專(zhuān)利名稱：多相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的磁性整合電路及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種雙相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器(Two-phase Interleaved Flyback Converter)的^茲性整合電3各(Magnetic Integrated Circuit)及一種多相交4普式 返馳轉(zhuǎn)換器(Multiphase Interleaved Flyback Converter)的控制方法。尤其是 指一種具有一包括復(fù)數(shù)個(gè)一次側(cè)線圈與復(fù)數(shù)個(gè)二次側(cè)線圈的變壓器的多相 交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
返馳轉(zhuǎn)換器(Flyback Converter)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低等優(yōu)點(diǎn)，在諸如 配接器(adapter)等裝置上得到了廣泛的應(yīng)用。如圖1 (a)所示，其是顯示 已知技術(shù)中一返馳轉(zhuǎn)換器的電路圖，其包括一變壓器T、 一開(kāi)關(guān)SW、 一二 極管D與一輸出電容C,用于接收一直流輸入電壓Vin與一輸出電壓Vout。 而圖1 (b)系顯示已知技術(shù)中一具有一鐵心(magnetic core: mc )的返馳轉(zhuǎn) 換器的電路示意圖，其中該鐵心mc具一氣隙g,該變壓器T具有——次測(cè) 線圈Np與一二次測(cè)線圈Ns。其運(yùn)作原理為當(dāng)SW導(dǎo)通，Np流過(guò)電流， D截止，能量存儲(chǔ)在變壓器中；當(dāng)SW關(guān)斷，D導(dǎo)通，能量釋放到輸出。但 是前述返馳轉(zhuǎn)換器存在著能量傳輸能力較差，輸入輸出鏈波(ripple)較大， 鐵心利用率低，線圏損耗大(特別是變壓器氣隙擴(kuò)散磁通損耗大)等缺點(diǎn)， 因此在較大功率場(chǎng)合少被采用。返馳轉(zhuǎn)換器可視為隔離轉(zhuǎn)換器的最簡(jiǎn)單的磁 性整合電路/磁性整合結(jié)構(gòu)。但隨著輸出功率和功率密度的不斷提高，返馳 轉(zhuǎn)換器已不能適應(yīng)電源發(fā)展的需求。
因此具有較低的輸入與輸出鏈波，且提高能量傳輸能力與增強(qiáng)輸出功率 等優(yōu)點(diǎn)的交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器(interleaved flyback converter)就接著被提出與 運(yùn)用。在如圖2(a)中所示，是為已知技術(shù)中一交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的電路
圖，其包括 一第一變壓器T1 (其第一繞阻Npl的第一端與第二繞阻Nsl 的第一端的極性相同)、 一第二變壓器T2 (其第一繞阻Np2的第一端與第 二繞阻Ns2的第一端的極性亦相同)、 一第一開(kāi)關(guān)SW1、 一第二開(kāi)關(guān)SW2、 一第一二極管D1、 一第二二極管D2與一輸出電容C，該轉(zhuǎn)換器用于接收一 直流輸入電壓Vin與產(chǎn)生一輸出電壓Vout，其中顯示了該變壓器T1的第一 一次測(cè)線圈Npl與第一二次測(cè)線圈Nsl,該變壓器T2的第二一次測(cè)線圈 Np2與第二二次測(cè)線圈Ns2。在如圖2(b)中，其是為已知技術(shù)中一具有二 個(gè)鐵心(mcl與mc2)的交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的電路示意圖，其中isl為流經(jīng) 該第一二次測(cè)線圈Nsl之電流，is2為流經(jīng)該第二二次測(cè)線圈Ns2之電流， ipl為流經(jīng)該第——次測(cè)線圈Npl的電流，且ip2為流經(jīng)該第二一次測(cè)線圈 Np2的電流，該第一開(kāi)關(guān)SWl具一if爭(zhēng)壓Vgl,且該第二開(kāi)關(guān)SW2具一跨壓 Vg2,其余則與圖2(a)中相同。請(qǐng)參看如圖3所示，其是顯示已知技術(shù)中 跨越該交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的第一與第二開(kāi)關(guān)(SW1與SW2)的電壓(Vgl 與Vg2)、流經(jīng)各一次側(cè)線圈(Npl與Np2)的電流(ipl與ip2)、流經(jīng)各 二次側(cè)線圈(Nsl與Ns2)的電流(isl與is2)以及該轉(zhuǎn)換器的輸出電流(iout) 的時(shí)序圖。
但是上述的交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器，其各個(gè)通道上的電流鏈波沒(méi)有改善，這 將成為電源的效率提高與體積減小的重要障礙。隨著今日集成電路中各項(xiàng)電 子裝置的密度日益升高，且其作業(yè)電壓亦日益降低的轉(zhuǎn)變趨勢(shì)，實(shí)有必要研 究如何再行降低前述交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的各個(gè)通道上的電流鏈波，以進(jìn)一步 增強(qiáng)其功能；同時(shí)對(duì)于改善諸如配接器等電子裝置的輕載損耗，亦是本發(fā)明 亟于解決的問(wèn)題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種多相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器及其控制方法， 以進(jìn)一步發(fā)揮交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器原有的功效，并提高其應(yīng)用的功率場(chǎng)合，可 以大大地減少擴(kuò)散磁通損耗和提高鐵心的利用率，并保存交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器 原有多通道并聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的另一主要目的在于提供一種雙相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器，包含一變
壓器，包括一第一一次側(cè)線圈，具有一第一端與一第二端，且該第一端接收 一直流輸入電壓， 一第一二次側(cè)線圈，具有一第一端與一第二端， 一第二一 次側(cè)線圈，具有一第一端與一第二端，且該第一端接收該直流輸入電壓，一 第二二次側(cè)線圈，具有一第一端與一第二端，以及一磁耦合的鐵心裝置，其
中該第一一次側(cè)線圏、該第一二次側(cè)線圈、該第二一次側(cè)線圈與該第二二次 側(cè)線圈繞制在該磁耦合的鐵心裝置中，并且該第——次側(cè)線圈的第一端分別 與該第一二次側(cè)線圈的第 一端、該第二一次側(cè)線圈的第二端及該第二二次側(cè) 線圏的第二端之間極性相同，以消除該轉(zhuǎn)換器的一通道電流的一鏈波，以及 一輸出電容，具有一第一端與一第二端，用于輸出一輸出電壓，其中該第一 端接地，且該第二端耦合于該第一二次側(cè)線圈的第二端與該第二二次側(cè)線圈 的第二端。
根據(jù)上述的構(gòu)想，該轉(zhuǎn)換器更包括一第一與一第二返馳轉(zhuǎn)換器主電路， 其中該第 一返馳轉(zhuǎn)換器主電路包括該第 一一次側(cè)線圈、該第一二次側(cè)線圈、 一具有一第一端與一第二端的第一開(kāi)關(guān)與一具一陽(yáng)極與一陰極的第一二極 管，該第二返馳轉(zhuǎn)換器主電路包括該第二一次側(cè)線圈、該第二二次側(cè)線圈、 一具有一第一端與一第二端的第二開(kāi)關(guān)與一具一陽(yáng)極與一陰極的第二二極 管，該第一一次側(cè)線圈的第二端耦合于該第一開(kāi)關(guān)的第一端，該第一開(kāi)關(guān)的 第二端接地，該第二一次側(cè)線圈的第 一端耦合于該第——次側(cè)線圈的第一 端，而該第二一次側(cè)線圈的第二端耦合于該第二開(kāi)關(guān)的第一端，該第二開(kāi)關(guān) 的第二端接地，該第一二次側(cè)線圈的第一端耦合于該第一二極管的陰極，該 第一二極管的陽(yáng)極耦合于該輸出電容的第 一端，該第一二次側(cè)線圈的第二端 耦合于該輸出電容的第二端，該第二二次側(cè)線圈的第 一端耦合于該第二二極 管的陰極，該第二二極管的陽(yáng)極耦合于該輸出電容的第一端，且該第二二次 側(cè)線圈的第二端耦合于該輸出電容的第二端。
根據(jù)上述的構(gòu)想，該第 一開(kāi)關(guān)的 一控制訊號(hào)與該第二開(kāi)關(guān)的 一控制訊號(hào)
之間具一 180。的相位差。
根據(jù)上述的構(gòu)想，該磁耦合的鐵心裝置包含一具有一第一與一第二鐵心
柱(leg)的鐵心(magnetic core ),其中該第一鐵心柱耦合于該第--次側(cè)
線圈與該第一二次側(cè)線圈，該第一與該第二鐵心柱各具一氣隙，且該第二鐵
心柱耦合于該第二一次側(cè)線圈與該第二二次側(cè)線圈。
根據(jù)上述的構(gòu)想，該磁耦合的鐵心裝置包含一具有一第一至一第三鐵心 柱的鐵心，其中該第 一鐵心柱耦合于該第——次側(cè)線圈與該第一二次側(cè)線 圏，該第一至該第三鐵心柱各具有一氣隙，且該第三鐵心柱耦合于該第二一 次側(cè)線圈與該第二二次側(cè)線圈。
根據(jù)上述的構(gòu)想，該磁耦合的鐵心裝置包含一具有一第一至一第四鐵心 柱的鐵心，其中該第二鐵心柱耦合于該第 一一次側(cè)線圈與該第一二次側(cè)線 圈，該第三鐵心柱耦合于該第二一次側(cè)線圈與該第二二次側(cè)線圏，且該第一 與該第四鐵心柱分別具有一第一與一第二氣隙，用于存儲(chǔ)變壓器傳送之能量。
根據(jù)上述的構(gòu)想，該磁耦合的鐵心裝置包含一第一至一第三鐵心，其中 每一該鐵心具一第一與一第二鐵心柱，該第一鐵心的第二鐵心柱與該第二鐵 心的第 一鐵心柱耦合于該第——次側(cè)線圈與該第一二次側(cè)線圈，該第二鐵心 之該第二鐵心柱與該第三鐵心的第 一鐵心柱耦合于該第二一次側(cè)線圈與該 第二二次側(cè)線圈，且該第 一鐵心的第 一鐵心柱與該第三鐵心的第二鐵心柱各 具有一氣隙。
根據(jù)上述的構(gòu)想，該磁耦合的鐵心裝置包含一第一至一第三鐵心，其中 每一該鐵心具有一第一與一第二鐵心柱，該第一鐵心的第二鐵心柱與該第二 鐵心的第 一鐵心柱耦合于該第——次側(cè)線圏與該第一二次側(cè)線圈，該第二鐵 心的第二鐵心柱與該第三鐵心的第 一鐵心柱耦合于該第二一次側(cè)線圈與該 第二二次側(cè)線圈，且該第 一鐵心的第二鐵心柱與該第三鐵心的第 一鐵心柱各 具有一氣隙。
本發(fā)明的再一主要目的在于提供一種多相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的控制方 法，其中該轉(zhuǎn)換器包含一變壓器，其包括復(fù)數(shù)個(gè)具有一第一端與一第二端之 一次側(cè)線圈、復(fù)數(shù)個(gè)具有一第 一端與 一第二端的二次側(cè)線圏及復(fù)數(shù)個(gè)返馳轉(zhuǎn) 換器主電路，其中每一該返馳轉(zhuǎn)換器主電路包括該一次側(cè)線圈、該二次側(cè)線
圈、 一開(kāi)關(guān)及至少一具有至少兩個(gè)鐵心柱的鐵心，包含使一第一個(gè)該返馳 轉(zhuǎn)換器主電路的該一次側(cè)線圈的該第一端分別與該第一個(gè)主電路的該二次 側(cè)線圈的該第一端及與其余的每一該返馳轉(zhuǎn)換器主電路的該一次側(cè)線圈的
該第二端與該二次側(cè)線圈的該第二端極性相同，以消除該轉(zhuǎn)換器的一通道電 流的一鏈波。
本發(fā)明的下 一 主要目的在于提供 一 種雙相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器
(Two-Phase Interleaved Flyback Converter), 包含一個(gè)鐵心,包括一第一 鐵心柱與一第二鐵心柱， 一第一返馳轉(zhuǎn)換器，包括一一次側(cè)線圈與一二次側(cè) 線圈，該一次側(cè)與該二物側(cè)線圈繞制在該第一鐵心柱上；以及一第二返馳轉(zhuǎn) 換器，包括——次側(cè)線圈與一二次側(cè)線圈，該一次側(cè)與該二次側(cè)線圈繞制在 該第二鐵心柱上，其中第一返馳轉(zhuǎn)換器的該一次側(cè)線圈電流增大時(shí)，該第二 返馳轉(zhuǎn)換器的該二次側(cè)線圈輸出電流。
根據(jù)上述的構(gòu)想，每一該第一和該第二返馳轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括一功率開(kāi) 關(guān)，連接在一直流電源和其一次側(cè)線圈之間， 一整流輸出電路，以及一輸出 電容，連接在其二次側(cè)線圏和該整流輸出電路之間。
本發(fā)明以進(jìn)一步發(fā)揮交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器原有的功效，使其可應(yīng)用于具較 高功率的場(chǎng)合，除大大地減少擴(kuò)散磁通損耗和提高鐵心的利用率外，并保存 了交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器原有多通道并聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)。
為了讓本發(fā)明之上述目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳 實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下


圖l (a)是顯示一已知技術(shù)中返馳轉(zhuǎn)換器的電路圖1 (b)是顯示一已知技術(shù)中具一鐵心的返馳轉(zhuǎn)換器的電路示意圖2 (a)是顯示一已知技術(shù)中交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的電路圖2 (b)是顯示一已知技術(shù)中具有兩個(gè)鐵心的交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的電 路示意圖3是顯示一如圖2(b)所示的該交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器中跨越各開(kāi)關(guān)的 電壓、流經(jīng)各該一次側(cè)線圏與二次側(cè)線圈的電流及該轉(zhuǎn)換器的輸出電流的時(shí) 序圖4 (a)是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第一較佳實(shí)施例的雙相交錯(cuò)式返 馳轉(zhuǎn)換器的電路圖4 (b)是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第一較佳實(shí)施例的雙相交錯(cuò)式返 馳轉(zhuǎn)換器的電路示意圖5 (a)是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第一較佳實(shí)施例的雙相交錯(cuò)式返 馳轉(zhuǎn)換器的運(yùn)作模式一的電路示意圖5 (b)是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第一較佳實(shí)施例的雙相交錯(cuò)式返 馳轉(zhuǎn)換器的運(yùn)作模式二的電路示意圖5 (c)是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第一較佳實(shí)施例的雙相交錯(cuò)式返 馳轉(zhuǎn)換器的運(yùn)作模式三的電路示意圖5 (d)是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第一較佳實(shí)施例的雙相交錯(cuò)式返 馳轉(zhuǎn)換器的運(yùn)作模式四的電路示意圖6是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第一較佳實(shí)施例的雙相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn) 換器各開(kāi)關(guān)的電壓、流經(jīng)各該一次側(cè)與二次側(cè)線圈的電流及該轉(zhuǎn)換器輸出電 流的時(shí)序圖7是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想之第二較佳實(shí)施例的雙相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn) 換器的電路示意圖8 (a)是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第二較佳實(shí)施例的雙相交錯(cuò)式返 馳轉(zhuǎn)換器的運(yùn)作模式一的電路示意圖8 (b)是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第二較佳實(shí)施例的雙相交錯(cuò)式返 馳轉(zhuǎn)換器的運(yùn)作模式二的電路示意圖8 (c)是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第二較佳實(shí)施例的雙相交錯(cuò)式返 馳轉(zhuǎn)換器的運(yùn)作模式三的電路示意圖8 (d)是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第二較佳實(shí)施例的雙相交錯(cuò)式返 馳轉(zhuǎn)換器的運(yùn)作模式四的電路示意圖9是顯示一如圖2(b)所示的該雙相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的該第一開(kāi) 關(guān)的電壓、該第一與該第二開(kāi)關(guān)的電流和及該第一與該第二二極管的電壓之
時(shí)序圖IO是顯示一如圖4(b)所示的該雙相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的該第一開(kāi) 關(guān)的電壓、該第一與該第二開(kāi)關(guān)的電流和及該第一與該第二二極管的電壓的
時(shí)序圖11是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第三較佳實(shí)施例的雙相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn) 換器的電路示意圖12是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第四較佳實(shí)施例的具有六鐵心柱與雙 氣隙的單 一鐵心的四相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的電路示意圖13是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第五較佳實(shí)施例的具有三個(gè)鐵心與雙 氣隙的雙相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的電路示意圖14是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的較佳實(shí)施例6的具有三個(gè)鐵心與雙氣 隙的雙相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的電路示意圖15是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第七較佳實(shí)施例的具有五個(gè)鐵心與雙 氣隙的四相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的電路示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖4 (a)所示為一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第一較佳實(shí)施例的雙相交錯(cuò)式返 馳轉(zhuǎn)換器的電路圖，其顯示了一變壓器(未顯示)的一第——次測(cè)線圈Npl 與一第一二次測(cè)線圈Ns 1,且兩者的第一端的極性相同， 一第二一次測(cè)線圈 Np2與一第二二次測(cè)線圈Ns2,而該Np2與該Ns2的第二端的^l性亦皆與該 第——次測(cè)線圈Npl的第一端的極性相同，用以消除該轉(zhuǎn)換器的各通道上 的電流鏈波；其更包括一第一開(kāi)關(guān)SW1, —第二開(kāi)關(guān)SW2, —第一二極管 Dl, —第二二極管D2與一輸出電容C,該轉(zhuǎn)換器用于接收一直流輸入電壓 Vin與產(chǎn)生一輸出電壓Vout。
圖4 (b)是顯示依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第一較佳實(shí)施例的雙相交錯(cuò)式返馳 轉(zhuǎn)換器的電路示意圖，與第四圖(a)的不同處在于，該轉(zhuǎn)換器更進(jìn)一步含 一具有一第一至一第三鐵心柱的鐵心mc,其中該第一鐵心柱耦合于該第一 一次側(cè)線圈Npl與該第一二次側(cè)線圏Nsl,該第一至該第三鐵心柱各具一氣
隙gl-g3,且該第三鐵心柱耦合于該第二一次側(cè)線圈Np2與該第二二次側(cè)線 圈Ns2。本領(lǐng)域具一般技藝者均知Vout/Vin = D/(n ( l-D))，其中D為 一責(zé)任比(duty ratio )，而n為 一臣數(shù)比(turns ratio )。具有如本發(fā)明所提 出的耦合的鐵心的交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器(如圖4 (b)所示)與不具有如本發(fā) 明所提出的耦合的鐵心的交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器(例如圖2 (b)所示)，其流 經(jīng)各一次側(cè)線圈(Npl與Np2)的電流(ipl與ip2)間具有如下的關(guān)系 ic/inon-c= (0.5-D) / (1-D),其中ic為具有耦合鐵心的交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器 的電流，而inon-c為不具有耦合鐵心的交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的電流，D為一責(zé) 任比。
如圖5(a)其是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第一較佳實(shí)施例的雙相交錯(cuò) 式返馳轉(zhuǎn)換器的運(yùn)作模式一的電路示意圖，此時(shí)SWl導(dǎo)通SW2截止，Dl 截止D2導(dǎo)通，Npl流過(guò)電流ipl, Ns2流過(guò)續(xù)流電流is2。 Ns2、 D2與C的 回路導(dǎo)通(具有該電流is2),且Npl與SW1的回路也導(dǎo)通(具有該電流ipl, 且SW1具有一跨壓Vgl )。
如圖5(b)其是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第一較佳實(shí)施例的雙相交錯(cuò) 式返馳轉(zhuǎn)換器的運(yùn)作模式二的電路示意圖，此時(shí)SW1和SW2截止，Dl和 D2導(dǎo)通，分別流過(guò)續(xù)流電流isl和is2。 Nsl、 Dl與C的回路導(dǎo)通(具有 該電流isl)，且Ns2、 D2與C的回^各也導(dǎo)通(具有該電流is2)。
如圖5 (c)其是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第一較佳實(shí)施例的雙相交錯(cuò) 式返馳轉(zhuǎn)換器的運(yùn)作模式三的電路示意圖，此時(shí)SW2導(dǎo)通SW1截止，D2 截止Dl導(dǎo)通，Np2流過(guò)電流ip2, Nsl流過(guò)續(xù)流電流isl。 Nsl、 Dl與C 的回路導(dǎo)通(具該電流isl )，且Np2與SW2的回3各也導(dǎo)通(具該電流ip2， 且SW2具一跨壓Vg2 )。
如圖5 (d)其是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第一較佳實(shí)施例的雙相交錯(cuò) 式返馳轉(zhuǎn)換器的運(yùn)作模式四的電路示意圖，此時(shí)SW1和SW2截止，Dl和 D2導(dǎo)通，分別流過(guò)續(xù)流電流isl和is2。 Nsl、 Dl與C的回路導(dǎo)通(具該 電流isl ),且Ns2、 D2與C之回路也導(dǎo)通(具該電流is2 )。
如圖6是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第一較佳實(shí)施例的雙相交錯(cuò)式返馳 轉(zhuǎn)換器(例如第四圖(b))的各開(kāi)關(guān)(SW1與SW2)的電壓(Vgl與Vg2)、
流經(jīng)各一次側(cè)線圈(Npl與Np2)的電流(ipl與ip2)、流經(jīng)各二次側(cè)線圏 (Nsl與Ns2)的電流(isl與is2)以及該轉(zhuǎn)換器輸出電流(iout)的時(shí)序圖， 其中該(l)、 (2)、 (3)與(4)的各期間系對(duì)應(yīng)于圖5 (a)至圖5 (d) 的運(yùn)作模式一至運(yùn)作模式四。其中ipl、 isl、 ip2與is2的波形圖中的虛線部 分系標(biāo)示如第三圖中已知的交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的ipl、 isl、 ip2與is2的相對(duì) 應(yīng)部分，以做一比較。在該(l)的期間，由于線圏耦合，ipl電流上升變化 率下降，則^l波減少；is2電流上升，這不同于如圖3所示的is2的相對(duì)應(yīng)部 分，因?yàn)槿鐖D2 (b)所示該已知的交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的該第一與該第二變 壓器Tl與T2不耦合，所以是電流下降的情況，在該(2)的期間，isl與is2 電流的變化情況(下降)和第三圖所示的isl與is2相對(duì)應(yīng)部分的趨勢(shì)相同， 在該(3)的期間，由于本較佳實(shí)施例的各該一次側(cè)線圏與二次側(cè)線圈耦合， ip2電流上升變化率下降，則鏈波減少；isl電流上升，在該(4)的期間， isl與is2電流的變化情況(下降)和圖3所示的isl與is2相對(duì)應(yīng)部分的趨 勢(shì)相同?？煽闯鰣D6中依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的ipl、 isl、 ip2與is2的鋒值，明顯 的較第三圖中的ipl、 isl、 ip2與is2的相對(duì)應(yīng)部分為低。
如圖7是顯示依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第二較佳實(shí)施例的雙相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn) 換器的電路示意圖，與第四圖(a)的不同處在于，該轉(zhuǎn)換器更包含一具有 一第一與一第二鐵心柱的鐵心mc,其中該第一鐵心柱耦合于該第——次側(cè) 線圈Npl與該第一二次側(cè)線圈Nsl,該第一至該第三鐵心柱各具有一氣隙 gl-g3，且該第三鐵心柱耦合于該第二一次側(cè)線圈Np2與該第二二次側(cè)線圏 Ns2。
如圖8 (a) - (d)其是分別顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第二較佳實(shí)施例 的雙相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的運(yùn)作模式一至模式四的電路示意圖，其與圖5( a) -(d)的運(yùn)作原理相同，兩者的差別僅在于本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例要比 第一較佳實(shí)施例減少一中央的鐵心柱，所以原圖5 (a) -(d)的中央鐵心 柱的電流分量在圖8(a) -(d)中，自然就不存在了。
在圖9中則顯示了如第二圖(b)所示的已知的雙相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器 的第一開(kāi)關(guān)(SW1)的電壓(Vgl)、第一與第二開(kāi)關(guān)(SW1與SW2)的電 流和ip(—pl+ip2)及第一與第二二極管(Dl與D2)的電壓(Vdsl與Vds2 ) 的時(shí)序圖。
如圖10中是顯示了如圖4(b)所示的雙相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的第一開(kāi)
關(guān)(SW1 )的電壓(Vgl)、第一與第二開(kāi)關(guān)(SW2)的電流和ip(4pl+ip2) 及第一與第二二極管(D1與D2)的電壓(Vdsl與Vds2)的時(shí)序圖。
而此處圖10中第 一與第二開(kāi)關(guān)(SW1與SW2 )的電流的和ip( =ipl+ip2 ) 與圖9中第一與第二開(kāi)關(guān)(SW1與SW2)的電流的和ip(-ipl+ip2)的比較， 則可以運(yùn)用前述的公式ic/i讓-c = ( 0.5-D) / ( l-D ) = ( 0.5-0.36 ) / ( 1-0.36) =0.22 (在圖10中ip曲線的鏈波電流峰值約為2.5div,而圖9中ip曲線的 鏈波電流峰值約為lldiv)，圖IO依據(jù)本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的ip曲線的 鏈波電流峰值下降為如圖9所示已知的雙相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的ip曲線的 鏈波電流峰值的1/4,可見(jiàn)其鏈波已明顯地被消除了。
如圖11即是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想之第三較佳實(shí)施例的雙相交錯(cuò)式返 馳轉(zhuǎn)換器的電路示意圖。其具有一包括四個(gè)鐵心柱的鐵心mc，而在第一與 第四鐵心柱上分別有一第一與一第二氣隙gl與g2，其第二鐵心柱耦合于一 第——次側(cè)線圈Npl與一第一二次側(cè)線圈Nsl，且其第三鐵心柱耦合于一第 二一次側(cè)線圈Np2與一第二二次側(cè)線圏Ns2，其余部分則與本發(fā)明構(gòu)想的第 一較佳實(shí)施例(見(jiàn)圖4 (b))相同。
依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，其亦可運(yùn)用在多相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器中，例如，在 圖12中即顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第四較佳實(shí)施例的具有六鐵心柱與雙氣 隙之單一鐵心的四相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的電路示意圖。其具有一包括六個(gè)鐵 心柱的鐵心mc,而在其第一與第六鐵心柱上分別有一第一與一第二氣隙gl 與g2,其第二鐵心柱耦合于一第——次側(cè)線圈Npl與一第一二次側(cè)線圈 Nsl，其第三鐵心柱耦合于一第二一次側(cè)線圈Np2與一第二二次側(cè)線圈Ns2， 其第四鐵心柱耦合于一第三一次側(cè)線圈Np3與一第三二次側(cè)線圈Ns3,且其 第五4失心柱耦合于一第四一次側(cè)線圈Np4與一第四二次側(cè)線圏Ns4，其并具 有一第一至一第四開(kāi)關(guān)SW1 SW4(流經(jīng)各一次側(cè)線圈Npl Np4的電流分 別為ipl ip4 ) 以及一第一至一第四二極管Dl D4 (流經(jīng)各二次側(cè)線圈 Nsl Ns4的電流分別為isl is4),該第——次側(cè)線圈Npl的一第一端分 別與該第一二次側(cè)線圈Nsl的一第一端及與該第二一次側(cè)線圈Np2的一第
二端、該第二二次側(cè)線圈Ns2的一第二端、該第三一次側(cè)線圈Np3的一第 二端、該第三二次側(cè)線圈Ns3的一第二端、該第四一次側(cè)線圈Np4的一第 二端與該第四二次側(cè)線圈Ns4之一第二端彼此之間的極性相同，其余部分則 與本發(fā)明構(gòu)想的三較佳實(shí)施例(見(jiàn)如圖11)相同。
當(dāng)然，依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，其亦可運(yùn)用在具有多個(gè)不同的鐵心(例如， 其可為一 EE鐵心或一 UU鐵心或一 EE+UU之鐵心)的雙相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn) 換器或多相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器中，例如，圖13是顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的 第五較佳實(shí)施例的具三個(gè)鐵心與雙氣隙的雙相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的電路示 意圖。其中一第一、 一第二與一第三鐵心mcl、 mc2與mc3均為一具有三 個(gè)鐵心柱的UU鐵心，且該鐵心mcl的第一鐵心柱與該鐵心mc3的第二鐵 心柱上分別具有一氣隙gl與g2, —第——次側(cè)線圏Npl與一第一二次側(cè)線 圈Nsl耦合于該第一鐵心mcl的第二鐵心柱與第二鐵心mc2的第一鐵心柱， 一第二一次側(cè)線圈Np2與一第二二次側(cè)線圈Ns2耦合于該第二鐵心mc2的 第二鐵心柱與第三鐵心mc3的第一鐵心柱，其余部分則與本發(fā)明構(gòu)想的三 較佳實(shí)施例(見(jiàn)如圖11 )相同。
在圖14其顯示一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第六較佳實(shí)施例的具三個(gè)鐵心與雙 氣隙的雙相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的電路示意圖。其中一第一、 一第二與一第三 鐵心mcl 、 mc2與該鐵心mc3均為 一具有三個(gè)鐵心柱的UU鐵心，且該鐵 心mcl的第二鐵心柱與鐵心mc3的第一鐵心柱上分別具有一氣隙gl與g2, 一第——次側(cè)線圏Npl與一第一二次側(cè)線圈Nsl耦合于該第一鐵心mcl的 第二鐵心柱與第二4^心mc2的第一4^心柱， 一第二一次側(cè)線圈Np2與一第 二二次側(cè)線圈Ns2耦合于該第二鐵心mc2的第二鐵心柱與第三鐵心mc3的 第一鐵心柱，其余部分則與本發(fā)明構(gòu)想的三較佳實(shí)施例(見(jiàn)如圖ll)相同。
如圖15，其為一依據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的第七較佳實(shí)施例的具五個(gè)鐵心與雙 氣隙的四相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的電路示意圖。其中一第一至一第五鐵心 mcl-mc5均為一具有三個(gè)鐵心柱的UU鐵心，且該鐵心mcl的第一鐵心柱與 該鐵心mc5的第二鐵心柱上分別具有一氣隙gl與g2。 一第——次側(cè)線圈 Npl與一第一二次側(cè)線圈Nsl耦合于該第一鐵心mcl的第二鐵心柱與該第 二鐵心mc2的第一鐵心柱，一第二一次側(cè)線圈Np2與一第二二次側(cè)線圏Ns2
耦合于該第二鐵心mc2的第二鐵心柱與該第三鐵心mc3的第一鐵心柱，一 第三一次側(cè)線圈Np3與一第三二次側(cè)線圈Ns3耦合于該第三鐵心mc3的第 二鐵心柱與該第四鐵心mc4的第一鐵心柱，且一第四一次側(cè)線圈Np4與一 第四二次側(cè)線圈Ns4耦合于該第四鐵心mc4的第二4失心柱與該第五4失心mc5 的第一鐵心柱，其余部分則與本發(fā)明構(gòu)想的第四較佳實(shí)施例(見(jiàn)如圖12)相 同。
而依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想，其也可運(yùn)用在具有一個(gè)鐵心(包括多個(gè)鐵心柱) 與一個(gè)氣隙(也可為多個(gè)氣隙)的多相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器中。
由上述的說(shuō)明可知，本發(fā)明的主要目的在于提供一種多相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn) 換器及其控制方法，以進(jìn)一步發(fā)揮交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器原有的功效，使其可應(yīng) 用于具較高功率的場(chǎng)合，除大大地減少擴(kuò)散磁通損耗和提高鐵心的利用率 外，并保存了交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器原有多通道并聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)。
所以，縱使本案已由上述的實(shí)施例所詳細(xì)名又述而可由熟悉本^支術(shù)領(lǐng)域的 技術(shù)人員任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如權(quán)利要求的范圍所欲保護(hù)者。
權(quán)利要求
1. 一種雙相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器，其特征在于，包括:一變壓器，包括:一第一一次側(cè)線圈，具有一第一端與一第二端，且該第一端接收一直流輸入電壓；一第一二次側(cè)線圈，具有一第一端與一第二端；一第二一次側(cè)線圈，具有一第一端與一第二端，且該第一端接收該直流輸入電壓；一第二二次側(cè)線圈，具有一第一端與一第二端；以及一磁耦合的鐵心裝置，其中，該第一一次側(cè)線圈、該第一二次側(cè)線圈、該第二一次側(cè)線圈與該第二二次側(cè)線圈繞制在該磁耦合的鐵心裝置中，并且該第一一次側(cè)線圈的第一端分別與該第一二次側(cè)線圈的第一端、該第二一次側(cè)線圈的第二端及該第二二次側(cè)線圈的第二端之間極性相同，以消除該轉(zhuǎn)換器的一通道電流的一鏈波；以及一輸出電容，具有一第一端與一第二端，用于輸出一輸出電壓，其中該第一端接地，且該第二端耦合于該第一二次側(cè)線圈的第二端與該第二二次側(cè)線圈的第二端。
2. 如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于，進(jìn)一步包括 一第一與一 第二返馳轉(zhuǎn)換器主電路，其中，所述第一返馳轉(zhuǎn)換器主電路包括該第一一 次側(cè)線圈、該第一二次側(cè)線圏、 一具有一第一端與一第二端的第一開(kāi)關(guān)與一 具有一陽(yáng)極與一陰極的第一二極管，所述第二返馳轉(zhuǎn)換器主電路包括該第 二一次側(cè)線圈、該第二二次側(cè)線圈、 一具有一第一端與一第二端的第二開(kāi)關(guān) 與一具有一陽(yáng)極與一陰極的第二二極管，該第一一次側(cè)線圈的第二端耦合于 該第一開(kāi)關(guān)的第一端，該第一開(kāi)關(guān)的第二端接地，該第二一次側(cè)線圏的第一 端耦合于該第——次側(cè)線圏的第一端，而該第二一次側(cè)線圈的第二端耦合于 該第二開(kāi)關(guān)的第一端，該第二開(kāi)關(guān)的第二端接地，該第一二次側(cè)線圏的第一端耦合于該第一二極管的陰極，該第一二極管的陽(yáng)極耦合于該輸出電容的第 一端，該第一二次側(cè)線圈的第二端耦合于該輸出電容的第二端，該第二二次 側(cè)線圈的第 一端耦合于該第二二極管的陰極，該第二二極管的陽(yáng)極耦合于該 輸出電容的第 一端，且該第二二次側(cè)線圈的第二端耦合于該輸出電容的第二端。
3. 如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一開(kāi)關(guān)的一控制訊 號(hào)與該第二開(kāi)關(guān)的一控制訊號(hào)之間具有一 180。的相位差。
4. 如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述磁耦合的鐵心裝置包 含 一具有一第一與一第二鐵心柱的鐵心，其中，所述第一鐵心柱耦合于該 第——次側(cè)線圈與該第一二次側(cè)線圈，所述第一與第二鐵心柱各具有一氣 隙，且該第二鐵心柱耦合于該第二一次側(cè)線圏與該第二二次側(cè)線圈。
5. 如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述磁耦合的鐵心裝置包 含 一具有一第一至一第三鐵心柱的鐵心，其中，所述第一鐵心柱耦合于該 第一一次側(cè)線圈與該第一二次側(cè)線圈，該第一至該第三鐵心柱各具有一氣 隙，且該第三鐵心柱耦合于該第二一次側(cè)線圈與該第二二次側(cè)線圈。
6. 如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述磁耦合的鐵心裝置包 含 一具有一第一至一第四鐵心柱之鐵心，其中，所述第二鐵心柱耦合于該 第 一一次側(cè)線圈與該第一二次側(cè)線圈，該第三鐵心柱耦合于該第二一次側(cè)線 圈與該第二二次側(cè)線圏，且該第一與該第四鐵心柱分別具有一第一與一第二氣隙，用于存儲(chǔ)變壓器傳送的能量。
7. 如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述磁耦合的鐵心裝置包 含 一第一至一第三鐵心，其中，每一該鐵心具一第一與一第二鐵心柱，該 第 一鐵心的第二鐵心柱與該第二鐵心的第 一鐵心柱耦合于該第 一一次側(cè)線 圈與該第一二次側(cè)線圈，該第二鐵心的第二鐵心柱與該第三鐵心的第一鐵心 柱耦合于該第二一次側(cè)線圈與該第二二次側(cè)線圈，且該第 一鐵心的第 一鐵心 柱與該第三鐵心的第二鐵心柱各具有 一 氣隙。
8. 如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述磁耦合的鐵心裝置包 含 一第一至一第三鐵心，其中，每一該鐵心具一第一與一第二鐵心柱，該第 一鐵心的第二鐵心柱與該第二鐵心的第 一鐵心柱耦合于該第 一一次側(cè)線 圈與該第一二次側(cè)線圏，該第二鐵心的第二鐵心柱與該第三鐵心的第 一鐵心 柱耦合于該第二一次側(cè)線圏與該第二二次側(cè)線圈，且該第 一鐵心的第二鐵心 柱與該第三鐵心的第 一鐵心柱各具有一氣隙。
9. 一種多相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的控制方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換器包含 一變壓器，其包括復(fù)數(shù)個(gè)具有一第一端與一第二端的一次側(cè)線圈、復(fù)數(shù)個(gè)具有一第一端與一第二端的二次側(cè)線圈及復(fù)數(shù)個(gè)返馳轉(zhuǎn)換器主電路，其中每一該返馳轉(zhuǎn)換器主電路包括該一次側(cè)線圏、該二次側(cè)線圈、 一開(kāi)關(guān)及至 少一具有至少兩個(gè)鐵心柱的鐵心，包含使一所述第一個(gè)該返馳轉(zhuǎn)換器主電 路的 一次側(cè)線圈的第 一端分別與該第 一個(gè)主電路的二次側(cè)線圈的第 一端及 與其余的每一所述返馳轉(zhuǎn)換器主電路的一次側(cè)線圈的第二端與該二次側(cè)線 圈的第二端極性相同，以消除該變壓器的一通道電流的一鏈波。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換器，為一如權(quán)利 要求2所述的交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器。
11. 一種雙相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器，其特征在于，包括一個(gè)鐵心，包括 一第一鐵心柱與一第二鐵心柱；一第一返馳轉(zhuǎn)換器，包括——次側(cè)線圈與一二次側(cè)線圈，該一次側(cè)與 該二物側(cè)線圈繞制在該第一鐵心柱上；以及一第二返馳轉(zhuǎn)換器，包括——次側(cè)線圏與一二次側(cè)線圈，該一次側(cè)與 該二次側(cè)線圈繞制在該第二鐵心柱上；其中，所述第一返馳轉(zhuǎn)換器的一次側(cè)線圏電流增大時(shí)，所述第二返馳轉(zhuǎn) 換器的二次側(cè)線圈輸出電流。
12. 如權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于，每一所述第一和第二 返馳轉(zhuǎn)換器，進(jìn)一步包括一功率開(kāi)關(guān)，連接在一直流電源和其一次側(cè)線圈之間；一整流輸出電路；以及一輸出電容，連接在其二次側(cè)線圏和該整流輸出電路之間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種多相交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器的磁性整合電路及其控制方法。該轉(zhuǎn)換器包含一變壓器，包括具有第一端的第一一次側(cè)線圈、第一端的第一二次側(cè)線圈、具有第一端與第二端的第二一次側(cè)線圈，以及具有第一端與第二端的第二二次側(cè)線圈，其中該第一一次側(cè)線圈的第一端分別與第一二次側(cè)線圈的第一端、第二一次側(cè)線圈的第二端及第二二次側(cè)線圈的第二端之間極性相同，以消除該轉(zhuǎn)換器的通道電流的鏈波，以及輸出電容，具有第一端與第二端，其中該第一端接地，且第二端耦合于該第一二次側(cè)線圈的第二端與第二二次側(cè)線圈的第二端。本發(fā)明發(fā)揮交錯(cuò)式返馳轉(zhuǎn)換器原有功效，使其應(yīng)用較高功率場(chǎng)合，除減少擴(kuò)散磁通損耗和提高鐵心利用率外，保存原有多通道并聯(lián)優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01F38/00GK101388607SQ20071014537
公開(kāi)日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2007年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月11日
發(fā)明者盧增藝, 彭明賢, 為 陳 申請(qǐng)人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司