧振，而輸出整流電路則根據(jù)諧振電路的諧振產(chǎn)生輸出電壓V0UT。舉例而言，輸出整流電路是可為二極管整流電路或同步整流電路，但不限定于此。在一實施例中，諧振型轉換器120可為非調節(jié)型的(non-regulated)，意即其為開回路(open-loop)控制，并且其輸出隨著其輸入變化。在某些實施例中，諧振型轉換器120亦可為調節(jié)型的(regulated)，意即其為閉回路 (close-loop)控制，并且其輸出隨著一參考信號變化。在此實施例中，降壓轉換器110是用以控制(限制)諧振型轉換器120的輸入電
RD 負載； Dl 二極管； Cl 電容； Lm:激磁電感； Lr 諧振電感； Vin, Vl 輸入電壓； VOUT 輸出電壓； Iol 第一預定電流值； Io3:第三預定電流值； VP2:第二預定電壓值； d 占空比；壓，以便進行過電流保護。舉例而言，降壓轉換器110是在諧振型轉換系統(tǒng)100A啟動時被置為軟啟動，以便進行過電流保護。仔細而言，在諧振型轉換系統(tǒng)100A啟動時，降壓轉換器110的占空比是由最小值逐漸加大，以便達到軟啟動。此時，降壓轉換器110的輸出電壓 (意即諧振型轉換器120的輸入電壓)是以漸進式的方式慢慢加大，以限制啟動時的電流沖擊，以便達到過電流保護的目的。圖4為本發(fā)明的諧振型轉換系統(tǒng)的另一實施例。如圖所示，諧振型轉換系統(tǒng)100B 是與圖3中所示的諧振型轉換系統(tǒng)100A相似，其差異在于降壓轉換器110是用以提供電壓 V2至多個諧振型轉換器120A 120N，而非單一個諧振型轉換器120。同樣地，在諧振型轉換系統(tǒng)100B啟動時，降壓轉換器110的占空比是由最小值逐漸加大，以便達到軟啟動。因此，降壓轉換器110的輸出電壓(意即諧振型轉換器120的輸入電壓)是以漸進式的方式慢慢加大，以便限制電流沖擊，藉以達到過電流保護的目的。圖5為本發(fā)明的諧振型轉換系統(tǒng)的另一實施例。如圖所示，諧振型轉換系統(tǒng)100C 是與圖3中所示的諧振型轉換系統(tǒng)100A相似，其差異在于諧振型轉換系統(tǒng)100C還會偵測與諧振型轉換器120的輸出電流相應的信號之外，并將所偵測的結果提供至控制器140，以便在諧振型轉換器120產(chǎn)生過電流時(即超載、短路或啟動時)，控制器140致使降壓轉換器110降低其輸出功率或輸出電壓，使得諧振型轉換器120的輸入電壓受到限制，從而實現(xiàn)過電流保護功能。偵測裝置130耦接諧振型轉換器120，用以偵測一個相應于(或反映)諧振型轉換器120的輸出電流的信號，并將所偵測的結果提供至控制器140，以便在諧振型轉換器120 產(chǎn)生過電流時(即超載、短路或啟動時)，控制器140藉由控制信號致使降壓轉換器110降低其輸出功率或輸出電壓(即電壓V2)，使得諧振型轉換器120的輸入電壓(即電壓V2)受到限制，從而實現(xiàn)過電流保護功能。值得注意的是在諧振型轉換器120正常操作時，降壓轉換器110的輸出電壓(即電壓V2)不小于其輸入電壓VI，例如電壓V2等于輸入電壓VI。相反地，當諧振型轉換器120異常操作時，降壓轉換器110的輸出電壓(即電壓V2)則會由于控制器的控制，而小于其輸入電壓Vl。在一實施例中，諧振型轉換器120中用以反映輸出電流的信號，即為諧振型轉換器120的輸出電流本身，意即偵測裝置130是直接偵測諧振型轉換器120的輸出電流，并將所偵測的結果提供至控制器140。在其它實施例中，諧振型轉換器120中用以反映輸出電流的信號亦可為諧振電容上的電壓(亦稱為諧振電容電壓)、高頻變壓器中的電流(例如激磁電感電流或諧振電流)中的一者或多者，但不限定于此。值得注意的是在諧振型轉換器120 正常動作時(即未發(fā)生過電流時)，降壓轉換器110的開關元件SWl是操作在常開的狀態(tài) (意即一直導通)。在此實施例中，只有在諧振型轉換器120發(fā)生過電流時，降壓轉換器110 的開關元件SWl才會進入切換狀態(tài)，根據(jù)控制器140的控制，降低降壓轉換器110的輸出電壓。然而，在某些實施例中，降壓轉換器110的開關元件SWl亦可在系統(tǒng)啟動時，進入自動切換狀態(tài)，用以控制降壓轉換器110的輸出電壓(意即諧振型轉換器120的輸入電壓)以漸進式的方式慢慢加大，以限制啟動時的電流沖擊，以便達到過電流保護的目的。在一實施例中，降壓轉換器110亦可為半調節(jié)型的(semi-regulated)，意即其為閉回路(close-loop) 控制，但只有在諧振型轉換器120異常操作時才動作，其他時刻降壓轉換器110中的開關元件為常通狀態(tài)。在某些實施例中，降壓轉換器110亦可為調節(jié)型的(regulated)，意即其為閉回路(close-loop)控制。當諧振型轉換器120正常操作時，降壓轉換器110的輸出隨著一參考信號(也可為可變參考信號)變化，并且當諧振型轉換器120異常操作時，降壓轉換器110則進行限流動作。此外，在某些實施例中，諧振型轉換器120亦可為半調節(jié)型的。舉例而言，當輸出電壓VOUT低于一第一參考值、諧振型轉換器120的輸出電流高于一第二參考值、諧振電容電壓高于一第三參考值、激磁電感電流高于一第四參考值或諧振電流高于一第五參考值時，控制器140則會判斷出諧振型轉換系統(tǒng)發(fā)生超載或短路或諧振型轉換系統(tǒng)正在啟動。因此，控制器140會降低降壓轉換器110的開關元件的占空比，以便降低降壓轉換器110的輸出功率或輸出電壓(即電壓V2)。如此一來，諧振型轉換器120 的輸入電壓(即電壓^)就受到限制，而達到過電流保護功能。除此之外，控制器140亦可提高諧振型轉換器120中開關元件的切換頻率，進行限流動作，以便達到更好的限流效果。圖6為本發(fā)明的諧振型轉換系統(tǒng)的另一實施例。如圖所示，諧振型轉換系統(tǒng)100D 是與圖5中所示的諧振型轉換系統(tǒng)100C相似，其差異在于偵測與諧振型轉換器120的輸出電流相應的信號之外，亦偵測諧振型轉換器120的輸出電壓V0UT，并將所偵測的結果提供至控制器140，以便在諧振型轉換器120產(chǎn)生過電流時(即超載、短路或啟動時)，控制器140致使降壓轉換器110降低其輸出功率或輸出電壓，使得諧振型轉換器120的輸入電壓受到限制，從而實現(xiàn)過電流保護功能。在此實施例中，諧振型轉換器120亦可為調節(jié)型的 (regulated)。在一實施例中，偵測裝置130亦可分成兩個單元，分別用以偵測與諧振型轉換器120的輸出電流相應的信號以及諧振型轉換器120的輸出電壓V0UT。舉例而言，當對應于諧振型轉換器120的輸出電流的信號高于一參考值及/或諧振型轉換器120的輸出電壓VOUT低于另一參值時，控制器140則會判斷出諧振型轉換系統(tǒng)發(fā)生超載或短路或諧振型轉換系統(tǒng)正在啟動。因此，控制器140會降低降壓轉換器110的開關元件的占空比，以便降壓轉換器110的輸出功率或輸出電壓(即電壓V2)。如此一來，諧振型轉換器120的輸入電壓(即電壓V2)就受到限制，而達到過電流保護功能。為了簡化說明，與圖3相同的部份在此不再累述。圖7為本發(fā)明的諧振型轉換系統(tǒng)的另一實施例。如圖所示，諧振型轉換系統(tǒng)100E 是與圖6中所示的諧振型轉換系統(tǒng)100D相似，其差異在于控制器140根據(jù)所提供的偵測的結果，分別控制降壓轉換器110與諧振型轉換器120進行限流動作。在此實施例中，偵測裝置130亦可分成兩個單元，分別用以偵測與諧振型轉換器120的輸出電流相應的信號以及諧振型轉換器120的輸出電壓V0UT。在此實施例中，諧振型轉換器120亦可為調節(jié)型的 (regulated)，并且控制器140不僅提供控制信號給降壓轉換器110，亦會提供控制信號給諧振型轉換器120。舉例而言，當與諧振型轉換器120的輸出電流相應的信號高于一參考值和/或諧振型轉換器120的輸出電壓VOUT低于另一參值時，控制器140則會判斷出諧振型轉換系統(tǒng)發(fā)生超載或短路或諧振型轉換系統(tǒng)正在啟動。因此，控制器140會降低降壓轉換器110的開關元件的占空比，以便降壓轉換器110的輸出功率或輸出電壓(即電壓V2)，達到過電流保護功能。除此之外，控制器140亦可提高諧振型轉換器120中開關元件的切換頻率，進行限流動作，以便達到更好的限流效果。為了簡化說明，與圖5和圖6相同的部份于此不再累述。圖8為本發(fā)明的諧振型轉換系統(tǒng)的另一實施例。如圖所示，降壓轉換器110包括開關元件SW1、二極管D1、電感Ll與電容Cl，其中開關元件SWl的占空比是由控制器140輸出的控制信號Sl所控制，以便將輸入電壓Vl調整成電壓V2，作為諧振型轉換器120的輸入電壓。諧振型轉換器120是為LLC諧振型轉換器，并包括開關元件SW2 SW5、諧振電感 Lr、諧振電容Cr、激磁電感Lm、變壓器Tl、輸出電容CL。值得注意的是在諧振型轉換器120 正常動作時(即未發(fā)生過電流時)，降壓轉換器110的開關元件SWl是操作在基本常開的狀態(tài)(意即基本一直導通)。舉例而言，開關元件SW2與開關元件SW3構成方波產(chǎn)生器，諧振電感Lr、諧振電容 Cr與激磁電感Lm構成諧振電路，而開關元件SW4與開關元件SW5構成輸出整流電路，但不限定于此。開關元件SW2與開關元件SW3用以根據(jù)控制器140所產(chǎn)生的控制信號S2，將輸入電壓V2轉換成方波電壓，并將方波電壓提供至諧振電路(即諧振電感Lr、諧振電容Cr、 激磁電感Lm與變壓器Tl)。諧振電路系根據(jù)開關元件SW2與開關元件SW3所產(chǎn)生的方波電壓進行諧振，以便將能量藉由變壓器Tl傳送至二次側，而開關元件SW4與開關元件SW5耦接于變壓器Tl的二次側，用以將能量由變壓器Tl的二次側傳送至負載RD(即提供輸出電壓VOUT至負載RD)?？刂破?40則控制降壓轉換器110的開關元件SWl以及諧振型轉換器120中的開關元件SW2與開關元件SW3。在諧振型轉換系統(tǒng)100F啟動時，控制器140會藉由控制信號Si，將降壓轉換器110的占空比是由最小值逐漸加大，使得降壓轉換器110的輸出電壓 V2(意即諧振型轉換器120的輸入電壓)是以漸進式的方式慢慢加大。因此，可避免啟動時過高的電流沖擊，并達到過電流保護的目的。在某些實施例中，諧振型轉換器120亦可為可調整型的或半調整型的。圖9為本發(fā)明的諧振型轉換系統(tǒng)的另一實施例。如圖所示，諧振型轉換系統(tǒng)100G 是與圖8中所示的諧振型轉換系統(tǒng)100F相似，其差異在于還包括了偵測裝置130A與偵測裝置130B。偵測裝置130A用以偵測諧振型轉換器120的輸出電壓V0UT，并將其偵測結果提供至控制器140，而偵測裝置130B用以偵測諧振型轉換器120中與輸出電流相對應的信號(例如諧振電容Cr上的電壓(亦稱為諧振電容電壓)、高頻變壓器中的電流(例如激磁電感電流或諧振電流)中的一者或多者，并將其偵測結果提供至控制器140?？刂破?40則根據(jù)偵測裝置130A與偵測裝置130B所提供的偵測結果，控制降壓轉換器110的開關元件 Sffl以及諧振型轉換器120中的開關元件SW2與開關元件SW3。在此實施例中，當輸出電壓VOUT低于一參考值和/或諧振型轉換器120的輸出電流所相對應的信號高于另一參考值時，控制器140則會判斷出諧振型轉換系統(tǒng)發(fā)生超載或短路或諧振型轉換系統(tǒng)正在啟動。舉例而言，當輸出電壓VOUT低于一第一參考值、諧振型轉換器120的輸出電流高于一第二參考值、諧振電容電壓高于一第三參考值、激磁電感電流高于一第四參考值或諧振電流高于一第五參考值時，控制器140則會判斷出諧振型轉換系統(tǒng)發(fā)生超載或短路或諧振型轉換系統(tǒng)正在啟動。因此，控制器140會藉由控制信號Si，降低降壓轉換器110的開關元件SWl的占空比，以便降壓轉換器110的輸出功率或輸出電壓 (即電壓V2)。如此一來，諧振型轉換器120的輸入電壓(即電壓V2)就受到限制，而達到過電流保護功能。要注意的是，偵測裝置130A所偵測的諧振型轉換器120的輸出電壓VOUT 主要用以控制諧振型轉換器120的輸出。在某些實施例中，控制器140在降低降壓轉換器 110的開關元件SWl的占空比時，亦會藉由控制信號S2提高諧振型轉換器120中開關元件 SW2與開關元件SW3的開關頻率，進行限流動作，以達到更好的限流效果。
圖10為本發(fā)明的諧振型轉換系統(tǒng)的另一實施例。如圖所示，諧振型轉換系統(tǒng)100H 是與圖9中所示的諧振型轉換系統(tǒng)100G相似，其差異在于使用兩個控制器140A與控制器 140B，用以根據(jù)偵測裝置130A與偵測裝置130B的偵測結果，分別控制諧振型轉換器120 與降低降壓轉換器110，以便在諧振型轉換器120產(chǎn)生過電流時(即超載、短路或啟動時) 進行過電流保護。舉例而言，控制器140A主要是根據(jù)偵測裝置130A所偵測到的輸出電壓 V0UT，控制諧振型轉換器120的輸出，但亦可在在諧振型轉換器120產(chǎn)生過電流時藉由控制信號S2提高諧振型轉換器120中開關元件SW2與開關元件SW3的開關頻率，進行限流動作。 再者，控制器140B則在諧振型轉換器120產(chǎn)生過電流時，藉由控制信號Sl降低降壓轉換器 110的開關元件SWl的占空比，以便進行過電流保護。為了簡化說明，與圖9相同的部份于此不再累述。圖11為本發(fā)明的諧振型轉換系統(tǒng)的另一實施例。如圖所示，諧振型轉換系統(tǒng)1001 是與圖9中所示的諧振型轉換系統(tǒng)100G相似，其差異在于諧振型轉換器120還包括開關元件SW6與開關元件SW7，意即于諧振型轉換器120為一全橋式諧振型轉換器，而非半橋式諧振型轉換器。舉例而言，控制器140則在諧振型轉換器120產(chǎn)生過電流時，藉由控制信號Sl 降低降壓轉換器110的開關元件SWl的占空比，以便進行過電流保護。除此之外，控制器 140亦可在諧振型轉換器120產(chǎn)生過電流時，藉由控制信號S2提高諧振型轉換器120中開關元件SW2、開關元件SW3、開關元件SW6與開關元件SW7的開關頻率，進行限流動作。為了簡化說明，與圖9相同的部份于此不再累述。在某些實施例中，控制器140亦可由圖10中所示的控制器140A與控制器140B所取代。圖12A為本發(fā)明實施例中諧振型轉換系統(tǒng)在過電流時的一波形圖，其中此過電流是肇因于諧振型轉換器120超載或短路。如圖所示，輸出電流Io為諧振型轉換器120的輸出電流，而占空比d為降壓轉換器110的開關元件SWl的占空比(duty cycle)。在時間t0 至時間tl內(nèi)，諧振型轉換器120正常工作，故其輸出電流Io不會高于一第一預定電流值 Iol (例如額定電流值(ratedcurrent))，降壓轉換器110的開關元件SWl的占空比操作于最大狀態(tài)dl。舉例而言，此時降壓轉換器110的開關元件SWl是操作于常通狀態(tài)，使得諧振型轉換系統(tǒng)的工作效率較高。在時間tl至時間t2內(nèi)，諧振型轉換器120的輸出電流Io增加，但降壓轉換器110的開關元件SWl的占空比保持不變。在時間t2時，諧振型轉換器120 的輸出電流Io到達一第二預定電流值Io2。此時，控制器會判斷出諧振型轉換器120發(fā)生過電流，故使得降壓轉換器110的開關元件SWl的占空比開始減小。如圖所示，降壓轉換器 110的開關元件SWl的占空比會在時間t2至時間t3(很短的時間)內(nèi)降到極低的值d2，使得降壓轉換器110的輸出電壓減小至較低的值(意即將諧振型轉換器120的輸入電壓減小至較低的值)，以便有效地對諧振型轉換器120的輸出電壓VOUT進行限流。換言之，在此實施例中，諧振型轉換器120的輸出電流Io基本上可被限制在第二預定電流值Io2。圖12B 為本發(fā)明實施例中諧振型轉換系統(tǒng)在過電流時的另一波形圖。在此實施例中，諧振型轉換器120的輸出電流Io到達一第二預定電流值Io2時，控制器會判斷出諧振型轉換器120發(fā)生過電流。因此，控制器會使得降壓轉換器110的開關元件SWl的占空比從dl開始減小， 但諧振型轉換器120的輸出電流Io不會限制在第二預定電流值Io2，仍會稍微增加。最后， 諧振型轉換器120的輸出電流Io會被限制在高于第二預定電流值Io2的一第三預定電流值Io3，但不會再隨著時間增加。此時，控制器會使得降壓轉換器110的開關元件SWl的占空比減小到d2。圖13A為本發(fā)明實施例中諧振型轉換系統(tǒng)在啟動時的一波形圖，其中輸出電壓 VOUT為諧振型轉換器120的輸出電壓，電壓V2為降壓轉換器110的輸出電壓。如圖所示， 在時間tl時，諧振型轉換器120與降壓轉換器110基本上同時啟動。在時間t2時，諧振型轉換器120的輸出電壓VOUT到達一第一預定電壓值VPl (即諧振型轉換器120的額定輸出電壓(rated outputvoltage))，并且降壓轉換器110的輸出電壓接著在時間t3到達一第二預定電壓值VP2(即降壓轉換器110的額定輸出電壓)。圖1 為本發(fā)明實施例中諧振型轉換系統(tǒng)在啟動時的另一波形圖。如圖所示，在時間tl時，諧振型轉換器120與降壓轉換器110基本上同時啟動。在時間t2時，降壓轉換器110的輸出電壓先到達第二預定電壓值 VP2，而諧振型轉換器120的輸出電壓VOUT接著在時間t3才到達第一預定電壓值VP1。本發(fā)明亦提供一種過電流保護方法，用以在諧振型轉換系統(tǒng)超載、短路或啟動時， 有效地對諧振型轉換器的諧振電流或輸出電流進行限流，以達到過電流保護。此過電流保護方法包括于啟動時將降壓轉換器110被置為軟啟動，以便進行過電流保護。舉例而言，在系統(tǒng)啟動時，將降壓轉換器110的占空比由最小值逐漸加大，以便達到軟啟動。此時，降壓轉換器110的輸出電壓(意即諧振型轉換器120的輸入電壓)是以漸進式的方式慢慢加大， 以避免過高的電流沖擊，并達到過電流保護的目的。此過電流保護方法亦可包括偵測相應于一諧振型轉換器的一輸出電流的信號，并產(chǎn)生一第一偵測結果；根據(jù)第一偵測結果，判斷諧振型轉換器是否發(fā)生過電流；以及于諧振型轉換器發(fā)生過電流時，致使一降壓轉換器降低上述諧振型轉換器的一輸入電壓，以便進行過電流保護。在本發(fā)明的實施例中，相應于諧振型轉換器的輸出電流的信號可為諧振型轉換器中的輸出電流、一諧振電容電壓、一激磁電感電流與一諧振電流的一者或多者，但不限定于此。再者，此過電流保護方法亦可偵測諧振型轉換器的輸出電壓，并輸出第二偵測結果，以便根據(jù)第一、第二偵測結果，判斷述諧振型轉換器是否發(fā)生過電流。舉例而言，控制器是在諧振型轉換器的輸出電壓低于一第一參考值及/或對應于諧振型轉換器的輸出電流的信號高于一第二參考值時，判斷出諧振型轉換器發(fā)生過電流。 當諧振型轉換器發(fā)生過電流時，控制器系藉由縮減降壓轉換器中的開關元件的占空比，以便降壓轉換器的輸出功率或輸出電壓。如此一來，諧振型轉換器的輸入電壓(即電壓V2) 就受到限制，而達到過電流保護功能。除此之外，諧振型轉換器發(fā)生過電流時，控制器亦可提高諧振型轉換器中開關元件的切換頻率，進行限流動作，以便達到更好的限流效果。在某些實施例中，控制器是在諧振型轉換器的輸出電流達到一第一預定電流時，判斷出諧振型轉換器發(fā)生過電流，故藉由縮減降壓轉換器中的開關元件的占空比及/或亦可提高諧振型轉換器中開關元件的切換頻率，將諧振型轉換器的輸出電流是限制在第一預定電流。在某些實施例中，控制器是在諧振型轉換器的輸出電流達到一第一預定電流時，判斷出諧振型轉換器發(fā)生過電流，故藉由縮減降壓轉換器中的開關元件的占空比及/或亦可提高諧振型轉換器中開關元件的切換頻率，將諧振型轉換器的輸出電流是限制在高于第一預定電流的一第二預定電流。雖然本發(fā)明以較佳實施例揭示如上，但并非用以限制本發(fā)明。此外，所屬技術領域的技術人員能知悉本發(fā)明權利要求應被寬廣地認定以涵括本發(fā)明所有實施例及其變型。
權利要求
1.一種諧振型轉換系統(tǒng)，包括一諧振型轉換器，用以接收一輸入電壓，產(chǎn)生一輸出電壓；以及一降壓轉換器，用以提供所述輸入電壓，并且控制所述輸入電壓進行過電流保護。
2.根據(jù)權利要求1所述的諧振型轉換系統(tǒng)，其中所述諧振型轉換系統(tǒng)啟動時，所述降壓轉換器的占空比是由一最小值逐漸加大，以使得所述諧振型轉換器的所述輸入電壓是以漸進式的方式慢慢加大，以進行過電流保護。
3.根據(jù)權利要求1所述的諧振型轉換系統(tǒng)，其中所述降壓轉換器還用以在所述諧振轉換器發(fā)生過電時，降低所述諧振型轉換器所接收的所述輸入電壓，以便進行過電流保護。
4.根據(jù)權利要求3所述的諧振型轉換系統(tǒng)，還包括一第一控制器用以再所述諧振轉換器發(fā)生過電時，縮減所述降壓轉換器中的開關元件的占空比，以便降低所述諧振型轉換器所接收的所述輸入電壓。
5.根據(jù)權利要求4所述的諧振型轉換系統(tǒng)，還包括至少一偵測器，用以偵測相應于所述諧振型轉換器的一輸出電流的信號，并輸出一第一偵測結果至所述第一控制器，使得所述第一控制器根據(jù)所述第一偵測結果，判斷所述諧振型轉換器是否發(fā)生過電流。
6.根據(jù)權利要求5所述的諧振型轉換系統(tǒng)，其中所述相應于所述諧振型轉換器的所述輸出電流的信號是為所述諧振型轉換器中的所述輸出電流、一諧振電容電壓、一激磁電感電流與一諧振電流的一者或多者。
7.根據(jù)權利要求6所述的諧振型轉換系統(tǒng)，其中所述第一控制器是在所述相應于諧振型轉換器的所述輸出電流的信號高于一參考值時判斷出所述諧振型轉換器發(fā)生過電流。
8.根據(jù)權利要求5所述的諧振型轉換系統(tǒng)，其中所述至少一偵測器，還用以偵測所述諧振型轉換器的所述輸出電壓，并輸出一第二偵測結果至所述第一控制器，使得所述第一控制器根據(jù)所述第一、第二偵測結果，判斷所述諧振型轉換器是否發(fā)生過電流。
9.根據(jù)權利要求8所述的諧振型轉換系統(tǒng)，其中所述第一控制器是在所述諧振型轉換器的所述輸出電壓低于一第一參考值和/或所述相應于諧振型轉換器的所述輸出電流的信號高于一第二參考值時，判斷出所述諧振型轉換器發(fā)生過電流。
10.根據(jù)權利要求4所述的諧振型轉換系統(tǒng)，其中所述第一控制器還在所述諧振型轉換器發(fā)生過電流時，提高所述諧振型轉換器中的開關元件的切換頻率，以便進行過電流保護。
11.根據(jù)權利要求1的所述的諧振型轉換系統(tǒng)，其中所述諧振型轉換器為調節(jié)型的轉換器或非調節(jié)型的轉換器或半調節(jié)型轉換器，并且所述降壓轉換器為半調節(jié)型的轉換器或調節(jié)型的轉換器。
12.根據(jù)權利要求4所述的諧振型轉換系統(tǒng)，其中所述第一控制器是在所述諧振型轉換器的輸出電流達到一第一預定電流時，判斷出所述諧振型轉換器發(fā)生過電流，并將所述諧振型轉換器的輸出電流限制在所述第一預定電流或高于所述第一預定電流的一第二預定電流。
13.一種諧振型轉換系統(tǒng)，包括一諧振型轉換器；一降壓轉換器，用以提供一直流電壓，作為所述諧振型轉換器的輸入電壓，使得所述諧振型轉換器產(chǎn)生一輸出電壓；以及一第一控制器，用以在判斷出所述諧振型轉換器發(fā)生過電流時，用以致使所述降壓轉換器降低所述諧振型轉換器所接收的所述輸入電壓，以便進行過電流保護。
14.根據(jù)權利要求13所述的諧振型轉換系統(tǒng)，其中所述第一控制器在所述諧振型轉換器發(fā)生過電流時，縮減所述降壓轉換器中的開關元件的占空比，以便降低所述諧振型轉換器所接收的所述輸入電壓。
15.根據(jù)權利要求14所述的諧振型轉換系統(tǒng)，還包括一第二控制器，用以根據(jù)所述諧振型轉換器的所述輸出電壓，調整所述諧振型轉換器中的開關元件的切換頻率；一第一偵測器，用以偵測相應于所述諧振型轉換器的一輸出電流的信號，并輸出一第一偵測結果至所述第一控制器，使得所述第一控制器根據(jù)所述第一偵測結果，判斷所述諧振型轉換器是否發(fā)生過電流；以及一第二偵測器，用以偵測所述諧振型轉換器的所述輸出電壓，并輸出一第二偵測結果至所述第二控制器，使得所述第二控制器根據(jù)所述第二偵測結果，調整所述諧振型轉換器中的開關元件的切換頻率。
16.一種過電流保護方法，包括偵測相應于一諧振型轉換器的一輸出電流的信號，并產(chǎn)生一第一偵測結果；根據(jù)所述第一偵測結果，判斷所述諧振型轉換器是否發(fā)生過電流；以及在所述諧振型轉換器發(fā)生過電流時，致使一降壓轉換器降低所述諧振型轉換器的一輸入電壓，以便進行過電流保護。
17.根據(jù)權利要求16所述的過電流保護方法，其中在所述諧振型轉換器發(fā)生過電流時是藉由縮減所述降壓轉換器中的開關元件的占空比，以降低所述諧振型轉換器的輸入電壓。
18.根據(jù)權利要求17所述的過電流保護方法，還包括在所述諧振型轉換器發(fā)生過電流時，提高所述諧振型轉換器中的開關元件的切換頻率，以便進行過電流保護。
19.根據(jù)權利要求16所述的過電流保護方法，還包括偵測所述諧振型轉換器的一輸出電壓，并輸出一第二偵測結果，其中所述諧振型轉換器是否發(fā)生過電流是根據(jù)所述第一、第二偵測結果加以判斷，當在所述諧振型轉換器的所述輸出電壓低于一第一參考值和/或所述對應于諧振型轉換器的所述輸出電流的信號高于一第二參考值時，則表示所述諧振型轉換器發(fā)生過電流。
20.根據(jù)權利要求16所述的過電流保護方法，其中當所述諧振型轉換器的輸出電流達到一第一預定電流時，則表示所述諧振型轉換器發(fā)生過電流，并且所述諧振型轉換器之輸出電流是限制在所述第一預定電流或高于所述第一預定電流的一第二預定電流。
21.一種過電流保護方法，包括在一諧振型轉換系統(tǒng)啟動時，將一降壓轉換器的占空比由一最小值逐漸加大，使得一諧振型轉換器的一輸入電壓是以漸進式的方式慢慢加大。
22.根據(jù)權利要求21所述的過電流保護方法，還包括偵測相應于所述諧振型轉換器的一輸出電流的信號，并產(chǎn)生一第一偵測結果；根據(jù)所述第一偵測結果，判斷所述諧振型轉換器是否發(fā)生過電流；以及在所述諧振型轉換器發(fā)生過電流時，致使所述降壓轉換器降低所述諧振型轉換器的所述輸入電壓，以便進行過電流保護。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種諧振型轉換系統(tǒng)以及過電流保護方法，該諧振型轉換系統(tǒng)包括一諧振型轉換器，用以接收輸入電壓，產(chǎn)生一輸出電壓；一降壓轉換器，用以提供諧振型轉換的輸入電壓，并且控制所述輸入電壓進行過電流保護。
文檔編號H02M3/335GK102263508SQ201010187409
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權日2010年5月28日
發(fā)明者孫嬌俊, 尹國棟, 章進法, 蔡磊 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司