电源转换器及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种电源转换器，包含全桥式切换电路、谐振电路、变压器、过电压保护单元、脉冲宽度调变控制单元、触发控制单元以及驱动单元。过电压保护单元检测电源转换器输出电压，并产生输出电压信号。脉冲宽度调变控制单元产生脉冲宽度调变信号。触发控制单元接收输出电压信号与脉冲宽度调变信号，并产生触发控制信号。当过电压保护单元检测到输出电压为一过电压时，触发控制单元在脉冲宽度调变信号的工作周期结束时，输出低电平的触发控制信号，以禁能驱动单元。
【专利说明】电源转换器及其控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明有关一种电源转换器及其控制方法，尤指一种用于行动载具的充电装置的电源转换器及其控制方法。
【背景技术】
[0002]现今，行动载具发展已朝向无污染、高效能的电动驱动时。然而作为电动驱动的能源必须通过电池以作为能源储存的容器，使得能源能被储存到电池中。通过将能源，例如火力、水力、风力、热能、太阳能以及核能…等转换成电能后，才能够将电能做适当地转换后储存在电池中。然而，在电能转换的过程，必须考虑到安全性、高效能以及便利性等问题。
[0003]请参见图1，为现有技术的行动载具充电装置的方块示意图。如图所示，该充电装置IOA接收一外部交流电压Vs，并转换该外部交流电压Vs为一直流输出电压No，以对一充电电池20A进行充电 。
[0004]该充电装置IOA包含一电磁干扰滤波器102A、一功率因数校正器104A、一隔离型电源转换器106A(isolated DC_to_DC converter)以及一非隔离型电源转换器108A(non-1solated DC-to-DC converter)。该电磁干扰滤波器102A接收该外部交流电源Vs,以消除该交流电源Vs的噪声，并防止传导性电磁噪声的干扰。该功率因数校正器104A电性连接该电磁干扰滤波器102A，以改善转换后的直流电源的功率因数。该隔离型电源转换器106A电性连接该功率因数校正器104A，以转换并输出该功率因数校正器104A输出的直流电压所产生的能量。该非隔离型电源转换器108A电性连接该隔离型电源转换器106A，以提供不同直流输出电压Vo电平的转换与调整，进而输出该充电电池20A所需的充电电压电平。
[0005]值得一提，现行实务应用上，该隔离型电源转换器106A主要采用LLC全桥串联谐振式转换器(LLC full-bridge series resonant converter)。谐振式转换器是通过谐振电路与频率调变的方式，并依照负载特性使得电流相位落后电压相位，以达到零电压切换；或是若电流相位超前电压相位，则能达到零电流切换。传统谐振型转换器主要分为串联谐振、并联谐振以及串并联谐振。虽然这三种电路架构都能达到零电压或零电流切换，但对串联谐振转换器来说，在轻载操作情况下，将会导致无法调整输出电压，而产生稳压上的问题。LLC谐振式转换器是由半桥式或全桥式转换器与串联谐振电路结合演变而来，正常工作电压操作时，功率开关的工作周期(duty cycle)操作于接近50%的互补信号，并且通过切换频率的调变来达到输出电压稳定。
[0006]配合参见图2为现有技术的LLC全桥串联谐振式转换器的方块示意图。该隔离型电源转换器106A的控制架构为开回路设计。由于开回路电路架构，其输出电压的稳压特性与负载大小、工作周期大小以及功率元件的导通压降有关，因此，当该隔离型电源转换器106A于轻载模式操作下，其输出电压会不断地向上提升，而造成较差的稳压特性。故此，为求在轻载时能达到稳压控制，所以，控制回路通常使用过电压保护(over-voltageprotection)。[0007]请参见图2为现有技术充电装置的电源转换器的电路方块示意图。该充电装置的电源转换器106A电性连接一直流输入电压(未标不)，以转换并输出该直流输入电压所产生的能量。该电源转换器106A包含一全桥式切换电路1061A、一谐振电路1062A、一变压器1063A、一过电压保护单元1064A、一脉冲宽度调变控制单元1065A以及一驱动单元1067A。
[0008]该全桥式切换电路1061A包含四个功率开关元件所组成的两桥臂(未标示)，以切换该直流输入电压为一方波电压(未图示)。该谐振电路1062A电性连接该全桥式切换电路1061A，以接收并转换该方波电压为一谐振电压(未图示)。其中，该谐振电路1062A包含一谐振电容Cr与两谐振电感(分别为一漏感Lr与一激磁电感(未图不))，所形成的一LLC谐振电路。该变压器1063A具有一输入侧与一输出侧，该输入侧电性连接该谐振电路
1062A，以接收该谐振电压。其中，该输入侧包含至少--次侧绕组(未标示)，该输出侧包
含至少一二次侧绕组(未标示)。承上所述，该谐振电路1062A所包含的该谐振电感为该变压器1063A —次侧内部的漏感Lr与激磁电感。
[0009]该过电压保护单元1064A电性连接该变压器1063A的该输出侧，以检测该电源转换器106A输出电压,并产生一输出电压信号Sovp,进而对该电源转换器106A提供过电压输出的保护。该脉冲宽度调变(PWM)控制单元1065A，产生一脉冲宽度调变信号。其中，由于该全桥式切换电路1061A由两组桥臂所构成，并且每组桥臂由两个功率开关元件所组成，因此，该脉冲宽度调变控制单元1065A所产生该脉冲宽度调变信号包含一第一脉冲宽度调变信号Spwml与一第二脉冲宽度调变信号Spwm2，其中，该第一脉冲宽度调变信号Spwml与该第二脉冲宽度调变信号Spwm2的导通与截止为互补的电平。
[0010]其中，当该过电压保护单元1064A检测到该电源转换器106A发生过电压输出时，该过电压保护单元1064A.所产生该输出电压信号Sovp，以禁能(disable)该驱动单元1067A对该全桥式切换电路1061A的驱动。反之，当过电压输出状况排除后，该过电压保护单元1064A检测到该电源转换器106A为工作电压输出时，该过电压保护单元1064A所产生该输出电压信号Sovp以致能(enable)该驱动单元1067A对该全桥式切换电路1061A的驱动。此外，该电源转换器106A还包含一光耦合单元1068A，使得该过电压保护单元1064A可通过该光耦合单元1068A，将该输出电压信号Sovp传送至该驱动单元1067A。
[0011]惟，上述该输出电压信号Sovp禁能或致能该驱动单元1067A，由于当该过电压保护单元1064A检测到该电源转换器106A发生过电压输出或过电压输出状况排除时，立即发生的随机关断与随机开启的动作。配合参见图3为现有技术该脉冲宽度调变控制单元与该驱动单元的控制时序图。如图所示，由上而下分别代表该第一脉冲宽度调变信号Spwml、该第二脉冲宽度调变信号Spwm2、该短路防止时间Td、该输出电压信号Sovp、该栅极驱动信号Sga, Sgd以及该栅极驱动信号Sgb, Sgc。
[0012]如上所述，该第一脉冲宽度调变信号Spwml与该第二脉冲宽度调变信号Spwm2为互补导通与截止，其中，该第一脉冲宽度调变信号Spwml在一时间区间tlO?til为导通状态(此时，该第二脉冲宽度调变信号Spwm2为截止状态)；该第二脉冲宽度调变信号Spwm2在一时间区间tl2?tl3为导通状态(此时，该第一脉冲宽度调变信号Spwml为截止状态)，并且，该第一脉冲宽度调变信号Spwml与该第二脉冲宽度调变信号Spwm2为周期性的互补切换导通与截止。
[0013]再者，假设该电源转换器106A于一时间tov时发生过电压输出，亦即，该过电压保护单元1064A检测到该电源转换器106A发生过电压输出时，因此，该过电压保护单元1064A所产生该输出电压信号Sovp为低电平信号。由于当过电压输出发生时(亦即，发生在时间区间tl2?tl3)，该第二脉冲宽度调变信号Spwm2为高电平导通状态(相对地，该第一脉冲宽度调变信号Spwml为低电平截止状态)，因此，该输出电压信号Sovp立即由高电平转变为低电平，而禁能该驱动单元1067A。同理，若在时间区间tl2?tl3内任意的时间点发生过电压输出，该过电压保护单元1064A所产生该输出电压信号Sovp则为随机关断该驱动单元1067A。
[0014]反之，假设该电源转换器106A于一时间tnv时排除过电压输出状况，亦即，该过电压保护单元1064A检测到该电源转换器106A为工作电压输出，因此，该过电压保护单元1064A所产生该输出电压信号Sovp为高电平信号。由于当工作电压输出发生时(亦即，发生在时间区间tl4?tl5)，该第一脉冲宽度调变信号Spwml为高电平导通状态(相对地，该第二脉冲宽度调变信号Spwm2为低电平截止状态)，因此，该输出电压信号Sovp立即由低电平转变为高电平，而致能该驱动单元1067A对该全桥式切换电路1061A的驱动。同理，若在时间区间tl4?tl5内任意的时间点排除过电压输出状况，该过电压保护单元1064A所产生该输出电压信号Sovp则为随机开启该驱动单元1067A。
[0015]因此，将导致该禁能或致能该驱动单元1067A的方波信号的工作周期(dutycycle)为不完全周期，亦即，可能为5%、10%或15%不等的方波周期随机关断与随机开启该驱动单元1067A，如此，将导致储存于储能元件内的能量在一工作周期内无法释放，反而于下一个周期中瞬间释放能量，致终造成短路(short through)现象发生。
[0016]因此，如何设计出一种电源转换器及其控制方法，当过电压保护单元侦测到电源转换器发生过电压输出时，过电压保护单元所产生之输出电压信号控制触发控制单元，使得触发控制单元在脉波宽度调变信号之工作周期结束时，输出触发控制信号以禁能驱动单元，乃为本案创作人所欲行克服并加以解决的一大课题。
【发明内容】
[0017]本发明的一目的在于提供一种电源转换器，以克服现有技术的问题。
[0018]本发明电源转换器包含一全桥式切换电路、一谐振电路、一变压器、一过电压保护单元、一脉冲宽度调变控制单元、一触发控制单元以及一驱动单元。
[0019]该全桥式切换电路转换一直流输入电压为一方波电压。该谐振电路电性连接该全桥式切换电路，接收该方波电压并转换为一谐振电压。该变压器具有一输入侧与一输出侧，该输入侧电性连接该谐振电路，接收该谐振电压。该过电压保护单元电性连接该输出侧，检测该输出侧的一输出电压，并产生一输出电压信号。该脉冲宽度调变控制单兀产生一脉冲宽度调变信号。该触发控制单元接收该输出电压信号与该脉冲宽度调变信号，并产生一触发控制信号。该驱动单元接收该触发控制信号与该脉冲宽度调变信号，以驱动该全桥式切换电路导通与截止。
[0020]其中，当该过电压保护单元检测到该输出电压为一过电压时，该触发控制单元在该脉冲宽度调变信号的工作周期结束时，输出低电平的该触发控制信号，以禁能(disable)该驱动单元。
[0021]本发明的另一目的在于提供一种电源转换器的控制方法，以克服现有技术的问题。因此本发明电源转换器的控制方法的步骤包含:(a)提供一全桥式切换电路、一谐振电路以及一变压器；(b)提供一过电压保护单元，检测该电源转换器的一输出电压，并产生一输出电压信号；(c)提供一脉冲宽度调变控制单元，产生一脉冲宽度调变信号；(d)提供一触发控制单元，接收该输出电压信号与该脉冲宽度调变信号，并产生一触发控制信号；
(e)提供一驱动单元，接收该触发控制信号与该脉冲宽度调变信号，驱动该全桥式切换电路导通与截止；以及(f)当该过电压保护单元检测到该输出电压为一过电压时，该触发控制单元在该脉冲宽度调变信号的工作周期结束时，输出低电平的该触发控制信号，以禁能(disable)该驱动单元。
[0022]为了能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为现有技术的行动载具充电装置的方块示意图；
[0024]图2为现有技术的LLC全桥串联谐振式转换器的方块示意图；
[0025]图3为现有技术该脉冲宽度调变控制单元与该驱动单元的控制时序图；
[0026]图4为本发明充电装置的电源转换器的电路方块示意图；
[0027]图5为本发明该触发控制单元的电路图；
[0028]图6为本发明该脉冲宽度调变控制单元、该触发控制单元与该驱动单元的控制时序图；及
[0029]图7为本发明充电装置电源转换器的控制方法的流程图。
[0030]其中，附图标记说明如下:
[0031]〔现有技术〕
[0032]IOA充电装置；
[0033]102A电磁干扰滤波器；
[0034]104A功率因数校正器；
[0035]106A隔离型电源转换器；
[0036]108A非隔离型电源转换器；
[0037]20A充电电池；
[0038]1061A全桥式切换电路；
[0039]1062A谐振电路；
[0040]1063A 变压器；
[0041]1064A过电压保护单元；
[0042]1065A脉冲宽度调变控制单元；
[0043]1067A驱动单元；
[0044]1068A光耦合单元；
[0045]Vs外部交流电压；
[0046]Vo直流输出电压；
[0047]Cr谐振电容；[0048]Lr谐振电感；
[0049]Sovp输出电压信号；
[0050]Spwml第一脉冲宽度调变信号；
[0051]Spwm2第二脉冲宽度调变信号；
[0052]Td短路防止时间；
[0053]Sga?Sgd栅极驱动信号；
[0054]tlO ?tl5 时间；
[0055]tov过电压输出时间；
[0056]tnv工作电压输出时间；
[0057]〔本发明〕
[0058]102电磁干扰滤波器；
[0059]104功率因数校正器；
[0060]106隔离型电源转换器；
[0061]108非隔离型电源转换器；
[0062]1061全桥式切换电路；
[0063]1062谐振电路；
[0064]1063 变压器；
[0065]1064过电压保护单元；
[0066]1065脉冲宽度调变控制单元；
[0067]1066触发控制单元；
[0068]1067驱动单元；
[0069]1068光耦合单元；
[0070]10662正缘触发D型触发器；
[0071]10664 或非门；
[0072]Qa第一功率开关元件；
[0073]Qb第二功率开关元件；
[0074]Qc第三功率开关元件；
[0075]Qd第四功率开关元件；
[0076]Cr谐振电容；
[0077]Lr谐振电感；
[0078]Sovp输出电压信号；
[0079]Spwml第一脉冲宽度调变信号；
[0080]Spwm2第二脉冲宽度调变信号；
[0081]Td短路防止时间；
[0082]Tyl延迟时间；
[0083]Ty2延迟时间；
[0084]Sen触发控制信号；
[0085]Sga第一栅极驱动信号；
[0086]Sgb第二栅极驱动信号；[0087]Sgc第三栅极驱动信号；
[0088]Sgd第四栅极驱动信号；
[0089]D数据输入端；
[0090]CLK时脉输入端；
[0091]Q输出端；
[0092]t20 ?t25 时间；
[0093]to V过电压输出时间；
[0094]tnv工作电压输出时间；
[0095]SlOO ?S600 步骤。
【具体实施方式】
[0096]兹有关本发明的技术内容及详细说明，配合图式说明如下:
[0097]请参见图4为本发明充电装置的电源转换器的电路方块示意图。其中，该充电装置包含一电磁干扰滤波器、一功率因数校正器104、一隔离型电源转换器106(isOlatedDC-to-DC converter)以及一非隔离型电源转换器 108 (non-1solated DC-to-DCconverter)。除了该隔离型电源转换器106外，上述的电路装置及其电路架构皆与现有技术所揭示相同，因此，在此不再赘述。在后文中，将针对该电源转换器106加以详细说明。
[0098]该充电装置的电源 转换器106电性连接一直流输入电压(未标不)，以转换并输出该直流输入电压所产生的能量。该电源转换器106包含一全桥式切换电路1061、一谐振电路1062、一变压器1063、一过电压保护单元1064、一脉冲宽度调变控制单元1065、一触发控制单元1066以及一驱动单元1067。
[0099]该全桥式切换电路1061包含四个功率开关元件所组成的两桥臂(未标示)，以切换该直流输入电压为一方波电压(未图不)。亦即，该全桥式切换电路1061具有一第一功率开关元件Qa、一第二功率开关元件Qb、一第三功率开关元件Qc以及一第四功率开关元件Qd0此外，该全桥式切换电路1061由两组桥臂(未标示)所构成，每组桥臂由上述两个功率开关元件所组成。其中，该第一功率开关元件Qa与该第二功率开关元件Qb形成一第一桥臂；该第三功率开关元件Qc与该第四功率开关元件Qd形成一第二桥臂。值得一提的，该全桥式切换电路1061的该第一桥臂与该第二桥臂互补导通与截止间隔一短路防止时间(dead time)或称死区时间，以避免同一桥臂上两功率开关元件在非完全导通或截止状态下发生短路的情况。
[0100]该谐振电路1062电性连接该全桥式切换电路1061，以接收并转换该方波电压为一谐振电压(未图示)。其中，该谐振电路1062包含一谐振电容Cr与两谐振电感(分别为一漏感Lr与一激磁电感(未图示))，所形成的一 LLC谐振电路。
[0101]该变压器1063具有一输入侧与一输出侧，该输入侧电性连接该谐振电路1062,
以接收该谐振电压。其中，该输入侧包含至少--次侧绕组(未标示)，该输出侧包含至
少一二次侧绕组(未标示)。承上所述，该谐振电路1062所包含的该谐振电感为该变压器1063 一次侧内部的漏感Lr与激磁电感。
[0102]该过电压保护单元1064电性连接该变压器1063的该输出侧，以检测该电源转换器106输出电压,并产生一输出电压信号Sovp,进而对该电源转换器106提供过电压输出的保护。亦即，当该电源转换器106在操作过程中，出现超过其工作电压的不正常电压时，该过电压保护单兀1064产生该输出电压信号Sovp,进而对该电源转换器106提供过电压输出的保护。该脉冲宽度调变(PWM)控制单元1065，产生一脉冲宽度调变信号。其中，由于该全桥式切换电路1061由两组桥臂所构成，并且每组桥臂由两个功率开关元件所组成，因此，该脉冲宽度调变控制单兀1065所产生该脉冲宽度调变信号包含一第一脉冲宽度调变信号Spwml与一第二脉冲宽度调变信号Spwm2,其中，该第一脉冲宽度调变信号Spwml与该第二脉冲宽度调变信号Spwm2的导通与截止为互补的电平。再者，以本实施例为例，该第一脉冲宽度调变信号Spwml控制该第一功率开关元件Qa与该第四功率开关元件Qd ;该第二脉冲宽度调变信号Spwm2控制该第二功率开关元件Qb与该第三功率开关元件Qc。
[0103]该触发控制单元1066接收该输出电压信号Sovp与该脉冲宽度调变信号Spwml，Spwm2，并产生一触发控制信号Sen。至于该触发控制单元1066的操作，将在后文有更详细的说明。该驱动单元1067接收该触发控制信号Sen与该脉冲宽度调变信号SpWml，SpWm2，以产生驱动该多个功率开关元件Qa?Qd导通与截止所对应的栅极驱动信号Sga?Sgd。亦即，该第一栅极驱动信号Sga驱动该第一功率开关元件Qa、该第二栅极驱动信号Sgb驱动该第二功率开关元件Qb、该第三栅极驱动信号Sgc驱动该第三功率开关元件Qc以及该第四栅极驱动信号Sgd驱动该第四功率开关元件Qd。
[0104]其中，当该过电压保护单元1064检测到该输出电压为一过电压时，该过电压保护单元1064所产生该输出电压信号Sovp控制该触发控制单元1066，使得该触发控制单元1066在该脉冲宽度调变信号SpWml，SpWm2的工作周期结束时，输出该触发控制信号Sen，以禁能(disable)该驱动单元1067对该全桥式切换电路1061的驱动。反之，当过电压输出状况排除后，该过电压保护单元1064检测到该电源转换器106为工作电压输出时，该过电压保护单元1064所产生该输出电压信号Sovp控制该触发控制单元1066，使得该触发控制单元1066在该脉冲宽度调变信号SpWml，SpWm2的工作周期结束时，输出该触发控制信号Sen以致能(enable)该驱动单元1067对该全桥式切换电路1061的驱动。至于该触发控制信号Sen对该触发控制单元1066的禁能或致能的控制，将在后文有更详细的说明。此外，该电源转换器106还包含一光耦合单元1068，使得该过电压保护单元1064可通过该光耦合单元1068，将该输出电压信号Sovp传送至该触发控制单元1066。
[0105]请参见图5为本发明该触发控制单元的电路图。在本实施例中，该触发控制单元1066 包含一正缘触发 D 型触发器(leading-edge triggered D-type flip-flop) 10662 以及一或非门(NOR gate) 10664。该正缘触发D型触发器10662包含一数据输入端D、一时脉输入端CLK以及至少一输出端Q。该或非门10664包含两输入端(未标不)与一输出端(未标示)，并且该输出端连接该时脉输入端CLK。其中，该数据输入端D接收该过电压保护单元1064所产生该输出电压信号Sovp。该或非门10664的该两输入端分别接收该脉冲宽度调变信号Spwml, Spwm2。
[0106]其中，当该电源转换器106为过电压输出，并且该第一脉冲宽度调变信号Spwml与该第二脉冲宽度调变信号Spwm2皆为低电平时，该正缘触发D型触发器10662输出低电平的该触发控制信号Sen，以禁能该驱动单元1067对该全桥式切换电路的驱动。亦即，当该过电压保护单元1064检测到该输出电压为该过电压时，该过电压保护单元1064所产生该输出电压信号Sovp控制该触发控制单元1066，使得该触发控制单元1066在该脉冲宽度调变信号Spwml，Spwm2的工作周期结束时，输出低电平的该触发控制信号Sen，以禁能该驱动单元1067对该全桥式切换电路1061的驱动。
[0107]此外，当该电源转换器106为工作电压输出，并且该第一脉冲宽度调变信号Spwml与该第二脉冲宽度调变信号Spwm2皆为低电平时，该正缘触发D型触发器10662输出高电平的该触发控制信号Sen，以致能该驱动单元1067对该全桥式切换电路1061的驱动。亦即，当过电压输出状况排除后，该过电压保护单元1064检测到该电源转换器106为工作电压输出时，该过电压保护单元1064所产生该输出电压信号Sovp控制该触发控制单元1066，使得该触发控制单元1066在该脉冲宽度调变信号Spwml，Spwm2的工作周期结束时，输出高电平的该触发控制信号Sen，以致能该驱动单元1067对该全桥式切换电路1061的驱动。至于上述该控制方式，将在后文配合时序图加以详细说明。
[0108]请参见图6为本发明该脉冲宽度调变控制单元、该触发控制单元与该驱动单元之控制时序图。如图所示，由上而下分别代表该第一脉冲宽度调变信号Spwml、该第二脉冲宽度调变信号Spwm2、该短路防止时间Td、该触发控制信号Sen、该栅极驱动信号Sga，Sgd以及该栅极驱动信号Sgb, Sgc。
[0109]如上所述，该第一脉冲宽度调变信号Spwml与该第二脉冲宽度调变信号Sp丽ι2为互补导通与截止，其中，该第一脉冲宽度调变信号Spwml在一时间区间t20?t21为导通状态(此时，该第二脉冲宽度调变信号Spwm2为截止状态)；该第二脉冲宽度调变信号Spwm2在一时间区间t22?t23为导通状态(此时，该第一脉冲宽度调变信号Spwml为截止状态)，并且，该第一脉冲宽度调变信号Spwml与该第二脉冲宽度调变信号Spwm2为周期性的互补切换导通与截止。此外，一时间区间t21?t22即为所述的短路防止时间Td。
[0110]再者，假设该电源转换器106于一时间tov时为过电压输出，亦即，该过电压保护单元1064检测到该电源转换器106为过电压输出时，因此，该过电压保护单元1064所产生该输出电压信号Sovp为低电平信号。由于当过电压输出发生时(亦即，发生在时间区间t22?t23)，该第二脉冲宽度调变信号Spwm2为高电平导通状态(相对地，该第一脉冲宽度调变信号Spwml为低电平截止状态)，因此，该触发控制单元1066的该或非门10664两输入端所接收到的电平分别为逻辑O电平与逻辑I电平，故此，该或非门10664的输出端产生逻辑O电平。此时，该逻辑O电平提供至该正缘触发D型触发器10662的该时脉输入端CLK。此外，假设该正缘触发D型触发器10662为一正缘触发D型触发器，并且初始输出值为逻辑I电平。对该正缘触发D型触发器10662而言，由于该时脉输入端CLK为逻辑O电平，因此，该正缘触发D型触发器10662的输出为逻辑I电平(即为该初始输出值)，以维持致能该驱动单元1067的操作。
[0111]直到时间t23时，该第二脉冲宽度调变信号Spwm2由高电平导通状态转变为低电平截止状态时(此时，该第一脉冲宽度调变信号Spwml仍为低电平截止状态)，由于该第一脉冲宽度调变信号Spwml与该第二脉冲宽度调变信号Spwm2于时间t23时(亦即，短路防止时间dead time发生时)，该两信号皆提供该或非门10664的输入端为逻辑O电平，因此，经过NOR逻辑运算后，该或非门10664输出产生逻辑I电平，提供至该正缘触发D型触发器10662的该时脉输入端CLK。对该正缘触发D型触发器10662而言，由于该时脉输入端CLK接收一个高电平电压，因此，该正缘触发D型触发器10662的输出转态为逻辑O电平(即为低电平信号的该输出电压信号Sovp)，以禁能该驱动单元1067的操作。[0112]反之，假设该电源转换器106于一时间tnv时排除过电压输出状况，亦即，该过电压保护单元1064检测到该电源转换器106为工作电压输出时，因此，该过电压保护单元1064所产生该输出电压信号Sovp为高电平信号。由于当工作电压输出发生时(亦即，发生在时间区间t24?t25)，该第一脉冲宽度调变信号Spwml为高电平导通状态(相对地，该第二脉冲宽度调变信号Spwm2为低电平截止状态)，因此，该触发控制单元1066的该或非门10664两输入端所接收到的电平分别为逻辑I电平与逻辑O电平，故此，该或非门10664的输出端产生逻辑O电平。此时，该逻辑O电平提供至该正缘触发D型触发器10662的该时脉输入端CLK。对该正缘触发D型触发器10662而言，由于该时脉输入端CLK为逻辑O电平，因此，该正缘触发D型触发器10662的输出为逻辑O电平(即为维持前态的逻辑O电平输出值)，以维持禁能该驱动单元1067的操作。
[0113]直到时间t25时，该第一脉冲宽度调变信号Spwml由高电平导通状态转变为低电平截止状态时(此时，该第二脉冲宽度调变信号Spwm2仍为低电平截止状态)，由于该第一脉冲宽度调变信号Spwml与该第二脉冲宽度调变信号Spwm2于时间t25时(亦即，短路防止时间dead time发生时)，该两信号皆提供该或非门10664的输入端为逻辑O电平，因此，经过NOR逻辑运算后，该或非门10664输出产生逻辑I电平，提供至该正缘触发D型触发器10662的该时脉输入端CLK。对该正缘触发D型触发器10662而言，由于该时脉输入端CLK接收一个高电平电压，因此，该正缘触发D型触发器10662的输出转态为逻辑I电平(即为高电平信号的该输出电压信号Sovp)，以致能该驱动单元1067的操作。
[0114]简而言之，通过该触发控制单元1066的操作，使得当该电源转换器106于时间tov为过电压输出时，该触发控制单元1066将维持原本高电平的该触发控制信号Sen，以维持致能该驱动单元1067对该全桥式切换电路1061的驱动；直到经过一延迟时间Tyl后(亦SP，该延迟时间Tyl=t23-tov),该触发控制单元1066在该脉冲宽度调变信号Spwml, Spwm2的工作周期结束时(亦即，该短路防止时间发生时)，该触发控制单元1066才产生低电平的该触发控制信号Sen，以禁能该驱动单元1067对该全桥式切换电路1061的驱动。反之，使得当该电源转换器106于时间tnv发生工作电压输出时，该触发控制单元1066将维持原本低电平的该触发控制信号Sen，以维持禁能该驱动单元1067对该全桥式切换电路1061的驱动；直到经过一延迟时间Ty2后(亦即，该延迟时间Ty2=t25-tnv)，该触发控制单元1066在该脉冲宽度调变信号Spwml, Spwm2的工作周期结束时(亦即，该短路防止时间发生时)，该触发控制单元1066才产生高电平的该触发控制信号Sen，以致能该驱动单元1067对该全桥式切换电路1061的驱动。
[0115]请参见图7为本发明充电装置电源转换器的控制方法的流程图。该控制方法包含下列步骤:提供一全桥式切换电路、一谐振电路以及一变压器(S100)。其中，该全桥式切换电路包含四个功率开关元件所组成的两桥臂，以切换该直流输入电压为一方波电压。该谐振电路电性连接该全桥式切换电路，以接收并转换该方波电压为一谐振电压。该变压器具有一输入侧与一输出侧，该输入侧电性连接该谐振电路，以接收该谐振电压。提供一过电压保护单兀，以检测该电源转换器的一输出电压，并产生一输出电压信号(S200)。其中，该过电压保护单元电性连接该变压器的该输出侧。提供一脉冲宽度调变控制单元，以产生一脉冲宽度调变信号(S300)。提供一触发控制单元，接收该输出电压信号与该脉冲宽度调变信号，并产生一触发控制信号(S400)。其中，该触发控制单元包含一正缘触发D型触发器(leading-edge triggered D-type flip-flop)与一或非门(NOR gate)。该正缘触发 D 型触发器包含一数据输入端、一时脉输入端以及至少一输出端。该或非门包含两输入端与一输出端,并且该输出端连接该正缘触发D型触发器的该时脉输入端。该数据输入端接收该过电压保护单元所产生该输出电压信号；该或非门的该两输入端分别接收该脉冲宽度调变信号。
[0116]提供一驱动单元，接收该触发控制信号与该脉冲宽度调变信号，以驱动该全桥式切换电路导通与截止(S500)。当该过电压保护单元检测到该输出电压为一过电压时，该过电压保护单元所产生该输出电压信号控制该触发控制单元，使得该触发控制单元在该脉冲宽度调变信号的工作周期结束时，输出该触发控制信号，以禁能(disable)该驱动单元对该全桥式切换电路的驱动(S600)。其中当该过电压保护单元检测到该输出电压为该过电压输出时，该过电压保护单元所产生该输出电压信号为一过电压信号，以控制该触发控制单元输出低电平的该触发控制信号，以禁能该驱动单元对该全桥式切换电路的驱动。其中，该过电压保护单元可通过一光耦合单元，将该输出电压信号传送至该触发控制单元。当该电源转换器为过电压输出，并且该脉冲宽度调变信号皆为低电平时，该正缘触发D型触发器输出低电平的该触发控制信号，以禁能该驱动单元对该全桥式切换电路的驱动。此外，该全桥式切换电路的该两桥臂互补导通与截止间隔一短路防止时间(dead time)，因此，当该电源转换器为过电压输出，并且该短路防止时间发生时，该正缘触发D型触发器输出低电平的该触发控制信号，以禁能该驱动单元对该全桥式切换电路的驱动。
[0117]当过电压输出状况排除后，该过电压保护单元检测到该输出电压为一工作电压时，该过电压保护单元所产生该输出电压信号控制该触发控制单元，使得该触发控制单元在该脉冲宽度调变信号的工作周期结束时，输出该触发控制信号，以致能(enable)该驱动单元对该全桥式切换电路的驱动。当该电源转换器为工作电压输出，并且该脉冲宽度调变信号皆为低电平时，该正缘触发D型触发器输出高电平的该触发控制信号，以致能该驱动单元对该全桥式切换电路的驱动。亦即，当该电源转换器为工作电压输出，并且该短路防止时间发生时，该正缘触发D型触发器输出高电平的该触发控制信号，以致能该驱动单元对该全桥式切换电路的驱动。
[0118]惟，以上所述，仅为本发明较佳具体实施例的详细说明与图式，惟本发明的特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以下述的申请专利权利要求范围为准，凡合于本发明申请专利权利要求范围的精神与其类似变化的实施例，皆应包含于本发明的范畴中，任何本领域技术人员在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在本案的专利权利要求范围。
【权利要求】
1.一种电源转换器包含: 一全桥式切换电路，转换一直流输入电压为一方波电压； 一谐振电路，电性连接该全桥式切换电路，接收该方波电压并转换为一谐振电压； 一变压器，具有一输入侧与一输出侧，该输入侧电性连接该谐振电路，接收该谐振电压； 一过电压保护单兀，电性连接该输出侧，检测该输出侧的一输出电压，并产生一输出电压信号； 一脉冲宽度调变控制单元，产生一脉冲宽度调变信号； 一触发控制单元，接收该输出电压信号与该脉冲宽度调变信号，并产生一触发控制信号；及 一驱动单元，接收该触发控制信号与该脉冲宽度调变信号，以驱动该全桥式切换电路导通与截止； 其中，当该过电压保护单元检测到该输出电压为一过电压时，该触发控制单元在该脉冲宽度调变信号的工作周期结束时，输出低电平的该触发控制信号，以禁能该驱动单元。
2.如权利要求1所述的电源转换器，其中当该过电压保护单元检测到该输出电压为一工作电压时，该触发控制单元·在该脉冲宽度调变信号的工作周期结束时，输出高电平的该触发控制信号，以致能该驱动单元。
3.如权利要求2所述的电源转换器，其中该触发控制单元包含: 一正缘触发D型触发器，包含一数据输入端、一时脉输入端以及至少一输出端；及 一或非门，包含两输入端与一输出端，且该输出端连接该时脉输入端； 其中，该数据输入端接收该输出电压信号；该或非门的该两输入端分别接收该脉冲宽度调变信号。
4.如权利要求3所述的电源转换器，其中当该输出电压为该过电压，且该脉冲宽度调变信号皆为低电平时，该正缘触发D型触发器输出低电平的该触发控制信号，以禁能该驱动单元。
5.如权利要求3所述的电源转换器，其中当该输出电压为该工作电压，且该脉冲宽度调变信号皆为低电平时，该正缘触发D型触发器输出高电平的该触发控制信号，以致能该驱动单元。
6.如权利要求1所述的电源转换器，其中该过电压保护单元通过一光耦合单元，将该输出电压信号传送至该触发控制单元。
7.如权利要求3所述的电源转换器，其中该全桥式切换电路包含四个功率开关元件所组成的两桥臂；该两桥臂互补导通与截止间隔一短路防止时间；当该输出电压为该过电压，且该短路防止时间发生时，该正缘触发D型触发器输出低电平的该触发控制信号，以禁能该驱动单元。
8.如权利要求3所述的电源转换器，其中该全桥式切换电路包含四个功率开关元件所组成的两桥臂；该两桥臂互补导通与截止间隔一短路防止时间；当该输出电压为该工作电压，且该短路防止时间发生时，该正缘触发D型触发器输出高电平的该触发控制信号，以致能该驱动单元。
9.一种电源转换器的控制方法，该控制方法包含下列步骤:(a)提供一全桥式切换电路、一谐振电路以及一变压器； (b)提供一过电压保护单兀，检测该电源转换器的一输出电压，并产生一输出电压信号; (C)提供一脉冲宽度调变控制单元，产生一脉冲宽度调变信号； (d)提供一触发控制单元，接收该输出电压信号与该脉冲宽度调变信号，并产生一触发控制信号； (e)提供一驱动单元，接收该触发控制信号与该脉冲宽度调变信号，驱动该全桥式切换电路导通与截止；及 (f)当该过电压保护单元检测到该输出电压为一过电压时，该触发控制单元在该脉冲宽度调变信号的工作周期结束时，输出低电平的该触发控制信号，以禁能该驱动单元。
10.如权利要求9所述的电源转换器控制方法，其中在步骤(f)之后还包含: (g)当该过电压保护单元检测到该输出电压为一工作电压时，该触发控制单元在该脉冲宽度调变信号的工作周期结束时，输出高电平的该触发控制信号，以致能该驱动单元。
11.如权利要求10所述的电源转换器控制方法，其中该触发控制单元包含: 一正缘触发D型触发器，包含一数据输入端、一时脉输入端以及至少一输出端；及 一或非门，包含两输入端与一输出端，且该输出端连接该时脉输入端； 其中，该数据输入端接收该输出`电压信号；该或非门的该两输入端分别接收该脉冲宽度调变信号。
12.如权利要求11所述的电源转换器控制方法，其中当该输出电压为该过电压，且该脉冲宽度调变信号皆为低电平时，该正缘触发D型触发器输出低电平的该触发控制信号，以禁能该驱动单元。
13.如权利要求11所述的电源转换器控制方法，其中当该输出电压为该工作电压，且该脉冲宽度调变信号皆为低电平时，该正缘触发D型触发器输出高电平的该触发控制信号，以致能该驱动单元。
14.如权利要求9所述的电源转换器控制方法，其中该过电压保护单元通过一光耦合单元，将该输出电压信号传送至该触发控制单元。
15.如权利要求11所述的电源转换器控制方法，其中该全桥式切换电路包含四个功率开关元件所组成的两桥臂；该两桥臂互补导通与截止间隔一短路防止时间；当该输出电压为该过电压，且该短路防止时间发生时，该正缘触发D型触发器输出低电平的该触发控制信号，以禁能该驱动单元。
16.如权利要求11所述的电源转换器控制方法，其中该全桥式切换电路包含四个功率开关元件所组成的两桥臂；该两桥臂互补导通与截止间隔一短路防止时间；当该输出电压为该工作电压，且该短路防止时间发生时，该正缘触发D型触发器输出高电平的该触发控制信号，以致能该驱动单元。
【文档编号】H02M3/28GK103427649SQ201210165610
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2012年5月25日 优先权日:2012年5月25日
【发明者】齐泽华, 姜仲曦 申请人:台达电子工业股份有限公司