[发明专利]谐振式功率转换器的控制电路与控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制电路，特别是指一种用于谐振式功率转换器的具有零电压切换栓锁与不对称脉宽调变(asymmetrical PWM)的控制电路。

背景技术

为了达到较高效率，谐振式功率转换器处在重载及/或低输入电压情形下，谐振式功率转换器的一切换频率应接近谐振式功率转换器的谐振频率。换言之，谐振式功率转换器处在重载及/或低输入电压情形下，谐振式功率转换器的切换频率应处在零电压切换(zero voltage switching；ZVS)区(如图2所示的第1区与第2区)。然而，当谐振式功率转换器的切换频率随着负载的增加及/或输入电压的下降而降低时，切换频率也许会落入零电流切换(zero current switching；ZCS)区(如图2所示的第3区)。若切换频率降低而若入第3区时，谐振式功率转换器的控制将会变成一非线性运作。

此外，谐振式功率转换器处在轻载期间，谐振式功率转换器会运作在较高切换频率下，如此将会增加切换损耗以及造成低效率。关于谐振式功率转换器与用于谐振式功率转换器的不对称脉宽调变(asymmetrical PWM)运作的描述记载于美国专利第7,313,004号“Switching controller for resonant power converter”，以及美国专利申请案公开第2010/0202162号“ASYMMETRICAL RESONANT POWER CONVERTERS”。

因此，本发明用于防止谐振式功率转换器运作于第3区，且确保谐振式功率转换器处在重载时运作在零电压切换。此外，本发明提供一种控制方法，其允许谐振式功率转换器处在轻载期间，运作在具有零电压切换的脉宽调变模式(PWM Mode)下，以节省功率。

发明内容

本发明的目的之一，在于提供一种谐振式功率转换器的控制电路与控制方法，其确保谐振式功率转换器处在重载时运作在零电压切换。

本发明的目的之一，在于提供一种谐振式功率转换器的控制电路与控制方法，其允许谐振式功率转换器处在轻载期间，运作在具有零电压切换的脉宽调变模式，以节省功率。

本发明的目的之一，在于提供一种谐振式功率转换器的控制电路与控制方法，其防止谐振式功率转换器运作在零电流切换。

本发明的谐振式功率转换器的控制电路包含一第一晶体管、一第二晶体管、一控制器与一二极体。第一晶体管与第二晶体管经由一谐振电路切换一变压器。控制器接收一回授讯号而产生一第一切换讯号与一第二切换讯号，以分别驱动第一晶体管与第二晶体管。回授讯号是相关联于谐振式功率转换器的一输出。二极管耦接在第二晶体管，并侦测第二晶体管的状态而提供至控制器。第一切换讯号与第二切换讯号受控制器调变，以让第二晶体管达到一零电压切换。因为谐振式功率转换器的切换频率操作于谐振频率时，即可达到最大功率转换与最大效率，因此本发明的设计让谐振式功率转换器的切换频率接近于谐振频率。

本发明的谐振式功率转换器的控制方法系包含下列步骤：接收一回授讯号而产生一切换讯号；经由一晶体管切换一变压器与一谐振电路；侦测晶体管的状态；以及限制晶体管的一最小切换频率，以进行零电压切换。晶体管受驱动于切换讯号，回授讯号是相关联于谐振式功率转换器的一输出。

附图说明

图1为本发明的一谐振式功率转换器的一控制电路的电路图；

图2为谐振式功率转换器的谐振电路的增益-频率波形图；

图3为本发明的控制电路的控制器的一实施例的电路图；

图4为本发明的控制器的最小频率规划电路的一实施例的电路图；

图5为本发明的控制器的振荡电路的一实施例的电路图；

图6为本发明的控制器的脉宽调变电路的一实施例的电路图；

图7为本发明的控制器的脉宽调变电路的脉波产生器的一实施例的电路图；

图8为脉宽调变电路的一振荡讯号CK、一脉波讯号PLS及一停滞时间讯号S_DT的波形图；

图9为本发明的控制器的输入电路的一实施例的电路图；

图10为本发明的控制器的输入电路的回授输入电路的一实施例的电路图；

图11为本发明的控制器的输入电路的侦测电路的一实施例的电路图；

图12为本发明的控制器的一反相振荡讯号CK、一讯号CK_B及一零电压切换侦测讯号ZVSD的波形图；

图13为本发明的控制器的输入电路的第一取样-保持电路的一实施例的电路图；