專利名稱：：具自驅式同步整流倍流器的順向式轉換器的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種具自驅式同步整流倍流器的順向式轉換器。
背景技術：
：已知技術的電路圖及波形圖分別示于圖1與圖2，其中Ns為二次側電力線圈，Df與Dw分別為順向與飛輪二極管，Lf與Lw分別為順向與飛輪儲能電感且Co為濾波電容。在圖2中，v力)、、W、、W、、W、"0及Vo分別代表二次側電力線圈電壓、順向儲能電感電壓、飛輪儲能電感電壓、順向儲能電感電流、飛輪儲能電感電流、輸出電流與輸出電壓。于開啟期間0^f《T。"，v力)為正(電壓值^s)。Df受順向偏壓開啟但Dw受逆向偏壓關閉。Lf經由Co、Df與Ns儲存電能但Lw經由Co與Df釋放電能。順向與飛輪儲能電感Lf、Lw的跨壓分別為^LVs-Vo及、(^L-Vo。于重置期間乙^"乙+7^"，""為負(電壓值=-Vs)。Df受逆向偏壓關閉但Dw受順向偏壓開啟。Lf經由Co與Dw釋放電能但Lw經由Co、Dw與Ns儲存電能。順向與飛輪儲能電感Lf、Lw的跨壓分別為^L-Vo及、(f):Vs-Vo。于延遲期間+7^"^^K，"0為零。Lf與Lw的連續電流迫使Dw導通。Lf經由Co與Dw釋放電能且Lw經由Co、Dw與Ns釋放電能。順向與飛輪儲能電感Lf、Lw的跨壓皆為W-、W^-Vo。順向二極管Df與飛輪二極管Dw于一周期內的開啟與關閉如表一所列，其中〃0N〃表示開啟；"OFF〃表示關閉。<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>表一因輸出電流!'。W為順向電感電流、")與飛輪電感電流、(f)之和，此已知轉換器具有倍流器的功能。惟，此已知轉換器采用二極管為整流器，故導致較高的整流器導通損失。本發明以同步整流器取代二極管整流器以降低整流器導通損失并揭示便宜有效的柵極驅動器。
發明內容本發明的一目的是提供一種具倍流器的自驅動同步整流器的順向式轉換器。變壓器的一次側線圈連接一外部電源。變壓器的二次側電力線圈的二端與電壓輸出端之間分別串接順向儲能電感及飛輪儲能電感，電壓輸出端與接地端之間跨接一濾波電容。飛輪整流器與順向整流器的第二端連接于接地端，并跨接于變壓器的二次側電力線圈二端之間。信號分配器連接于變壓器二次側驅動線圈以接收驅動電壓信號，將信號分配器的第一輸出端、第二輸出端及共同連接端連接于飛輪整流器的控制端、順向整流器的控制端以及接地端，藉以開啟或截止飛輪整流器與順向整流器。轉換器的凈輸出電流為順向儲能電感與飛輪儲能電感的儲能/釋能的電流總和，因而提高凈輸出電流。更進一步，利用電位位移器或導通偵測控制器于延遲期間導通飛輪整流器或順向整流器，可更進一步降低導通損失。圖1是已知具二極管整流倍流器的順向式轉換器的電路圖。圖2是圖1的電壓與電流波形圖。圖3、圖5與圖7分別表示本發明的各種實施例的電路圖。圖4、圖6與圖8分別表示圖3、圖5與圖7的柵極電壓波形圖。主要組件符號說明v,(t)、vLf(t)、v匕w(t)、V。、vs(t)、Vs、Vsb、v3(t)、V,iw(t)、iu(t)、Ut)U、LC。、C4Np、Ns、N2、N3Mf、M電壓電流電感電容線圈晶體管雙極晶體管Rdi、Rd2電阻D,、D2、D4、Dd、Df、D,二極管ZD4齊納二極管Ton開啟時間Tireset重置時間Ts切換周期1000變壓器2000信號分配器3000電位位移器4000導通偵測控制器4100導通偵測器4200導通控制器具體實施例方式請參考圖3，其中一次側電力線圈Tp連接至輸入電壓源vi(t)，其具有與在圖2中的^(0相似的電壓波形，但其振幅或許不同。二次側電力線圈N2的二端分別連接順向儲能電感Lf與飛輪儲能電感L，并將飛輪儲能電感L與順向儲能電感Lf的另一端相連接于電壓輸出端，電壓輸出端與接地端之間跨接一濾波電容C。。飛輪整流器與順向整流器為順向整流器，其可采用P溝道金屬氧化半導體場效應晶體管(p-channelmetaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor,pM0S)、n溝道金屬氧化半導體場效應晶體管(n-channelmetaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor,nM0S)、p型接面場效應晶體管(p-typejunctionfieldtransistor,pJFET)或n型接面場效應晶體管(n-typejunctionfieldtransistor,nJFET〉實作。為使本發明更易于理解，本說明書以nM0S實作整流器，又稱為順向晶體管Mf與飛輪晶體管M。飛輪晶體管M與順向晶體管Mf采共源極(共第二端)的架構，并將共源極連接接地端。飛輪晶體管Mw與順向晶體管Mf的漏極分別連接二次側電力線圈N2的二端。二次側驅動線圈N3的二端，其輸出電壓V3(t)，連接一信號分配器2000的第一輸出端與第二輸出端，再由信號分配器2000的第一輸出端、第二輸出端與共同連接端分別連接二次側電力線圈N2上的飛輪晶體管Mw、順向晶體管Mf以及接地端，因而形成具自驅式同步整流倍流器順向轉換器(forwardconverterwithself-drivensynchronous-rectifyingcurrentdoubler)。信號分配器2000可由共陽極二極管所構成，其連接點作為共同連接端，共陽極連接接地端，二二極管D,、D2的陰極分別為信號分配器2000的第一輸出端與第二輸出端。圖4畫出在圖3中的Mf與Mw的柵極電壓波形圖，圖中V3(t)、vMf(t)與v版(t)分別表示N3、Mf與M的柵極電壓函數，V。表示V3(t)的電壓值。此實施例的動作原理已于發明人的另一中國臺灣發明申請號96135431詳述，故此處不再贅述。Mf與M的開啟與關閉如表二所列。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表二此一架構的缺點為電感電流、(。與、")于延遲期間流經飛輪整流器M的本體二極管，故導致較高的整流器導通損失。然而，此整流器導通損失可利用一電位位移器(levelshifter示于圖5)或一導通偵測器(conductiondetector示于圖7)被降低。圖5利用電位位移器3000的第一輸入端與第二輸入端連接于二次側驅動線圈N3，再將第一輸出端與第二輸出端分別連接于信號分配器2000的第二輸出端與第一輸出端。本實施例的電位位移器3000系由電容C4串接二極管D4,再串接齊納二極管ZD4所構成。其中，電容C4的一端作為電位位移器3000的第一輸入端，電容C4的另一端作為第一輸出端，以齊納二極管ZD4的陽極同時作為第二輸入端及第二輸出端。為簡化分析，假設二極管D4的順向電壓為零、齊納二極管ZD4的崩潰電壓為Vz且驅動電壓V。高于崩潰電壓Vz。當二次側驅動線圈N3的電壓^"為V。時，二極管仏導通、齊納二極管ZD4崩潰且電容C4的跨壓被箝位在V。4=VD-Vz，其即為電位位移器3000所提供的電位位移量Vr=V。4=VD-Vz。圖6畫出在圖5中的Mf與M的柵極電壓波形圖。此實施例的動作原理已于發明人的另一中國發明申請號200710181114.0詳述，故此處不再贅述。順向晶體管Mf與飛輪晶體管Mw的開啟與關閉于一周期內如表三所列。Mf開啟期間ONOFF重置期間OFFON延遲期間OFFON表三值得注意的是，飛輪晶體管Mw于延遲期間仍然受電位位移器3000所提供的電位位移量Vr開啟；因此降低整流器導通損失。圖7利用一導通偵測控制器4000于延遲期間內開啟順向晶體管Mf與飛輪晶體管M。導通偵測控制器4000包含一導通偵測器4100，其偵測飛輪晶體管M的導通情況并輸出一導通控制電壓以開啟或截止導通控制器4200，導通控制器4200控制器的待機端輸入待機電壓Vsb，導通控制器4200控制器的導通端連接于信號分配器2000的第一輸出端。本實施例的導通偵測器4100包含二串連的電阻Rd,、Rd2，二電阻Rn、Rm的二端連接飛輪晶體管的漏極(整流器的第一端)與源極(整流器的第二端)，而連接點的分壓為導通控制電壓。導通控制器4200包含PNP雙極晶體管(pnpbipolarjunctiontransistor,p叩-BJT)Qd與二極管Dd，PNP雙極晶體管Qd的集極連接二極管Dd的陽極，二極管Dd的陰極作為其導通端，PNP雙極晶體管Qd的射極作為待機端，而基極作為控制端連接二電阻^、Rd2的連接點。圖8畫出在圖7中的Mf與M的柵極電壓波形圖。此實施例的動作原理已于發明人的另一發明申請號200710166927.2詳述，故此處不再贅述。導通偵側器4000的Qd與Dd、順向晶體管Mf與飛輪晶體管Mw的開啟與關閉如表四所列。QdDdMfMw開啟期間OFFOFFONOFF重置期間ONOFFOFFON延遲期間ONONONON表四值得注意的是，順向晶體管Mf與飛輪晶體管M于延遲期間仍然受導通偵測器4000所提供的待機電壓Vsb開啟，因此降低整流器導通損失。須特別強調本發明的倍流器電路亦可被用作主要電路以驅動發明人的另二中國發明申請號200710181114.0及200710166927.2所揭露的從屬電路且亦可被應用于任何順向式轉換器，其可在二次側產生與本發明相似的電壓波形。以上所述的實施例僅為說明本發明的技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝的人士能夠了解本發明的內容并據以實施，當不能以的限定本發明的專利范圍，即大凡依本發明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明的專利范圍內。權利要求1.一種自驅式同步整流倍流器的順向式轉換器，其特征在于，包含一變壓器，具有一一次側線圈、一二次側驅動線圈以及一二次側電力線圈，其中該一次側線圈連接一外部電源；一電力回路，包含一順向整流器、一飛輪整流器、一順向儲能電感及一飛輪儲能電感，其中該電力回路具有一電壓輸出端及接地端，且該電壓輸出端與接地端之間跨接一濾波電容，該變壓器的該二次側電力線圈的二端分別連接該飛輪儲能電感與該順向儲能電感的一端，該飛輪儲能電感與該順向儲能電感的另一端連接于該電壓輸出端，該飛輪整流器的第二端與該順向整流器的第二端連接于接地端，該順向整流器與該飛輪整流器的第一端連接該變壓器的該二次側電力線圈的二端；以及一信號分配器，包含一第一輸出端、一第二輸出端及一共同連接端，其中該第一輸出端與該第二輸出端分別連接該飛輪整流器與該順向整流器的控制端，該共同連接端連接于該順向整流器的第二端與該飛輪整流器的第二端的連接點。2.如權利要求1所述的自驅式同步整流倍流器的順向式轉換器，其特征在于該二次側驅動線圈的二端分別連接該信號分配器的該第二輸出端與該第一輸出端。3.如權利要求2所述的自驅式同步整流倍流器的順向式轉換器，其特征在于該信號分配器包含一第一二極管與一第二二極管，該第一二極管的陰極作為該第一輸出端，該第一二極管的陽極連接該第二二極管的陽極并將連接點作為共同連接端，該第二二極管的陰極作為該第二輸出端。4.如權利要求1所述的自驅式同步整流倍流器的順向式轉換器，其特征在于更包含一電位位移器，其中該電位位移器具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第一輸出端與一第二輸出端，該電位位移器的該第一輸入端連接該二次側驅動線圈的第一端，該電位位移器的該第二輸入端連接該二次側驅動線圈的第二端，該電位位移器的該第一輸出端連該信號分配器的該第二輸出端，該電位位移器的該第二輸出端連接該信號分配器的該第一輸出端。5.如權利要求4所述的自驅式同步整流倍流器的順向式轉換器，其特征在于該電位位移器包含一電容、一二極管與一齊納二極管，該電容的一端作為該電位位移器的該第一輸入端，該電容的另一端作為該電位位移器的該第一輸出端并連接該二極管的陽極，該二極管的陰極連接該齊納二極管的陰極，該齊納二極管的陽極同時作為該電位位移器的該第二輸入端與第二輸出端。6.如權利要求1所述的自驅式同步整流倍流器的順向式轉換器，其特征在于更包含一導通偵測控制器，該導通偵測控制器包含一導通偵測器與一導通控制器，該導通偵測器連接該飛輪整流器的二端，并輸出一導通控制電壓，該導通控制器的一控制端連接該導通偵測器以接收該導通控制電壓，該導通控制器的一待機端接收一待機電壓，該導通控制器的一導通端連接該信號分配器的第一輸出端。7.如權利要求6所述的自驅式同步整流倍流器的順向式轉換器，其特征在于該導通偵測器包含二串連的一第一電阻與一第二電阻，該第一電阻連接該飛輪整流器的第一端，該第二電阻連接該飛輪整流器的第二端，該第一電阻與該第二電阻的連接點輸出該導通控制電壓。8.如權利要求6所述的自驅式同步整流倍流器的順向式轉換器，其特征在于該導通控制器包含一PNP雙極晶體管與一二極管，該PNP雙極晶體管的基極作為該導通控制器的該控制端，該PNP雙極晶體管的集極連接該二極管的陽極，該二極管的陰極作為該導通控制器的該導通端，該PNP雙極晶體管的射極作為該待機端。9.如權利要求1所述的自驅式同步整流倍流器的順向式轉換器，其特征在于該順向整流器為一N溝道金屬氧化半導體場效應晶體管、一P溝道金屬氧化半導體場效應晶體管、一N型接面場效應晶體管或一P型接面場效應晶體管。10.如權利要求1所述的自驅式同步整流倍流器的順向式轉換器，其特征在于該飛輪整流器為一N溝道金屬氧化半導體場效應晶體管、一P溝道金屬氧化半導體場效應晶體管、一N型接面場效應晶體管或一P型接面場效應晶體管。全文摘要本發明揭示一種具自驅式同步整流倍流器的順向式轉換器，其利用一二次側驅動線圈、一信號分配器且一電位位移器或一導通偵測器以控制在二次側電力回路中的順向與飛輪整流器。此轉換器具有低整流器導通損失與高輸出電流的優點。文檔編號H02M7/12GK101471611SQ20071030733公開日2009年7月1日申請日期2007年12月27日優先權日2007年12月27日發明者余金生,王志良申請人:洋鑫科技股份有限公司;王志良