直流电压转换装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种直流电压转换装置，特别是涉及一种应用于突波负载的直流电压转换装置。
【背景技术】
[0002]一般直流电压转换装置，是将非调整的直流电压转换成所需的直流输出电压，且该直流输出电压的电平经调整后，会比该直流输入电压的电平来得低；换句话说，此直流输出电压不管直流输入电压有无变化，或是输出负载是否变动，都必须使直流输出电压的电平保持在稳定的状态，并降压到所需的额定值。
[0003]市面上某些电子产品，如音响喇叭，在作为一直流电压转换器的负载时，该类型负载具有在短暂时间内，抽取大电流的特性。该类型负载称为突波负载(surge load)，在该短暂时间所抽取的电流称为突波电流。由于该突波电流的大小往往是平常负载电流的数十倍；若要使用一般的电源供应器，对于现有的直流电压转换器在设计时，为能提供比平常负载电流大数十倍的该突波电流，其改善方式是必须加大变压器的元件尺寸，才能避免磁性元件饱和，以及在负载侧并联设置有许多个电容器以提供极大的容值，才能避免输出电压降超出输出范围。但现有改善方式因为加大变压器尺寸、以及需要设置许多个电容器等情况下，如此反而造成直流电压转换器的整体体积变大，进而影响到电源供应器整体的电源转换效率，形成电源管理上的问题并增加成本。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是在突波负载的应用下，使用比一般设计更小尺寸的变压器，而使整体体积较小，并有效防制输出电压因输入电压及输出突波电流变动而受到影响，进而提高使用寿命及提升电源转换效率，以实现成本较低的直流电压转换装置。
[0005]本发明直流电压转换装置，用于接收一直流输入电压，并输出一直流输出电压，且包含一降压转换器、一串联谐振转换器、一变压器、一整流器、及一输出电容。
[0006]该降压转换器接收该直流输入电压及一相关该直流输出电压的第一控制信号，并根据该第一控制信号，输出一第一直流电压。
[0007]该串联谐振转换器电连接该降压转换器，并接收来自该降压转换器的第一直流电压、一第二控制信号、及一第三控制信号，并根据该第二及第三控制信号，输出一第二交流电压。
[0008]该变压器电连接该串联谐振转换器，且接收该第二交流电压，并包括一位于一次侧的第一绕组，及位于二次侧的一第二绕组与一第三绕组，每一绕组具有一极性的第一端及一第二端，该第一绕组电连接该串联谐振转换器，该第三绕组的第一端电连接该第二绕组的第二端。
[0009]该整流器电连接该变压器的第二绕组的第一端及第三绕组的第二端，并接收一第四控制信号及一第五控制信号。
[0010]该输出电容包括一电连接该变压器的第二绕组的第二端的第一端，及一电连接该整流器的第二端，该整流器根据该第四控制信号及第五控制信号，将该变压器的第二绕组的第一端及第三绕组的第二端间的跨压，输出为该直流输出电压于该输出电容的二端间。
[0011]本发明的直流电压转换装置，该直流电压转换装置还包含一回授电路与一脉宽调变电路，其中，回授电路电连接该输出电容的第一端及第二端，并根据该直流输出电压的大小，产生一中间信号；脉宽调变电路电连接该回授电路及该降压转换器，并接收来自该回授电路的中间信号及一参考电压，以产生该第一控制信号。
[0012]本发明的直流电压转换装置，该降压转换器包括:一第一开关，具有一接收该直流输入电压的第一端、一第二端、及一接收该第一控制信号的控制端，并受该第一控制信号的控制于导通与不导通间切换；一第一二极管，具有一电连接该第一开关的第二端的阳极端，及一接收该直流输入电压的阴极端；一第一电感，具有一电连接该第一开关的第二端的第一端，及一第二端；及一第一电容，具有一电连接该第一二极管的阴极端的第一端，及一电连接该第一电感的第二端的第二端。
[0013]本发明的直流电压转换装置，该串联谐振转换器包括:一第二开关，具有一电连接该降压转换器的第一电容的第一端的第一端、一第二端、及一接收该第二控制信号的控制端，并受该第二控制信号的控制于导通与不导通间切换；一第三开关，具有一电连接该第二开关的第二端的第一端、一电连接该降压转换器的第一电容的第二端与该变压器的第一绕组的第二端的第二端、及一接收该第三控制信号的控制端，并受该第三控制信号的控制于导通与不导通间切换；一第二电感，具有一电连接该第二开关的第二端的第一端，及一第二端；及一第二电容，具有一电连接该第二电感的第二端的第一端，及一电连接该变压器的第一绕组的第一端的第二端。
[0014]本发明的直流电压转换装置，该整流器包括:一第四开关，具有一电连接该变压器的第二绕组的第一端的第一端、一电连接该输出电容的第二端的第二端、及一接收该第四控制信号的控制端，并受该第四控制信号的控制于导通与不导通间切换；及一第五开关，具有一电连接该变压器的第三绕组的第二端的第一端、一电连接该第四开关的第二端的第二端、及一接收该第五控制信号的控制端，并受该第五控制信号的控制于导通与不导通间切换。
[0015]本发明的直流电压转换装置，该第二控制信号及第三控制信号都具有一固定频率，且都具有一固定的占空比。
[0016]本发明的直流电压转换装置，该回授电路包括:一第一电阻，具有一电连接该输出电容的第一端的第一端，及一第二端；一第二电阻，具有一电连接该第一电阻的第二端的第一端，及一电连接该输出电容的第二端的第二端；及一比较器，具有一电连接该第一电阻的第二端的第一端、一接收一参考电压的第二端、及一输出端，在该第一端与第二端的跨压为正时，将一高电位的逻辑值输出于该输出端，在该第一端与第二端的跨压为负时，将一低电位的逻辑值输出于该输出端，该回授电路根据该第一电阻的第一端及该比较器的输出端的跨压大小，产生该中间信号。
[0017]本发明的直流电压转换装置，该回授电路还包括一光耦合器，该光耦合器具有一电连接该第一电阻的第一端的第一端、一电连接该比较器的输出端的第二端、及一输出端，并接收该第一电阻的第一端及该比较器的输出端的跨压，以产生一亮度相关于该跨压大小的光信号，再将该光信号耦合而产生该中间信号于该输出端，且该中间信号为一电流信号。
[0018]本发明的有益的效果在于:利用降压转换器及串联谐振转换器相串接，并以定频方式控制串联谐振转换器，以提供突波负载的电流需求，而能具有下列优点，
[0019]1.通过串接使用降压转换器及串联谐振转换器，使变压器工作在铁心迟滞回路曲线(B-H curve)的第一及第三象限，而能缩小铁心体积，以有效解决现有技术所遭遇的问题。
[0020]2.以定频、定空占比的方式控制该串联谐振转换器，不但可避开变压器饱和，更能实践零电压切换而减少开关的能量损耗，进而提升转换效率，且在输出电容的电容值较小的状态下，仍能达到稳定输出电压的功效。
【附图说明】
[0021]图1是一电路图，说明本发明直流电压转换装置的较佳实施例；
[0022]图2是一电路图，说明本发明较佳实施例的一回授电路；
[0023]图3是一时序图，说明本发明较佳实施例的一模拟结果；
[0024]图4是一时序图，说明本发明较佳实施例的另一模拟结果；
[0025]图5是一时序图，说明本发明较佳实施例的一量测结果；及
[0026]图6是一时序图，说明本发明较佳实施例的另一量测结果。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
[0028]参阅图1，本发明直流电压转换装置的较佳实施例包含一降压转换器1、一串联谐振转换器2、一变压器3、一整流器4、一输出电容C。、一回授电路5、及一脉宽调变电路6。该直流电压转换装置用于接收一直流输入电压Vin,并输出一直流输出电压V。至一负载,且该负载为突波负载。
[0029]该降压转换器I包括一第一开关11、一第一二极管Db、一第一电感Lb、及一第一电容03，并接收该直流输入电压Vin及一第一控制信号S1,且根据该第一控制信号S1,输出一第一直流电压Vp
[0030]该第一开关11具有一接收该直流输入电压Vin的第一端、一第二端、及一接收该第一控制信号S1的控制端，并受该第一控制信号S1的控制于导通与不导通间切换。
[0031]该第一二极管Db具有一电连接该第一开关11的第二端的阳极端，及一接收该直流输入电压Vin的阴极端。
[0032]该第一电感Lb具有一电连接该第一开关11的第二端的第一端，及一第二端。
[0033]该第一电容Cb具有一电连接该第一二极管Db的阴极端的第一端,及一电连接该第一电感Lb的第二端的第二端。
[0034]该串联谐振转换器2电连接该降压转换器1，并包括一第二开关21、一第三开关22、一第二电感Lr、及一第二电容Cr,且接收来自该降压转换器I的第一直流电SV1、一第二控制信号S2、及一第三控制信号S3,并根据该第二及第三控制信号S2、S3，输出一第二交流电压V2。
[0035]该第二开关21具有一电连接该降压转换器I的第一电容Cb的第一端的第一端、一第二端、及一接收该第二控制信号S2的控制端，并受该第二控制信号S2的控制于导通与不导通间切换。
[0036]该第三开关22具有一电连接该第二开关21的第二端的第一端、一电连接该降压转换器I的第一电容Cb的第二端的第二端、及一接收该第三控制信号S3的控制端，并受该第三控制信号S3的控制于导通与不导通间切换。
[0037]该第二及第三控制信号5243分别控制该串联谐振转换器2的第二及第三开关21、22，且该第二及第三控制信号S2、S3都具有一固定频率，且都具有一固定的占空比，换句话说，该串联谐振转换器2的第二及第三开关21、22是分别导通与不导通于一固定的周期。
[0038]该第二电感Lr具有一电连接该第二开关21的第二端的第一端，及一第二端。
[0039]该第二电容Cr具有一电连接该第二电感Lr的第二端的第一端，及一第二端。
[0040]该变压器3电连接该串联谐振转换器2，且接收该第二交流电压V2,并包括一位于一次侧的第一绕组31，及位于二次侧的一第二绕组32与一第三绕组33。每一绕组31、32、33具有一极性的第一端及一第二端，该第一绕组31的第一端电连接该串联谐振转换器2的第二电容Cr的第二端，该第一绕组31的第二端电连接该串联谐振转换器2的第三开关22的第二端，该第三绕组33的第