[发明专利]具二次侧后稳压与零电压切换的顺向式转换器

说明书

【技术领域】

本发明有关一种顺向式转换器，特别是一种具二次侧后稳压与零电压切换的顺向式转换器，其可达成一次侧开关晶体管的零电压切换以降低切换损失并提高转换效率。

【背景技术】

图1与图2分别显示先前具一次侧前稳压(primary side preregulation)与自驱式同步整流器的单晶体管与双晶体管顺向式转换器的主架构，其中二次侧误差放大电路检测输出电压的样品并将的与一参考电压比较以产生一误差信号；该误差信号被光耦合至一次侧控制电路且转换成一次侧开关晶体管的脉波宽度调变(pulse width modulation，PWM)驱动信号以稳定输出电压。

若先前顺向式转换器操作于连续导通模式，则输出电压V_out可被表示为

Vout=NsNpDpriVin]]>

，其中V_in为输入电压；D_pri为一次侧开关晶体管的可变工作周期比(variable primary duty ratio)；N_p为一次侧电力绕组的圈数，且N_s为二次侧电力绕组的圈数。当V_out低于其设定值，增大D_pri使V_out上升；当V_out高于其设定值，减小D_pn使V_out下降。因此，调变D_pri可稳定V_out。虽然一次侧前稳压非常简单，但是其无法达成一次侧开关晶体管的零电压切换(zero voltageswitching)且苦于较高的切换损失。

图1中的变压器T₁与图2中的变压器T₂皆包含一次侧电力绕组N_p，其连接至一次侧电力回路；二次侧电力绕组N_s，其连接至二次侧电力回路，以及二次侧驱动绕组N_d，其产生自驱式同步整流器的驱动信号。因图1中的N_p本身无法重置T₁的铁心而图2中的N_p本身可重置T₂的铁心，单晶体管结构需要一次侧重置绕组N_r而双晶体管结构不需要一次侧重置绕组N_r。一般而言，N_r的圈数可小于、等于或大于N_p的圈数以致单晶体管结构中的一次侧开关晶体管的最大漏-源极电压分别大于、等于或小于2V_in。双晶体管结构中的一次侧开关晶体管的最大漏-源极电压等于V_in。绕组上的黑点标示参考极性的正电压端以及绕组电压的同极性端。有黑点端定义为参考(非实际)极性的正端而无黑点端定义为参考(非实际)极性的负端。若实际极性与参考极性相同，则绕组电压为正。若实际极性与参考极性相反，则绕组电压为负。因实际变压器须从外部电路漏取磁化电流以建立铁心磁路中的交链磁通，此电磁转换可被模型化为磁化电感L_m(非外接)与一次侧电力绕组N_p并联。磁化电流的增加代表变压器铁心磁路的激磁而磁化电流的减少代表变压器铁心磁路的消磁。