專利名稱：具有零電壓切換輔助電路的全橋相移式轉換器的制作方法
技術領域：
本實用新型有關一種全橋相移式轉換器，尤指一種具有零電壓切換輔助電路的全 橋相移式轉換器。
背景技術：
由于半導體技術發展日漸蓬勃，因此許多電子產品皆朝向輕、薄、短、小的趨勢發 展。傳統的線性電源供應器(linear power supply)由于內部有笨重的隔離變壓器及散熱 片，且其效率又較低，因此逐漸地被淘汰。取而代之的則是能操作在高頻下，并且，具有體積 小、重量輕、效率高等優點的切換式電源供應器(switching power supply)。一般切換式電源供應器采用傳統硬式切換(hard switching)，若操作頻率增加 時，功率開關組件在導通和截止時的切換損失也隨之增加。因此，使用硬式切換方法所造成 熱損耗的問題，不僅使轉換效率變低，也容易導致開關組件壽命縮短，甚至，提高加裝散熱 裝置所需要的體積與成本。此外，功率晶體切換動作的非理想現象也會產生電壓、電流突 波，使電路組件的應力增加，亦成為電磁干擾(electromagnetic interference, EMI)的來 源。為了克服高頻操作下所造成問題，因此柔性切換(soft switching)成為目前運用 在各種電力電子產品上的一種技術。柔性切換技術一般可分為零電壓切換(zero voltage switching, ZVS)和零電流切換(zero current switching, ZCS)兩種方式。零電壓切換是 在功率開關組件欲導通的瞬時期間，先將功率開關組件兩端跨壓降為零，接著再將功率開 關組件導通。而零電流切換則是在功率開關組件欲導通的瞬時期間，先將流過功率開關組 件的電流降為零，接著再將功率開關組件導通。不論是零電壓或是零電流切換，其目的都是 為了達成在切換瞬時期間，功率開關組件兩端跨壓與流過電流的乘積為零，降低功率開關 組件的切換損失，提高電路的效率，以減少功率開關組件切換所帶來的噪聲干擾。但，柔性 切換的兩種切換方式在高頻切換時以零電壓切換較佳，因為若開關在零電流切換時，儲存 在開關內部電容的電荷將會造成切換損失，尤其在高頻時更為嚴重。一般而言，在中、大功率的直流對直流轉換器電路中，相移控制的全橋轉換器 (full-bride converter)是最常用的電路形式之一。配合參見圖1，為現有全橋相移式零電 壓切換轉換器的電路圖。該全橋相移式零電壓切換轉換器主要包含一全橋式切換電路10A、 一隔離變壓器20A、一全波整流電路30A以及一低通濾波電路40A。該全橋式切換電路10A電性連接一直流輸入電壓Vga。該隔離變壓器20A的一一 次側繞組(包含一一次側漏電感Lea)電性連接該全橋式切換電路10A。該隔離變壓器20A 的一二次側繞組電性連接該一全波整流電路30A。并且，該低通濾波電路40A電性連接該全 波整流電路30A。因此，在此電路架構下，以傳送該直流輸入電壓Vga提供的能量至所供應 的一負載RLa。該全波整流電路30A包含一第一整流二極管SRla與一第二整流二極管SR2a，并且 電性連接該隔離變壓器20A的該二次側繞組，用以整流該隔離變壓器20A的該二次側繞組的輸出電壓。該低通濾波電路40A由一輸出濾波電感Loa與一輸出濾波電容Coa所形成， 并且電性連接該全波整流電路30A，用以濾除該全波整流電路30A所輸出的整流電壓的高 頻諧波成分，提供該負載RLa所需電壓準位的一輸出電壓(未標示)。該全橋式切換電路IOA包含四個功率開關組件，亦即分別為一第一功率開關組件 Qla、一第二功率開關組件Q2a、一第三功率開關組件Q3a以及一第四功率開關組件Q4a。并 且，每一該些功率開關組件Ql^Q4a皆含有一反向并聯二極管(未標示)，或稱為本體二極 管(body diode)與一寄生電容(parasiticcapacitance)(未標示)。此外，該全橋式切 換電路IOA由兩組橋臂所構成，每組橋臂由上述兩個功率開關組件所組成。由于該第一功 率開關組件Qla與該第二功率開關組件Q2a是在有效脈沖寬度調制信號(effective PWM signal)的正緣(rising edge)時觸發導通，因此，該第一功率開關組件Qla與第二功率開 關組件Q2a組成的橋臂稱為一超前臂(leading-edge lag)(未標示)。反之，由于該第三功 率開關組件Q3a與該第四功率開關組件Q4a是在有效脈沖寬度調制信號的負緣(falling edge)時觸發導通，因此，該第三功率開關組件Q3a與該第四功率開關組件Q4a組成的橋臂 稱為一落后臂(lagging-edge lag)(未標示)。對該落后臂而言，零電壓切換的實現在于負載電流由該隔離變壓器20A的該二次 側反射至該一次側。因此，該落后臂所產生的感應能量如下列第1式表示Elag = 0. 5XLmXIm2+0. 5Xn2XLoaX (ILoap/n)2+0. 5XLeaX (Im+IL。ap/n)2...(第 1 式)其中，Elag表示該落后臂所產生的感應能量；Im表示該隔離變壓器20A的該一次側 繞組的磁化電流(magnetizing current)；該Ι ΜΡ則表示流經該輸出濾波電感Loa電流的 最大值；而該系數η則為該隔離變壓器20Α的該一次側繞組與該二次側繞組的匝數比。因為該低通濾波電路40Α的該輸出濾波電感Loa所儲存能量相較于該些一次側寄 生電容充電或放電所需的能量是大的，也就是說，該落后臂提供零電壓切換所需要能量是 足夠的。因此，在負載變化較大的使用范圍下，該第三功率開關組件Q3a與該第四功率開關 組件Q4a是容易達成零電壓切換。然而，對該超前臂而言，零電壓切換的實現在該隔離變壓器20A的該漏電感Le和 該第一功率開關組件Qla與該第二功率開關組件Q2a所提供的諧振。因此，該超前臂所產 生的感應能量如下列第2式表示Elead = 0. 5 X LeaX (Ipr+Im)2···(第 2 式)其中，Elead表示該超前臂所產生的感應能量。特別是在輕載時，該第一功率開關組件Qla與該第二功率開關組件Q2a是較難實 現零電壓切換。故此，整體而言，該相移式全橋零電壓切換轉換器較不適合應用在負載變化 較大的使用范圍下。因此，如何設計出一種具有零電壓切換輔助電路的全橋相移式轉換器，能改善現 有相移式全橋零電壓切換轉換器的超前臂無法提供零電壓切換所需的能量，乃為本案發明 人所欲行克服并加以解決的一大課題。
發明內容為了達成上述目的，本實用新型提供一種具有零電壓切換輔助電路的全橋相移式轉換器。具有零電壓切換輔助電路的全橋相移式轉換器電性連接直流輸入電壓，以傳送直 流輸入電壓提供的能量至所供應的負載。具有零電壓切換輔助電路的全橋相移式轉換器包 含全橋式切換電路、隔離變壓器、零電壓切換輔助電路、全波整流電路以及低通濾波電路。全橋式切換電路包含四個功率開關組件，分別為第一功率開關組件、第二功率開 關組件、第三功率開關組件以及第四功率開關組件，以切換直流輸入電壓為方波電壓；其 中，每一功率開關組件分別具有與功率開關組件并聯的二極管與寄生電容，并且，第一功率 開關組件與第二功率開關組件系形成超前臂，第三功率開關組件與第四功率開關組件系形 成落后臂。隔離變壓器具有一次側繞組與二次側繞組，并且電性連接全橋式切換電路，以接 收方波電壓，并利用一次側繞組與二次側繞組的匝數比轉換方波電壓的大小。零電壓切換輔助電路包含第一輔助電容、第二輔助電容以及輔助電感。第一輔助 電容具有第一端與第二端；其中，第一端電性連接全橋式切換電路的第一功率開關組件與 第三功率開關組件。第二輔助電容具有第一端與第二端；其中，第一端電性連接第一輔助 電容的第二端，而第二端電性連接全橋式切換電路的第二功率開關組件與第四功率開關組 件。輔助電感具有第一端與第二端；其中，第一端電性連接第一輔助電容的第二端，而第二 端電性連接隔離變壓器的一次側繞組。全波整流電路電性連接隔離變壓器的二次側繞組，整流隔離變壓器的二次側繞組 的輸出電壓。低通濾波電路電性連接全波整流電路，濾除全波整流電路所輸出的整流電壓的高 頻諧波成分；藉此，利用提供零電壓切換輔助電路的輔助電感，以增加超前臂所提供的儲能，而 確保全橋相移式轉換器達成正常的零電壓切換操作。具有零電壓切換輔助電路的全橋相移式轉換器，還包含一電壓補償電路，電性連 接該低通濾波電路，以接收該全橋相移式轉換器的一輸出電壓，并產生一輸出補償電壓；及 一相移脈沖寬度調制控制器，電性連接該電壓補償電路，以接收該輸出補償電壓，并產生四 個開關驅動信號，分別為一第一開關驅動信號、一第二開關驅動信號、一第三開關驅動信號 以及一第四開關驅動信號，分別控制所對應的該些功率開關組件的導通與截止。該第一開關驅動信號與該第二開關驅動信號為準位互補的電壓信號。該第三開關驅動信號與該第四開關驅動信號為準位互補的電壓信號。該超前臂的該第一功率開關組件與該第二功率開關組件的諧振，由該隔離變壓器 的一一次側漏電感與該第一該寄生電容和該第二該寄生電容所形成的一等效諧振電容所 產生。該落后臂的該第三功率開關組件與該第四功率開關組件的諧振，由該隔離變壓器 的一一次側漏電感與該第三該寄生電容和該第四該寄生電容所形成的一等效諧振電容所產生。該隔離變壓器的該二次側繞組為一中心抽頭式繞組。 該低通濾波電路為一電感與一電容所組成。 為了能更進一步了解本實用新型為達成預定目的所采取的技術、手段及功效，請 參閱以下有關本實用新型的詳細說明與附圖，相信本實用新型的目的、特征與特點，當可由此得一深入且具體的了解，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本實用新型加以限 制。
圖1為現有全橋相移式零電壓切換轉換器的電路圖；圖2為本實用新型一具有零電壓切換輔助電路的全橋相移式轉換器的電路圖；及圖3為該全橋相移式轉換器操作的時序與電壓、電流波形圖；圖4A為該全橋相移式轉換器于能量傳送操作下的等效電路圖；及圖4B為該全橋相移式轉換器于飛輪狀態操作下的等效電路圖。其中，附圖說明Vga直流輸入電壓IOA全橋式切換電路[0040]Qla第一功率開關組件Q2a第二功率開關組件[0041]Q3a第三功率開關組件Q4a第四功率開關組件[0042]20A隔離變壓器Lea一次側漏電感[0043]30A全波整流電路SRla第一整流二極管[0044]SR2a 第二整流二極管40A低通濾波電路[0045]Loa輸出濾波電感Coa輸出濾波電容[0046]RLa負載Vg直流輸入電壓[0047]10全橋式切換電路Ql第一功率開關組件[0048]Dl第一二極管Cl第一寄生電容[0049]Q2第二功率開關組件D2第二二極管[0050]C2第二寄生電容Q3第三功率開關組件[0051]D3第三二極管C3第三寄生電容[0052]Q4第四功率開關組件D4第四二極管[0053]C4第四寄生電容SQl第一開關驅動信號[0054]SQ2第二開關驅動信號SQ3第三開關驅動信號[0055]SQ4第四開關驅動信號100零電壓切換輔助電路[0056]Ls輔助電感Csl第一輔助電容[0057]Cs2第二電輔助容VLs輔助電感電壓[0058]ILs輔助電感電流ILsp輔助電感電流最大值[0059]20隔離變壓器Le一次側漏電感[0060]Vpr一次側電壓Ipr一次側電流
具體實施方式
有關本實用新型的技術內容及詳細說明，配合附圖說明如下請參見圖2，為本實用新型一具有零電壓切換輔助電路的全橋相移式轉換器的電 路圖。該全橋相移式轉換器電性連接一直流輸入電壓Vg，以傳送該直流輸入電壓Vg提供的 能量至所供應的一負載RL。該全橋相移式轉換器主要包含一全橋式切換電路10、一隔離變 壓器20、一全波整流電路30以及一低通濾波電路40。本實用新型的該全橋相移式轉換器與現有的全橋相移式轉換器最大差異在于，本實用新型的該全橋相移式轉換器更提供一零 電壓切換輔助電路100。該全橋式切換電路10包含四個功率開關組件，亦即分別為一第一功率開關組件 Q1、一第二功率開關組件Q2、一第三功率開關組件Q3以及一第四功率開關組件Q4，用以切 換該直流輸入電壓Vg為一方波電壓。其中，每一功率開關組件QfQ4分別具有與該功率開 關組件Ql Q4反向并聯的一二極管Dl D4，或稱為本體二極管(body diode)與一寄生電容 (parasiticcapacitance) C1 C4，亦即，該第一功率開關組件Ql并聯該第一二極管Dl與該 第一寄生電容Cl ；該第二功率開關組件Q2并聯該第二二極管D2與該第二寄生電容C2 ；該 第三功率開關組件Q3并聯該第三二極管D3與該第三寄生電容C3 ；以及，該第四功率開關 組件Q4并聯該第四二極管D4與該第四寄生電容C4。此外，該第一功率開關組件Ql與該第 二功率開關組件Q2形成一超前臂(leading-edge lag)(未標示)，而該第三功率開關組件 Q3與該第四功率開關組件Q4形成一落后臂(lagging-edge lag)(未標示)。該隔離變壓器20具有一一次側繞組(未標示)與一二次側繞組(未標示)。該隔 離變壓器20具有與該一次側繞組串聯的一一次側漏電感Le，并且，該二次側繞組為一中心 抽頭式繞組。該隔離變壓器20電性連接該全橋式切換電路10，用以接收該方波電壓，并利 用該一次側繞組與該二次側繞組的匝數比轉換該方波電壓的大小。此外，該隔離變壓器20 可提供一次側電路與二次側電路之間達到隔離的功能。該零電壓切換輔助電路100包含一第一輔助電容Csl、一第二輔助電容Cs2以及 一輔助電感Ls。該第一輔助電容Csl具有一第一端(未標示)與一第二端(未標示)。其 中，該第一端電性連接該全橋式切換電路10的該第一功率開關組件Ql與該第三功率開關 組件Q3 (即該全橋式切換電路10的上臂功率開關組件)。該第二輔助電容Cs2具有一第一 端(未標示)與一第二端(未標示)。其中，該第一端電性連接該第一輔助電容Csl的該第 二端，而該第二端電性連接該全橋式切換電路10的該第二功率開關組件Q2與該第四功率 開關組件Q4 (即該該全橋式切換電路的下臂功率開關組件)。該輔助電感Ls具有一第一端 (未標示)與一第二端(未標示)。其中，該第一端電性連接該第一輔助電容Csl的該第二 端，而該第二端電性連接該隔離變壓器20的該一次側繞組。該全波整流電路30包含一第一整流二極管SRl與一第二整流二極管SR2，并且電 性連接該隔離變壓器20的該二次側繞組，用以整流該隔離變壓器20的該二次側繞組的輸 出電壓。該低通濾波電路40包含一輸出濾波電感Lo與一輸出濾波電容Co，并且電性連接 該全波整流電路30，用以濾除該全波整流電路30所輸出的整流電壓的高頻諧波成分，提供 該負載RL所需電壓準位的一輸出電壓Vo。此外，該具有零電壓切換輔助電路的全橋相移式轉換器也配合一反饋控制電路 (未圖標)，藉由相位調制的方式，對該些功率開關組件QfQ4提供不同相移控制，以達成該 輸出電壓Vo的穩壓調節(regulation)功能。也就是說，該反饋控制電路用以確保該輸出 電壓Vo受到該直流輸入電壓Vg或該輸出負載RL的變動影響程度最小。該反饋控制電路 主要包含一電壓補償電路與一相移脈沖寬度調制控制器。該電壓補償電路電性連接該低通 濾波電路40，用以接收該全橋相移式轉換器的該輸出電壓Vo，并產生一輸出補償電壓。該 相移脈沖寬度調制控制器電性連接該電壓補償電路，用以接收該輸出補償電壓，并且根據 該輸出補償電壓控制該相移脈沖寬度調制控制器的輸出方波的責任周期Dp (參見圖3)，并產生四個開關驅動信號，分別為一第一開關驅動信號SQ1、一第二開關驅動信號SQ2、一第 三開關驅動信號SQ3以及一第四開關驅動信號SQ4，分別控制所對應的該些功率開關組件 Ql、4的導通與截止。亦即，該第一開關驅動信號SQl用以控制該第一功率開關組件Ql的 導通與截止；該第二開關驅動信號SQ2用以控制該第二功率開關組件Q2的導通與截止；該 第三開關驅動信號SQ3用以控制該第三功率開關組件Q3的導通與截止；以及，該第四開關 驅動信號SQ4用以控制該第四功率開關組件Q4的導通與截止。該第一開關驅動信號SQl與該第二開關驅動信號SQ2為準位互補的電壓信號 (參見圖3)，并且，該第三開關驅動信號SQ3與該第四開關驅動信號SQ4為準位互補的電 壓信號。此外，由于該些功率開關組件Qf Q4具有導通延遲(turn-on delay)與截止延遲 (turn-off delay)的非理想現象，因此，為了避免該超前臂或該落后臂在非完全導通或截 止狀態下發生短路的情況，故此，在本實施例中，在該第一功率開關組件Ql與該第二功率 開關組件Q2，或該第三功率開關組件Q3與該第四功率開關組件Q4導通與截止時，提供一延 遲時間Td。值得一提，該延遲時間Td乃為該些功率開關組件QfQ4完成零電壓切換的關 鍵。因此，在考慮該延遲時間Td的效應后，該脈沖寬度調制控制器的責任周期也應為一有 效責任周期(effective duty) Deff0請參見圖3，為該全橋相移式轉換器操作的時序與電壓、電流波形圖。該具有零電 壓切換輔助電路的全橋相移式轉換器的操作順序將配合圖3，以不同時間區間表達更詳細 的描述。所述如下(1)第一時間區間Δ tl (第一時間tl至第二時間t2)該第一時間區間Atl亦可稱為能量傳送區間。該第一功率開關組件Ql與該第四 功率開關組件Q4為導通狀態，而該第二功率開關組件Q2與該第三功率開關組件Q3為截止 狀態。該直流輸入電壓Vg經由該第一功率開關組件Ql與該第二功率開關組件Q2，使得該 零電壓切換輔助電路100的該輔助電感Ls的跨壓(輔助電感電壓VJ為該直流輸入電壓 Vg的一半，并且，該隔離變壓器20的該一次側繞組跨壓等于該直流輸入電壓Vg大小。因此， 該一次側漏電感Le被充電而儲存能量(磁能)，并且，該隔離變壓器20的一次側電流Ipr 會逐漸上升，同時，該隔離變壓器20的二次側會獲得由一次側電壓Vpr感應到二次側的感 應電壓。因此，該全波整流電路30的該第一整流二極管SRl為順向偏壓(forward biased) 而導通，而該第二整流二極管SR2為逆向偏壓(reversebiased)而截止。能量會從輸入電 源端經由該隔離變壓器20而傳送到負載端。在該第一時間區間Atl，該全橋相移式轉換器 于能量傳送操作下的等效電路圖如圖4A所示。(2)第二時間區間At2(第二時間t2至第三時間t3)當t = t2時，該第四功率開關組件Q4截止，此時該隔離變壓器20的該一次側電 流Ipr上升至最大值。該直流輸入電壓Vg經由對該第四功率開關組件Q4的該第四寄生電 容C4充電，并使該第三功率開關組件Q3的該第三寄生電容C3放電，使得該第四功率開關 組件Q4的汲源極跨壓等于該直流輸入電壓Vg大小。當t = t3時，由于該第三功率開關組 件Q3所并聯的該第三二極管D3所提供的電壓箝制作用(voltage clamping)，使得該第三 功率開關組件Q3的汲源極跨壓接近零電壓，此時電路的等效諧振電感與等效諧振電容產 生諧振。(3)第三時間區間At3(第三時間t3至第四時間t4)[0075]當t = t3時，該第三功率開關組件Q3導通，并且，由于該第三二極管D3因電路產 生諧振而導通，因此流入大部份的電流，使得該第三功率開關組件Q3達到零電壓切換。(4)第四時間區間At4(第四時間t4至第五時間t5)當t = t4時，該第一功率開關組件Ql截止，該隔離變壓器20的該一次側漏電感 Le與該第一功率開關組件Ql的該第一寄生電容Cl充電，并使得該第二功率開關組件Q2的 該第二寄生電容C2放電。當t = t5時，流經該輔助電感Ls的一輔助電感電流L上升至 最大值1_。此時，該全波整流電路30的該第一整流二極管SRl與該第二整流二極管SR2 同時導通，因此，該隔離變壓器20的二次側電路進入飛輪狀態(freewheel state)，該隔離 變壓器20 —次側短路，因此該一次側繞組與該二次側繞組上都沒有電壓，使得該輸出濾波 電感Lo并不會反射至該隔離變壓器20的一次側。由于該隔離變壓器20的一次側電流無 法提供足夠的能量，所以該隔離變壓器20 二次側接近零電壓。并且，在此短路區間，該全橋 相移式轉換器的等效電路可如圖4B表示，為該全橋相移式轉換器于飛輪狀態操作下的等 效電路圖。此時，該輔助電感Ls可等效為一電流源，并且，該超前臂的該第一功率開關組件 Ql與該第二功率開關組件Q2的諧振，由該隔離變壓器20的該一次側漏電感Le所形成的等 效諧振電感與該第一寄生電容Cl和該第二寄生電容C2所形成的等效諧振電容所產生。因 為增加該零電壓切換輔助電路100的該輔助電感Ls，因此，流經該輔助電感Ls的電流能增 加該隔離變壓器20的該一次側電流Ipr，而能充足地提供對該第一寄生電容Cl與該第二寄 生電容C2充電或放電所需的能量。(5)第五時間區間At5(第五時間t5至第六時間t6)當t = t5時，當該第二二極管D2導通時，將該第二功率開關組件Q2導通，使得該 第二功率開關組件Q2的汲源極跨壓接近零電壓，此時該第二功率開關組件Q2達到零電壓 切換。因為該隔離變壓器20的該一次側電流Ipr為線性減少至零時，該第二二極管D2與 該第三二極管D3自動關閉截止后，該隔離變壓器20的該一次側電流Ipr經由該第二功率 開關組件Q2與該第三功率開關組件Q3繼續減小為負值電流。當t = t6時，該隔離變壓器 20的該一次側電流Ipr下降至最小值。上述為該全橋相移式轉換器于正半周期的零電壓切換操作說明。然而，由于該全 橋相移式轉換器于負半周期的零電壓切換與正半周期的零電壓切換操作為對稱，因此，可 進一步參見圖3，能以了解該全橋相移式轉換器于負半周期的零電壓切換操作，在此不再贅 述。由于該全橋相移式轉換器所提供該零電壓切換輔助電路100，因此，對于超前臂的 零電壓切換，除了增加少許流過該超前臂的電流外，亦即流過該第一功率開關組件Ql與該 第二功率開關組件Q2，并不會干擾功率級(power stage)的操作。因此，在不影響該全橋相 移式轉換器正常操作情況以及擴大負載的使用范圍下，能夠設計該輔助電感Ls的大小用 以產生足夠的感應能量，以提供該超前臂的該第一寄生電容Cl與該第二寄生電容C2充電、 放電所需的能量。因此，該超前臂所產生的感應能量如下列第3式表示Elead = 0. 5 X Le X (Ipr+Im) 2+0. 5 X Ls X ILsp2...(第 3 式)其中，Elead表示該超前臂所產生的感應能量；Im表示該隔離變壓器20的該一次側 繞組的磁化電流(magnetizing current)；而該則表示該輔助電感電流Ils的最大值。[0085]由于該全橋相移式轉換器所提供該零電壓切換輔助電路100，因此，第3式與第2 式相較之下，可明顯看出，增加的部份為該輔助電感Ls所提供的能量(0.5XLsXI_2)。藉此，利用提供該零電壓切換輔助電路的該輔助電感Ls，以增加該全橋式切換電 路的該超前臂于零電壓切換操作下所需的能量，而確保該全橋相移式轉換器達成正常的零 電壓切換操作。并且，該全橋相移式轉換器可在維持最大可用的責任周期情況下，在負載變 化較大的使用范圍下達成零電壓切換操作。但，以上所述，僅為本實用新型較佳具體實施例的詳細說明與圖式，本實用新型的 特征并不局限于此，并非用以限制本實用新型，本實用新型的所有范圍應以下述的權利要 求為準，凡合于本實用新型申請專利范圍的精神與其類似變化的實施例，皆應包含于本實 用新型的范疇中，任何本領域的技術人員在本實用新型的領域內，可輕易思及的變化或修 飾皆可涵蓋在以下本案的專利范圍。
權利要求一種具有零電壓切換輔助電路的全橋相移式轉換器，電性連接一直流輸入電壓，以傳送該直流輸入電壓提供的能量至所供應的負載；該具有零電壓切換輔助電路的全橋相移式轉換器包含一用于切換該直流輸入電壓為一方波電壓的全橋式切換電路，包含四個功率開關組件，分別為一第一功率開關組件、一第二功率開關組件、一第三功率開關組件以及一第四功率開關組件；其中，每一功率開關組件分別具有與該功率開關組件并聯的一二極管與一寄生電容，并且，該第一功率開關組件與該第二功率開關組件形成一超前臂，該第三功率開關組件與該第四功率開關組件形成一落后臂；一隔離變壓器，具有一一次側繞組與一二次側繞組，并且電性連接該全橋式切換電路，以接收該方波電壓，并利用該一次側繞組與該二次側繞組的匝數比轉換該方波電壓的大小；一零電壓切換輔助電路，包含一第一輔助電容，具有一第一端與一第二端；其中，該第一端電性連接該全橋式切換電路的該第一功率開關組件與該第三功率開關組件；一第二輔助電容，具有一第一端與一第二端；其中，該第一端電性連接該第一輔助電容的該第二端，而該第二端電性連接該全橋式切換電路的該第二功率開關組件與該第四功率開關組件；及一輔助電感，具有一第一端與一第二端；其中，該第一端電性連接該第一輔助電容的該第二端，而該第二端電性連接該隔離變壓器的該一次側繞組；一全波整流電路，電性連接該隔離變壓器的該二次側繞組，整流該隔離變壓器的該二次側繞組的輸出電壓；及一低通濾波電路，電性連接該全波整流電路，濾除該全波整流電路所輸出的整流電壓的高頻諧波成分。
2.如權利要求1的具有零電壓切換輔助電路的全橋相移式轉換器，其特征在于，還包含一電壓補償電路，電性連接該低通濾波電路，以接收該全橋相移式轉換器的一輸出電 壓，并產生一輸出補償電壓；及一相移脈沖寬度調制控制器，電性連接該電壓補償電路，以接收該輸出補償電壓，并產 生四個開關驅動信號，分別為一第一開關驅動信號、一第二開關驅動信號、一第三開關驅動 信號以及一第四開關驅動信號，分別控制所對應的該些功率開關組件的導通與截止。
3.如權利要求2的具有零電壓切換輔助電路的全橋相移式轉換器，其特征在于，該第 一開關驅動信號與該第二開關驅動信號為準位互補的電壓信號。
4.如權利要求2的具有零電壓切換輔助電路的全橋相移式轉換器，其特征在于，該第 三開關驅動信號與該第四開關驅動信號為準位互補的電壓信號。
5.如權利要求1的具有零電壓切換輔助電路的全橋相移式轉換器，其特征在于，該超 前臂的該第一功率開關組件與該第二功率開關組件的諧振，由該隔離變壓器的一一次側漏 電感與該第一該寄生電容和該第二該寄生電容所形成的一等效諧振電容所產生。
6.如權利要求1的具有零電壓切換輔助電路的全橋相移式轉換器，其特征在于，該落 后臂的該第三功率開關組件與該第四功率開關組件的諧振，由該隔離變壓器的一一次側漏電感與該第三該寄生電容和該第四該寄生電容所形成的一等效諧振電容所產生。
7.如權利要求1的具有零電壓切換輔助電路的全橋相移式轉換器，其特征在于，該隔 離變壓器的該二次側繞組為一中心抽頭式繞組。
8.如權利要求1的具有零電壓切換輔助電路的全橋相移式轉換器，其特征在于，該低 通濾波電路為一電感與一電容所組成。
專利摘要本實用新型公開了一種具有零電壓切換輔助電路的全橋相移式轉換器，包含全橋式切換電路、隔離變壓器、零電壓切換輔助電路、全波整流電路以及低通濾波電路，以傳送直流輸入電壓提供的能量至所供應的負載。藉此，利用提供零電壓切換輔助電路的輔助電感，以增加全橋式切換電路的超前臂于零電壓切換操作下所需的能量，而確保全橋相移式轉換器達成正常的零電壓切換操作。
文檔編號H02M3/335GK201623633SQ20102013650
公開日2010年11月3日 申請日期2010年3月8日 優先權日2010年3月8日
發明者薛長德 申請人:群光電能科技股份有限公司