專利名稱：轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于轉(zhuǎn)換電壓的轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
作為電子設(shè)備的電源中的電壓轉(zhuǎn)換器，已知如圖6中所示的那樣的準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換 器。圖6示出當(dāng)準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器被應(yīng)用于開關(guān)電源時(shí)的電路。下面參考圖6和圖7來描述電 路操作。當(dāng)開關(guān)SW1被接通時(shí)，商用交流電壓Vac由包括二極管D101、D102、D103和D104的 二極管橋DA1進(jìn)行整流，并由初級(jí)電解電容器(primary electrolytic capacitor) C1進(jìn)行 平滑，從而變成大致恒定的電壓Vh。同時(shí)，經(jīng)由激活電阻器R4將電壓提供給控制模塊CNT1。 控制模塊CNT1接通場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1。然后，漏極電流Id經(jīng)由變壓器T1的初級(jí)繞組Np 而流入場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1 (圖7中的時(shí)間t0)。漏極電流Id被電流檢測(cè)電阻器R3轉(zhuǎn)換成電壓Vis來提供給控制模塊CNT1。當(dāng)電 壓Vis達(dá)到規(guī)定值時(shí)(時(shí)間tl)，控制模塊CNT1斷開場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1。在場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1被斷開后，漏極電流Id立即變?yōu)榱?。流?jīng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1 的初級(jí)繞組電流IP流入初級(jí)諧振電容器C2，以對(duì)初級(jí)諧振電容器C2進(jìn)行充電。然后，場(chǎng)效 應(yīng)晶體管FET1的漏極和源極之間的電壓Vds開始增大。在場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1被斷開后，電 壓Vds立即大幅躍升(時(shí)間t2)。該增大電壓的波形是由初級(jí)繞組Np的電感(漏感)Lpr 和初級(jí)諧振電容器C2的電容Crl之間的LC諧振操作(諧振現(xiàn)象)引起的結(jié)果。之后，電 壓Vds變?yōu)榇笾潞愣ǖ碾妷篤h+Vcl (時(shí)間t2至?xí)r間t3)。除了初級(jí)繞組Np之外，變壓器T1還具有纏繞在其上的次級(jí)繞組Ns和輔助繞組 Nn。次級(jí)繞組Ns和輔助繞組Nn的纏繞方向與初級(jí)繞組Np的不同(反激(flyback)耦合)。 場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1被斷開后(時(shí)間t2至?xí)r間t3)，在次級(jí)繞組Ns和輔助繞組Nn中感生正 脈沖電壓。在次級(jí)繞組Ns中感生的脈沖電壓由次級(jí)整流二極管D3和次級(jí)平滑電容器C4 進(jìn)行整流和平滑，從而變成大致恒定的輸出電壓Vout-h。在此情況下，一般使用輸出電壓 Vout-h由下面的式(1)表示電壓Vcl，其中Vfd3代表次級(jí)整流二極管D3的正向(forward) 電壓 一般使用輸出電壓Vout-h由下面的式(2)表示在輔助繞組Nn中感生的正脈沖電 壓W ^ ^
* vxmm ■ ■■ *
(2) 正脈沖電壓Vrmh由二極管D2和電容器C3進(jìn)行整流和平滑，并作為電源電壓Vcc 被提供給控制模塊CNT1。此后，控制模塊CNT1基于電源電壓Vcc繼續(xù)它的操作。在此情況 下，電源電壓Vcc —般由下面的式(3)表示，其中Vfd2代表二極管D2的正向電壓
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(3) 流過次級(jí)繞組Ns的電流If不久以后被線性降低至變?yōu)榱?時(shí)間t3)。然后，電壓 Vds開始緩慢地減小(時(shí)間t3至?xí)r間t4)。該減小電壓的波形是由在電感Lp和電容Crl 之間的LC諧振現(xiàn)象引起的結(jié)果，并且其頻率f0、周期TO、初始幅度AO —般由下面的式(4) 至(6)表示。此后，除非場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1再次接通，如圖7的曲線圖中的電壓Vds的虛 線所示，LC諧振現(xiàn)象在頻率f0處繼續(xù)
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(4)
(5)mm.
(6) 電壓Vds在形狀上與二極管D2的陽極電壓Vrm相似。陽極電壓Vrm被提供給控 制模塊CNT1?？刂颇KCNT1被設(shè)置成檢測(cè)陽極電壓Vrm變?yōu)榱愕臅r(shí)間(t4)，并且在從時(shí) 間t4開始經(jīng)歷規(guī)定的時(shí)間段之后接通場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1。準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器的一個(gè)特征是基 于該安排，通過在電壓Vds變?yōu)樽畹蜁r(shí)的時(shí)間接通場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1，開關(guān)損耗或輻射噪 聲被降低。從時(shí)間t3至?xí)r間t4和從時(shí)間t4至?xí)r間t5的時(shí)間段A t中的每一個(gè)是LC諧 振周期TO的1/4，它是已知的值，一般由下面的式(7)表示
(7) 這樣，通過在從時(shí)間t4開始經(jīng)過時(shí)間段A t之后接通場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1，場(chǎng)效應(yīng) 晶體管FET1可在LC諧振電壓的最低點(diǎn)處被接通(時(shí)間t5)。在圖7中，場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1 在電壓Vds降為低于零并且場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1的體(body) 二極管D1變成導(dǎo)通的狀態(tài)下被接通。在電壓Vds大致為零的時(shí)間點(diǎn)處的切換一般被稱作零伏開關(guān)(zerovolt switching, ZVS)。執(zhí)行零伏開關(guān)使得能夠大大降低接通時(shí)的開關(guān)損耗或輻射噪聲。
當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1被接通時(shí)(時(shí)間t5和之后)，漏極電流Id開始經(jīng)由變壓器 TI的初級(jí)繞組Np再次流向場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1。在此情況下，在次級(jí)繞組Ns和輔助繞組Nn 中感生負(fù)脈沖電壓。在輔助繞組Nn中感生的負(fù)脈沖電壓Vrml —般使用電壓Vh由下面的 式(8)表示 此后，在時(shí)間t0至?xí)r間t5的操作被重復(fù)。準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器的操作已被描述。例如， 在日本專利申請(qǐng)公開No. 2002-315330中討論了在開關(guān)電源處的準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器的操作。近年來，降低電子設(shè)備的功耗的需求顯著提高。包括準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器的電源被期望 降低功耗。為了降低功耗，提供了在電子設(shè)備被操作時(shí)的正常模式和在電子設(shè)備處于待機(jī) (standby)時(shí)的節(jié)電模式。通過降低準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器的輸出電壓，減小在待機(jī)期間的功率。圖8示出了用于通過降低輸出電壓而減小待機(jī)期間的功率的準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器的例 子。在圖8中，包括電阻器Ra、Rb、Rc、R8和場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET2的輸出可變電路被添加到 圖6中示出的準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器中。節(jié)電信號(hào)/PSAVE從電子設(shè)備的控制組件CPU1提供給輸出 可變電路?；?PSAVE信號(hào)，控制組件CPU1將電子設(shè)備從正常模式改變成節(jié)電模式?？刂平M件CPU1將/PSAVE信號(hào)設(shè)為H電平以將電子設(shè)備設(shè)為正常模式，而將該信 號(hào)設(shè)為L(zhǎng)電平以將電子設(shè)備設(shè)為節(jié)電模式。/PSAVE信號(hào)被提供給場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET2。在 正常模式下，更具體地，當(dāng)/PSAVE信號(hào)在H電平時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET2被接通以并聯(lián)連接 電阻器Rb和電阻器Rc。通過電阻器Ra和并聯(lián)電阻(Rb//Rc)分割輸出電壓而得到的電壓 被提供給分流調(diào)節(jié)器(shunt regulator) IC1的ref端。這樣，正常模式的輸出電壓Vout-h 一般由下面的式(9)表示，其中Vref表示分流調(diào)節(jié)器的參考電壓 并聯(lián)電阻(Rb//Rc)是電阻器Rb和Rc的并聯(lián)電阻值，一般由下面的式(10)表示 在節(jié)電模式下，更具體地，當(dāng)/PSAVE信號(hào)在L電平時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET2被斷開 以分開電阻器Rc。提供給分流調(diào)節(jié)器IC1的ref端的電壓變成通過電阻器Ra和Rb分割輸 出電壓而得到的電壓。這樣，節(jié)電模式的輸出電壓Vout-1 —般由下面的式(11)表示(11)結(jié)果，節(jié)電模式的輸出電壓Vout-1比正常模式的輸出電壓Vout-h低。圖9A和9B分別示出了在正常模式和節(jié)電模式下準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器的操作波形。正常 模式中的操作與上面參考圖7所描述的相似。在節(jié)電模式中，當(dāng)輸出電壓從Vout-h減小至 Vout-1時(shí)，電壓Vcl減少為一般由下面的式(12)所表示的那樣
(12) 當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1截止時(shí)，在輔助繞組Nn中感生的正脈沖電壓Vrmh減少為一 般由下面的式(13)所表示的那樣
(13)正脈沖電壓Vrmh減小，因而控制模塊CNT1的電源電壓Vcc減小為一般由下面的 式(14)所表示的那樣
(14) 如上所述，在節(jié)電模式中，輸出電壓減小，因而控制模塊CNT1的電源電壓Vcc降 低。為了穩(wěn)定地操作控制模塊CNT1，電源電壓Vcc要被保持在至少固定值，從而對(duì)于輸出電 壓的減少量設(shè)置限度。結(jié)果，無法充分地減小節(jié)電模式下的功耗。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器包括配置為切換經(jīng)由變壓器 的初級(jí)繞組提供的電壓的開關(guān)元件，配置為控制定時(shí)以便基于通過在初級(jí)繞組的電感與在 開關(guān)元件的源極和漏極之間的電容之間的諧振操作而提供給開關(guān)元件的諧振電壓來接通 開關(guān)元件的控制單元，和配置為設(shè)置輸出電壓的設(shè)置單元。當(dāng)輸出電壓被設(shè)為低電壓時(shí)，控 制單元根據(jù)在纏繞方向不同于初級(jí)繞組的第一輔助繞組中感生的第一脈沖電壓來接通開 關(guān)元件，并基于通過對(duì)在纏繞方向與初級(jí)繞組相似的第二輔助繞組中感生的第二脈沖電壓 進(jìn)行整流和平滑而輸出的第二直流電壓來進(jìn)行操作。參照附圖，根據(jù)下面對(duì)示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的進(jìn)一步特征和方面將 變得更加明顯。
6
并入說明書中并構(gòu)成其一部分的附圖示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例、特征和方 面，并與說明書的描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器的電路。圖2示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例當(dāng)準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器處于正常模式時(shí)的電壓波形。圖3示出根據(jù)第一示例性實(shí)施例當(dāng)準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器處于節(jié)電模式時(shí)的電壓波形。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器的電路。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實(shí)施例的準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器的電路。圖6示出傳統(tǒng)的準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器的電路。圖7示出在傳統(tǒng)的準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器的操作期間的操作波形。圖8示出傳統(tǒng)的準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器的電路。圖9A和9B示出當(dāng)傳統(tǒng)的準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器分別處于正常模式下和處于節(jié)電模式下的 電壓波形。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖來詳細(xì)地描述本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例、特征和方面。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器的電路。圖2示出當(dāng)準(zhǔn) 諧振轉(zhuǎn)換器處于正常模式下的電壓波形。圖3示出當(dāng)準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器處于節(jié)電模式時(shí)的操作。在此示例性實(shí)施例中，除了在圖8、圖9A和圖9B中示出的準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器的部件外， 準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器還包括整流和平滑電路，該整流和平滑電路包括變壓器T1的第二輔助繞組 Nh、二極管D4和電容器C5(被稱作正向耦合(forward coupling)的配置)。由第二輔助繞 組Nh、二極管D4和電容器C5產(chǎn)生的直流電壓被設(shè)為控制模塊CNT1的電源電壓Vcc，控制 模塊CNT1對(duì)充當(dāng)開關(guān)元件的場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1進(jìn)行開/關(guān)定時(shí)控制。準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器的初 級(jí)繞組Np的電感和初級(jí)諧振電容器C2的電容之間的LC諧振操作(諧振現(xiàn)象)是共同的， 因此用相似的附圖標(biāo)記來表示相似的部分。下面，參考圖1至圖3來描述本示例性實(shí)施例的操作。圖1中示出的準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器包括輸出電壓設(shè)置電路，該輸出電壓設(shè)置電路包括電 阻器Ra、Rb、Rc、R8和場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET2。節(jié)電信號(hào)/PSAVE從電子設(shè)備(以下稱作設(shè)備) 的控制組件CPU1提供給輸出電壓設(shè)置電路?；?PSAVE信號(hào)，控制組件CPU1將設(shè)備從正 常模式變?yōu)楣?jié)電模式。控制組件CPU1將/PSAVE信號(hào)設(shè)為H電平以將設(shè)備設(shè)置于正常模式，而將該信號(hào) 設(shè)為L(zhǎng)電平以將設(shè)備設(shè)置于節(jié)電模式。/PSAVE信號(hào)被提供給場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET2。在正常 模式下，更具體地，當(dāng)/PSAVE信號(hào)在H電平時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET2被接通以并聯(lián)連接電阻 器Rb和電阻器Rc。于是，通過電阻器Ra和并聯(lián)電阻(Rb//Rc)分割輸出電壓而產(chǎn)生的電壓 被提供給分流調(diào)節(jié)器IC1的ref端。這樣，在正常模式下的輸出電壓Vout-h—般由下面的 式(15)表示，其中Vref代表分流調(diào)節(jié)器的參考電壓
7(18) 在第一輔助繞組Nn中感生的正脈沖電壓Vrmh —般使用輸出電壓Vout_h由下面 的式(19)表示 并聯(lián)電阻(Rb//Rc)是電阻器Rb和Rc的并聯(lián)電阻值，一般由下面的式(16)表示 在節(jié)電模式下，更具體地，當(dāng)/PSAVE信號(hào)在L電平時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET2被斷開 以隔開電阻器Rc。因此，提供給分流調(diào)節(jié)器IC1的ref端的電壓變成由電阻器Ra和Rb分 割輸出電壓而產(chǎn)生的電壓。這樣，節(jié)電模式的輸出電壓Vout-1 —般由下面的式(17)表示麗蜃 這樣，節(jié)電模式的輸出電壓Vout-1比正常模式的輸出電壓Vout-h低。圖2示出在正常模式下準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器的操作波形。當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1截止時(shí)， 場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1的漏極和源極之間的電壓Vds變成大致恒定的電壓Vh+Vcl (在時(shí)間tl2 至?xí)r間tl3的時(shí)間段期間的電壓)。除了初級(jí)繞組Np以外，變壓器T1還具有纏繞在其上的 次級(jí)繞組Ns、第一輔助繞組Nn和第二輔助繞組Nh。次級(jí)繞組Ns和第一輔助繞組Nn的纏 繞方向與初級(jí)繞組的不同(被稱作反激耦合的配置)。這樣，在場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1被斷開 之后(時(shí)間tl2至?xí)r間tl3的時(shí)間段)，在次級(jí)繞組Ns和第一輔助繞組Nn中感生正脈沖電 壓。另一方面，第二輔助繞組Nh的纏繞方向與初級(jí)繞組Np的相似(被稱作正向耦合的配 置)。這樣，在場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1被斷開之后(時(shí)間tl2至?xí)r間tl3的時(shí)間段)，在第二輔 助繞組Nh中感生負(fù)脈沖電壓。在次級(jí)繞組Ns中感生的脈沖電壓由次級(jí)整流二極管D3和 次級(jí)平滑電容器C4整流和平滑，從而變成大致恒定的輸出電壓Vout-h。在此情況下，一般 使用輸出電壓Vout-h由下面的式(18)表示電壓Vcl，其中Vfd3代表次級(jí)整流二極管D3的 正向電壓
(20) 流經(jīng)次級(jí)繞組Ns的電流If線性地減小至變成零(時(shí)間tl3)。然后，電壓Vds開 始緩慢地減小(時(shí)間tl3至?xí)r間tl4的時(shí)間段)。該減小電壓的波形是在電感Lp和電容 Crl之間的LC諧振現(xiàn)象，其頻率f0、周期TO和初始幅度AO —般由下面的式(21)、(22)和 (23)表示。此后，除非場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETl被再次接通，如圖2中所示的電壓Vds的虛線所 示，LC諧振現(xiàn)象在頻率 處繼續(xù)。
(21)
(22)
為=Kt
(23)電壓Vds變得在形狀上與第一輔助繞組Nn的端電壓Vrm相似。端電壓Vrm被提 供給控制模塊CNT1?？刂颇KCNTl被設(shè)置為檢測(cè)端電壓Vrm變成零的時(shí)間(tl4)并在從 時(shí)間tl4開始經(jīng)歷規(guī)定的時(shí)間段之后接通場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1。準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器的一個(gè)特征 是基于此配置，在電壓Vds變?yōu)樽畹蜁r(shí)的時(shí)間，通過接通場(chǎng)效應(yīng)晶體管 Τ1來降低開關(guān)損 耗或輻射噪聲。從時(shí)間tl3至?xí)r間tl4和從時(shí)間tl4至?xí)r間tl5的時(shí)間段Δ t中的每一個(gè) 是LC諧振周期TO的1/4，它是已知的值，一般由下面的式(24)表示
(24) 這樣，通過從時(shí)間tl4開始經(jīng)歷時(shí)間段At后接通場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1，場(chǎng)效應(yīng)晶
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(19) 在第二輔助繞組Nh中感生的負(fù)脈沖電壓Vnhl —般使用輸出電壓Vout_h由下面 的式(20)表示體管FETl可在LC諧振電壓的最低點(diǎn)處被接通(時(shí)間tl5)。在圖2中，在電壓Vds減小至 零以下并且場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETl的體二極管Dl變得導(dǎo)通的狀態(tài)下，場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETl被接 通。在電壓Vds大致為零時(shí)的切換一般被稱作零伏開關(guān)(ZVS)。通過零伏開關(guān)，可以在接通 時(shí)大幅降低開關(guān)損耗或輻射噪聲。當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETl被接通時(shí)(時(shí)間tl5和之后)，漏極電流Id開始經(jīng)由變壓器 Tl的初級(jí)繞組Np再次流向場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET1。在此情況下，在次級(jí)繞組Ns和第一輔助繞 組Nn中感生負(fù)脈沖電壓。另一方面，在第二輔助繞組Nh中感生正脈沖電壓。在第一輔助 繞組Nn中感生的負(fù)脈沖電壓Vrml —般使用電壓Vh由下面的式(25)表示
(25) 在第二輔助繞組Nh中感生的正脈沖電壓Vnhh —般使用電壓Vh由下面的式(26) 表不
W s
P
(26)正脈沖電壓Vnhh由二極管D4和電容器C5進(jìn)行整流和平滑，以作為電源電壓Vcc 提供給控制模塊CNT1。此后，控制模塊CNTl基于電源電壓Vcc而繼續(xù)它的操作。在此情況 下，電源電壓Vcc —般由下面的式(27)表示，其中Vfd4代表二極管D4的正向電壓
Rr -F*
— rmm rJM — r* 舊■ rj 4,
(27)此后，重復(fù)從時(shí)間til至?xí)r間tl5的時(shí)間段內(nèi)的操作。圖3示出在節(jié)電模式下準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器的操作波形。在節(jié)電模式下，當(dāng)輸出電壓從 Vout-h減少至Vout-I時(shí)，電壓Vcl減少為一般由下面的式(28)表示的那樣。
i￥1
\--IB/
SI3
1 =
(28) 當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETl截止時(shí)(時(shí)間t22至?xí)r間t23)，在第一輔助繞組Nn中感生 的正脈沖電壓Vrmh減少為一般由下面的式(29)表示的那樣
(2
10在第二輔助繞組Nh中感生的負(fù)脈沖電壓Vnhl減少為一般由下面的式(30)表示
的那樣 另一方面，當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管FETl接通時(shí)(時(shí)間t25和之后)，在第-中感生的負(fù)脈沖電壓Vrml —般使用電壓Vh由下面的式(31)表示
(30)
-輔助繞組Nn
表不
在第二輔助繞組Nh中感生的正脈沖電壓Vnhh
(31)
-般使用電壓Vh由下面的式(32)
P
2) (3 這樣，控制模塊CNTl的電源電壓Vcc —般由下面的式(33)表示
V.
fd4
(33)由式(33)顯而易見的是，電源電壓Vcc與輸出電壓Vout-I的值無關(guān)。這樣，在節(jié) 電模式下，即使當(dāng)輸出電壓減小時(shí)，控制模塊CNTl的電源電壓Vcc也不會(huì)降低。對(duì)于輸出 電壓的減少量不設(shè)置限度，這與上面在背景技術(shù)部分中討論的情況不同。結(jié)果，在節(jié)電模式 中，能夠充分地減少輸出電壓，并且能夠足夠地減少功耗。下面將描述本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例。在圖1中示出的第一示例性實(shí)施例的配置中，控制模塊CNTl的電源電壓Vcc與輸 出電壓Vout-I的值無關(guān)(第一示例性實(shí)施例的式(33))。由式(33)顯而易見的是，電源電 壓Vcc與商用交流電源的整流電壓Vh近似成比例。因此，例如，當(dāng)電力傳輸系統(tǒng)的故障導(dǎo) 致商用交流電源的電壓降低時(shí)，電源電壓Vcc減小，使得控制模塊CNTl不能繼續(xù)它的穩(wěn)定 操作。即使當(dāng)商用交流電源的電壓減小時(shí)，本示例性實(shí)施例能夠確保允許控制模塊CNTl的 穩(wěn)定操作的電源電壓Vcc。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器。本示例性實(shí)施例具有 這樣的特征除了圖1中示出的第一示例性實(shí)施例的準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器的部件之外，還在輔助 繞組Nn和控制模塊CNTl之間設(shè)置二極管D5，并且二極管D5的陰極端與電容器C5相連接。 與第一示例性實(shí)施例相似的部分用相似的附圖標(biāo)記表示，并且省略對(duì)它們的描述。
11這樣，電源電壓Vcc —般由下面的式(35)表示，其中Vfd5代表二極管D5的正向
■F,
(35)由式(35)顯而易見的是，電源電壓Vcc與商用交流電源的整流電壓Vh的值無關(guān)。 因此，商用交流電源的電壓減小不會(huì)降低電源電壓Vcc?？刂颇KCNTl能夠繼續(xù)它的穩(wěn)定 操作。根據(jù)本示例性實(shí)施例，即使當(dāng)商用交流電源的電壓降低時(shí)，能夠確保使能控制模 IfeCNTl的穩(wěn)定操作的電源電壓Vcc。下面將描述本發(fā)明的第三示例性實(shí)施例。在圖1示出的第一示例性實(shí)施例的配置中，如式(33)所示，控制模塊CNTl的電源 電壓Vcc與輸出電壓Vout-I的值無關(guān)。由式(33)顯而易見的是，電源電壓Vcc與商用交 流電源的整流電壓Vh近似成比例。因此，舉例來說，當(dāng)電力傳輸系統(tǒng)的故障使商用交流電 源的電壓增大時(shí)，電源電壓Vcc增大，超過控制模塊CNTl的額定電壓。即使當(dāng)商用交流電 源的電壓增大時(shí)，本示例性實(shí)施例也能防止提供給控制模塊CNTl的電源電壓Vcc超過額定 電壓。圖5示出本示例性實(shí)施例的準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器的電路。本示例性實(shí)施例具有這樣的特 征除了圖1中示出的第一示例性實(shí)施例的準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器的部件之外，還設(shè)置恒定電壓源， 所述恒定電壓源包括電阻器R9、齊納二極管ZDl和電容器C6。齊納二極管ZDl的擊穿電壓 被設(shè)為大致等于或小于控制模塊CNTl的額定電壓。與第一示例性實(shí)施例中的部分相似的 那些部分用相似的附圖標(biāo)記表示，并且省略對(duì)它們的描述。在圖5示出的配置中，當(dāng)商用交流電源的電壓在正常范圍內(nèi)時(shí)，更具體地，當(dāng)通過在圖4示出的配置中，當(dāng)商用交流電源的電壓在正常范圍內(nèi)時(shí)，如在第一示例性 實(shí)施例中所述，作為控制模塊CNTl的電源電壓Vcc的直流電壓通過由二極管D4和電容器 C5對(duì)輔助繞組Nh的正脈沖電壓進(jìn)行整流和平滑而獲得。在本示例性實(shí)施例中，所述直流電 壓被設(shè)為第一直流電壓。當(dāng)商用交流電源的電壓減小至正常范圍值以下時(shí)，通過對(duì)輔助繞組Nh的正脈沖 電壓進(jìn)行整流和平滑而獲得的第一直流電壓減小。這樣，通過由二極管D5和電容器C5對(duì) 輔助繞組Nn的正脈沖電壓進(jìn)行整流和平滑而獲得的第二直流電壓作為電源電壓Vcc被提 供給控制模塊CNT1。更具體地，基于輔助繞組Nh的正脈沖電壓的第一直流電壓和基于輔助 繞組Nn的正脈沖電壓的第二直流電壓中較高的一個(gè)被設(shè)為電源電壓Vcc。輔助繞組Nn的正脈沖電壓Vrmh由下面的式(34)表示
電壓
由二極管D4和電容器C5對(duì)輔助繞組Nh的正脈沖電壓進(jìn)行整流和平滑而產(chǎn)生的直流電壓 在控制模塊CNTl的額定范圍內(nèi)時(shí)，所述直流電壓經(jīng)由電阻器R9和電容器C6變成電源電壓 Vcc而被提供給控制模塊CNTl。當(dāng)商用交流電源的電壓超出正常范圍時(shí)，更具體地，當(dāng)通過由二極管D4和電容器 C5對(duì)輔助繞組Nh的正脈沖電壓進(jìn)行整流和平滑而產(chǎn)生的直流電壓超出控制模塊CNTl的 額定范圍時(shí)，所述直流電壓被電阻器R9和齊納二極管ZDl箝位成在控制模塊CNTl的額定 范圍內(nèi)的直流電壓。所述直流電壓作為電源電壓Vcc被提供給控制模塊CNT1。更具體地， 當(dāng)所述直流電壓大時(shí)，對(duì)所述直流電壓進(jìn)行變換以將其作為電源電壓Vcc提供給控制模塊 CNT1。結(jié)果，即使當(dāng)商用交流電源的電壓超出正常范圍時(shí)，提供給控制模塊CNTl的電源 電壓Vcc也不會(huì)超過額定電壓。即使當(dāng)商用交流電源的電壓增大時(shí)，本示例性實(shí)施例也能防止提供給控制模塊 CNTl的電源電壓Vcc超過額定電壓。盡管已經(jīng)參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所公開 的示例性實(shí)施例。以下的權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋以便包含所有的變更方式、 等同的結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
一種轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器包括開關(guān)元件，配置為切換經(jīng)由變壓器的初級(jí)繞組而提供的電壓；控制單元，配置為控制定時(shí)以便基于諧振電壓來接通開關(guān)元件，所述諧振電壓通過在初級(jí)繞組的電感與在開關(guān)元件的漏極和源極之間的電容之間的諧振操作而被提供給開關(guān)元件；以及設(shè)置單元，配置為設(shè)置輸出電壓，其中，當(dāng)輸出電壓被設(shè)為低電壓時(shí)，控制單元根據(jù)在纏繞方向不同于初級(jí)繞組的第一輔助繞組中感生的第一脈沖電壓，接通開關(guān)元件，并基于通過對(duì)在纏繞方向與初級(jí)繞組相似的第二輔助繞組中感生的第二脈沖電壓進(jìn)行整流和平滑而輸出的第二直流電壓來進(jìn)行操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)換器，其中，基于第二直流電壓和通過對(duì)第一脈沖電壓進(jìn)行整 流和平滑而輸出的第一直流電壓中較高的一個(gè)，控制單元進(jìn)行操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)換器，其中，控制單元基于通過變換第二直流電壓而獲得的直 流電壓來進(jìn)行操作。
4.一種轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器包括開關(guān)元件，配置為切換經(jīng)由變壓器的初級(jí)繞組而提供的第一電壓，控制部分，配置為控制開關(guān)元件的接通時(shí)間段以便控制在變壓器的次級(jí)繞組中感生的 第二電壓，其中，控制部分基于在纏繞方向與初級(jí)繞組相似的第一輔助繞組中感生的第一輔助電 壓來進(jìn)行操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的轉(zhuǎn)換器，還包括第二輔助繞組，其中，第二輔助繞組的纏繞方向與次級(jí)繞組相似，以及其中，控制部分基于在第二輔助繞組中感生的第二輔助電壓來控制開關(guān)元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的轉(zhuǎn)換器，還包括配置為設(shè)置第二電壓的電壓設(shè)置部分，其中，當(dāng)電壓設(shè)置部分將第二電壓設(shè)為低電壓時(shí)，第一輔助電壓被保持為大于預(yù)定值 的電壓。
7.一種電源，所述電源包括開關(guān)元件，配置為切換經(jīng)由變壓器的初級(jí)繞組而提供的電壓；控制部分，配置為控制開關(guān)元件的接通時(shí)間段以便控制在變壓器的次級(jí)繞組中感生的第二電壓，第一輔助繞組，其纏繞方向與初級(jí)繞組不同；第二輔助繞組，其纏繞方向與初級(jí)繞組相似，其中，控制部分基于在纏繞方向與初級(jí)繞組相似的次級(jí)繞組中感生的第二電壓來進(jìn)行 操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的電源，其中，控制部分基于在第一輔助繞組中感生的第一輔助電壓來控制開關(guān)元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的電源，還包括配置為設(shè)置第二電壓的電壓設(shè)置部分，其中，當(dāng)電壓設(shè)置部分將第二電壓設(shè)為低電壓時(shí)，第二輔助電壓被保持為大于預(yù)定值 的電壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器包括控制單元，被配置為當(dāng)輸出電壓被設(shè)為低電壓時(shí)，根據(jù)在變壓器的第一輔助繞組中感生的脈沖電壓來接通開關(guān)元件?；谕ㄟ^對(duì)于在變壓器的第二輔助繞組中感生的脈沖電壓進(jìn)行整流和平滑而輸出的直流電壓，控制單元進(jìn)行操作。
文檔編號(hào)H02M3/335GK101931332SQ20101021738
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者松本真一郎 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社