谐振返驰式电源转换器及其切换控制电路与方法与流程

本发明涉及一种谐振返驰式电源转换器，特别涉及一种在轻载时，能够高效率执行转换功能的谐振返驰式电源转换器。本发明还涉及一种具有过电流保护功能的谐振返驰式电源转换器。此外，本发明还涉及一种用以控制谐振返驰式电源转换器的切换控制电路与方法。

背景技术：

1、图1是显示已知返驰式电源转换器的示意图，其中图1公开于美国专利文献，其美国专利的公告号为us 5,959,850且其美国专利的题目为“非对称占空比的返驰式电源转换器”。图1的现有技术旨在公开一种具有零电压切换(zero voltage switching，zvs)的半桥谐振返驰式电源转换器900，其中图1的现有技术能够实现高效率的电源转换。所谓的“零电压切换”的定义指的是：“当某一晶体管的跨压(例如：漏-源极电压)为零或趋近零时，此晶体管转为导通”。然而，图1所示的现有技术的缺点在于：在轻载时，图1所示的现有技术的返驰式电源转换器900的电源转换效率是低的。

2、再者，图1所示的现有技术的缺点在于：现有技术的返驰式电源转换器900的输出电压是无法更动的。具体而言，若谐振返驰式电源转换器欲具有可变动的输出电压，则谐振返驰式电源转换器必须通过侦测变压器的去激磁时间(demagnetizing time)的功能，以便控制变压器的切换。

3、图2a与图2b是显示在输出负载为中载或轻载的状况下，当已知半桥式电源转换器操作于不连续导通模式(discontinuous conduction mode，dcm)时，所对应的信号操作波形图。

4、图2a是显示已知半桥式电源转换器操作于输出负载为中载的状况时，所对应的信号操作波形图。当已知半桥式电源转换器操作于不连续导通模式时，关断时间toff是指：始于第二驱动信号sl的关断时点至结束于下一个第二驱动信号sl的导通时点的一段期间。一旦目前的第二驱动信号sl的关断时间toff结束，第二驱动信号sl将再度被导通以使上桥开关实现零电压切换。关断时间toff与切换周期随着输出负载的减轻而延长(在此情况下，切换频率随着输出负载的减轻而降低)，由此节省电源。

5、图2b是显示已知半桥式电源转换器操作于输出负载为轻载的状况时，所对应的信号操作波形图。第一驱动信号sh的脉冲宽度tx随着已知半桥式电源转换器的输出负载的减轻而缩短。因此，激磁电流im随着已知半桥式电源转换器的输出负载的减轻而降低。第二驱动信号sl的脉冲宽度tw需维持于一个固定的最短导通时间，其中此固定的最短导通时间相关于变压器10的漏磁电感值lr的与谐振电容20的电容值cr的谐振频率fr，其中此固定的最短导通时间用以将谐振电容20放电。于期间tw1内，当激磁电流im降低至零后，此固定的最短导通时间将于第二驱动信号sl的部分导通期间tw’内，产生一个很大的循环电流，因此当已知半桥式电源转换器操作于输出负载为轻载的状况时，不幸地，会有很高的电源损失的缺点。

6、相较于图1、图2a与图2b所示的这些已知电源转换器，本发明提供一种具有多种创新的节省电源的控制方法的谐振返驰式电源转换器，由此使得谐振返驰式电源转换器操作于输出负载为轻载或甚至毫无任何输出负载的状况时，提升电源转换效率。

7、此外，本发明还提供具有正电流过电流保护功能及负电流过电流保护功能的一种切换控制电路。

技术实现思路

1、于一观点中，本发明提供一种谐振返驰式电源转换器，包含：一第一晶体管及一第二晶体管，用以形成一半桥电路；一变压器及一谐振电容，其中该变压器及该谐振电容彼此相互串联连接，且该变压器及该谐振电容耦接于该半桥电路；以及一切换控制电路，用以产生一第一驱动信号及一第二驱动信号，其中该第一驱动信号及该第二驱动信号用以分别控制该第一晶体管及该第二晶体管，由此切换该变压器及该谐振电容，以产生一输出电压；其中该第一驱动信号的导通状态激磁(magnetizes)该变压器，且，该第一驱动信号的一导通时间随着该谐振返驰式电源转换器的一输出负载的减轻而缩短；其中该第二驱动信号用以将该谐振电容放电，其中当该谐振返驰式电源转换器操作于一不连续导通模式(discontinuous conduction mode，dcm)时，该第二驱动信号包括：一谐振脉冲，用以激磁该变压器；以及一零电压切换(zero voltage switching，zvs)脉冲，用以使该第一晶体管实现零电压切换；其中当该输出电压低于一低电压阈值，该第二驱动信号的该谐振脉冲被跳过。

2、于另一观点中，本发明提供一种切换控制电路，用以控制一谐振返驰式电源转换器，其中该谐振返驰式电源转换器包括：一第一晶体管及一第二晶体管，用以形成一半桥电路；一变压器及一谐振电容，其中该变压器及该谐振电容彼此相互串联连接，且该变压器及该谐振电容耦接于该半桥电路；以及一切换控制电路，用以产生一第一驱动信号及一第二驱动信号，其中该第一驱动信号及该第二驱动信号用以分别控制该第一晶体管及该第二晶体管，由此切换该变压器及该谐振电容，以产生一输出电压；该切换控制电路包含：一激磁控制电路，用以产生一第一驱动信号，以切换该第一晶体管；以及一谐振及零电压切换控制电路，其耦接于该激磁控制电路，其中该谐振及零电压切换控制电路用以产生一第二驱动信号，以切换该第二晶体管；其中该第一驱动信号的导通状态激磁(magnetizes)该变压器，且，该第一驱动信号的一导通时间随着该谐振返驰式电源转换器的一输出负载的减轻而缩短；其中该第二驱动信号用以将该谐振电容放电，其中当该谐振返驰式电源转换器操作于一不连续导通模式(discontinuous conduction mode，dcm)时，该第二驱动信号包括：一谐振脉冲，用以激磁该变压器；以及一零电压切换(zero voltage switching，zvs)脉冲，用以使该第一晶体管实现零电压切换；其中当该输出电压低于一低电压阈值，该第二驱动信号的该谐振脉冲被跳过。

3、于又一观点中，本发明提供一种方法，用以控制一谐振返驰式电源转换器，其中该谐振返驰式电源转换器包括：一第一晶体管及一第二晶体管，用以形成一半桥电路；一变压器及一谐振电容，其中该变压器及该谐振电容彼此相互串联连接，且该变压器及该谐振电容耦接于该半桥电路；以及一切换控制电路，用以产生一第一驱动信号及一第二驱动信号，其中该第一驱动信号及该第二驱动信号用以分别控制该第一晶体管及该第二晶体管，由此切换该变压器及该谐振电容，以产生一输出电压；该方法包含下列步骤：产生一第一驱动信号，以切换该第一晶体管；以及产生一第二驱动信号，以切换该第二晶体管；其中该第一驱动信号的导通状态激磁(magnetizes)该变压器，且，该第一驱动信号的一导通时间随着该谐振返驰式电源转换器的一输出负载的减轻而缩短；其中该第二驱动信号用以将该谐振电容放电，其中当该谐振返驰式电源转换器操作于一不连续导通模式(discontinuousconduction mode，dcm)时，该第二驱动信号包括：一谐振脉冲，用以激磁该变压器；以及一零电压切换(zero voltage switching，zvs)脉冲，用以使该第一晶体管实现零电压切换；其中当该输出电压低于一低电压阈值，该第二驱动信号的该谐振脉冲被跳过。

4、于一实施例中，该谐振脉冲在该变压器被激磁之后产生；其中该零电压切换脉冲在该第一驱动信号的一上升缘的开始时点之前产生，由此使该第一晶体管实现零电压切换。

5、于一实施例中，该零电压切换脉冲的一零电压切换脉冲宽度随着该输出负载的减轻而延长。

6、于一实施例中，当该谐振脉冲被导通时，该谐振脉冲包括一最短谐振期间，其中该最短谐振期间随着该输出负载的减轻而缩短。

7、于一实施例中，在关断该第一驱动信号之后，该第二驱动信号通过该谐振脉冲而转为导通，由此将该谐振电容放电，其中于该谐振脉冲的期间内，该谐振电容的一电压位准相关于该输出电压的一电压位准。

8、于一实施例中，当该谐振返驰式电源转换器操作于该不连续导通模式时，该第二驱动信号还包括：一关断时间，其中该第二驱动信号的该关断时间始于该变压器被去磁(demagnetized)后的时点，其中该第二驱动信号的该关断时间随着该谐振返驰式电源转换器的该输出负载的减轻而延长；其中于该第二驱动信号的该关断时间内，该第一驱动信号及该第二驱动信号都被关断。

9、于一实施例中，在关断该第一驱动信号之后，该第二驱动信号通过该谐振脉冲而转为导通，由此将该谐振电容放电，其中该谐振电容的一电压位准相关于该输出电压的一电压位准。

10、于一实施例中，当该谐振返驰式电源转换器操作于该不连续导通模式时，该第二驱动信号还包括：一关断时间，其中该第二驱动信号的该关断时间始于该变压器被去磁(demagnetized)后的时点，其中该关断信号的该关断时间随着该谐振返驰式电源转换器的该输出负载的减轻而延长；其中于该第二驱动信号的该关断时间内，该第一驱动信号及该第二驱动信号都被关断。

11、以下将通过具体实施例详加说明，以更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所实现的效果。