[发明专利]具过载延迟及短路保护机制的串联谐振转换器

说明书

技术领域

本发明是关于一种串联谐振转换器，尤指是关于一种具过载延迟及短路保护机制的串联谐振转换器，该串联谐振转换器能随着次级侧负载的大小，输出不同的电流，且能在次级侧发生过载的状态下，持续稳定地操作一预定延迟期间，但在次级侧发生短路的状态下，能立即关闭该转换器，以有效避免因次级侧持续过载或短路而导致该串联谐振转换器发生过热烧毁的情形。

背景技术

按，现今电脑、周边设备及许多电子仪器上所广泛使用的电源系统，均系一种分配式电源系统(Distributed voltage regulation，简称DPS)，参阅图1所示，此种分配式电源系统具有高效率、高可靠度及较高弹性的输入电压范围等优点，其整个电路架构包含前级的功因修正电路(power factor correctioncircuit，简称PFC)10及后级的直流对直流转换器(DC/DC converter)11，其中前级的功因修正电路10为一升压式架构，主要系用以消除85～265伏交流输入电压的电源谐波，以获得380～400伏的稳定直流电压，后级的直流对直流转换器11主要系用以将该直流电压隔离成各该设备或仪器的内部零件12、13及14所需不同大小的直流电压值。

一般言，复参阅图1所示，在设计前级的功因修正电路10时，必需考量是否有足够的电源维持时间(hold up time)，以避免因输入交流电源瞬间断续造成的切换式电源中断(Shut Down)问题，在设计后级的直流对直流转换器11时，则必需考量是否能在高输入电压下动作，此外，为维持高输入电压下的效率，尚需将功率损失降到最低，但对于传统直流对直流转换器而言较为困难，以传统脉冲宽度变调(Pulse Width Modulation，简称PWM)转换器为例，当输入电压为高电压时，不仅会造成转换效率降低，且没有办法达到宽广的输出电压范围，另，由于传统脉冲宽度变调转换器上的功率元件(如：金属氧化物场效电晶体，简称MOSFET)系作为开关使用，并藉由切换方式传送能量，因此，极易因单位时间内切换频率的不断增加，而造成切换损失(SwitchingLoss)及电磁干扰(EMI)大幅增加的问题。

有鉴于此，利用柔性切换技术所设计的谐振转换器(Resonant Converter)乃应运而生，谐振转换器的主要原理系在变压器的初级侧，以串联、并联或串并联方式，增设谐振电感及谐振电容等元件，以透过一谐振控制芯片，根据谐振原理，使其上的功率元件达到零电压或零电流切换，以改善功率元件的切换损失，进而提高整体转换效率。近年来，由于谐振控制芯片及功率元件制作技术的日益进步，且价格亦日趋便宜，故谐振转换器因此日渐受到业界喜爱，而广泛地被应用至各式电子设备或仪器上，其中尤以串联谐振转换器(Series Resonant Converter)因具备高输入电压及高效率且宽广的输出电压范围等特性，特别受到业界欢迎。