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      雙同步諧振切換式直流電源供應(yīng)器的制作方法

      文檔序號(hào):7489880閱讀:260來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:雙同步諧振切換式直流電源供應(yīng)器的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本實(shí)用新型涉及一種切換式直流電源供應(yīng)器,特別是涉及一種雙同步諧振切換式直流電源供應(yīng)器。
      背景技術(shù)
      電源轉(zhuǎn)換器是所有電子產(chǎn)品或設(shè)備運(yùn)作所必須的動(dòng)力來(lái)源,在亟需節(jié)約能源潮流的驅(qū)使下,電源轉(zhuǎn)換器往往需要達(dá)到省能環(huán)保的設(shè)計(jì)。參閱圖1,為中國(guó)臺(tái)灣公告第1309914號(hào)「半橋共振轉(zhuǎn)換器」,包含一個(gè)一次側(cè)繞組 11,及一個(gè)二次側(cè)繞組12,該二次側(cè)繞組12具有一第一電子開(kāi)關(guān)121、一第二電子開(kāi)關(guān)122、 一第一儲(chǔ)能組件123,及一第二儲(chǔ)能組件124。該第一電子開(kāi)關(guān)121是由一 MOSFET功率電晶體與一繞組結(jié)合,該第二電子開(kāi)關(guān)122是由另一 MOSFET功率電晶體與另一繞組結(jié)合,該第一儲(chǔ)能組件123是由一濾波電感并聯(lián)二極管與電阻串聯(lián)的組合,該第二儲(chǔ)能組件IM是由另一濾波電感并聯(lián)二極管與電阻串聯(lián)的組合;借由上述第一電子開(kāi)關(guān)121、第二電子開(kāi)關(guān)122的設(shè)計(jì)能夠達(dá)到同步整流的目的,同時(shí)利用該第一儲(chǔ)能組件123、第二儲(chǔ)能組件IM 可避免第一電子開(kāi)關(guān)121、第二電子開(kāi)關(guān)122因逆向偏壓所造成的能量損耗。不過(guò),由于該半橋共振轉(zhuǎn)換器往往會(huì)因?yàn)檩敵鲇嵦?hào)的功率損耗或負(fù)載的電感性、 電容性等影響,使輸出訊號(hào)的電壓與電流的相位差過(guò)大,而造成功率因數(shù)下降的問(wèn)題,因此,如何能夠提高功率因數(shù)便成為相關(guān)業(yè)者亟欲努力的目標(biāo)。
      發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種可提高功率因數(shù)及使用效率的雙同步諧振切換式直流電源供應(yīng)器。本實(shí)用新型雙同步諧振切換式直流電源供應(yīng)器,包含一個(gè)電源供應(yīng)單元、一個(gè)功因修正單元、一個(gè)諧振式轉(zhuǎn)換單元,及一個(gè)同步整流單元。該電源供應(yīng)單元包括一個(gè)能夠源引一交流電源的電源供應(yīng)電路,及一個(gè)電連接該電源供應(yīng)電路且可將該交流電源整流濾波成一直流電壓輸出的整流濾波電路。該功因修正單元包括一個(gè)電連接該整流濾波電路的升壓電路、一個(gè)電連接該升壓電路的主動(dòng)式功因修正晶片電路,及兩個(gè)并聯(lián)且電連接該主動(dòng)式功因修正晶片電路的電晶體控制電路。該諧振式轉(zhuǎn)換單元包括一個(gè)電連接該升壓電路的功率開(kāi)關(guān)電路、一個(gè)電連接該功率開(kāi)關(guān)電路而能交互切換該功率開(kāi)關(guān)電路導(dǎo)通的諧振晶片電路,以及一個(gè)電連接該功率開(kāi)關(guān)電路的電壓轉(zhuǎn)換電路,該電壓轉(zhuǎn)換電路具有一個(gè)與該功率開(kāi)關(guān)電路電連接的第一次側(cè)端線圈,以及一個(gè)耦接該第一次側(cè)端線圈的第二次側(cè)端線圈。該同步整流單元包括分別電連接該諧振式轉(zhuǎn)換單元的第二次側(cè)端線圈兩端的一個(gè)第一諧振橋式整流電路與一個(gè)第二諧振橋式整流電路,及一個(gè)電連接該第一諧振橋式整流電路、第二諧振橋式整流電路的供電電壓輸出電路。[0011]本實(shí)用新型的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。較佳地,前述的雙同步諧振切換式直流電源供應(yīng)器,還包含一個(gè)電連接該供電電壓輸出電路的異常電壓電流偵測(cè)單元,該異常電壓電流偵測(cè)單元包括一個(gè)定電壓定電流放大電路、一個(gè)電連接該定電壓定電流放大電路的輸出電壓調(diào)整電路、分別與該定電壓定電流放大電路電連接的一個(gè)第一光耦合器及一個(gè)第二光耦合器,該諧振式轉(zhuǎn)換單元的諧振晶片電路具有一個(gè)能與該第一光耦合器進(jìn)行光耦合的第一耦接器,該功因修正單元的主動(dòng)式功因修正晶片電路具有一個(gè)能與該第二光耦合器進(jìn)行光耦合的第二耦接器。較佳地,前述的雙同步諧振切換式直流電源供應(yīng)器,其中該電源供應(yīng)單元還包括一個(gè)電連接在該電源供應(yīng)電路與該整流濾波電路間的抗擾電路。本實(shí)用新型的有益效果在于借由該功因修正單元是使用兩個(gè)并聯(lián)設(shè)置并同時(shí)受主動(dòng)式功因修正晶片電路控制導(dǎo)通及截止的電晶體,而能更有效地提高功率因數(shù)以降低虛功的消耗,同時(shí)借由該同步整流單元是使用該第一諧振橋式整流電路與該第二諧振橋式整流電路,來(lái)分別對(duì)該諧振式轉(zhuǎn)換單元的第二次端側(cè)線圈所轉(zhuǎn)換輸出之正、負(fù)半周的交流電壓進(jìn)行雙同步的整流,而能有效提高該切換式直流電源供應(yīng)器的使用效率,進(jìn)而達(dá)到節(jié)能省電的效果。

      圖1是一電路圖,說(shuō)明中國(guó)臺(tái)灣公告第1309914號(hào)「半橋共振轉(zhuǎn)換器」發(fā)明專利案的電路結(jié)構(gòu);圖2是一功能方塊圖,說(shuō)明本實(shí)用新型雙同步諧振切換式直流電源供應(yīng)器的較佳實(shí)施例的整體架構(gòu);圖3是一電路圖,說(shuō)明該較佳實(shí)施例的電源供應(yīng)單元;圖4是一電路圖,說(shuō)明該較佳實(shí)施例的功因修正單元;圖5是一電路圖,說(shuō)明該較佳實(shí)施例的諧振式轉(zhuǎn)換單元;圖6是一電路圖,說(shuō)明該較佳實(shí)施例的同步整流單元;圖7是一電路圖,說(shuō)明該較佳實(shí)施例的異常電壓電流偵測(cè)單元。
      具體實(shí)施方式
      以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。參閱圖2,本實(shí)用新型雙同步諧振切換式直流電源供應(yīng)器的較佳實(shí)施例,包含一電源供應(yīng)單元2、一功因修正單元3、一諧振式轉(zhuǎn)換單元4、一同步整流單元5,及一異常電壓電流偵測(cè)單元6。參閱圖2、3,該電源供應(yīng)單元2包括一可源引一交流電源Vac的電源供應(yīng)電路21、 一電連接該電源供應(yīng)電路21且可將該交流電源Vac整流濾波成一直流電壓Va輸出的整流濾波電路23,及一電連接在該電源供應(yīng)電路21與該整流濾波電路23間的抗擾電路22,該抗擾電路22為EMC (Electromagnetic Compatibility)電路,借以防止電磁干擾、輻射干擾或?qū)Ь€傳導(dǎo)干擾而影響到電路的性能。參閱圖2、3、4,該功因修正單元3包括一電連接該整流濾波電路23的升壓電路 31、一電連接該升壓電路31的主動(dòng)式功因修正晶片電路32,及兩個(gè)并聯(lián)且電連接該主動(dòng)式功因修正晶片電路32的電晶體控制電路33、34,該主動(dòng)式功因修正晶片電路32可同時(shí)觸發(fā)導(dǎo)通及截止該兩電晶體控制電路33、34。參閱圖2、4、5,該諧振式轉(zhuǎn)換單元4包括一電連接該升壓電路31的功率開(kāi)關(guān)電路 41、一電連接該功率開(kāi)關(guān)電路41而能交互切換該功率開(kāi)關(guān)電路41導(dǎo)通的諧振晶片電路42, 以及一電連接該功率開(kāi)關(guān)電路41的電壓轉(zhuǎn)換電路43,該電壓轉(zhuǎn)換電路43具有一與該功率開(kāi)關(guān)電路41電連接的第一次側(cè)端線圈Tl,以及一耦接該第一次側(cè)端線圈T 1的第二次側(cè)端線圈T2,該第二次側(cè)端線圈T2是采用中間抽頭整流方式電連接后端的同步整流單元5(顯示于圖6)。參閱圖2、5、6,該同步整流單元5包括分別電連接于該第二次側(cè)端線圈T2兩端的一第一諧振橋式整流電路51與一第二諧振橋式整流電路52,及一電連接該第一諧振橋式整流電路51、第二諧振橋式整流電路52的供電電壓輸出電路53。參閱圖2、6、7,該異常電壓電流偵測(cè)單元6是與該供電電壓輸出電路53電連接, 其包括一定電壓定電流放大電路61、一電連接該定電壓定電流放大電路61的輸出電壓調(diào)整電路62、與該定電壓定電流放大電路61電連接的一第一光耦合器63及一第二光耦合器 64 ;配合參閱圖5,該諧振式轉(zhuǎn)換單元4的諧振晶片電路42是電連接一能與該第一光耦合器63進(jìn)行光耦合的第一耦接器PHl ;配合參閱圖4,該功因修正單元3的主動(dòng)式功因修正晶片電路32是電連接一能與該第二光耦合器64進(jìn)行光耦合的第二耦接器PH2。請(qǐng)參閱圖2、3、4,本實(shí)施例的切換式直流電源供應(yīng)器于運(yùn)作時(shí),是借由該電源供應(yīng)單元2的電源供應(yīng)電路21將一般市電(70V ^4V)的交流電源Vac源引進(jìn)來(lái),通過(guò)該抗擾電路22作防止電磁或幅射干擾后再經(jīng)由該整流濾波電路23進(jìn)行整流濾波而輸出一直流電壓Va,接著,該直流電壓Va經(jīng)該功因修正單元3的電阻R3、R4、R5、R6分壓后輸入該主動(dòng)式功因修正晶片電路32的一功率因數(shù)(PFC) ICl,同時(shí)該直流電壓Va另外經(jīng)一個(gè)二極管Dl 再經(jīng)電阻R8、R9、RIO、R1UR12分壓后,另輸出一回授電壓Vf而同樣回授輸入該P(yáng)FC ICl, 可使當(dāng)遠(yuǎn)程負(fù)載改變時(shí),經(jīng)由該升壓電路31所輸出的高直流電壓Vb仍能保持在固定的準(zhǔn)位;再者,該二并聯(lián)設(shè)置的晶體管控制電路33、34的源極端電壓Vs是經(jīng)由電阻R18回授輸入該P(yáng)FC IC1,使該P(yáng)FC ICl就以該直流電壓Va、該回授電壓Vf的回授信號(hào)與該源極端電壓Vs的回授信號(hào)來(lái)作比較并控制觸發(fā)導(dǎo)通或截止該二并聯(lián)設(shè)置的電晶體控制電路33、34 中的MOSFET電晶體Ql、Q5的時(shí)間,借此達(dá)到將直流電壓Va的電流波形整形以追上其電壓相位的目的,以將其電壓與電流的相位差縮小而相對(duì)修正提高其功率因數(shù)。本實(shí)施例的功率因數(shù)的均值可維持于90%以上;另外,由于本實(shí)施例是使用兩個(gè)并聯(lián)設(shè)置并同時(shí)受該主動(dòng)式功因修正晶片電路32的PFC ICl控制導(dǎo)通及截止的電晶體Q1、 Q5,搭配該升壓電路31的電感器L3的作用,因此當(dāng)該二電晶體Ql、Q5同時(shí)導(dǎo)通時(shí),能大幅增加流經(jīng)該電感器L3的電流,相對(duì)地,當(dāng)該二電晶體Q1、Q5截止時(shí),便能大幅縮短經(jīng)由該電感器L3所放電升壓輸出的高直流電壓Vb(大約是380V 400V)的時(shí)間。參閱圖2、4、5,該諧振式轉(zhuǎn)換單元4主要是要將該功因修正單元3所輸出的高直流電壓Vb轉(zhuǎn)換到負(fù)載所需的電壓,其主要是利用該諧振晶片電路42的一LLC IC2與該功率開(kāi)關(guān)電路41的MOSFET功率電晶體Q3、Q4的寄生電容C17產(chǎn)生共振,而振蕩產(chǎn)生兩個(gè)各50% 工作周期且能交互觸發(fā)切換導(dǎo)通該二功率電晶體Q3、Q4的諧振頻率訊號(hào),且該LLC IC2能使該二功率電晶體Q3、Q4在零電壓切換損失的狀態(tài)下,可視負(fù)載的輕重而改變觸發(fā)導(dǎo)通該二功率電晶體Q3、Q4的訊號(hào)切換頻率,借以將該功因修正單元3所輸出的高直流電壓Vb轉(zhuǎn)換成一弦波的電壓輸出至該電壓轉(zhuǎn)換電路43的第一次側(cè)端線圈Tl,并與第二次側(cè)端線圈 T2耦合變壓后,轉(zhuǎn)換成一具有正、負(fù)弦波的交流電壓輸出。當(dāng)負(fù)載屬于輕載時(shí),觸發(fā)導(dǎo)通該二功率電晶體Q3、Q4的訊號(hào)切換頻率是高于諧振頻率,以使增益降低,當(dāng)負(fù)載處于重載時(shí), 觸發(fā)導(dǎo)通該二功率電晶體Q3、Q4的訊號(hào)切換頻率是低于諧振頻率,以使增益提高,而在一般狀況的負(fù)載時(shí),是將觸發(fā)導(dǎo)通該二功率電晶體Q3、Q4的訊號(hào)切換頻率操作于諧振頻率附近,以維持適當(dāng)增益。參閱圖2、5、6,該諧振式轉(zhuǎn)換單元4所轉(zhuǎn)換輸出的正、負(fù)弦波的交流電壓,借由該同步整流單元5將其中的正弦波及負(fù)弦波的部分分別經(jīng)過(guò)該第一諧振橋式整流電路51與第二諧振橋式整流電路52,利用其中的同步整流IC4、IC5能夠同時(shí)將該具有正、負(fù)弦波的交流電壓進(jìn)行雙同步地整流及濾波成一直流電壓,再經(jīng)該供電電壓輸出電路53的穩(wěn)壓后, 就能轉(zhuǎn)換成一最終輸出的穩(wěn)定直流電源Vdc,而能有效提高本實(shí)施例的切換式直流電源供應(yīng)器的使用效率。參閱圖2、6、7,利用該異常電壓電流偵測(cè)單元6的定電壓定電流放大電路61,能夠使該供電電壓輸出電路53所輸出的直流電源Vdc穩(wěn)定地供應(yīng)給負(fù)載,同時(shí),借由該輸出電壓調(diào)整電路62的可變電阻VRl的適當(dāng)調(diào)整,能夠設(shè)定該供電電壓輸出電路53所欲輸出的直流電源Vdc的電壓;再者,利用該定電壓定電流放大電路61的微阻值金屬電阻RS1,能夠精密地偵測(cè)該供電電壓輸出電路53所輸出的直流電源Vdc端的負(fù)載變化,并適時(shí)回授給該定電壓定電流放大電路61,若偵測(cè)到直流電源Vdc端的負(fù)載有異常電壓時(shí),該定電壓定電流放大電路61就會(huì)驅(qū)動(dòng)該第一光耦合器63動(dòng)作,而與電連接于該諧振式轉(zhuǎn)換單元4的諧振晶片電路42上的第一耦接器PHl進(jìn)行光耦合,而關(guān)閉該諧振晶片電路42 ;若該微阻值金屬電阻RSl偵測(cè)到直流電源Vdc端的負(fù)載有異常電流時(shí),該定電壓定電流放大電路61就會(huì)驅(qū)動(dòng)該第二光耦合器64動(dòng)作,而與電連接于該功因修正單元3的主動(dòng)式功因修正晶片電路 32上的第二耦接器PH2進(jìn)行光耦合,而關(guān)閉該主動(dòng)式功因修正晶片電路32,以達(dá)到對(duì)本實(shí)施例的切換式直流電源供應(yīng)器的保護(hù)作用。本實(shí)用新型雙同步諧振切換式直流電源供應(yīng)器,借由該功因修正單元3是使用兩個(gè)并聯(lián)設(shè)置并同時(shí)受主動(dòng)式功因修正晶片電路32控制導(dǎo)通及截止的電晶體Q1、Q5,而能更有效地提高功率因數(shù)以降低虛功的消耗,同時(shí)借由該同步整流單元5是使用該第一諧振橋式整流電路51與第二諧振橋式整流電路52,來(lái)分別對(duì)該諧振式轉(zhuǎn)換單元4的第二次側(cè)端線圈T2所轉(zhuǎn)換輸出的正、負(fù)弦波的交流電壓進(jìn)行雙同步的整流及濾波,而能有效提高該切換式直流電源供應(yīng)器的使用效率,進(jìn)而達(dá)到節(jié)能省電的效果。
      權(quán)利要求1.一種雙同步諧振切換式直流電源供應(yīng)器,包含一個(gè)電源供應(yīng)單元,包括一個(gè)能夠源引一交流電源的電源供應(yīng)電路,及一個(gè)電連接該電源供應(yīng)電路且可將該交流電源整流濾波成一直流電壓輸出的整流濾波電路;一個(gè)功因修正單元,包括一個(gè)電連接該整流濾波電路的升壓電路,及一個(gè)電連接該升壓電路的主動(dòng)式功因修正晶片電路;一個(gè)諧振式轉(zhuǎn)換單元,包括一個(gè)電連接該升壓電路的功率開(kāi)關(guān)電路、一個(gè)電連接該功率開(kāi)關(guān)電路而能交互切換該功率開(kāi)關(guān)電路導(dǎo)通的諧振晶片電路,以及一個(gè)電連接該功率開(kāi)關(guān)電路的電壓轉(zhuǎn)換電路,該電壓轉(zhuǎn)換電路具有一個(gè)與該功率開(kāi)關(guān)電路電連接的第一次側(cè)端線圈,以及一個(gè)耦接該第一次側(cè)端線圈的第二次側(cè)端線圈;一個(gè)同步整流單元;其特征在于該功因修正單元還包括兩個(gè)并聯(lián)且電連接該主動(dòng)式功因修正晶片電路的電晶體控制電路,而該同步整流單元包括分別電連接該諧振式轉(zhuǎn)換單元的第二次側(cè)端線圈兩端的一個(gè)第一諧振橋式整流電路與一個(gè)第二諧振橋式整流電路,及一個(gè)電連接該第一諧振橋式整流電路、第二諧振橋式整流電路的供電電壓輸出電路。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙同步諧振切換式直流電源供應(yīng)器,其特征在于該雙同步諧振切換式直流電源供應(yīng)器還包含一個(gè)電連接該供電電壓輸出電路的異常電壓電流偵測(cè)單元,該異常電壓電流偵測(cè)單元包括一個(gè)定電壓定電流放大電路、一個(gè)電連接該定電壓定電流放大電路的輸出電壓調(diào)整電路、分別與該定電壓定電流放大電路電連接的一個(gè)第一光耦合器及一個(gè)第二光耦合器,該諧振式轉(zhuǎn)換單元的諧振晶片電路具有一個(gè)能與該第一光耦合器進(jìn)行光耦合的第一耦接器,該功因修正單元的主動(dòng)式功因修正晶片電路具有一個(gè)能與該第二光耦合器進(jìn)行光耦合的第二耦接器。
      3.根據(jù)權(quán)利要求2所述雙同步諧振切換式直流電源供應(yīng)器,其特征在于該電源供應(yīng)單元還包括一個(gè)電連接在該電源供應(yīng)電路與該整流濾波電路間的抗擾電路。
      專利摘要一種雙同步諧振切換式直流電源供應(yīng)器,包含一電源供應(yīng)單元、一功因修正單元、一諧振式轉(zhuǎn)換單元,及一同步整流單元,借由該功因修正單元是使用兩個(gè)并聯(lián)設(shè)置并同時(shí)受一主動(dòng)式功因修正晶片電路控制導(dǎo)通及截止的電晶體,而能更有效地提高功率因數(shù)以降低虛功的消耗,同時(shí)借由該同步整流單元是使用一第一諧振橋式整流電路與一第二諧振橋式整流電路,來(lái)分別對(duì)該諧振式轉(zhuǎn)換單元的一第二次側(cè)端線圈所轉(zhuǎn)換輸出的正、負(fù)弦波的交流電壓進(jìn)行雙同步的整流,而能有效提高該切換式直流電源供應(yīng)器的使用效率,進(jìn)而達(dá)到節(jié)能省電的效果。
      文檔編號(hào)H02M1/42GK202178712SQ20112030608
      公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月6日
      發(fā)明者黃文津 申請(qǐng)人:黃文津
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