專利名稱：：具自驅(qū)式同步整流倍流器的順向式轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種具自驅(qū)式同步整流倍流器的順向式轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
：已知技術(shù)的電路圖及波形圖分別示于圖1與圖2，其中Ns為二次側(cè)電力線圈，Df與Dw分別為順向與飛輪二極管，Lf與Lw分別為順向與飛輪儲(chǔ)能電感且Co為濾波電容。在圖2中，v力)、、W、、W、、W、"0及Vo分別代表二次側(cè)電力線圈電壓、順向儲(chǔ)能電感電壓、飛輪儲(chǔ)能電感電壓、順向儲(chǔ)能電感電流、飛輪儲(chǔ)能電感電流、輸出電流與輸出電壓。于開(kāi)啟期間0^f《T。"，v力)為正(電壓值^s)。Df受順向偏壓開(kāi)啟但Dw受逆向偏壓關(guān)閉。Lf經(jīng)由Co、Df與Ns儲(chǔ)存電能但Lw經(jīng)由Co與Df釋放電能。順向與飛輪儲(chǔ)能電感Lf、Lw的跨壓分別為^LVs-Vo及、(^L-Vo。于重置期間乙^"乙+7^"，""為負(fù)(電壓值=-Vs)。Df受逆向偏壓關(guān)閉但Dw受順向偏壓開(kāi)啟。Lf經(jīng)由Co與Dw釋放電能但Lw經(jīng)由Co、Dw與Ns儲(chǔ)存電能。順向與飛輪儲(chǔ)能電感Lf、Lw的跨壓分別為^L-Vo及、(f):Vs-Vo。于延遲期間+7^"^^K，"0為零。Lf與Lw的連續(xù)電流迫使Dw導(dǎo)通。Lf經(jīng)由Co與Dw釋放電能且Lw經(jīng)由Co、Dw與Ns釋放電能。順向與飛輪儲(chǔ)能電感Lf、Lw的跨壓皆為W-、W^-Vo。順向二極管Df與飛輪二極管Dw于一周期內(nèi)的開(kāi)啟與關(guān)閉如表一所列，其中〃0N〃表示開(kāi)啟；"OFF〃表示關(guān)閉。<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>表一因輸出電流!'。W為順向電感電流、")與飛輪電感電流、(f)之和，此已知轉(zhuǎn)換器具有倍流器的功能。惟，此已知轉(zhuǎn)換器采用二極管為整流器，故導(dǎo)致較高的整流器導(dǎo)通損失。本發(fā)明以同步整流器取代二極管整流器以降低整流器導(dǎo)通損失并揭示便宜有效的柵極驅(qū)動(dòng)器。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一目的是提供一種具倍流器的自驅(qū)動(dòng)同步整流器的順向式轉(zhuǎn)換器。變壓器的一次側(cè)線圈連接一外部電源。變壓器的二次側(cè)電力線圈的二端與電壓輸出端之間分別串接順向儲(chǔ)能電感及飛輪儲(chǔ)能電感，電壓輸出端與接地端之間跨接一濾波電容。飛輪整流器與順向整流器的第二端連接于接地端，并跨接于變壓器的二次側(cè)電力線圈二端之間。信號(hào)分配器連接于變壓器二次側(cè)驅(qū)動(dòng)線圈以接收驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)，將信號(hào)分配器的第一輸出端、第二輸出端及共同連接端連接于飛輪整流器的控制端、順向整流器的控制端以及接地端，藉以開(kāi)啟或截止飛輪整流器與順向整流器。轉(zhuǎn)換器的凈輸出電流為順向儲(chǔ)能電感與飛輪儲(chǔ)能電感的儲(chǔ)能/釋能的電流總和，因而提高凈輸出電流。更進(jìn)一步，利用電位位移器或?qū)▊蓽y(cè)控制器于延遲期間導(dǎo)通飛輪整流器或順向整流器，可更進(jìn)一步降低導(dǎo)通損失。圖1是已知具二極管整流倍流器的順向式轉(zhuǎn)換器的電路圖。圖2是圖1的電壓與電流波形圖。圖3、圖5與圖7分別表示本發(fā)明的各種實(shí)施例的電路圖。圖4、圖6與圖8分別表示圖3、圖5與圖7的柵極電壓波形圖。主要組件符號(hào)說(shuō)明v,(t)、vLf(t)、v匕w(t)、V。、vs(t)、Vs、Vsb、v3(t)、V,iw(t)、iu(t)、Ut)U、LC。、C4Np、Ns、N2、N3Mf、M電壓電流電感電容線圈晶體管雙極晶體管Rdi、Rd2電阻D,、D2、D4、Dd、Df、D,二極管ZD4齊納二極管Ton開(kāi)啟時(shí)間Tireset重置時(shí)間Ts切換周期1000變壓器2000信號(hào)分配器3000電位位移器4000導(dǎo)通偵測(cè)控制器4100導(dǎo)通偵測(cè)器4200導(dǎo)通控制器具體實(shí)施例方式請(qǐng)參考圖3，其中一次側(cè)電力線圈Tp連接至輸入電壓源vi(t)，其具有與在圖2中的^(0相似的電壓波形，但其振幅或許不同。二次側(cè)電力線圈N2的二端分別連接順向儲(chǔ)能電感Lf與飛輪儲(chǔ)能電感L，并將飛輪儲(chǔ)能電感L與順向儲(chǔ)能電感Lf的另一端相連接于電壓輸出端，電壓輸出端與接地端之間跨接一濾波電容C。。飛輪整流器與順向整流器為順向整流器，其可采用P溝道金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(p-channelmetaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor,pM0S)、n溝道金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(n-channelmetaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor,nM0S)、p型接面場(chǎng)效應(yīng)晶體管(p-typejunctionfieldtransistor,pJFET)或n型接面場(chǎng)效應(yīng)晶體管(n-typejunctionfieldtransistor,nJFET〉實(shí)作。為使本發(fā)明更易于理解，本說(shuō)明書(shū)以nM0S實(shí)作整流器，又稱為順向晶體管Mf與飛輪晶體管M。飛輪晶體管M與順向晶體管Mf采共源極(共第二端)的架構(gòu)，并將共源極連接接地端。飛輪晶體管Mw與順向晶體管Mf的漏極分別連接二次側(cè)電力線圈N2的二端。二次側(cè)驅(qū)動(dòng)線圈N3的二端，其輸出電壓V3(t)，連接一信號(hào)分配器2000的第一輸出端與第二輸出端，再由信號(hào)分配器2000的第一輸出端、第二輸出端與共同連接端分別連接二次側(cè)電力線圈N2上的飛輪晶體管Mw、順向晶體管Mf以及接地端，因而形成具自驅(qū)式同步整流倍流器順向轉(zhuǎn)換器(forwardconverterwithself-drivensynchronous-rectifyingcurrentdoubler)。信號(hào)分配器2000可由共陽(yáng)極二極管所構(gòu)成，其連接點(diǎn)作為共同連接端，共陽(yáng)極連接接地端，二二極管D,、D2的陰極分別為信號(hào)分配器2000的第一輸出端與第二輸出端。圖4畫(huà)出在圖3中的Mf與Mw的柵極電壓波形圖，圖中V3(t)、vMf(t)與v版(t)分別表示N3、Mf與M的柵極電壓函數(shù)，V。表示V3(t)的電壓值。此實(shí)施例的動(dòng)作原理已于發(fā)明人的另一中國(guó)臺(tái)灣發(fā)明申請(qǐng)?zhí)?6135431詳述，故此處不再贅述。Mf與M的開(kāi)啟與關(guān)閉如表二所列。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表二此一架構(gòu)的缺點(diǎn)為電感電流、(。與、")于延遲期間流經(jīng)飛輪整流器M的本體二極管，故導(dǎo)致較高的整流器導(dǎo)通損失。然而，此整流器導(dǎo)通損失可利用一電位位移器(levelshifter示于圖5)或一導(dǎo)通偵測(cè)器(conductiondetector示于圖7)被降低。圖5利用電位位移器3000的第一輸入端與第二輸入端連接于二次側(cè)驅(qū)動(dòng)線圈N3，再將第一輸出端與第二輸出端分別連接于信號(hào)分配器2000的第二輸出端與第一輸出端。本實(shí)施例的電位位移器3000系由電容C4串接二極管D4,再串接齊納二極管ZD4所構(gòu)成。其中，電容C4的一端作為電位位移器3000的第一輸入端，電容C4的另一端作為第一輸出端，以齊納二極管ZD4的陽(yáng)極同時(shí)作為第二輸入端及第二輸出端。為簡(jiǎn)化分析，假設(shè)二極管D4的順向電壓為零、齊納二極管ZD4的崩潰電壓為Vz且驅(qū)動(dòng)電壓V。高于崩潰電壓Vz。當(dāng)二次側(cè)驅(qū)動(dòng)線圈N3的電壓^"為V。時(shí)，二極管仏導(dǎo)通、齊納二極管ZD4崩潰且電容C4的跨壓被箝位在V。4=VD-Vz，其即為電位位移器3000所提供的電位位移量Vr=V。4=VD-Vz。圖6畫(huà)出在圖5中的Mf與M的柵極電壓波形圖。此實(shí)施例的動(dòng)作原理已于發(fā)明人的另一中國(guó)發(fā)明申請(qǐng)?zhí)?00710181114.0詳述，故此處不再贅述。順向晶體管Mf與飛輪晶體管Mw的開(kāi)啟與關(guān)閉于一周期內(nèi)如表三所列。Mf開(kāi)啟期間ONOFF重置期間OFFON延遲期間OFFON表三值得注意的是，飛輪晶體管Mw于延遲期間仍然受電位位移器3000所提供的電位位移量Vr開(kāi)啟；因此降低整流器導(dǎo)通損失。圖7利用一導(dǎo)通偵測(cè)控制器4000于延遲期間內(nèi)開(kāi)啟順向晶體管Mf與飛輪晶體管M。導(dǎo)通偵測(cè)控制器4000包含一導(dǎo)通偵測(cè)器4100，其偵測(cè)飛輪晶體管M的導(dǎo)通情況并輸出一導(dǎo)通控制電壓以開(kāi)啟或截止導(dǎo)通控制器4200，導(dǎo)通控制器4200控制器的待機(jī)端輸入待機(jī)電壓Vsb，導(dǎo)通控制器4200控制器的導(dǎo)通端連接于信號(hào)分配器2000的第一輸出端。本實(shí)施例的導(dǎo)通偵測(cè)器4100包含二串連的電阻Rd,、Rd2，二電阻Rn、Rm的二端連接飛輪晶體管的漏極(整流器的第一端)與源極(整流器的第二端)，而連接點(diǎn)的分壓為導(dǎo)通控制電壓。導(dǎo)通控制器4200包含PNP雙極晶體管(pnpbipolarjunctiontransistor,p叩-BJT)Qd與二極管Dd，PNP雙極晶體管Qd的集極連接二極管Dd的陽(yáng)極，二極管Dd的陰極作為其導(dǎo)通端，PNP雙極晶體管Qd的射極作為待機(jī)端，而基極作為控制端連接二電阻^、Rd2的連接點(diǎn)。圖8畫(huà)出在圖7中的Mf與M的柵極電壓波形圖。此實(shí)施例的動(dòng)作原理已于發(fā)明人的另一發(fā)明申請(qǐng)?zhí)?00710166927.2詳述，故此處不再贅述。導(dǎo)通偵側(cè)器4000的Qd與Dd、順向晶體管Mf與飛輪晶體管Mw的開(kāi)啟與關(guān)閉如表四所列。QdDdMfMw開(kāi)啟期間OFFOFFONOFF重置期間ONOFFOFFON延遲期間ONONONON表四值得注意的是，順向晶體管Mf與飛輪晶體管M于延遲期間仍然受導(dǎo)通偵測(cè)器4000所提供的待機(jī)電壓Vsb開(kāi)啟，因此降低整流器導(dǎo)通損失。須特別強(qiáng)調(diào)本發(fā)明的倍流器電路亦可被用作主要電路以驅(qū)動(dòng)發(fā)明人的另二中國(guó)發(fā)明申請(qǐng)?zhí)?00710181114.0及200710166927.2所揭露的從屬電路且亦可被應(yīng)用于任何順向式轉(zhuǎn)換器，其可在二次側(cè)產(chǎn)生與本發(fā)明相似的電壓波形。以上所述的實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在使熟習(xí)此項(xiàng)技藝的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，當(dāng)不能以的限定本發(fā)明的專利范圍，即大凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種自驅(qū)式同步整流倍流器的順向式轉(zhuǎn)換器，其特征在于，包含一變壓器，具有一一次側(cè)線圈、一二次側(cè)驅(qū)動(dòng)線圈以及一二次側(cè)電力線圈，其中該一次側(cè)線圈連接一外部電源；一電力回路，包含一順向整流器、一飛輪整流器、一順向儲(chǔ)能電感及一飛輪儲(chǔ)能電感，其中該電力回路具有一電壓輸出端及接地端，且該電壓輸出端與接地端之間跨接一濾波電容，該變壓器的該二次側(cè)電力線圈的二端分別連接該飛輪儲(chǔ)能電感與該順向儲(chǔ)能電感的一端，該飛輪儲(chǔ)能電感與該順向儲(chǔ)能電感的另一端連接于該電壓輸出端，該飛輪整流器的第二端與該順向整流器的第二端連接于接地端，該順向整流器與該飛輪整流器的第一端連接該變壓器的該二次側(cè)電力線圈的二端；以及一信號(hào)分配器，包含一第一輸出端、一第二輸出端及一共同連接端，其中該第一輸出端與該第二輸出端分別連接該飛輪整流器與該順向整流器的控制端，該共同連接端連接于該順向整流器的第二端與該飛輪整流器的第二端的連接點(diǎn)。2.如權(quán)利要求1所述的自驅(qū)式同步整流倍流器的順向式轉(zhuǎn)換器，其特征在于該二次側(cè)驅(qū)動(dòng)線圈的二端分別連接該信號(hào)分配器的該第二輸出端與該第一輸出端。3.如權(quán)利要求2所述的自驅(qū)式同步整流倍流器的順向式轉(zhuǎn)換器，其特征在于該信號(hào)分配器包含一第一二極管與一第二二極管，該第一二極管的陰極作為該第一輸出端，該第一二極管的陽(yáng)極連接該第二二極管的陽(yáng)極并將連接點(diǎn)作為共同連接端，該第二二極管的陰極作為該第二輸出端。4.如權(quán)利要求1所述的自驅(qū)式同步整流倍流器的順向式轉(zhuǎn)換器，其特征在于更包含一電位位移器，其中該電位位移器具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第一輸出端與一第二輸出端，該電位位移器的該第一輸入端連接該二次側(cè)驅(qū)動(dòng)線圈的第一端，該電位位移器的該第二輸入端連接該二次側(cè)驅(qū)動(dòng)線圈的第二端，該電位位移器的該第一輸出端連該信號(hào)分配器的該第二輸出端，該電位位移器的該第二輸出端連接該信號(hào)分配器的該第一輸出端。5.如權(quán)利要求4所述的自驅(qū)式同步整流倍流器的順向式轉(zhuǎn)換器，其特征在于該電位位移器包含一電容、一二極管與一齊納二極管，該電容的一端作為該電位位移器的該第一輸入端，該電容的另一端作為該電位位移器的該第一輸出端并連接該二極管的陽(yáng)極，該二極管的陰極連接該齊納二極管的陰極，該齊納二極管的陽(yáng)極同時(shí)作為該電位位移器的該第二輸入端與第二輸出端。6.如權(quán)利要求1所述的自驅(qū)式同步整流倍流器的順向式轉(zhuǎn)換器，其特征在于更包含一導(dǎo)通偵測(cè)控制器，該導(dǎo)通偵測(cè)控制器包含一導(dǎo)通偵測(cè)器與一導(dǎo)通控制器，該導(dǎo)通偵測(cè)器連接該飛輪整流器的二端，并輸出一導(dǎo)通控制電壓，該導(dǎo)通控制器的一控制端連接該導(dǎo)通偵測(cè)器以接收該導(dǎo)通控制電壓，該導(dǎo)通控制器的一待機(jī)端接收一待機(jī)電壓，該導(dǎo)通控制器的一導(dǎo)通端連接該信號(hào)分配器的第一輸出端。7.如權(quán)利要求6所述的自驅(qū)式同步整流倍流器的順向式轉(zhuǎn)換器，其特征在于該導(dǎo)通偵測(cè)器包含二串連的一第一電阻與一第二電阻，該第一電阻連接該飛輪整流器的第一端，該第二電阻連接該飛輪整流器的第二端，該第一電阻與該第二電阻的連接點(diǎn)輸出該導(dǎo)通控制電壓。8.如權(quán)利要求6所述的自驅(qū)式同步整流倍流器的順向式轉(zhuǎn)換器，其特征在于該導(dǎo)通控制器包含一PNP雙極晶體管與一二極管，該P(yáng)NP雙極晶體管的基極作為該導(dǎo)通控制器的該控制端，該P(yáng)NP雙極晶體管的集極連接該二極管的陽(yáng)極，該二極管的陰極作為該導(dǎo)通控制器的該導(dǎo)通端，該P(yáng)NP雙極晶體管的射極作為該待機(jī)端。9.如權(quán)利要求1所述的自驅(qū)式同步整流倍流器的順向式轉(zhuǎn)換器，其特征在于該順向整流器為一N溝道金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管、一P溝道金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管、一N型接面場(chǎng)效應(yīng)晶體管或一P型接面場(chǎng)效應(yīng)晶體管。10.如權(quán)利要求1所述的自驅(qū)式同步整流倍流器的順向式轉(zhuǎn)換器，其特征在于該飛輪整流器為一N溝道金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管、一P溝道金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管、一N型接面場(chǎng)效應(yīng)晶體管或一P型接面場(chǎng)效應(yīng)晶體管。全文摘要本發(fā)明揭示一種具自驅(qū)式同步整流倍流器的順向式轉(zhuǎn)換器，其利用一二次側(cè)驅(qū)動(dòng)線圈、一信號(hào)分配器且一電位位移器或一導(dǎo)通偵測(cè)器以控制在二次側(cè)電力回路中的順向與飛輪整流器。此轉(zhuǎn)換器具有低整流器導(dǎo)通損失與高輸出電流的優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)H02M7/12GK101471611SQ20071030733公開(kāi)日2009年7月1日申請(qǐng)日期2007年12月27日優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日發(fā)明者余金生,王志良申請(qǐng)人:洋鑫科技股份有限公司;王志良