[发明专利]电源转换器及其切换控制方法

说明书

技术领域

本发明有关一种电源转换器及其切换控制方法，尤指一种通过调整变压器匝数比，以维持电源转换器操作在最大工作周期，而达到最佳能量转换效率的电源转换器及其切换控制方法。

背景技术

一般转换器用以做为市电或电池…等电力来源的能量转换应用，并且，当该多个外部电力来源的输入电压具有变动范围很大的特性时，该转换器则需要有较宽的电压输入范围。惟，当该转换器具有处理较宽的电压输入范围的能力时，通常会对该多个外部电力来源的中段输入电压有较差的处理效率。有如此的现象产生主要是因为，一般转换器内的变压器的匝数(圈数)与匝数比必须依照本身的电压范围及输出电压来决定。因此，当该外部电力的输入电压大小变动范围很大时，往往为了迁就高、低输入电压能够正常动作的范围，而不得不牺牲掉额定电压输入时的效率，其原因在于，当输入电压上升时，转换器的切换的工作周期(duty cycle)变小，因此，能量将无法做很有效率的传输。

请参见图1，为现有技术一返驰式转换器(fly-back converter)的电路图。如图1所示，该返驰式转换器做为辅助电源，其变压器匝数比设计为N∶1，其中，匝数比N与输入电压、输出电压以及工作周期之关如下第1式所表示：

N=ViVo×D1-D]]>(第1式)

其中，Vi表示输入电压、Vo表示输出电压以及D表示工作周期。

再者，第1式可整理为：

D=11+1N×ViVo]]>(第2式)

通常而言，一旦返驰式转换器设计完成后，其变压器的匝数比则为固定，因此，对第2式而言，一旦匝数比固定后，当输入电压Vi增加时，所对应的工作周期将随之变小。再者，对转换器来说，大部分的时间操作在额定电压附近，并且，由于额定电压一般都比最低输入电压来得高许多，而转换器在接近最大工作周期操作时其效率最佳，换言之，当输入电压高于最低输入电压越多时，则转换器的效率越差。

因此，如何设计出一种电源转换器及其切换控制方法，通过切换不同的开关元件，使得当输入电压大小变动时，能够适应地调整该电源转换器的变压器匝数比，以维持该电源转换器操作在最大工作周期，而达到最佳能量转换效率，乃为本案发明人所欲行克服并加以解决的一大课题。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种电源转换器，以克服现有技术的问题。

因此本发明的电源转换器，包含一变压器、一第一开关单元、至少一第二开关单元以及一控制单元。该变压器具有一一次侧绕组与一二次侧绕组，其中，该一次侧绕组具有一第一端、一第二端以及至少一抽头端。该第一开关单元具有一第一端与一第二端，其中，该第一端电性连接该一次侧绕组的该第二端，并且，一输入电压电性连接于该一次侧绕组的该第一端与该第一开关单元的该第二端之间。该至少一第二开关单元具有一第一端与一第二端，其中，该第一端电性连接该一次侧绕组的该抽头端，并且，该第二端电性连接该第一开关单元的该第二端。该控制单元根据该输入电压大小，控制该第一开关单元与该至少一第二开关单元。其中，当该输入电压为高电压输入范围时，该控制单元导通该第一开关单元并截止该至少一第二开关单元；当该输入电压为低电压输入范围时，该控制单元导通该至少一第二开关单元并截止该第一开关单元；使得当该输入电压大小变动时，以适应地调整该变压器的匝数比，进而维持该电源转换器操作在最大工作周期，而达到最佳能量转换效率。

本发明的另一目的在于提供一种切换控制方法，以克服现有技术的问题。