专利名称：具备相移输出路线的谐振转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具备相移输出路线的谐振转换器，是一种电源转换电路的架构，
特别是涉及一种利用谐振以及相移控制技术的具备相移输出路线的谐振转换器。
背景技术：
现今各国法规对于电源供应器的转换效率要求不断提高，目前能源之星(Energy star)颁布的80PLUS标准(standard)对用于电脑和服务器的多路输出电源的效率做了规 定，80 plus标准(standard)分为四个等级80plus E-star 4.0，80 plus铜牌(bronze), 80 plus银牌(silver)and80 plus金牌(gold)。其中80 plus金牌(gold)要求电源在 20%，50%和100%负载下的效率分别为87%，90%和87%。当前电脑和服务器电源的一 般结构为PFC+multi-output DC/DC，其中PFC在低电平线路(low line)时的效率通常可 以达到94%，为满足80 plus金牌(gold)要求，后级DC/DC变换器的转换效率就要求大于 96%。同时可以预见，随着电子产品的进一步朝小型化方向发展，对电脑电源的功率密度会 有更高要求，所以高效率和高功率密度的multi-output DC/DC转换器(converter)对研发 电源供应器的厂商而言是很大的挑战。 高效率、高稳压精度，小体积是高功率密度的multi-output DC/DC转换器 (converter)的三大要求，目前ATX并未对体积的减小有进一步的要求，所以高效率和高稳 压精度是电源设计的主要目标。电脑电源的保持时间(hold up time)要求是电源设计中 必须考虑的一个重要因素。当有输入电力时，PFC将输入电力转换成可调节的直流电压(比 如400V)，当输入电力消失后，要求电源保持输出电压20mS，这20mS即为保持时间(hold uptime)。在保持时间(hold up time)期间，PFC输出的400V电压不断降低，直到最低电 压，DC/DC关断，输出电压消失。保持时间(Hold up time)期间输出要保持稳定，所以要求 DC/DC能在一定的输入电压范围下工作，具体的输入电压范围与电容容值及功率有关，可以
用下式表达 由上式可知，电容容值与电压范围是成反比的，扩大输入电压范围可以减小电容 体积，增加功率密度，较宽的输入电压范围会给拓扑选择和电路设计带来困难。这是目前很 重要的研究课题。 提高转换效率的关键是抑制转换器的切换损耗，现有习知转换器在电流或电压均 很高时进行切换(硬切换，hard switching)会产生很高的切换损耗，因此之后改良为在电 流或电压下降时切换(软切换，softswitching)，甚至于在零电流或零电压状态下切换。目 前有如下几类具有较高转换效率的电路拓扑主动顺向箝位(active clamp forward,ACF) 电路、LLC电路以及双主动桥式(dual active bridge,DAB)电路。请参阅图l所示，是现有 习知主动顺向箝位电路的电路架构图，ACF电路的电路架构与运作模式为该技术领域所熟 知，故不再赘述。ACF电路可以部分或完全实现初级开关管的零电压开关(ZVS)，因而效率较高；同时变压器磁芯工作在一三象限，磁芯利用率高。但ACF电路具有几个固有缺点，如 硬关断导致大的关断损耗；要实现完全的ZVS，需要加额外的电感和减小激磁电感，增加电 感会减小等效的占空比，减小激磁电感会增大激磁电流，导致大的铜损和开关导通损耗；存 在交叉调节问题(cross regulation);属于传统脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation, P丽)控制的ACF很难同时满足高效率和宽电压范围工作要求。因此ACF架构的效率不可 能做的很高，但因为实现了 ZVS开通，其效率高于一般的P丽架构比如双管正激，半桥电路 等。安森美半导体(0n-semi)公司基于ACF设计的250W ATX电源可以满足80 plus E-star 4. 0，使电源在20% 、50%和100%负载下的效率都可以大于80% 。 目前在后级DC/DC中最具有应用前景的是LLC电路，请参阅图2所示，是一现有习 知LLC电路的电路架构图，LLC电路是通过两个L(电感器)与一个C(电容器)所构成的 谐振电路，通过一组切换开关301控制一输入电力流向一LLC回路302的周期，该输入电力 经过该LLC回路302的增益后由一变压器303将功率送至二次侧输出，且在一次侧一控制 芯片304产生一控制脉冲，藉由该控制脉冲通过一驱动器305调整该切换开关301切换的 周期，图2中所示电路的各节点波形请参阅图3、图4所示，图3是图2的电路节点波形图， 图4是图2电路的谐振特性曲线。LLC电路具有零电压切换、关断损耗小、工作电压范围广 且不需牺牲输入电力正常时的转换效率、PFC电容的电容量可降低、体积可以减小，从而提 高功率密度等优点。 应用于大功率DC/DC的双主动桥式(Dual Active Bridge, DAB)电路可以实现很 高的功率密度。请参阅图5所示，是一现有习知双主动桥式电路架构图，该电路包含两组全 桥式的切换开关301、一电感器以及一用于隔离功率的变压器303，并藉由控制芯片304与 驱动器305控制该切换开关301的动作，请参阅图6所示，是图5的电路节点波形图，其中 可见图5中一次侧与二次侧的整流开关导通时序具有一相移角度(①)，图5的电路架构可 以通过改变相移角度以及改变切换频率而调整输出增益(gain)，再者，通过控制一次侧与 二次侧开关导通的相位可以达到零电压切换且调整输出功率，其特性为一次侧与二次侧开 关可零电压切换，且可工作在宽电压范围输入下而不牺牲正常工作时的效率。DAB电路因可 实现二次侧开关管的零电压切换，所以更多应用在高效率要求的高压输出场合。DAB电路 中用来传输能量的电感值很小，可以用变压器的漏感实现，所以DAB电路可以实现很高的 功率密度。针对电脑电源的低压输出应用，DAB电路与LLC电路相比较其关断损耗较大，但 DAB电路比LLC电路更容易实现同步整流。 因为LLC电路具有高转换效率的特点，所以以LLC为主架构的multi-output DC/ DC转换器(convetter)是一个研究热点。具有代表性的几种架构为LLC+磁性放大器 (magamp)请参阅图7所示，是现有习知利用磁性放大器调整副输出电力的实施状态图；LLC 利用变压器耦合实现多路输出请参阅图8所示，是现有习知依据电压比例调整副输出电力 的实施状态图，LLC加级联buck以及多个独立的LLC实现多路输出等。以上这些电路各有 优缺点，也各有其应用场合。图7所示为LLC+磁性放大器(magamp)的电路架构，该电路具 有一组切换开关301 、一 LLC回路302、一变压器303 —控制芯片304以及一驱动器305，该 LLC回路302提供主要的输出，且该变压器303 二次侧更连接两个磁性放大器307 (magamp) 以及控制回路306等辅助电路提供辅助输出。磁性放大器307 (magamp)被控制成一个开关， 磁性放大器307 (magamp)及其连接的辅助电路的功能等同于buck电路，具有成本低，各路等优点。但其主要缺点如下l.磁饱和电感具有磁芯损耗、铜损； 2.整流二极管的导通损耗、反向恢复损耗；3. LLC电路的同步整流受磁饱和放大电路影响 较大；4.磁饱和电路固有的死区效应使其工作频率受限。因此LLC+磁性放大器(magamp) 电路不能实现很高的效率。 请参阅图8所示，为LLC利用变压器耦合来实现多路输出，其中多个切换开关301 连接一 LLC回路302、一变压器303的电路架构与先前的现有习知技术相同，但通过一比重 分配电路92以及一耦合元件93调整一驱动器305的工作周期，这种架构的最大问题是交 叉调节问题，首先二次侧线圈的匝数比例不能完全等于输出电压的比例，这样会影响调节 精度。其次，若只控制主输出，则辅助输出仅靠耦合来调节，精度很差，采用加权控制可以改 善，但是加权控制是把误差让两路输出分担，这样以来每一路都不能精确调节，所以这种结 构只能应用在对稳压要求不高的场合。为了改善交叉调节而使用多个独立的LLC电路可达 到高效率以及精准调节的效果，但成本、体积过大；若以LLC电路作为主输出线路而后端以 降压转换器(buckconverter)连接该主输出线路形成副输出线路，虽然每一输出线路都可 精确调整，却降低了整体转换效率。 由此可见，上述现有的各电路在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待
加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长
久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，
此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的具备相移输出路线的
谐振转换器，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。 针对以上各电路的优缺点，本发明提出了一种低成本的高功率密度，高稳压精度
的multi-output DC/DC转换器(converter)架构。此架构仍以LLC为主输出，以DAB作为
辅助输出，结合了 LLC和DAB的高效率，小体积的优点，LLC的谐振电感、DAB传输能量的电
感都可以利用变压器漏感实现，所以可以实现很高的功率密度，且各路输出单独调节可以
实现很高的稳压精度。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有习知的各电路架构恐难以达到要求目标的缺陷，而 提供一种新型结构的具备相移输出路线的谐振转换器，所要解决的技术问题是改善其电路 架构，达到提高转换效率以及减少损耗且具有良好的交插调节能力的有益效果，非常适于 实用。 本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出 的一种具备相移输出路线的谐振转换器，其中包括一取得一输入电力并调制为至少一谐振 电力的谐振转换电路、一切换该输入电力通过该谐振转换电路的导通周期的切换单元、一 调制谐振电力而输出一转换电力的电力转换电路，其中该谐振转换电路包括一谐振电容、 一谐振电感以及并联于该谐振电感与该电力转换电路之间的并联电感，而该谐振转换器更 包括一连接该电力转换电路而调制该转换电力为一主输出电力的主输出电路，且一谐振 控制单元电性连接该主输出电路以撷取一反馈信号而产生一谐振控制信号；以及至少一连 接该电力转换电路取得该转换电力的副输出电路，该副输出电路具有一桥式整流单元及一 相移控制单元，该相移控制单元电性连接该谐振控制单元以取得该谐振控制信号并调制为
6一相移驱动信号，且该桥式整流单元受该相移驱动信号控制而调制该转换电力为一副输出 电力。 本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的具备相移输出路线的谐振转换器，其中所述的电力转换电路为一变压器， 该变压器具有一一次侧线圈以及多个独立的二次侧线圈，其中多个二次侧线圈分别连接于 该主输出电路以及多个副输出电路。 前述的具备相移输出路线的谐振转换器，其中所述的多个二次侧线圈具有相异的 匝数，令该副输出电路提供的副输出电力中至少其一具有与该主输出电力相异的电压位 准。 前述的具备相移输出路线的谐振转换器，其中所述的电力转换电路包含一个以上 的变压器，并于一个以上的变压器中定义一主变压器连接该主输出电路而输出该主输出电 力。 前述的具备相移输出路线的谐振转换器，其中所述的电力转换电路更包含至少一 个相异于该主变压器的副变压器，且该副变压器的二次侧连接至少一副输出电路。
前述的具备相移输出路线的谐振转换器，其中所述的副变压器的一次侧连接该谐 振转换电路。 前述的具备相移输出路线的谐振转换器，其中所述的副变压器的一次侧与该主变 压器的一次侧并联。 前述的具备相移输出路线的谐振转换器，其中所述的副变压器的一次侧连接该切 换单元并与该谐振转换电路并联，且该副变压器的一次侧与该切换单元之间连接一电容元 件。 前述的具备相移输出路线的谐振转换器，其中所述的相移驱动信号受该相移控制 单元调制而与该谐振控制信号具有一相位差。 前述的具备相移输出路线的谐振转换器，其中所述的相移控制单元自该副输出电 力撷取一第二反馈信号以调制该相移驱动信号的时距。 前述的具备相移输出路线的谐振转换器，其中所述的切换单元为多个开关元件所 构成的全桥式回路，且每一开关元件受该谐振控制单元所产生的谐振控制信号驱动。
前述的具备相移输出路线的谐振转换器，其中所述的切换单元为多个开关元件所 构成的半桥式回路，且每一开关元件受该谐振控制单元所产生的谐振控制信号驱动。
前述的具备相移输出路线的谐振转换器，其中所述的切换单元的开关元件并联对 应的电容元件。 前述的具备相移输出路线的谐振转换器，其中所述的主输出电路具有一受控于该 谐振控制信号的同步整流单元，该同步整流单元连接该电力转换电路。 前述的具备相移输出路线的谐振转换器，其中所述的同步整流单元为多个开关元 件构成的一全桥式整流电路。 前述的具备相移输出路线的谐振转换器，其中所述的同步整流单元为多个开关元 件构成的带中心抽头电路。 前述的具备相移输出路线的谐振转换器，其中所述的桥式整流单元为多个开关元 件构成的一全桥式整流电路。
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前述的具备相移输出路线的谐振转换器，其中所述的桥式整流单元为多个开关元 件构成的一半桥式整流电路。 前述的具备相移输出路线的谐振转换器，其中所述的桥式整流器的开关元件之间 串连一箝位电容以调整该桥式整流器输出的电压位准。 本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为达到上述目 的，本发明提供了一种具备相移输出路线的谐振转换器，其中包括一取得一输入电力并调 制为至少一谐振电力的谐振转换电路、一切换该输入电力通过该谐振转换电路的导通周期 的切换单元、一调制谐振电力而输出一转换电力的电力转换电路，其中该谐振转换电路包 括一谐振电容、一谐振电感以及并联于该谐振电感与一电力转换电路之间的并联电感，而 该谐振转换器更包括一主输出电路以及至少一副输出电路，该主输出电路连接该电力转换 电路而调制该转换电力为一主输出电力，且一谐振控制单元电性连接该主输出电路以撷取 一反馈信号而产生一谐振控制信号，该副输出电路连接该电力转换电路取得该转换电力， 该副输出电路具有一桥式整流单元以及一相移控制单元，该相移控制单元电性连接该谐振 控制单元以取得该谐振控制信号并调制为一相移驱动信号，且该桥式整流单元受该相移驱 动信号控制而调制该转换电力为一副输出电力；其中上述的谐振转换电路具有一谐振电 容、一谐振电感以及一并联于该电力转换电路的并联电感，以形成一具有LLC谐振电路，而 该副输出线路则利用相移控制，藉由上述的电路架构可更进一步提高转换效率、降低损耗、 输入电力在具有较宽范围的电压容许度下仍不牺牲正常工作时转换效率，并且达到LLC电 路可提供多输出电力的优点。 借由上述技术方案，本发明具备相移输出路线的谐振转换器至少具有下列优点及 有益效果 1、本发明可以合并LLC电路以及相移控制来提高转换效率。 2、本发明可以在较宽范围的输入电力电压容许度下仍不牺牲正常工作时的转换 效率。 3、本发明提供多路输出且可以实现很高的稳压精度。 综上所述，本发明是有关于一种具备相移输出路线的谐振转换器，其中包括一取 得一输入电力并调制为至少一谐振电力的谐振转换电路、一切换该输入电力通过该谐振转 换电路导通周期的切换单元、一调制谐振电力而输出一转换电力的电力转换电路，更包括 一主输出电路以及至少一副输出电路，该主输出电路连接该电力转换电路而调制该转换电 力为一主输出电力，且一谐振控制单元电性连接该主输出电路以撷取一反馈信号而产生一 谐振控制信号，该副输出电路连接该电力转换电路取得该转换电力，并设一相移控制单元 取得该谐振控制信号并调制为一相移驱动信号，且该副输出电路受该相移驱动信号控制而 调制该转换电力为一副输出电力；藉此提高现有习知电路的转换效率，改善交叉调节的缺 失。本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设 计。 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够 更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1是现有习知主动顺向箝位电路的电路架构图。 图2是一现有习知LLC电路的电路架构图。 图3是图2的电路节点波形图。 图4是图2电路的谐振特性曲线。 图5是一现有习知双主动桥式电路架构图。 图6是图5的电路节点波形图。 图7是现有习知利用磁性放大器调整副输出电力的实施状态图。 图8是现有习知依据电压比例调整副输出电力的实施状态图。 图9是本发明第一较佳实施例的实施状态示意图。 图10是本发明第二较佳实施例的实施状态示意图。 图11是本发明第三较佳实施例的实施状态示意图。 图12是图11中标示的电力波形图。 图13是本发明第四较佳实施例的实施状态示意图。 图14是图13的电路节点波形图。 图15是本发明第五较佳实施例的实施状态示意图。 图16是本发明第六较佳实施例的实施状态示意图。
具体实施例方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合 附图及较佳实施例，对依据本发明提出的具备相移输出路线的谐振转换器其具体实施方 式、结构、特征及其功效，详细说明如后。 有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参阅图式的较佳实 施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式
的说明，当可对本发明为达成预定目 的所采取的技术手段及功效获得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与 说明之用，并非用来对本发明加以限制。 本发明的电路架构请参阅图9所示，是本发明第一较佳实施例的实施状态示意 图，本发明较佳实施例的一种具备相移输出路线的谐振转换器，其中包括一切换单元3、一 谐振转换电路1、一电力转换电路2， 该电力转换电路2，为一变压器，该变压器绕设有一一次侧线圈201以及两个独立 的二次侧线圈202、203 ;该电路连接一电力源101取得一输入电力后，由该切换单元3切换 该输入电力通过该谐振转换电路1的导通周期，该切换单元3为多个开关元件所构成的桥 式回路，藉由多个开关元件交错导通而控制输入电力流向该谐振转换电路1的周期，
该谐振转换电路l，包括一谐振电容11、一谐振电感12及并联于该谐振电感12与 一电力转换电路2之间的并联电感13，藉由该谐振转换电路1本身的谐振特性而调制该输 入电力形成谐振电力送至该电力转换电路2，该电力转换电路2调制该谐振电力而输出一 转换电力； 该切换单元3，可如图中所示为两开关元件所构成的半桥式回路，且该切换单元3 更可于该些开关元件旁并联对应的电容元件(图中的C1、C2)以承受部份的直流电压，可降低该谐振电容11所承受的直流电压，进一步可选择耐压较小的电容元件(例如MLCC，积层 陶瓷电容)； 该谐振转换器更包括一主输出电路10以及至少一副输出电路20，其中
该主输出电路10，具有一同步整流单元7连接该电力转换电路2的二次侧线圈 202而取得该转换电力，并通过一同步整流单元7的切换而调制为一主输出电力102，且一 谐振控制单元4电性连接该主输出电路10，该谐振控制单元4撷取一第一反馈信号并依据 该第一反馈信号而产生一谐振控制信号，该谐振控制信号通过一驱动器52驱动该同步整 流单元7，藉此调整该同步整流单元7的切换周期；该谐振控制信号又通过一脉冲调制单元 54的调制形成脉冲型态的控制信号，并通过一辅助线圈91将该控制信号传送至另一驱动 器51，通过该驱动器51而提供电力驱动该切换单元3，令该切换单元3的每一开关元件受 该谐振控制单元4所产生的谐振控制信号所驱动，以控制该输入电力通过的周期；
同时，该副输出电路20，连接于另一独立的二次侧线圈203，该副输出电路20具有 一电性连接该二次侧线圈203的桥式整流单元8，以及一电性连接该谐振控制单元4以取 得该谐振控制信号的相移控制单元6，该桥式整流单元8亦由多个开关元件所构成，而该相 移控制单元6取得该谐振控制信号并调制产生一相移驱动信号，该相移驱动信号与该谐振 控制信号间具有一相位差，该相移驱动信号同样通过一驱动器53驱动该桥式整流单元8， 该桥式整流单元8受该相移驱动信号控制而调制该转换电力形成一副输出电力103，该相 移控制单元6自该副输出电力103撷取一第二反馈信号以调制该相移驱动信号的时距，如 此，该副输出电路20可利用相移控制的方式而达到改变输出增益以及零电压切换、减少关 断损耗的效果。 图9所述的电路架构为本发明最基本的实施形态，而本发明更包括具有多个副输 出电路20的形态，请参阅图IO所示，是本发明第二较佳实施例的实施状态示意图，其中该 电力转换电路2仍为一绕有多个线圈变压器，该变压器具有一一次侧线圈201及多个独立 的二次侧线圈202、203、204，其中该二次侧线圈202连接该主输出电路10，其他二次侧线圈 203、204则各别连接多个副输出电路20，该电力转换电路2前端(该变压器的一次侧)仍 旧由该切换单元3控制该输入电力流向该谐振转换电路1的周期，而图IO所示的切换单元 3则为最基本的半桥式回路形态，该切换单元3的动作同样的受控于该谐振控制单元4的谐 振控制信号(通过该脉冲调制单元54、辅助线圈91以及该驱动器51而传送至该切换单元 3)，而该电力转换电路2后端(该变压器的二次侧)的主输出电路10亦与图9所示的架构 相同，而图10所示的实施状态是通过该变压器绕设多个二次侧线圈203、204连接多个副输 出电路20而形成多个副输出电力103，且该多个副输出电力103中至少其一具有与该主输 出电力102相异的电压位准，该多个副输出电力103更可具有相异的电压位准，并且每一副 输出电力103通过独立的相移控制单元6与驱动器53而独立输出具有相同或相异电压位 准的多组副输出电力103 ;因此该电力架构可依据电源供应器的需要而设定输出数量与电 压；另外，上述图9与图10的实施状态中的切换单元3、同步整流单元7以及副输出电路20 的桥式整流单元8，分别可为多个开关元件构成的全桥式或半桥式电路，且该同步整流单元 7可为带有中心抽头的电路(如图9所示)，在多个开关元件之间由中心抽头取得电力的技 术为该技术领域的一般技术人员所熟知，故仅以图9作为代表。 再请参阅图11所示，是本发明第三较佳实施例的实施状态示意图，该图中所示的切换单元3与桥式整流单元8皆为半桥式的形态，而图11中所标示的各电力波形请参阅图 12所示，是图11中标示的电力波形图，其中可见一谐振控制信号波形401与一相移控制信 号波形402具有一相移角度(①)，藉由控制该相移角度(①)可调整输出增益(gain)滞再 参阅图13所示，是本发明第四较佳实施例的实施状态示意图，图13所示的电路架构大致上 与图11相同，但图13的副输出电路20的桥式整流单元8中更设置一箝位电容81，该箝位 电容81调整该桥式整流单元8输出的电压位准提高或降低，以调整该副输出电力103输出 的位准，请参阅图14所示，是图13的电路节点波形图，该箝位电容81的运作原理为该技术 领域的一般技术人员所熟知，故不再赘述。 请参阅图15所示，是本发明第五较佳实施例的实施状态示意图，上述电路中的电 力转换电路2亦可包含一个以上的变压器，并于一个以上的变压器中定义一主变压器21， 其余变压器定义为一个或多个副变压器22，其中该主变压器21与该副变压器22皆具有 一一次侧线圈211、221以及一二次侧线圈212、222，该主变压器21的一次侧线圈211连接 该谐振转换电路l，且该并联电感13与该一次侧线圈211并联，该主变压器21的二次侧线 圈212则连接该主输出电路10 ;该谐振转换电路1则连接该谐振电感12且与该并联电感 13并联，该副变压器22 二次侧线圈222则连接至少一副输出电路20，该副输出电路20的 桥式整流单元8则依据该相移控制单元6及该驱动器53的控制，该相移控制单元6除了连 接该谐振控制单元4以外更自该副输出电力103撷取一第二反馈信号以调制该相移驱动信 号的时距；而具有多个变压器的形态亦可如图16所示，是本发明第六较佳实施例的实施状 态示意图，多个变压器中亦区别为至少一主变压器21以及至少一副变压器22(图16中该 主变压器21以及副变压器22皆以一个为例)，其主要的电路架构皆与图15相同，而图16 的实施例与图15所不同的地方在于该副变压器22的一次侧线圈221连接于该切换单元3 并与该谐振转换电路1并联，且该副变压器22的一次侧线圈221与该切换单元3之间连接 一电容元件(Cbl)，而该副变压器22的二次侧线圈222连接的副输出电路20的输出则受该 相移控制单元6的控制，其中该相移控制单元6除了连接该谐振控制单元4以外更自该副 输出电力103撷取一第二反馈信号以调制该相移驱动信号的时距。 如上所述，上述电路能够达到的有益功效为既具有LLC电路的高效率，又能藉 由相移控制有效调整多个输出电路的功率，本案以融合LLC电路以及双主动桥式(Dual active bridge, DAB)电路的优点，而各个副输出电路则可依该相移控制单元6独立控制 以实现精确调节，具备LLC电路高转换效率、较宽裕的输入电压范围，并兼具双主动桥式 (dual activebridge)电路优秀的后端调节(POST REGULATION)能力，达到整体转换效率较 高、具有精确调节的优点。 虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，其中，上述的 切换单元3可为全桥式回路、半桥式回路或者由半桥式回路搭配电容元件等三种型态(上 述三种型态皆为该技术领域中一般技术人员所熟知的整流电路)，而该桥式整流单元8亦 可为全桥式回路、半桥式回路或者半桥式回路搭配一箝位电容81 ;另外，上述的并联电感 13虽以一独立的电感元件示于图中，但该谐振转换电路1更可使用该主变压器21的等效激 磁电感视为并联电感13，亦即该谐振转换电路1不需连接实体的电感元件，而通过与该主 变压器21连接且与该主变压器21的等效激磁电感产生谐振即可达到预期的功效；任何熟 悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据 本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明 技术方案的范围内。
权利要求
一种具备相移输出路线的谐振转换器，其中包括一取得一输入电力并调制为至少一谐振电力的谐振转换电路(1)、一切换该输入电力通过该谐振转换电路(1)的导通周期的切换单元(3)、一调制谐振电力而输出一转换电力的电力转换电路(2)，其中该谐振转换电路(1)包括一谐振电容(11)、一谐振电感(12)及并联于该谐振电感(12)与该电力转换电路(2)之间的并联电感(13)，而其特征在于该谐振转换器更包括一连接该电力转换电路(2)而调制该转换电力为一主输出电力(102)的主输出电路(10)，且一谐振控制单元(4)电性连接该主输出电路(10)以撷取一反馈信号而产生一谐振控制信号；以及至少一连接该电力转换电路(2)取得该转换电力的副输出电路(20)，该副输出电路(20)具有一桥式整流单元(8)及一相移控制单元(6)，该相移控制单元(6)电性连接该谐振控制单元(4)以取得该谐振控制信号并调制为一相移驱动信号，且该桥式整流单元(8)受该相移驱动信号控制而调制该转换电力为一副输出电力(103)。
2. 根据权利要求1所述的具备相移输出路线的谐振转换器，其特征在于其中所述的电 力转换电路(2)为一变压器，该变压器具有一一次侧线圈(201)以及多个独立的二次侧线 圈(202、203、204)，其中多个二次侧线圈(202、203、204)分别连接于该主输出电路(10)以 及多个副输出电路(20)。
3. 根据权利要求2所述的具备相移输出路线的谐振转换器，其特征在于其中所述的多 个二次侧线圈(203、204)具有相异的匝数，令该副输出电路(20)提供的副输出电力(103) 中至少其一具有与该主输出电力(102)相异的电压位准。
4. 根据权利要求1所述的具备相移输出路线的谐振转换器，其特征在于其中所述的电 力转换电路(2)包含一个以上的变压器，并于一个以上的变压器中定义一主变压器(21)连 接该主输出电路(10)而输出该主输出电力(102)。
5. 根据权利要求4所述的具备相移输出路线的谐振转换器，其特征在于其中所述的电 力转换电路(2)更包含至少一个相异于该主变压器(21)的副变压器(22)，且该副变压器 (22)的二次侧连接至少一副输出电路(20)。
6. 根据权利要求5所述的具备相移输出路线的谐振转换器，其特征在于其中所述的副 变压器(22)的一次侧连接该谐振转换电路(1)。
7. 根据权利要求5所述的具备相移输出路线的谐振转换器，其特征在于其中所述的副 变压器(22)的一次侧与该主变压器(21)的一次侧并联。
8. 根据权利要求5所述的具备相移输出路线的谐振转换器，其特征在于其中所述的副 变压器(22)的一次侧连接该切换单元(3)并与该谐振转换电路(1)并联，且该副变压器 (22)的一次侧与该切换单元(3)之间连接一电容元件。
9. 根据权利要求1所述的具备相移输出路线的谐振转换器，其特征在于其中所述的相 移驱动信号受该相移控制单元(6)调制而与该谐振控制信号具有一相位差。
10. 根据权利要求1所述的具备相移输出路线的谐振转换器，其特征在于其中所述的 相移控制单元(6)自该副输出电力(103)撷取一第二反馈信号以调制该相移驱动信号的时 距。
11. 根据权利要求1所述的具备相移输出路线的谐振转换器，其特征在于其中所述的 切换单元(3)为多个开关元件所构成的全桥式回路，且每一开关元件受该谐振控制单元(4)所产生的谐振控制信号驱动。
12. 根据权利要求1所述的具备相移输出路线的谐振转换器，其特征在于其中所述的 切换单元(3)为多个开关元件所构成的半桥式回路，且每一开关元件受该谐振控制单元 (4)所产生的谐振控制信号驱动。
13. 根据权利要求12所述的具备相移输出路线的谐振转换器，其特征在于其中所述的 切换单元(3)的开关元件并联对应的电容元件。
14. 根据权利要求1所述的具备相移输出路线的谐振转换器，其特征在于其中所述的 主输出电路(10)具有一受控于该谐振控制信号的同步整流单元(7)，该同步整流单元(7) 连接该电力转换电路(2)。
15. 根据权利要求14所述的具备相移输出路线的谐振转换器，其特征在于其中所述的 同步整流单元(7)为多个开关元件构成的一全桥式整流电路。
16. 根据权利要求14所述的具备相移输出路线的谐振转换器，其特征在于其中所述的 同步整流单元(7)为多个开关元件构成的带中心抽头电路。
17. 根据权利要求1所述的具备相移输出路线的谐振转换器，其特征在于其中所述的 桥式整流单元(8)为多个开关元件构成的一全桥式整流电路。
18. 根据权利要求1所述的具备相移输出路线的谐振转换器，其特征在于其中所述的 桥式整流单元(8)为多个开关元件构成的一半桥式整流电路。
19. 根据权利要求18所述的具备相移输出路线的谐振转换器，其特征在于其中所述的 桥式整流器的开关元件之间串连一箝位电容(81)以调整该桥式整流器输出的电压位准。
全文摘要
本发明是有关于一种具备相移输出路线的谐振转换器，其包括取得输入电力并调制为至少一谐振电力的谐振转换电路、一切换输入电力通过谐振转换电路导通周期的切换单元、调制谐振电力输出转换电力的电力转换电路，其更包括连接电力转换电路调制转换电力为主输出电力的主输出电路，谐振控制单元电性连接主输出电路以撷取反馈信号而产生谐振控制信号；及至少一连接电力转换电路取得转换电力的副输出电路，副输出电路具有桥式整流单元及相移控制单元，相移控制单元电性连接谐振控制单元以取得谐振控制信号并调制为相移驱动信号，桥式整流单元受该相移驱动信号控制调制转换电力为副输出电力。藉此提高现有习知电路的转换效率，改善交叉调节的缺失。
文档编号H02M3/24GK101777844SQ200910000159
公开日2010年7月14日 申请日期2009年1月13日 优先权日2009年1月13日
发明者南长合, 徐 明, 陈桥梁 申请人:全汉企业股份有限公司