固定导通时间切换式转换装置的制造方法_3

文档序号:9729693阅读:来源:国知局
压S产生控制讯号C与第二数位讯号D2,并W控制讯号C的 负缘提升至正缘的时间点及正缘下降至负缘的时间点决定第一电子开关38的开关状态的 时间长度。再来,第二电子开关44接收第二数位讯号D2 W进行切换,且禪合元件34传送 控制讯号C从二次侧至位于一次侧的驱动器36。驱动器36通过禪合元件34接收控制讯号 C,并放大控制讯号C,W产生第一数位讯号D1。最后,第一电子开关38接收第一数位讯号 D1,并据此切换开关状态,W控制变压器28通过输入端26接收输入电压Vw进而调节输出 电压V。与输出电流I。。
[0065] 请继续参阅图7与图8。上述实施例中,电讯号揃取器40可W有多种实施方式,女口 图7所示,电讯号揃取器40可W分压器48实现,分压器48可W通过二极管29连接变压器 28的二次侧,也可W直接连接变压器28的二次侧,并可揃取输出电压V。中的分压DV。如 图8所示,电讯号揃取器40亦可W电阻50实现,电阻50可W通过二极管29连接变压器28 的二次侧,也可W直接连接变压器28的二次侧。当输出电流I。通过此电阻50时,可于电 阻50上产生感测电压DS。
[0066] 请继续参阅图9。驱动器36包含一比较器52与一电阻54,此电阻54的一端连接 比较器52的正输入端,另一端接地。控制器42包含一切换控制电路56、一偏压电路58、一 缓冲器60、一反向器62、一第Η电子开关64与一第四电子开关66。切换控制电路56连接 缓冲器60与反向器62,此两者分别连接第Η电子开关64与第四电子开关66。偏压电路58 连接第Η电子开关64,第Η电子开关64与第四电子开关66通过禪合元件34连接电阻54。 将电阻54与比较器52的正输入端之间的讯号视为RX讯号,禪合元件34与第Η电子开关 64之间的讯号视为ΤΧ讯号。切换控制电路56通过缓冲器60与反向器62控制第Η电子开 关64与第四电子开关66,使其呈相反的切换。当分压DV小于控制器42的参考电压的瞬 间,切换控制电路56通过缓冲器60与反向器62分别开启与关闭第Η电子开关64与第四 电子开关66,则偏压电路58提供电流,依序经过第Η电子开关64、禪合元件34、电阻54与 禪合元件34直到低电位VSS。比较器52接收RX讯号,并据此产生第一数位讯号D1。当经 过一特定周期的时间后,切换控制电路56通过缓冲器60与反向器62分别开启与关闭第四 电子开关66与第Η电子开关64,则电流依序经过禪合元件34、电阻54、禪合元件34与第四 电子开关66。RX讯号、ΤΧ讯号、分压DV与第一数位讯号D1的波形图如图10所不,由图与 模拟可知,当分压DV低于参考电压之后,就会产生高准位电压的第一数位讯号D1,延迟时 间相当短。
[0067] 请继续参阅图9与图11。为了使本发明达到体积微小化,本发明的驱动器36、控 制器42与禪合元件34可W整合于一封装结构中,如图11所示。W禪合元件34为电容为 例,此封装结构是由一第一晶片单元68、一介电层70与一第二晶片单元72堆叠而成,第一 晶片单元68内形成有控制器42,第二晶片单元72内形成有驱动器36,电容由第一晶片单 元68、介电层70与第二晶片单元72所形成,其中第一晶片单元68与第二晶片单元72亦可 用任意导电层、导线架或晶粒(die)来实现。当禪合元件34为变压器的绕组、压电元件或 光禪合元件时,也可W用类似方式整合于一封装结构中,W降低占有印刷电路板的面积,与 物料清单度0M)成本。
[0068] 在图8中,电讯号揃取器40由电阻50实现。假设控制器42的参考电压为250毫 伏特,通过电阻50的输出电流I。的直流成分为2. 5安培,则电阻50的电阻值必须设定为 0. 1欧姆,才得W输出准确的控制讯号C。然而,电阻50位在主输出路径上,故电阻50本身 不能太大,若太大会增加输出效能损耗,而当设定太小时,控制器42的参考电压也必须设 定很小,否则无法判断输出电流I。中的捷波讯号,W输出准确的控制讯号C。但是,当控制 器42的参考电压必须设定很小时,将导致控制器42在电路上难W设计。
[0069] W下介绍本发明的第五实施例,请参阅图12。在第五实施例中,固定导通时间切换 式转换装置连接一输入端74,此输入端74接收一输入电压Viw。此固定导通时间切换式转 换装置包含一变压器76,其具有一次侧与二次侧,一次侧连接输入端74,二次侧通过一二 极管77连接一负载78与一输出电容79,二极管77的正极与负极分别连接变压器76的二 次侧与负载78,二极管77的负极亦连接输出电容79。变压器76的二次侧上有一捷波讯 号,负载78上有由此捷波讯号形成的一输出电压V。及一输出电流I。。此捷波讯号具有一 交流成分与一直流成分,捷波讯号的平均电压值即为直流成分的电压值,将捷波讯号的电 压值减去直流成分的电压值,即得到交流成分的电压值。二极管77的负极、变压器76的二 次侧与负载78连接一处理器80,其揃取捷波讯号的交流成分的交流电压A与输出电流I。。 处理器80预设有一参考电压,处理器80转换输出电流I。为一处理电压K。由于输出电流 I。为交直流讯号,故处理电压K亦为交直流讯号,且其直流讯号远大于交流讯号。所W,处 理电压K亦具有一交流成分与一直流成分,处理电压K的平均电压值即为直流成分的电压 值。处理器80利用滤波器92将分压DV的电压值减去直流成分的电压值,即得到交流成分 的交流电压A。处理器80设定处理电压K的直流成分的电压值略高或等于参考电压,并根 据交流电压A与处理电压K产生一控制讯号C。举例来说,处理器80相加交流电压A与处 理电压K,W产生一控制电压CV,并据此与参考电压产生控制讯号C。一次侧与二次侧之间 可W电场、磁场、压电元件或光作为传输媒介,因此,处理器80连接至少一禪合元件82,例 如电容、变压器、压电元件或光禪合元件,其分别连接变压器76的一次侧与二次侧,W传送 控制讯号C至一次侧。输入端74、变压器76的一次侧与禪合元件82连接一驱动器84,其 接收控制讯号C,并将其放大,产生一数位讯号D。变压器76的一次侧与驱动器84连接一 电子开关86,如N通道的金属-氧化物-半导体场效应晶体管或双极晶体管,其接收数位讯 号D,并据此切换开关状态,W控制变压器76通过输入端74接收输入电压Vw进而通过二 极管77调节输出电压V。与输出电流I。,其中电子开关86的开关状态的时间长度受二次侧 的控制讯号C的负缘提升至正缘的时间点及正缘下降至负缘的时间点所决定,例如当控制 讯号C为时钟讯号,此时钟讯号自负缘提升至正缘时,电子开关86开始导通,直到时钟讯号 自正缘下降至负缘时,电子开关86的导通状态结束,并开始关闭,直到时钟讯号再次自负 缘提升至正缘时,电子开关86的关闭状态结束,并开始导通。
[0070] 驱动器84通过输入端74接收输入电压Vw藉此产生一第一脉波讯号P1至电子 开关86中,电子开关86根据第一脉波讯号P1切换开关状态,W控制变压器76通过输入端 74接收输入电压Vw W通过二极管77产生捷波讯号、输出电压V。及输出电流I。。接着处 理器80产生控制讯号C,直到驱动器84通过禪合元件82接收到控制讯号C,驱动器84停 止产生第一脉波讯号P1。
[0071] 请同时参阅图3化),处理器80还包含一电流电压转换器88、一分压器90、一滤波 器92、一加法器94与一控制器96。电流电压转换器88连接负载78, W揃取输出电流I。, 并将其转换为处理电压K。分压器90连接一低电位VSS、二极管77的负极、变压器76的二 次侧与负载78,并接收输出电压V。,W揃取其中的分压DV输出。滤波器92连接分压器90, 并接收分压DV,W过滤出交流电压A。加法器94连接滤波器92与电流电压转换器88, W接 收交流电压A与处理电压K,并将其相加后,产生控制电压CV。控制器96预设有参考电压 与一预设期间Tmin,控制器96连接低电位VSS、禪合兀件82、加法器94、变压器76的二次 侧与负载78, W接收控制电压CV,并据此与参考电压产生控制讯号C。在控制电压CV小于 参考电压时,控制讯号C于预设期间Tmin内为至少一周期的第二脉波讯号P2,第二脉波讯 号的每一周期的前半周的电压为高电压准位,后半周的电压为低电压准位。接着,在预设期 间Tmin结束,且控制电压CV大于参考电压时,控制讯号C为低电压准位。电流电压转换器 88还包含一电阻98与一放大器100。电阻98连接负载78与低电位VSS,输出电流I。通过 此电阻98, W于电阻98上产生一感测电压DS。放大器100连接加法器94、负载78与电阻 98, W接收感测电压DS,并将其放大,产生处理电压K。
[0072] W下介绍第五实施例的运作过程。首先,驱动器84通过输入端74接收输入电压 Viw,藉此产生第一脉波讯号PI至电子开关86中,使电子开关86根据第一脉波讯号PI切换 开关状态,W控制变压器76通过输入端74接收输入电压Vw W通过二极管77于变压器76 的二次侧产生捷波讯号,同时于负载78上产生输出电压V。与输出电流I。,并利用变压器76 提供电能给控制器96。接着,输出电流I。通过电阻98, W于电阻98上产生感测电压DS,此 夕F,分压器90接收输出电压V。,W揃取其中的分压DV输出。再来,放大器100接收感测电压 DS,并将其放大,产生处理电压K,且滤波器92接收分压DV,W滤出交流电压A。接着继续, 加法器94接收交流电压A与处理电压K,并将其相加后,产生控制电压CV。控制器96接收 控制电压CV,并据此与参考电压产生控制讯号C。例如在控制电压CV小于参考电压时,控 制讯号C于预设期间Tmin内为至少一周期的第二脉波讯号P2。接着,在预设期间Tmin结 束,且控制电压CV大于参考电压时,控制讯号C为低电压准位。控制器96 W控制讯号C的 负缘提升至正缘的时间点及正缘下降至负缘的时间点决定电子开关86的开关状态的时间 长度。再来,禪合元件82传送控制讯号C从二次侧至位于一次侧的驱动器84。驱动器84 接收到控制讯号C时,停止产生第一脉波讯号P1,并放大控制讯号C,W产生数位讯号D。最 后,电子开关86接收数位讯号D,并据此切换开关状态,W控制变压器76通过输入端74接 收输入电压Vw进而通过二极管77调节输出电压V。与输出电流I。。
[0073] W下请同时参阅图13,其显示通过电子开关86的电流M、通过二极管77的电流 DI、数位讯号D与感测电压DS的讯号波形图。前述的捷波讯号的交流电压A,是从分压DV 取得,除此的外,亦可W从感测电压DS或二次侧二极管电流DI来取得。此外,根据在图8 中,原来的参考电压与输出电流I。的设定,电阻50的电阻值必须设定为0. 1欧姆。但在第 五实施例中,利用分压器90、滤波器92、加法器94与放大器100的技术,可W将电阻98的 电阻值设定在10毫欧姆,W配合25毫伏特的参考电压与直流成分为2. 5安培的输出电流 I。。如此一来,输出效能损耗会降低,且控制器96的参考电压不用设定很小,使得控制器96 在电路上容易设计。
[0074] W下请继续参阅图12与图14,并介绍本发明的第六实施例。第六实施例并未如第 五实施例的电流电压转换器88 W电阻98与放大器100实现。在第六实施例中,取而代之 的是,电流电压转换器88 W霍尔元件实现。作为电流电压转换器88的霍尔元件连接负载 78, W揃取输出电流I。,并调整适当的磁场,即可将输出电流I。转换为处理电压K。而其余 元件的作动与第五实施例相同,于此不再赏述。
[00巧]在图4中,于启动模式里,第一电子开关38接收驱动器36产生的第一脉波讯号P1 来切换自身的开关状态,W控制变压器28提供能量给控制器42使用,使控制器42同步产 生控制讯号C与第二数位讯号D2。理论上,第一电子开关38与第二电子开关44分别接收 控制讯号C与第二数位讯号D2, W呈现相反的导通状态。然而,当禪合元件34损坏时,控制 讯号C就无法从二次侧传递至一次侧。因为驱动器36 -直接收不到控制讯号C,所W会不 断产生第一脉波讯号P1给第一电子开关38。如此一来,第一电子开关38与第二电子开关 44就会无法同步,甚至会同时导通,导致整个系统损坏。
[0076] 为了解决当禪合元件34损坏,导致整个系统损坏的问题。W下介绍第走实施例, 请参阅图15。本发明的固定导通时间切换式转换装置,连接一输入端102,此输入端102接 收一输入电压Viw。此固定导通时间切换式转换装置包含一变压器104,其具有一次侧与二 次侧,一次侧连接输入端102,二次侧连接一输出电容105与一负载106,负载106上有一输 出电压V。与一输出电流I。。变压器104的一次侧与输入端102连接一驱动器108,其系接 收输入电压Vw藉此依序产生复数个唤醒讯号W。驱动器108连接至少一禪合元件110,如 电容、变压器、压电元件或光禪合元件,其分别连接变压器104的一次侧与二次侧,W传送 唤醒讯号W至二次侧。禪合元件110、变压器104的二次侧、一低电位VSS、输出电容105与 负载106连接一处理器112,其接收输出电压V。或输出电流I。其中一者,与唤醒讯号W,W 根据输出电压V。或输出电流I。其中一者,与唤醒讯号W产生一控制讯号C,且通过禪合元 件110传送控制讯号C至驱动器108,使驱动器108放大控制讯号C,W产生一第一数位讯 号D1。变压器104的一次侧与驱动器108连接一第一电子开关114,如N通道的金属-氧 化物-半导体场效应晶体管或双极晶体管,其接收第一数位讯号D1,并据此切换开关状态, W控制变压器104通过输入端102接收输入电压Vw进而调节输出电压V。与输出电流I。。 具体而言,当第一电子开关114开启时,控制变压器104开始储能,此时输出电压V。呈现减 少状态。当第一电子开关1
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