驱动电路及包含此驱动电路的电源转换器的制作方法

专利名称：驱动电路及包含此驱动电路的电源转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种驱动电路及包含此驱动电路的电源转换器，特别是涉 及一种可增加驱动能力、防止逆流及提高电路同步性，同时还可降低电路
背景技术：
请参阅图1所示，是一现有的自我驱动的同步整流电源转换器的电路
图。现有的自我驱动的同步整流电源转换器，包括一主变压器71、 一驱动 开关72、 一整流开关73、 一环流开关74、 一电感器75及一电容器76，且 该主变压器71包括一第一线圏711和一第二线圈712。
该第一线圈711的一第一端接收一输入电源77，该驱动开关72的一控 制端接收一驱动信号，且一外接负载78与该电容器并联。
当该驱动开关72受该驱动信号控制而导通，该第二线圈712的第一端 能通过该第一线圈711感应该输入电源77,而使该整流开关73呈现导通状 态。此时，该环流开关74截止， 一转换电流从该第二线圈712的一第一端 往该电感器75的方向流动，以对该电感器75储能，并进而通过该电容器 76将能量传递到该外接负载78。
接着，当该驱动开关72受该驱动信号控制而截止，该整流开关73受该 第二线圈712的第一端控制呈现截止状态。此时，该环流开关74导通，该转 换电流的电流方向为从该电容器76流向该电感器75与该环流开关74，而该 电感器75进行释放能量。
直到该驱动开关72再次受该驱动信号控制而导通，该整流开关73呈 现导通状态，且该环流开关74维持导通时，该转换电流仍从该电容器76流 向该电感器75,且该转换电流的绝对值逐渐减小。此时，部分转换电流从该 电感器75通过该环流开关74和该整流开关73流向该第二线圈712，而该第 一线圈711将感应一送回该输入电源77的逆向电流，即所谓逆流现象。
而当从该电容器76流向该电感器75的电流绝对值降为零，该环流开 关74截止，并且电流方向改为从该第二线圈712往该电感器75时，便可再 次传递能量到该外接负载78。
现有的自我驱动的同步整流电源转换器中，该驱动开关72由截止状态 切换至导通状态时，该环流开关74无法立即同步切换到截止状态，而导致 逆流现象，也因而造成电力损失使得功率转换效率降低。请参阅图2所示，是一现有的以电流变压器控制的同步整流电源转换 器的电路图，请参考中国台湾专利证书第220084号，现有的以电流变压器 控制的同步整流电源转换器，适用于非连续电流工作模式，包含一开关晶体 82、 一驰返(flyback)变压器81、 一电流变压器87、 一控制电路84、 一开 关驱动单元85、 一同步整流开关83及一电容器86。并且，该驰返变压器 81包括一第一线圏811和一第二线圈812;该电流变压器87,包括一第三线 圈871和一第四线圈872。
该第一线圈811的一第一端接收一输入电源88,该开关晶体82的一控 制端接收一驱动信号，而该电容器86并联一外接负载89。
当该开关晶体82的一控制端接收到一驱动信号时，通过该驰返变压器 81,该电流变压器87的第四线圈872能感应到一相对应该输入电源88的感 应电压。该控制电3各84经由该第四线圈872的两端4妄收该感应电压，以控 制该开关驱动单元85,来决定该同步整流开关83的导通状态，进而决定是 否传递能量到该外接负载89。
当该第二线圈812感应到的电流方向反转为从该电容器86流向该第二 线圈812且该开关晶体82为导通状态时，现有的以电流变压器控制的同步 整流电源转换器能确保该同步整流开关83处于截止状态，不使电流回流到 该输入电源88而造成逆流现象。而该开关驱动单元85无法依据该同步整 流开关83的第一端来同步控制其控制端，所以，电i 各同步情形不佳。
而上述电源转换器在关于驱动能力、开关逆流和电路同步等方面的问 题，可通过一般驱动晶片来解决。但是,驱动晶片所费成本过高，同时导致电 源转换器的整体价格相对提高。
由此可见，上述现有的电源转换器在结构与使用上，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的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，如何提供一种在具有高驱动能力、避免逆流且电路 同步下，仍具有低制造成本的电源转换器，实属当前重要研发课题之一，亦 成为当前业界极需改进的重要目标。
有鉴于上述现有的电源转换器存在的缺陷，本发明人基于从事此类产 品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加 以研究创新，以期创设一种新型结构的驱动电路及包含此驱动电路的电源 转换器，能够改进一般现有的电源转换器，使其更具有实用性。经过不断 的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的 本发明。

发明内容
本发明的目的在于，克服现有的电源转换器存在的缺陷，而提供一种 新型结构的驱动电路及包含此驱动电路的电源转换器，所要解决的技术问 题是使其除了可以增加驱动能力、防止逆流及提高电路同步性，同时还可 以降低电路成本，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 本发明提出的一种电源转换器，适用于接收一个输入电源和一个具有二个
稳态位准的驱动信号，并电连接一个外接负载，该电源转换器包含 一个 主开关，受该驱动信号控制以改变导通状态； 一个主变压器，具有一个位 于一次侧的第 一线圈和一个位于二次侧的第二线圈，该第一线圈与该主开 关电连接且通过该主开关切换地接收该输入电源；及一个切换电路，电连 接于该主变压器的第二线圈和该外接负载间，且包括一个开关，该开关可切 换地改变导通状态以改变该外接负载的电源接收状态，且该第二线圈和该 切换电路形成的回路上输出 一个同步信号；其中，该电源转换器还包含一个 驱动电路，该驱动电路包括 一个死极时间控制器，具有一个第二开关和 一个第四开关，该第四开关受该同步信号控制，以控制该第二开关的导通状
态；以及一个反相产生器，具有一个第一开关和一个第五开关，该第一开关 受该驱动信号控制，且该第五开关受该第一开关和该第二开关的控制，以输 出一个与该驱动信号呈反相的切换信号来控制该切换电路的开关的导通状 态；当该驱动信号由高电位转为低电位，且该同步信号降压到无法使该第二 开关导通的低电位时，该第五开关导通，使得该切换信号转态至高电位，且 该同步信号的下降缘能与该切换信号间保持一个死极时间的间距；当该驱 动信号由低电位转为高电位，并且该同步信号提升到使该第二开关导通的 高电位时，该第五开关截止，使得该切换信号转态至低电位，且该同步信号 的上升缘能与该切换信号间保持一个死极时间的间距。
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。 前述的电源转换器，其中所述的驱动电路还包括一个具有一个第三开 关的加速单元，当该切换信号转换为低电位时，该第三开关导通，能加快该 切换电路的开关截止的速度。
前述的电源转换器，其中所述的驱动电路还包括一个使该驱动信号隔 离杂讯的隔离器。
前述的电源转换器，其中所述的驱动电路还包括一个位准调整器，能对 该驱动信号进行直流偏压隔离与电压准位控制的处理，具有一个第一电容 器、 一个第二电容器、 一个第一电阻器、 一个第二电阻器及一个第一二极 管，且该第一电容器、该第一电阻器与该第二电阻器依序串联，而该第二电 容器、该第一二极管与该第二电阻器并联,且该第一二极管的阴极电连接于该第一电阻器与该第二电阻器之间。
前述的电源转换器，该电源转换器还包含一个电连接于该切换电路和 该外接负载间的输出电路，该输出电路能储存该切换电路传来的能量或将 能量释放给该外接负载。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据 本发明提出的一种驱动电路，适用于控制一个开关且接收一个同步信号与
一个驱动信号，其中该驱动电路包括 一个死极时间控制器，具有一个第 二开关和一个第四开关，该第四开关受该同步信号控制，以控制该第二开 关的导通状态；以及一反相产生器，具有一个第一开关和一个第五开关，该 第一开关受该驱动信号控制，并且该第五开关受该第一开关和该第二开关 的控制，以输出一个与该驱动信号呈反相的切换信号来控制该开关的导通 状态；当该驱动信号由高电位转为低电位，并且该同步信号降压到无法使 该第二开关导通的低电位时，该第五开关导通，使得该切换信号转态至高电 位，且该同步信号的下降缘能与该切换信号间保持一个死极时间的间距；当 该驱动信号由低电位转为高电位，并且该同步信号提升到使该第二开关导 通的高电位时，该第五开关截止，使得该切换信号转态至低电位，且该同步 信号的上升缘能与该切换信号间保持一个死极时间的间距。
本发明的目的及解决其技术问题还可釆用以下技术措施进一步实现。 前述的电源转换器，其中所述的驱动电路还包括一个具有一个第三开 关的加速单元，当切换信号转换为低电位时，该第三开关导通，能加快该 开关截止的速度。
前述的电源转换器，其中所述的驱动电路还包括一个使该驱动信号隔 离杂讯的隔离器。
前述的电源转换器，其中所述的驱动电路还包括一个位准调整器，能对 该驱动信号进行直流偏压隔离与电压准位控制的处理，具有一个第一电容 器、 一个第二电容器、 一个第一电阻器、 一个第二电阻器及一个第一二极 管，且该第一电容器、该第一电阻器与该第二电阻器依序串联，而该第二电 容器、该第一二极管与该第二电阻器并联,且该第一二极管的阴极电连接于 该第一电阻器与该第二电阻器之间。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案 可知，本发明的主要技术内容如下
为了达到上述目的，依据本发明电源转换器，适用于接收一输入电源 和一具有二个稳态位准的驱动信号，并电连接一外接负载，该电源转换器
包含一主开关、 一主变压器、 一切换电路及一驱动电路。该主开关，受该驱 动信号控制以改变导通状态。该主变压器，具有一位于一次侧的第一线圈和 一位于二次侧的第二线圈，该第一线圈与该主开关电连接且通过该主开关切换地接收该输入电源。该切换电路，电连接于该主变压器的第二线圈和 该外接负载间，且包括一开关，该开关可切换地改变导通状态以改变该外接 负载的电源接收状态，且该第二线圏和该切换电路形成的回路上输出 一 同
步信号。该驱动电路，包括 一死极时间控制器，具有一第二开关和一第 四开关，该第四开关受该同步信号控制，以控制该第二开关的导通状态；及 一反相产生器，具有一第一开关和一第五开关，该第一开关受该驱动信号 的控制，且该第五开关受该第一开关和该第二开关的控制，以输出一与该驱 动信号呈反相的切换信号来控制该切换电路的开关的导通状态。当该驱动 信号由高电位转为低电位，并且该同步信号降压到无法使该第二开关导通 的低电位时，该第五开关导通，使得该切换信号转态至高电位，且该同步信 号的下降缘能与该切换信号间保持一死极时间的间距。当该驱动信号由低 电位转为高电位，且该同步信号提升到使该第二开关导通的高电位时，该第 五开关截止，使得该切换信号转态至低电位，且该同步信号的上升缘能与该 切换信号间保持一 死极时间的间距。
另夕卜，为了达到上述目的，依据本发明驱动电路，适用于控制一开关且 接收一同步信号与一驱动信号，包括 一死极时间控制器，具有一第二开 关和一第四开关，该第四开关受该同步信号控制，以控制该第二开关的导 通状态；及一反相产生器，具有一第一开关和一第五开关，该第一开关受 该驱动信号控制，且该第五开关受该第一开关和该第二开关的控制，以输 出一与该驱动信号呈反相的切换信号来控制该开关的导通状态。当该驱动 信号由高电位转为低电位，且该同步信号降压到无法使该第二开关导通的 低电位时，该第五开关导通，使得该切换信号转态至高电位，且该同步信 号的下降缘能与该切换信号间保持一死极时间的间距。当该驱动信号由低 电位转为高电位，且该同步信号提升到使该第二开关导通的高电位时，该第 五开关截止，使得该切换信号转态至低电位，且该同步信号的上升缘能与 该切换信号间保持一死极时间的间距。
借由上述技术方案，本发明驱动电路及包含此驱动电路的电源转换器 至少具有下列优点及有益效果本发明能够主动修正该切换信号，使该同 步信号和该切换信号保持一死极时间的间距，可以确保不发生逆流现象，并 且配合该同步信号使电路同步，并以该驱动电路提升驱动能力。
综上所述，本发明是有关于一种驱动电路及包含此驱动电路的电源转 换器。该电源转换器，包含 一主开关，受一驱动信号控制； 一主变压器，通 过主开关切换地接收一输入电源； 一切换电路,输出 一 同步信号且包括一决 定外接负载的电源接收状态的开关；及一驱动电路，包括 一死极时间控制 器，具有一第二开关和一第四开关，第四开关受同步信号控制以控制第二开 关的导通状态；及一反相产生器，具有一受驱动信号控制的第一开关和一第
8五开关，且第五开关受第一开关和第二开关的控制，以输出一与驱动信号 呈反相的切换信号来控制切换电路，并使同步信号与切换信号间保持死极 时间的间距。此外， 一种驱动电路也被揭露。本发明除了可以增加驱动能 力、防止逆流及提高电路同步性之外，同时还可以降低电路成本，非常适 于实用。本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在产品结构或功能 上皆有较大改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且 较现有的电源转换器具有增进的突出功效，从而更加适于实用，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是一现有的自我驱动的同步整流电源转换器的电路图。
图2是一现有的以电流变压器控制的同步整流电源转换器的电路图。 图3是一本发明电源转换器第一较佳实施例的电路图。 图4是一 本发明电源转换器第 一较佳实施例的驱动电路的电路图。 图5是一时序图，说明本发明电源转换器第 一较佳实施例的主要信号的 相对关系。
图6是一本发明电源转换器第二较佳实施例的电路图。 图7是一本发明电源转换器第三较佳实施例的电路图。 图8是一本发明电源转换器第四较佳实施例的电路图。 图9是一本发明电源转换器第五较佳实施例的电路图。 图IO是一本发明电源转换器第六较佳实施例的电路图。 图ll是一本发明电源转换器第七较佳实施例的电路图。 图12是一本发明电源转换器第八较佳实施例的电路图。
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驱动电路及包含此驱 动电路的电源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，在以下配合参考图 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得一更加深入且具体
9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。
第一较佳实施例
请参阅图3所示，是本发明电源转换器第一较佳实施例的电路图。本发 明电源转换器的第一较佳实施例适用于接收一输入电源61和一具有二个稳 态位准的第一驱动信号drivel，并电连接一外接负载62，且在本较佳实施例 中，该信号为脉波宽度调变(pulse width modulation,简称PWM)信号，但不 以此为限。本发明第一较佳实施例的电源转换器，包含一输入电路1、 一主 变压器21、 一驱动电路3、 一第一切换电路41及一第一输出电路51。且该 驱动电路3接收该第一驱动信号drivel和一同步信号sync，并送出一切换 信号。本实施例中，该切换信号是一第三驱动信号drive3。
上述的输入电路1，接收且输出该输入电源61，并根据该第一驱动信 号drivel输出一主控电压。该输入电路1包括一主开关11及一磁重置单 元12，而该主开关11包括一第一端、 一第二端及一控制端。该主开关11的 第二端接地，且该主开关11的控制端能接收该第一驱动信号drivel,以决 定该主开关11的第一端的电压，即主控电压。当第一驱动信号drivel为 低电位状态，主控电压呈现高电位状态。当第一驱动信号drivel为高电位 状态，主控电压呈现低电位状态。而该磁重置单元12电连接于该输入电源 61与该主开关11的第一端间。
上述的主变压器21，根据该主控电压决定操作状态。该主变压器21是 一顺向(forward)变压器，包括一位于一次侧的第一线圈211及一位于二次 侧的第二线圈212。该第一线圈211的第一端接收该输入电源61，该第一 线圈211的第二端接收该主控电压。当主控电压为低电位状态，该第二线 圏212的第一端能感应到一对应该输入电源61的耦合信号。当主控电压为 高电位状态，则无法感应。
上述的第一切换电路41,决定是否传递能量到该外接负载62，包括一检 波器411及一反相开关412。该检波器411具有一阳极及一阴极，该反相开 关412具有一第一端、 一第二端及一控制端。该检波器411的阳极电连接 该第二线圏212的第一端，该检波器411的阴极电连接反相开关412的第 一端，并由此电连接处输出该同步信号sync。且该反相开关412的第二端 接地。也就是说，该同步信号sync相当于该反相开关412的第一端与第二 端间的跨压。而该反相开关412的控制端接收来自该驱动电路3的第三驱 动信号drive3。本较佳实施例中，该检波器411是一个二极管，且不以此为 限。
上述的第一输出电路51，包括一输出电感器511、 一输出电阻器513 及一输出电容器512。该输出电感器511与该输出电阻器513串联于该反相开关412的第一端与第二端间，且该输出电容器512、该输出电阻器513与 一外接负载62^:此并联。
请参阅图4所示，是一本发明电源转换器第一较佳实施例的驱动电路 的电路图。上述的驱动电路3，接收该第一驱动信号drivel，并据以送出 一与该同步信号sync保持一死极时间(dead time)的第三驱动信号 drive3(如图5)。该驱动电路3包括一隔离器31、 一位准调整器32、 一反 相产生器33、 一死4l时间控制器34及一加速单元35。
该隔离器31,使该第一驱动信号drivel隔离杂讯后输出一第二驱动信 号drive2。该位准调整器32能够对该第二驱动信号drive2进行直流偏压 隔离与电压准位控制的处理，以输出一准位后信号adj-v。该反相产生器 33接收该准位后信号adj-v,以输出一与该准位后信号adj-v呈反相的反 相信号inv。且该加速单元35依据该反相信号 inv專俞出该第三马区动"f言号 drive3,并加快该第一切换电路41的放电速度。该死极时间控制器34能 确保该同步信号sync和该第三驱动信号drive3间存在一死极时间，达到 零电压切换(Zero Voltage Switch,简称ZVS)和零电流切换(Zero Current Switch,简称ZCS)。
该隔离器31用以避免杂讯，且具有一第一隔离线圈311及一第二隔离 线圈312。该第一隔离线圈311的第一端接收该第一驱动信号drivel,而该 第二隔离线圈312的第一端输出该第二驱动信号drive2。且该第一和第二 隔离线圈311、 312的第二端分别接地。本较佳实施例中，该隔离器31为 一变压器，但也可以是一光耦合器，且不以此为限。
该位准调整器32，能对该第二驱动信号drive2进行直流偏压隔离与电 压准位控制的处理。该位准调整器32具有一第一电容器C1、 一第二电容器 C2、 一第一电阻器R1、 一第二电阻器R2及一第一二极管Dl。该第一电容 器Cl接收该第二驱动信号drive2，且该第一电容器C1、该第一电阻器R1 与该第二电阻器R2依序串联于第二隔离线圈312的第一端和第二端间。该 第二电容器C2与该第二电阻器R2并联，而该第一二极管Dl的阳极接地，该 第一二极管Dl的阴极电连接于该第一电阻器Rl与该第二电阻器R2间，并 由此输出该准位后信号adj-v。
该反相产生器33，接收一直流电源DC与该准位后信号adj-v，以输出 与该准位后信号adj-v呈反相的反相信号inv。该反相产生器33具有一第 一开关Q1、 一第五开关Q5、 一第三电阻器R3、 一第四电阻器R4、 一第二 二极管D2及一第三二极管D3。该第一开关Ql的控制端接收该准位后信号 adj—v,而第一开关Q1的第二端接地。该第一开关Ql的第一端电连接该第 三二极管D3的阴极和该第五开关Q5的控制端。且该第三电阻器R3与该第 四电阻器R4依序串联于该第五开关Q5的控制端与第一端间。而该第二二
ii极管D2的阴极电连接于该第三电阻器R3和第四电阻器R4间，该第二二极 管D2的阳极接收该直流电源DC，并由该第三二极管D3的阳极与该第五开 关Q5的第二端的电连接处输出该反相信号inv。而在本较佳实施例中，该直 流电源DC即为传送到该外接负栽62的电压，但也可是一外界电源。
该死极时间控制器34，能依据同步信号sync使第三驱动信号drive3 的上升缘(rising edge)和下降缘(fal 1 ing edge)皆和同步信号sync保持 一死极时间，不使此二信号同时处于高电位状态而发生逆流现象。该死极时 间控制器34具有一第二开关Q2、 一第四开关Q4、 一第五电阻器R5、 一第 六电阻器R6、 一第七电阻器R7、 一第八电阻器R8、 一第四二极管D4及一 第五二极管D5。
该第五电阻器R5、该第六电阻器R6、该第四二极管D4和该第七电阻 器R7依序串联。该第二开关Q2的第一端电连接第一开关Ql的第一端，该 第二开关Q2的控制端电连接该第五电阻器R5和该第六电阻器R6间，且该 第二开关Q2的第二端接地。该第四开关Q4的控制端电连接该第四二极管 D4的阳极，该第四开关Q4的第一端电连接该第四二极管D4的阴极，且该 第四开关Q4的第二端电连接于该第五电阻器R5和该第七电阻器R7间并接 地。该第八电阻器R8电连接于该第四开关Q4的控制端与该第五二极管D5 的阴极间。且该第五二极管D5的阳极接收来自该第一切换电路41的同步 信号sync。
该加速单元35，能加快该第一切换电路41的放电速度，具有一第三开 关Q3、 一第九电阻器R9及一第六二极管D6。该第九电阻器R9电连接于该 第三开关Q3的一控制端与一第二端间，该第六二极管D6的阴极电连接该 第三开关Q3的一第一端。且由该第六二极管D6的阳极与该第三开关Q3的 控制端的电连接处接收该反相信号inv。而该第三开关Q3的第一端输出该 第三驱动信号drive3，该第三开关Q3的第二端接地。
当第三驱动信号drive3切到低电位时，第三开关Q3导通，此时反相 开关412的一寄生电容器能经由第三开关Q3放电，以加快反相开关412进 入截止状态。
以下针对该第一驱动信号drivel的四种电位转换状态，来说明驱动电 路3的作动情形。也就是，高电位、由高电位转为低电位、低电位以及由低 电位转为高电位。
请参阅图4和图5所示，图5是一时序图，说明本发明电源转换器第 一较佳实施例的主要信号的相对关系。当该第一驱动信号drivel处于高电 位时，该同步信号sync的高电位能使该第二开关Q2导通，而准位后信号 adj—v的高电位使第一开关Ql导通，此时，第四开关Q4截止，而该第三二极 管D3和该第三开关Q3导通，且第五开关Q5截止，使得第三驱动信号drive34立于4氐电4立。
当该第一驱动信号drivel由高电位转为低电位，且同步信号sync降压 到(即下降缘)无法使该第二开关Q2导通的低电位，而准位后信号adj-v也 下降到无法使第一开关Ql导通的低电位时，第四开关Q4导通，该第五开关 Q5和该第六二极管D6导通，第三开关Q3截止，使得第三驱动信号drive3转 态至高电位。因此，同步信号sync的下降缘能与第三驱动信号drive3间保 持一死极时间的间距，也就是可达到零电压切换。
当该第一驱动信号drivel处于低电位时，该同步信号sync的低电位 无法使该第二开关Q2导通，而准位后信号adj_v的低电位无法使第一开关 Ql导通，此时，第四开关Q4导通，该第五开关Q5和该第六二极管D6相导 通，第三开关Q3截止，使得第三驱动信号drive3位于高电位。
当该第一驱动信号drivel由低电位转为高电位，且同步信号sync升压 到(即上升缘)足以使该第二开关Q2导通的高电位，而准位后信号adj-v提 升到能使第一开关Ql导通的高电位时，第四开关Q4截止，而该第三二极管 D3和该第三开关Q3导通，且第五开关Q5截止，使得第三驱动信号dr ive3转 态至低电位。因此，该第一驱动信号drivel开始转态(上升缘)一小段时间 后，该同步信号sync才进行转态(上升缘)，所以该同步信号sync的上升缘 能与第三驱动信号drive3间保持一死极时间的间距，也就是可达到零电流 切换。
由以上四种电位转换状态的分析，可得知唯有当该同步信号sync处于 低电位时，第三驱动信号drive3才会处于高电位。也就是，二信号不会同 时处于高电位状态，能确实达到零电压切换和零电流切换。
请参阅图3和图5所示，在此，以下列四个时间区间来说明本较佳实施 例的作动情形。
在时间tO到时间tl中，该第一驱动信号drivel为高电位状态，该主 开关11导通，该驱动电路3产生低电位的第三驱动信号drive3。该反相开 关412受该第三驱动信号drive3控制而截止。此时，该转换电流由该第二 线圈212的第一端流向该输出电感器511,并对该输出电感器511储能，以 传递能量到该外接负载62。
在时间tl到时间t2中，该第一驱动信号drivel从高电位状态转为低 电位状态，同步信号sync也转至低电位，并与将转为高电位的第三驱动信 号drive3保持一死极时间(零电压切换)。此时，该主开关11截止，该第 一线圈211开始对该》兹重置单元12释放能量。而该反相开关412截止，且 该转换电流继续对该输出电感器511储能，以传递能量到该外接负载62。
在时间t2到时间t3中，该第一驱动信号drivel为低电位状态，该主开 关ll截止，该驱动电路3产生高电位的第三驱动信号drive3。该反相开关412受该第三驱动信号drive3控制而导通。此时，该第一线圈211对该磁 重置单元12释放能量，而该输出电感器511对该反相开关412释放能量。
在时间t3到时间t4中，该第一驱动信号drivel开始转态(上升缘)一 小段时间后，该同步信号sync也进行转态(上升缘)，并与将转为低电位的 第三驱动信号drive3保持一死极时间(零电流切换)。此时，该主开关11进 入导通状态，该第三驱动信号drive3很快地切换为低电位，该反相开关412 因而迅速截止，使得该转换电流再次对该输出电感器511储能，并传递能 量到该外接负载62。
第二较佳实施例
请参阅图6所示，是本发明电源转换器第二较佳实施例的电路图。本 发明第二较佳实施例的电源转换器，包含一输入电路l、 一主变压器22、 一 驱动电路3、 一第一切换电路41及一第一输出电路51。且该驱动电路3接 收该第一驱动信号drivel和一同步信号sync，并送出一切换信号。本实施 例中，该切换信号是一第三驱动信号drive3。而该驱动电路3与该第一较 佳实施例相似，在此不予赘述。
上述的输入电路1,比第一较佳实施例省略该磁重置开关12，其余元件 和作动情形均相似，所以不予赘述。
上述的主变压器22,根据该主控电压决定操作状态。该主变压器22是 一驰返变压器，包括一第一线圈221及一第二线圈222。该第一线圈221的 第一端接收该输入电源61，该第一线圈221的第二端接收该主控电压。当 主控电压为低电位状态，该第二线圈222的第二端能感应到一对应该输入 电源61的耦合信号。当主控电压为高电位状态，则无法感应。
上述的第一切换电路41，决定是否传递能量到该外接负载62。该第一 切换电路41包括一同相开关413，且该同相开关413具有一第一端、 一第二 端及一控制端。该同相开关413的第二端接地，该同相开关413的第一端 电连接该第二线圏222的第二端，并由此处送出一相等于该耦合信号的同 步信号sync。也就是说，该同步信号sync相当于该同相开关413的第一端 与第二端间的跨压。而该同相开关413的控制端接收来自该驱动电路3的 第三驱动信号drive3。
上述的第一输出电路51，包括一输出电阻器513以及一输出电容器 512。该输出电阻器513电连接于该第二线圏222的第一端与该同相开关413 的第二端间，且该输出电容器512、该输出电阻器513与一外接负载62彼 此并联。
请参阅图5和图6所示，在此，以下列四个时间区间来说明本较佳实施 例的作动情形。
在时间tO到时间tl中，该第一驱动信号drivel为高电位状态，该驱动电路3产生低电位的第三驱动信号drive3。该主开关11导通，该同相开关
413受该第三驱动信号drive3控制而截止。此时，该第二线圈222进行储 台匕
在时间U到时间t2中，该第一驱动信号drivel从高电位状态转为低 电位状态，同步信号sync也转至低电位，并与将转为高电位的第三驱动信 号drive3保持一死极时间(零电压切换)。此时，该主开关11截止，该同 相开关413截止，且该第二线圈222继续进行储能。
在时间t2到时间t3中，该第一驱动信号drivel为低电位状态，该主 开关ll截止，该驱动电路3产生高电位的第三驱动信号drive3。该同相开 关413受该第三驱动信号drive3控制而导通。此时，该第二线圈222的能 量传递到该外接负载62。
在时间t3到时间t4中，该第一驱动信号drivel开始转态(上升缘)一 小段时间后，该同步信号sync才进行转态(上升缘)，并与受第一开关Ql 导通影响而将转为低电位的第三驱动信号drive3保持一死极时间(零电流 切换)。此时，该主开关11进入导通状态，该第三驱动信号drive3很快地 切换为低电位，该同相开关413因而迅速截止，且该第二线圈222再次进 行储能。
第三较佳实施例
请参阅图7所示，是本发明电源转换器第三较佳实施例的电路图。本发 明第三较佳实施例的电源转换器，包含一输入电路1、 一主变压器21、 一 驱动电路3、 一第一切换电路41及一第一输出电路51。且该驱动电路3接 收该第一驱动信号drivel和一同步信号sync,送出一切换信号。本实施例 中，该切换信号具有一第二驱动信号drive2和一第三驱动信号drive3。除 了该第一切换电路41外，其余元件与该第一较佳实施例相似，在此不予赘 述。
上述的第一切换电路41,决定是否传递能量到该外接负载62。该第一 切换电路41包括一同相开关413及一反相开关412,且该同相开关413与 该反相开关412分别具有一第一端、 一第二端及一控制端。该同相开关413 的第一端电连接该第二线圈212的第二端，且该同相开关413的第二端与该 反相开关412的第二端分别接地，而该反相开关412的第一端电连接该第 二线圈212的第 一端，并由此电连接处输出 一相等于该耦合信号的同步信号 sync。也就是说，该同步信号sync相当于该反相开关412的第一端与第二 端间的跨压。而该同相开关413的控制端接收该第二驱动信号drive2，该反 相开关412的控制端接收该第三驱动信号drive3。
请参阅图5和图7所示，在此，以下列四个时间区间来"^兌明本较佳实施 例的作动情形。在时间tO到时间tl中，该第一驱动信号drivel为高电位状态，该主 开关11导通，该驱动电路3产生高电位的第二驱动信号drive2与低电位 的第三驱动信号drive3。此时，该同相开关413导通而该反相开关412截 止，该转换电流由该第二线圈212的第一端流向该输出电感器511，并对该 输出电感器511储能，以传递能量到该输出电容器512与该外接负载62。
在时间tl到时间t2中，该第一驱动信号drivel从高电位状态转为低 电位状态，同步信号sync和第二驱动信号drive2也转至低电位，并与将转 为高电位的第三驱动信号drive3保持一死极时间(零电压切换)。此时，该 主开关11截止，该第一线圏211开始对该磁重置单元12释放能量，该同 相开关413与该反相开关412截止，由该输出电容器512提供能量给该外 接负载62。
在时间t2到时间t3中，该第一驱动信号drivel为^f氐电位状态，该主变 压器21无法感应，该驱动电路3产生低电位的第二驱动信号drive2与高 电位的第三驱动信号drive3。该同相开关413受该第二驱动信号drive2控 制而截止，该反相开关412受该第三驱动信号drive3控制而导通。此时，该 主开关ll截止，该第一线圈211对该磁重置单元12释放能量，而该输出 电感器511对该反相开关412释放能量。
在时间t3到时间t4中，该第一驱动信号drivel开始转态(上升缘)一 小段时间后，该同步信号sync也进行转态(上升缘)，并与将转为低电位的 第三驱动信号drive3保持一死极时间(零电流切换)。此时，主开关11与同 相开关413进入导通状态，该反相开关412迅速截止，且该转换电流再次 对该输出电感器511储能，并传递能量到该输出电容器512与该外接负载 62。
第四较佳实施例
请参阅图8所示，是本发明电源转换器第四较佳实施例的电路图。本 发明第四较佳实施例的电源转换器，包含一输入电路l、 一主变压器21、 一 驱动电路3、 一第一切换电路41、 一第二切换电路42、 一第一输出电路51 及一第二输出电路52。
该输入电路1、该驱动电路3、该第一切换电路41和该第一输出电路 51，与第一较佳实施例相似，且该第二切换电路42与该第一切换电路41相 似，该第二输出电路52与该第一输出电路51相似，在此不予赘述。
该主变压器21，是一顺向变压器，包括一第一线圏211、 一第二线圏 212及一第三线圈213。该第二线圈212的两端与该第一切换电路41电连 接，该第三线圈213的两端与该第二切换电路42电连接。
本较佳实施例的作动情形与第一较佳实施例相似，且本发明所属技术 领域中具有通常知识的技术人员能推论而得，所以在此不予赘述。
16请参阅图9所示，是本发明电源转换器第五较佳实施例的电路图。本发 明第五较佳实施例的电源转换器，包含一输入电路l、 一主变压器21、 一驱 动电路3、 一第一切换电路41、 一第二切换电路42、 一第一输出电路51及 一第二输出电路52。
除了该主变压器21、第二切换电路42与第二输出电路52外，其余元件 与前面的实施例相似，在此不予赘述。
该主变压器21中，该第二线圏212的两端与该第一切换电路41电连 接，且该第二线圈212的第一端电连接该第三线圈213的第二端。而该第三 线圏213的第一端电连接该第二切换电路42的检波器421的阳极。
第六较佳实施例
请参阅图10所示，是本发明电源转换器第六较佳实施例的电路图。本 发明第六较佳实施例的电源转换器，包含一输入电路l、 一主变压器21、 一 驱动电路3、 一第一切换电路41、 一第二切换电路42、 一第一输出电路51 及一第二输出电路52。
除了该主变压器21的连接方式外，其余元件与第四较佳实施例相似，在 此不予赘述。
该主变压器21中，该第二线圈212的两端与该第一切换电路41电连 接。该第三线圈213的第一端电连接该第二切换电路42的检波器421的阳 极，而该第三线圈213的第二端电连接该第一切换电路41的检波器411的 阴极。
本较佳实施例的作动情形与第五较佳实施例相似，除了该第三线圏213 是通过第一切换电路41的检波器411与第二线圈212堆迭。 第七较佳实施例
请参阅图ll所示，是本发明电源转换器第七较佳实施例的电路图。本 发明第七较佳实施例的电源转换器，包含一输入电路l、 一主变压器22、 一 驱动电路3、 一第一切换电路41、 一第二切换电路42、 一第一输出电路51 及一第二输出电路52。
该输入电路1、该驱动电路3、该第一切换电i 各41和该第一输出电路 51,与第二较佳实施例相似，且该第二切换电路42与该第一切换电路41相 似，该第二输出电路52与该第一输出电路51相似，在此不予赘述。
该主变压器22，是一驰返变压器，包括一第一线圈221、 一第二线圈 222及一第三线圈223。该第二线圈222的两端与该第一切换电路41电连 接，该第三线圈223的两端与该第二切换电路42电连接。而该第二线圏222 的第二端与该第三线圈223的第二端能分别感应到一对应该输入电源61的 耦合信号。
17本较佳实施例的作动情形与第二较佳实施例相似，且本发明所属技术 领域中具有通常知识的技术人员能推论而得，所以在此不予赘述。 第八较佳实施例
请参阅图12所示，是本发明电源转换器第八较佳实施例的电路图。本 发明第八较佳实施例的电源转换器，包含一输入电路l、 一主变压器21、 一 驱动电路3、 一第一切换电路41、 一第二切换电路42、 一第一输出电路51 及一第二输出电路52。
该输入电路1、该驱动电路3、该第一切换电3各41和该第一输出电路 51，与第三较佳实施例相似，且该第二切换电路42与该第一切换电路41相 似，该第二输出电路52与该第一输出电路51相似，在此不予赘述。
该主变压器21，是一顺向变压器，包括一第一线圈211、 一第二线圈 212及一第三线圈213。该第二线圈212的两端与该第一切换电路41电连 接，该第三线圏213的两端与该第二切换电路42电连接。而该第二线圈212 的第一端与该第三线圏213的第一端能分别感应到一对应该输入电源61的 耦合信号。
本较佳实施例的作动情形与第三较佳实施例相似，且本发明所属技术 领域中具有通常知识的技术人员能推论而得，所以在此不予赘述。
值得注意的是，在以上较佳实施例中，该第一线圈211、 221与该第二 线圏212、 222的线圈闸数比为1: 1，该第一线圈211、 221与该第三线圈 213、 223的线圈闸数比为1: 1,而该第一隔离线圈311与该第二隔离线圈 312的线圏闸数比为1: 1，且并不以此为限。
且值得注意的是，在以上的较佳实施例中，该主开关11、反相开关 412、 422与同相开关413、 423，是N型晶体管(晶体管即电晶体，以下均 称为晶体管)，且并不以此为限。且该驱动电路3的该第一开关Ql与该第 二开关Q2是N型晶体管，该第三开关Q3与该第四开关Q4是PNP双载子接 面晶体管(bipolar junction transistor,简称BJT),该第五开关Q5是NPN BJT，且并不以此为限。
且值得注意的是，以上实施例中的驱动电路3可独立出于本发明电源转 换器。
综上所述，该驱动电路3能主动修正该同步信号sync和该第三驱动信 号drive3的相对关系，以确保不发生逆流现象，并配合该同步信号sync 使电路同步。而该驱动电路3的加速单元35有助于该第三驱动信号drive3 所驱动的开关的放电速度，可有效提升驱动能力。此外，不需如同现有技 术那样采用驱动晶片，本发明即能达到上述要求，能够大幅的降低电路成 本，所以确实能达成本发明的目的及功效。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发
明，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 口 S <t日《* 士 * Ft日4±去、-Jr央dti /A +a 士必Fl日AA 4"、々7+ ,.、/ k々6fr
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。
19
权利要求
1、一种电源转换器，适用于接收一个输入电源和一个具有二个稳态位准的驱动信号，并电连接一个外接负载，该电源转换器包含一个主开关，受该驱动信号控制以改变导通状态；一个主变压器，具有一个位于一次侧的第一线圈和一个位于二次侧的第二线圈，该第一线圈与该主开关电连接且通过该主开关切换地接收该输入电源；及一个切换电路，电连接于该主变压器的第二线圈和该外接负载间，且包括一个开关，该开关可切换地改变导通状态以改变该外接负载的电源接收状态，且该第二线圈和该切换电路形成的回路上输出一个同步信号；其特征在于该电源转换器还包含一个驱动电路，该驱动电路包括一个死极时间控制器，具有一个第二开关和一个第四开关，该第四开关受该同步信号控制，以控制该第二开关的导通状态；以及一个反相产生器，具有一个第一开关和一个第五开关，该第一开关受该驱动信号控制，且该第五开关受该第一开关和该第二开关的控制，以输出一个与该驱动信号呈反相的切换信号来控制该切换电路的开关的导通状态；当该驱动信号由高电位转为低电位，并且该同步信号降压到无法使该第二开关导通的低电位时，该第五开关导通，使得该切换信号转态至高电位，且该同步信号的下降缘能与该切换信号间保持一个死极时间的间距；当该驱动信号由低电位转为高电位，并且该同步信号提升到使该第二开关导通的高电位时，该第五开关截止，使得该切换信号转态至低电位，且该同步信号的上升缘能与该切换信号间保持一个死极时间的间距。
2、 如权利要求1所述的电源转换器，其特征在于其中所述的驱动电 路还包括一个具有一个第三开关的加速单元，当该切换信号转换为低电位 时，该第三开关导通，能加快该切换电路的开关截止的速度。
3、 如权利要求1所述的电源转换器，其特征在于其中所述的驱动电路 还包括一个使该驱动信号隔离杂讯的隔离器。
4、 如权利要求1所述的电源转换器，其特征在于其中所述的驱动电路 还包括一个位准调整器，能对该驱动信号进行直流偏压隔离与电压准位控 制的处理，具有一个第一电容器、 一个第二电容器、 一个第一电阻器、 一个 第二电阻器及一个第一二极管，且该第一电容器、该第一电阻器与该第二电 阻器依序串联，而该第二电容器、该第一二极管与该第二电阻器并联，且该 第一二极管的阴极电连接于该第一电阻器与该第二电阻器之间。
5、 如权利要求1所述的电源转换器，其特征在于该电源转换器还包含一个电连接于该切换电路和该外接负载间的输出电路，该输出电路能储存 该切换电路传来的能量或将能量释放给该外接负载。
6、 一种驱动电路，适用于控制一个开关且接收一个同步信号与一个驱 动信号，其特征在于该驱动电路包括一个死极时间控制器，具有一个第二开关和一个第四开关，该第四开关 受该同步信号控制，以控制该第二开关的导通状态；以及一反相产生器，具有一个第一开关和一个第五开关，该第一开关受该驱 动信号控制，且该第五开关受该第一开关和该第二开关的控制，以输出一个 与该驱动信号呈反相的切换信号来控制该开关的导通状态；当该驱动信号由高电位转为低电位，并且该同步信号降压到无法使该 第二开关导通的低电位时，该第五开关导通，使得该切换信号转态至高电位，且该同步信号的下降缘能与该切换信号间保持一个死极时间的间距；当该驱动信号由低电位转为高电位，并且该同步信号提升到使该第二 开关导通的高电位时，该第五开关截止，使得该切换信号转态至低电位，且 该同步信号的上升缘能与该切换信号间保持一个死极时间的间距。
7、 如权利要求6所述的电源转换器，其特征在于其中所述的驱动电路 还包括一个具有一个第三开关的加速单元，当切换信号转换为低电位时，该 第三开关导通，能加快该开关截止的速度。
8、 如权利要求6所述的电源转换器，其特征在于其中所述的驱动电路 还包括一个使该驱动信号隔离杂讯的隔离器。
9、 如权利要求6所述的电源转换器，其特征在于其中所述的驱动电路 还包括一个位准调整器，能对该驱动信号进行直流偏压隔离与电压准位控 制的处理，具有一个第一电容器、 一个第二电容器、 一个第一电阻器、 一个 第二电阻器及一个第一二极管，且该第一电容器、该第一电阻器与该第二电 阻器依序串联，而该第二电容器、该第一二极管与该第二电阻器并联，且该 第一二极管的阴极电连接于该第一电阻器与该第二电阻器之间。
全文摘要
本发明有关一种驱动电路及包含此驱动电路的电源转换器。该电源转换器，包含一主开关，受一驱动信号控制；一主变压器，通过主开关切换地接收一输入电源；一切换电路，输出一同步信号且包括一决定外接负载电源接收状态的开关；及一驱动电路，包括一死极时间控制器，具有第二和第四开关，第四开关受同步信号控制以控制第二开关导通状态；及一反相产生器，具有一受驱动信号控制的第一和第五开关，且第五开关受第一和第二开关控制，以输出一与驱动信号呈反相的切换信号来控制切换电路，并使同步信号与切换信号间保持死极时间的间距。该驱动电路包括一死极时间控制器及一反相产生器。本发明能主动修正切换信号，确保不发生逆流现象，且使电路同步，并以驱动电路提升驱动能力。
文档编号H02M3/335GK101488716SQ20081000107
公开日2009年7月22日 申请日期2008年1月18日 优先权日2008年1月18日
发明者陈志泰 申请人:光宝科技股份有限公司