直流轉直流電源供應器的制造方法
【專利摘要】一種直流轉直流電源供應器，包括一具有一初級線圈及一次級線圈的變壓器，該初級線圈接受一輸入電壓，一將該次級線圈產生的電壓進行整流濾波以輸出一直流電壓的整流濾波電路，一與該初級線圈電耦接的第一功率開關，一電耦接在該次級線圈與該整流濾波電路之間的第二功率開關，一產生一脈沖寬度調制訊號以控制該第一功率開關導通與否的脈沖寬度調制控制器，及一訊號轉換電路，其根據脈沖寬度調制訊號產生一與脈沖寬度調制訊號反相并延遲一預設時間的控制訊號控制該第二功率開關，使第二功率開關的導通時間與第一功率開關的導通時間相錯開。
【專利說明】直流轉直流電源供應器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電源供應器，特別是涉及一種直流轉直流電源供應器。
【背景技術】
[0002]現有電源供應器設在變壓器二次側的整流二極管因消耗功率大，造成電源供應器輸出低電壓時轉換效率不佳。因此，如圖1所示，現有電源供應器100的變壓器5的二次側52改以消耗功率較低的MOS開關M2來取代整流二極管，并以一同步整流控制器6來檢測MOS開關M2的源極S到漏極D電壓VDS，據以控制MOS開關M2導通與否，使變壓器5 二次側52的MOS開關M2在二次側52的電流降至零點時先截止，再令變壓器5 —次側51的MOS開關Ml導通，亦即工作于非連續導通模式(DCM)。但此一工作模式的轉換效率相較于連續導通模式(CCM)或臨界模式(CrCM)較差。
[0003]而當電源供應器100工作在連續導通模式下，其需在變壓器5的二次側52的電流仍高于零點時，即將變壓器5 —次側51的MOS開關Ml導通，并同時令二次側52的MOS開關M2截止，但由于二次側52的MOS開關M2截止時間過慢，會造成一次側51與二次側52的MOS開關Ml、M2同時導通，使二次側MOS開關M2因瞬間流過電流過大而燒毀。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于提供一種可提高轉換效率的直流轉直流電源供應器。
[0005]本發明直流轉直流電源供應器，包括一變壓器、一整流濾波電路、一第一功率開關、一第二功率開關、一脈沖寬度調制控制器及一訊號轉換電路。
[0006]該變壓器具有一初級線圈及一次級線圈，該初級線圈的一端接受一輸入電壓；該整流濾波電路對該次級線圈產生的電壓進行整流濾波，以輸出一直流電壓；該第一功率開關具有一與該初級線圈的另一端電耦接的第一端，一接地的第二端及一受控端；該第二功率開關具有電耦接在該次級線圈與該整流濾波電路之間的一第一端與一第二端，以及一受控端；該脈沖寬度調制控制器與該第一功率開關的該受控端電耦接，并產生一脈沖寬度調制訊號以控制該第一功率開關導通與否；該訊號轉換電路與該脈沖寬度調制控制器電耦接，以根據該脈沖寬度調制訊號產生一控制訊號，該控制訊號與該脈沖寬度調制訊號反相并延遲一預設時間，且該第二功率開關的該受控端與該訊號轉換電路電耦接并受該控制訊號控制，使該第二功率開關的導通時間與該第一功率開關的導通時間相錯開。
[0007]較佳地，該訊號轉換電路包括一訊號延遲電路及一隔離組件，該訊號延遲電路將該脈沖寬度調制訊號反相并延遲該預設時間以產生該控制訊號，并將該控制訊號輸出至該隔離組件，使經由該隔離組件輸出給該第二功率開關的該受控端。其中，該隔離組件是變壓器、光耦合器、光耦合繼電器、IGBT與SCR其中之一。
[0008]較佳地，該訊號轉換電路包括一訊號延遲電路及一變壓器，該訊號延遲電路將該脈沖寬度調制訊號延遲該預設時輸出至該變壓器，且該變壓器的一次側與二次側反相，使該延遲后的脈沖寬度調制訊號由該變壓器的一次測輸入并由二次側反相輸出而產生該控制訊號。
[0009]較佳地，該次級線圈的一端與該整流濾波電路電耦接，另一端與該第二功率開關的該第一端電耦接，且該第二功率開關的該第二端接地。或者，該第二功率開關的該第一端與該次級線圈的一端電耦接，其第二端與該整流濾波電路電耦接，且該次級線圈的另一端接地。
[0010]本發明的有益效果在于:借由將控制第一功率開關的脈沖寬度調制訊號反相并延遲一預設時間所產生的控制訊號來控制第二功率開關，使第一功率開關與第二功率開關不致同時導通，使得電源供應器能工作在界于非連續導通模式(DCM)與連續導通模式(CCM)之間的一新的工作模式下，而具有相較于非連續導通模式(DCM)更高的轉換效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是現有電源供應器的電路示意圖；
[0012]圖2是本發明電源供應器的較佳實施例的電路示意圖；
[0013]圖3 (A)是本實施例控制第一功率開關的PWM訊號的波形示意圖；及圖3 (B)是本實施例控制第二功率開關的控制訊號的波形示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明。
[0015]參見圖2所示，本發明直流轉直流電源供應器的一較佳實施例主要包括一變壓器
1、一第一功率開關Ml、一第二功率開關M2、一脈沖寬度調制(PWM)控制器2、一訊號轉換電路3及一整流濾波電路4。
[0016]變壓器I具有設于其一次側的一初級線圈11及設于其二次側的一次級線圈12，初級線圈11的一端111與一輸入電壓(直流電壓)VDC電稱接,且其另一端112與第一功率開關Ml電耦接，次級線圈12的一端121與整流濾波電路4電耦接，以輸出次級線圈12產生的電壓；整流濾波電路4對次級線圈12產生的電壓進行整流濾波，以輸出一直流電壓VOUT0第一功率開關Ml是一 N溝道金屬氧化物半導體(NMOS)管，并具有一與該初級線圈11的另一端112電耦接的第一端，即漏極D，一接地的第二端，即源極S，以及一受控端，即柵極G。
[0017]第二功率開關M2是一 NM0S，其具有電耦接在次級線圈12與整流濾波電路4之間的一第一端(即漏極D)，一第二端(即源極S)，以及一受控端(即柵極G)。在本實施例中，第二功率開關M2是電耦接在次級線圈12的另一端122與整流濾波電路4之間，即低壓側。
[0018]PWM控制器2與第一功率開關Ml的受控端G電耦接，并產生一 PWM訊號以控制第一功率開關Ml導通與否，該PWM訊號如圖3(A)所示。
[0019]訊號轉換電路3與P麗控制器2電耦接，以根據該PWM訊號產生如圖3 (B)所示的一控制訊號，該控制訊號與該PWM訊號反相并延遲一預設時間d,例如500ns。為達到上述目的，如圖2所示，本實施例的訊號轉換電路3包含一訊號延遲電路31及一隔離組件32。該訊號延遲電路31將該PWM訊號反相180度并延遲該預設時間d而產生該控制訊號，再將該控制訊號輸出至隔離組件32，使經由隔離組件32輸出給第二功率開關M2的該受控端G。其中，隔離組件32在本實施例是使用一變壓器，除此之外，隔離組件32也可采用光耦合器、光耦合繼電器(Photo DMOS Relays)、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)與可控硅整流器(SCR)
等其中之一。
[0020]此外，上述訊號延遲電路31也可以只將PWM訊號延遲該預設時間d就輸出給隔離組件32，且隔離組件32采用一次側與二次側反相的變壓器，使延遲后的PWM訊號由變壓器的一次測輸入并由二次側反相輸出，同樣能產生該控制訊號。
[0021]由于控制第一功率開關Ml的PWM訊號與控制第二功率開關M2的控制訊號反相(即相差180度)且錯開該預設時間d，因此，如圖3 (A)與圖3 (B)所示，當控制訊號由高準位變成低準位，令第二功率開關2關閉時，該預設時間d可讓第二功率開關2完全截止后，PWM訊號才會由低準位變成高準位，而令第一功率開關Ml導通。所以第一功率開關Ml的導通時間與第二功率開關M2的導通時間可以被完全錯開，而確保第一功率開關Ml與第二功率開關M2不會同時導通，使電源供應器可工作在介于非連續導通模式(DCM)與連續導通模式(CCM)之間的一新的工作模式下，并能提高電源供應器的轉換效率。
[0022]再者，值得一提的是，第二功率開關M2也可以電耦接在次級線圈12的該端121與整流濾波電路4之間，即高壓側，且次級線圈12的另一端接地，只是第二功率開關M2的導通電壓會變高，若隔離組件32是采用變壓器時，則其次級線圈的匝數需要適當增加，使其上產生的電壓能夠適時地導通第二功率開關M2。
[0023]另外，還可以在第二功率開關M2的第一端D與第二端S之間反向并聯一整流二極管13，以進一步提升轉換效率。
[0024]綜上所述，本實施例借由將控制第一功率開關Ml的PWM訊號反相并延遲一預設時間d所產生的控制訊號來控制第二功率開關M2，使第一功率開關Ml與第二功率開關M2不致同時導通，使得電源供應器能工作在界于非連續導通模式(DCM)與連續導通模式(CCM)之間的一新的工作模式下，而具有相較于非連續導通模式(DCM)更高的轉換效率，確實達成本發明的功效和目的。
【權利要求】
1.一種直流轉直流電源供應器，其特征在于: 該直流轉直流電源供應器包括: 一變壓器，具有一初級線圈及一次級線圈，該初級線圈的一端接受一輸入電壓； 一整流濾波電路，對該次級線圈產生的電壓進行整流濾波，以輸出一直流電壓； 一第一功率開關，具有一與該初級線圈的另一端電耦接的第一端，一接地的第二端及一受:控端； 一第二功率開關，具有電耦接在該次級線圈與該整流濾波電路之間的一第一端與一第二端，以及一受控端； 一脈沖寬度調制控制器，與該第一功率開關的該受控端電耦接，并產生一脈沖寬度調制訊號以控制該第一功率開關導通與否；及 一訊號轉換電路，與該脈沖寬度調制控制器電耦接，以根據該脈沖寬度調制訊號產生一控制訊號，該控制訊號與該脈沖寬度調制訊號反相并延遲一預設時間，且該第二功率開關的該受控端與該訊號轉換電路電耦接并受該控制訊號控制，使該第二功率開關的導通時間與該第一功率開關的導通時間相錯開。
2.根據權利要求1所述的直流轉直流電源供應器，其特征在于:該訊號轉換電路包括一訊號延遲電路及一隔離組件，該訊號延遲電路將該脈沖寬度調制訊號反相并延遲該預設時間以產生該控制訊號，并將該控制訊號輸出至該隔離組件，使經由該隔離組件輸出給該第二功率開關的該受控端。
3.根據權利要求2所述的直流轉直流電源供應器，其特征在于:該隔離組件是變壓器、光耦合器、光耦合繼電器、IGBT與SCR其中之一。
4.根據權利要求1所述的直流轉直流電源供應器，其特征在于:該訊號轉換電路包括一訊號延遲電路及一變壓器，該訊號延遲電路將該脈沖寬度調制訊號延遲該預設時輸出至該變壓器，且該變壓器的一次側與二次側反相，使該延遲后的脈沖寬度調制訊號由該變壓器的一次測輸入并由二次側反相輸出而產生該控制訊號。
5.根據權利要求1所述的直流轉直流電源供應器，其特征在于:該次級線圈的一端與該整流濾波電路電耦接，另一端與該第二功率開關的該第一端電耦接，且該第二功率開關的該第二端接地。
6.根據權利要求1所述的直流轉直流電源供應器，其特征在于:該第二功率開關的該第一端與該次級線圈的一端電耦接，其第二端與該整流濾波電路電耦接，且該次級線圈的另一端接地。
【文檔編號】H02M3/335GK103683943SQ201210341830
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月14日 優先權日:2012年9月14日
【發明者】王舜弘, 陳義雄, 謝慶星, 吳秉臻, 黃志榮, 林立韋, 張書銘, 葉俊宏, 吳添福, 葉海龍 申請人:冠捷投資有限公司