升压装置及串联型变压器装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种电力供应装置，且特别涉及一种升压装置及串联型变压器装置。
【背景技术】
[0002]在一些机电装置中，需要配置升压装置以便提供高压电。举例来说，介电质放电系统(Dielectric Discharge System)中可能会配置有升压装置。此介电质放电系统为大气等离子(plasma)应用之一，而大气等离子产生器的开发趋势朝向大面积且高功率发展。目前介电质放电技术已被广泛使用于各产业上，包含:光电与半导体产业、汽车零组件、粘着之前处理产业等，其优势为大型化与可快速量产。此介电质放电系统可以应用于臭氧产生器、表面改质或等离子干蚀刻等。因介电质放电系统点燃需要较高电压(约20k?30kVp-p)，因此需要利用升压装置将换流器的输出电压提升。
[0003]升压装置的常见实施方式是利用单一个高压变压器将换流器的输出电压提升。图1是说明利用单一个高压变压器110实现升压装置100的电路示意图。高压变压器110的初级侧绕组(primary-side winding)的第一端与第二端分别稱接至交流电源10的第一输出端与第二输出端。高压变压器110的次级侧绕组(secondary-side winding)的第一端与第二端分别耦接至负载20的第一电源端与第二电源端。在此假设高压变压器110的初级侧绕组匝数NI为50，而高压变压器110的次级侧绕组匝数N2为1250。因此，升压装置100形成了单一级25倍高压变压器电路，而将输入电压Vl (即交流电源10的输出电压)直接升压到所需要的输出电压V2 = 24k Vp-p，其中Vp-p表示峰对峰电压值。
[0004]图2是说明图1所示升压装置100的输入电压Vl与输出电压V2的波形示意图。在图2所示波形图中，横轴表示时间，而纵轴表示电压。请参照图1与图2，由于高压变压器110的漏感、高压变压器110的初级侧绕组的寄生电容CA与高压变压器110的次级侧绕组的寄生电容CB的关系，图1所示升压装置100的输入电压Vl与输出电压V2的波形如图2所示，其中输入电压Vl与输出电压V2均为交流电。单级高压变压器110所构成的升压装置100主要因为变压器次级侧线匝圈数过高的关系，使得变压器寄生元件效应变得显著而无法容忍，进而造成输出失真情况。
[0005]变压器110的能量消耗原因为变压器寄生元件(例如寄生电容和/或感应电感)所造成。如果利用单一个高压变压器110执行升压功能，容易因单一个高压变压器110里面线圈间的跨压过大关系，使得寄生电容与感应电感的影响/效应变得显著而无法容忍。所述寄生电容与感应电感会影响高压变压器次级侧(secondary-side)的输出波形失真。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种升压装置及串联型变压器装置，可有效降低变压器里面线圈间的跨压。
[0007]本发明的实施例提出一种串联型变压器装置。串联型变压器装置包含有多个变压器。这些变压器中的第一个变压器的初级侧绕组(primary-side winding)的第一端与第二端分别耦接至所述串联型变压器装置的第一输入端与第二输入端。第一个变压器的第一次级侧绕组(first secondary-side winding)的第一端f禹接至所述串联型变压器装置的第一输出端。这些变压器中的第i个变压器的第一次级侧绕组的第一端耦接至这些变压器中的第i_l个变压器的第一次级侧绕组的第二端，其中i为大于I的整数。第i个变压器的初级侧绕组的第一端与第二端分别耦接至第i_l个变压器的第二次级侧绕组(secondsecondary-side winding)的第一端与第二端。
[0008]本发明的实施例提出一种升压装置，其包含有换流器以及串联型变压器装置。串联型变压器装置包括多个变压器。这些变压器中的第一个变压器的初级侧绕组的第一端与第二端分别耦接至所述换流器的第一输出端与第二输出端。第一个变压器的第一次级侧绕组的第一端耦接至所述串联型变压器装置的第一输出端。这些变压器中的第i个变压器的第一次级侧绕组的第一端耦接至这些变压器中的第i_l个变压器的第一次级侧绕组的第二端，其中i为大于I的整数。第i个变压器的初级侧绕组的第一端与第二端分别耦接至第i_l个变压器的第二次级侧绕组的第一端与第二端。
[0009]在本发明公开的一实施例中，上述变压器的数量为N。这些变压器中的第N个变压器的初级侧绕组的第一端与第二端分别耦接至这些变压器中的第N-1个变压器的第二次级侧绕组的第一端与第二端。第N个变压器的第一次级侧绕组的第一端耦接至第N-1个变压器的第一次级侧绕组的第二端。第N个变压器的第一次级侧绕组的第二端耦接至所述串联型变压器装置的第二输出端。
[0010]在本发明公开的一实施例中，上述的串联型变压器装置还包括谐振电感。谐振电感耦接于所述串联型变压器装置的第一输入端与第一个变压器的初级侧绕组的第一端之间。
[0011]在本发明公开的一实施例中，上述的串联型变压器装置还包括谐振电感。谐振电感耦接于第1-Ι个变压器的第二次级侧绕组的第一端与第i个变压器的初级侧绕组的第一端之间。
[0012]在本发明的一实施例中，上述的第i个变压器中，初级侧绕组与第二次级侧绕组的线圈圈数比例为1:1。
[0013]基于上述，本发明实施例所述串联型变压器装置将多个变压器的次级侧绕组相互串联来提供高电压。因此，每一个变压器各自内部线圈间的跨压/电压差可以被有效降低。
[0014]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
【附图说明】
[0015]图1是说明利用单一个高压变压器实现升压装置的电路示意图。
[0016]图2是说明图1所示升压装置的输入电压Vl与输出电压V2的波形示意图。
[0017]图3是依照本发明一实施例说明一种升压装置的电路示意图。
[0018]图4是依照本发明一实施例说明图3所示升压装置的电路示意图。
[0019]图5是说明图4所示升压装置的输入电压Vin与输出电压Vout的波形示意图。
[0020]图6是依照本发明另一实施例说明图3所示升压装置的电路示意图。
[0021]图7至图10是说明图6所示电路的电压波形模拟结果的示意图。
[0022]【符号说明】
[0023]10:交流电源
[0024]20:负载
[0025]30:直流电源
[0026]100:升压装置
[0027]110:高压变压器
[0028]300:升压装置
[0029]310:换流器
[0030]320:串联型变压器装置
[0031]321、322、323:谐振电感
[0032]341、351、361:初级侧绕组
[0033]342,352:第二次级侧绕组
[0034]343、353、362:第一次级侧绕组
[0035]C1、C2、C3、C4、CA、CB:寄生电容
[0036]Cair、Cd:电容
[0037]D1、D2、D3、D4:本体二极管
[0038]NP1、NP2、N1:初级侧绕组匝数
[0039]N2:次级侧绕组匝数
[0040]NSAl、NSA2:第一次级侧绕组匝数
[0041]NSBl:第二次级侧绕组匝数
[0042]S1、S2、S3、S4:功率开关
[0043]Tl、T2、T3、T(1-l)、T(i)、T(N_l)、T(N):变压器
[0044]Vl、Vin:输入电压
[0045]V2、Vol、Vo2、Vo3、Vout:输出电压
[0046]Vinl:电压
【具体实施方式】
[0047]在本发明说明书全文(包括权利要求书)中所使用的「耦接」一词可指任何直接或间接的连接手段。举例而言，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则应该被解释成该第一装置可以直接连接于该第二装置，或者该第一装置可以通过其他装置或某种连接手段而间接地连接至该第二装置。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用