返驰式转换器的制作方法

本发明涉及一种电源转换，特别是涉及一种返驰式转换器。

背景技术：

以往返驰式转换器不利地具有相对高的切换损耗，导致其具有相对低的转换效率。因此，以往返驰式转换器仍有改进的空间。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种具有相对低的切换损耗及相对高的转换效率的返驰式转换器。

本发明的返驰式转换器包含一个变压器、一个第一开关、一个第一控制模块、一个第二开关及一个第二控制模块。

该变压器包括一个初级绕组及一个次级绕组，所述初级及次级绕组中的每一者具有一个第一端及一个第二端，所述初级及次级绕组的所述第一端具有相同的电压极性。

该第一开关电连接该初级绕组的该第一端。

该第一控制模块电连接该第一开关，并控制该第一开关。

该第二开关电连接该次级绕组。

该第二控制模块电连接该第二开关，并控制该第二开关，使该第二开关于一个第一时段期间及一个紧接在该第一时段后的第二时段期间操作在一个导通状态，并使流经该次级绕组的一个电流在该第二时段期间的方向与在该第一时段期间的方向相反。

本发明的返驰式转换器，该第二控制模块根据该第二开关的一个跨压控制该第二开关。

本发明的返驰式转换器，在该第一时段中，根据该第二开关的该跨压决定流经该次级绕组的该电流的方向为从该次级绕组的该第二端至该次级绕组的该第一端。

本发明的返驰式转换器，该变压器还包括一个辅助绕组，该辅助绕组具有一个第一端及一个第二端，及该第一控制模块还电连接该辅助绕组的该第一端，并根据该辅助绕组的该第一端的一个电压控制该第一开关。

本发明的返驰式转换器，当根据该辅助绕组的该第一端的该电压决定出该第一开关的一个跨压到达其波谷时，该第一开关从一个不导通状态切换至一个导通状态。

本发明的返驰式转换器，该初级绕组在其第二端接收一个输入电压，及该第二控制模块还根据该第二开关的一个跨压产生一个指示该输入电压的电压侦测信号，且还根据该电压侦测信号控制该第二开关。

本发明的返驰式转换器，该第二时段的一个持续时间是该输入电压的一个函数。

本发明的返驰式转换器，该第二时段包括一个0.1μs至3μs的持续时间范围。

本发明的第二目的在于提供一种具有相对低的切换损耗及相对高的转换效率的返驰式转换器。

本发明的返驰式转换器包含一个变压器、一个第一开关、一个第一控制模块、一个第二开关及一个第二控制模块。

该变压器包括一个初级绕组及一个次级绕组，所述初级及次级绕组中的每一者具有一个第一端及一个第二端，所述初级及次级绕组的所述第一端具有相同的电压极性。

该第一开关电连接该初级绕组的该第一端。

该第一控制模块电连接该第一开关，并控制该第一开关。

该第二开关电连接该次级绕组。

该第二控制模块电连接该第二开关，并控制该第二开关，使该第二开关于一个第一时段期间及一个在该第一时段后的第二时段期间操作在一个导通状态，并使流经该次级绕组的一个电流在该第二时段期间的方向与在该第一时段期间的方向相反。

本发明的返驰式转换器，该第二控制模块根据该第二开关的一个跨压控制该第二开关。

本发明的返驰式转换器，在该第一时段中，根据该第二开关的该跨压决定流经该次级绕组的该电流的方向为从该次级绕组的该第二端至该次级绕组的该第一端。

本发明的返驰式转换器，该第二控制模块根据一个预定时间阈值控制该第二开关。

本发明的返驰式转换器，当决定出该第一时段的一个持续时间大于该预定时间阈值时，该第二时段从该第一时段的一个终点开始。

本发明的返驰式转换器，该第二控制模块还根据该第二开关的一个跨压控制该第二开关。

本发明的返驰式转换器，当决定出该第一时段的该持续时间小于该预定时间阈值时，该第二时段从一个时间点开始，该时间点落后该第一时段的一个起点至少该预定时间阈值，且在该时间点决定出该第二开关的该跨压到达其波谷。

本发明的返驰式转换器，该变压器还包括一个辅助绕组，该辅助绕组具有一个第一端及一个第二端，及该第一控制模块还电连接该辅助绕组的该第一端，并根据该辅助绕组的该第一端的一个电压及该预定时间阈值控制该第一开关。

本发明的返驰式转换器，该第一开关操作在一个不导通状态至少持续该预定时间阈值，且当根据该辅助绕组的该第一端的该电压决定出该第一开关的一个跨压到达其波谷时，该第一开关从该不导通状态切换至一个导通状态。

本发明的返驰式转换器，该初级绕组在其第二端接收一个输入电压，及该第二控制模块还根据该第二开关的一个跨压产生一个指示该输入电压的电压侦测信号，且还根据该电压侦测信号控制该第二开关。

本发明的返驰式转换器，该第二时段的一个持续时间是该输入电压的一个函数。

本发明的返驰式转换器，该第二时段包括一个0.1μs至3μs的持续时间范围。

本发明的有益效果在于：通过该第二控制模块控制该第二开关，使该第二开关于该第一时段期间及该第二时段期间操作在该导通状态，该第一开关可以具有相对低的切换损耗，因此，本发明的该返驰式转换器具有相对高的转换效率。

附图说明

图1是一个电路方块图，说明本发明返驰式转换器的一个实施例；及

图2与图3是时序图，说明在不同条件下该实施例的操作。

具体实施方式

参阅图1至图3，本发明返驰式转换器的一个实施例适用于将一个输入电压Vi转换成一个输出电压Vo，且该返驰式转换器包含一个变压器1、一个第一开关2、一个第一控制模块3、一个第二开关4、一个输出电容器5及一个第二控制模块6。

该变压器1包括一个初级绕组11、一个次级绕组12及一个辅助绕组13。所述初级、次级及辅助绕组11、12、13中的每一者具有一个第一端(例如，图1所示一个具有黑圆点的打点端)及一个第二端(例如，图1所示一个不具有黑圆点的非打点端)。所述初级、次级及辅助绕组11、12、13的所述第一端具有相同的电压极性。该初级绕组11的匝数为该次级绕组12的N倍(即，该初级绕组11与该次级绕组12的一个匝数比为N)，且该初级绕组11在其第二端接收该输入电压Vi。

该第一开关2具有一个电连接该初级绕组11的该第一端的第一端、一个接地的第二端及一个控制端。在此实施例中，该第一开关2为，例如，一个N型金氧半场效电晶体，且该第一开关2的该第一端、该第二端及该控制端分别为该N型金氧半场效电晶体的漏极、源极及栅极。

该第一控制模块3电连接该辅助绕组13的该第一端及该第一开关2的该控制端。该第一控制模块3根据该辅助绕组13的该第一端的一个电压Vaux及一个预定时间阈值Tth，产生一个第一控制信号Vgs1，并将该第一控制信号Vgs1输出至该第一开关2的该控制端，以控制该第一开关2操作在一个导通状态及一个不导通状态间。该第一控制信号Vgs1在一个第一状态(例如，逻辑高电平，且对应到该第一开关2的该导通状态)及一个第二状态(例如，逻辑低电平，且对应到该第一开关2的该不导通状态)间切换。在该第一控制模块3的控制下，该第一开关2操作在该不导通状态至少持续该预定时间阈值Tth，且当该第一控制模块3根据该辅助绕组13的该第一端的该电压Vaux决定出该第一开关2的一个跨压Vds1到达其波谷时，该第一开关2从该不导通状态切换至该导通状态。

需注意的是，本实施例该返驰式转换器还包括用于提供多个信号以协助该第一控制模块3决定何时使该第一开关2从该导通状态切换至该不导通状态的多个组件(图未示)。所述组件的配置与操作及该第一控制模块3如何做出决定，此为熟悉本技术领域的通常知识者所熟知，为求简洁起见，于此不赘述。

串联连接的该第二开关4及该输出电容器5跨接该次级绕组12。该第二开关4具有一个电连接该次级绕组12的该第二端的第一端、一个第二端及一个控制端。该输出电容器5电连接在该次级绕组12的该第一端与该第二开关4的该第二端间，且该输出电容器5的一个跨压作为该输出电压Vo。在此实施例中，该第二开关4为，例如，一个N型金氧半场效电晶体，且该第二开关4的该第一端、该第二端及该控制端分别为该N型金氧半场效电晶体的漏极、源极及栅极。

该第二控制模块6电连接该第二开关4的该第一端、该第二端及该控制端。该第二控制模块6根据该第二开关4的一个跨压Vds2产生一个指示该输入电压Vi的电压侦测信号，并根据该第二开关4的该跨压Vds2、该预定时间阈值Tth及该电压侦测信号，产生一个第二控制信号Vgs2。该第二控制模块6将该第二控制信号Vgs2输出至该第二开关4的该控制端，以控制该第二开关4操作在一个导通状态及一个不导通状态间。该第二控制信号Vgs2在一个第一状态(例如，逻辑高电平，且对应到该第二开关4的该导通状态)及一个第二状态(例如，逻辑低电平，且对应到该第二开关4的该不导通状态)间切换。在该第二控制模块6的控制下，该第二开关4于一个第一时段(其一持续时间为t1)期间及一个在该第一时段后的第二时段(其一持续时间为t2)期间操作在该导通状态，除此以外操作在该不导通状态。在该第一时段中，根据该第二开关4的该跨压Vds2决定流经该次级绕组12的一个电流Is的大小非零，且其方向为从该次级绕组12的该第二端至该次级绕组12的该第一端。如图2所示，当决定出该第一时段的该持续时间t1大于该预定时间阈值Tth(即，t1>Tth)时，该第二时段从该第一时段的一个终点开始(即，该第二时段紧接在该第一时段后)。如图3所示，当决定出该第一时段的该持续时间t1小于该预定时间阈值Tth(即，t1<Tth)时，该第二时段从一个时间点开始，该时间点落后该第一时段的一个起点至少该预定时间阈值Tth，且在该时间点决定出该第二开关4的该跨压Vds2到达其波谷。在此实施例中，该第二时段的该持续时间t2是该输入电压Vi的一个函数，即，t2＝f(Vi)。

如此一来，在该第二时段期间，流经该次级绕组12的该电流Is的大小非零，且该电流Is在该第二时段期间的方向与在该第一时段期间的方向相反。在一个第三时段(其一持续时间为t3，且其从该第二时段的一个终点开始)期间，流经该初级绕组11的一个电流Ip的大小非零，且其方向为从该初级绕组11的该第一端至该初级绕组11的该第二端。该第一开关2的该跨压Vds1从一个初始值Vinit(其为Vi+N×Vo)逐渐下降到一个波谷值Vval，该波谷值Vval小于该初始值Vinit且大于或等于零(即，0≤Vval<Vinit)。

在此实施例中，为了使该第一开关2的该跨压Vds1在该第三时段的一个终点下降到一个预定目标波谷值，根据下述公式(1)决定该第二时段的该持续时间t2为：

且使该第一开关2的该跨压Vds 1到达该预定目标波谷值的该第三时段的该持续时间t3满足以下公式(2)：

参数Lm为该初级绕组11的一个激磁电感，参数C为跨于该第一开关2所看到的一个寄生电容，参数Vval_t为该预定目标波谷值。当决定出该预定目标波谷值为零且根据公式(1)决定出该第二时段的该持续时间t2时，该第一开关2以零电压切换方式从该不导通状态切换为该导通状态。

该第二时段通常包括一个0.1μs至3μs的持续时间范围，该第三时段通常包括一个0.1μs至0.7μs的持续时间范围。举例来说，当Vi＝380V、Vo＝20V、N＝6、Lm＝600μH、C＝60pF、Vinit＝500V及Vval_t＝0V时，该第二时段的该持续时间t2为0.57μs，该第三时段的该持续时间t3为0.359μs。

综上所述，本实施例的该返驰式转换器具有以下优点：

1.通过该第二开关2于该第一时段期间及经适当决定出的该第二时段期间操作在该导通状态，该第一开关2的该跨压Vds1可下降到一个足够低的波谷值Vval，如此一来，该第一开关2具有相对低的切换损耗，因此本实施例的该返驰式转换器具有相对高的转换效率。

2.通过该预定时间阈值Tth，所述第一及第二开关2、4中的每一者操作在一个切换频率(其被限制为低于某一频率)，如此一来，所述第一及第二开关2、4中的每一者具有相对低的切换损耗，因此本实施例的该返驰式转换器具有相对高的转换效率。

3.由于该第二时段的该持续时间t2是该输入电压Vi的函数，该波谷值Vval在相对宽范围的输入电压Vi可保持不变。

值得注意的是，在其它实施例中，可以对本实施例做出以下修改：

1.该第二开关4的该第二端可电连接该次级绕组12的该第一端，且该输出电容器5可电连接在该第二开关4的该第一端及该次级绕组12的该第二端间。

2.可省略该预定时间阈值Tth。在此情况下，当根据该辅助绕组13的该第一端的该电压Vaux决定出该第一开关2的该跨压Vds1到达其波谷时，该第一开关2可从该不导通状态切换至该导通状态，且该第二时段可总是紧接在该第一时段后。

3.可省略该电压侦测信号。在此情况下，于该返驰式转换器的设计阶段中，可根据公式(1)预先决定该第二时段的该持续时间t2。

以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。