專利名稱：雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源轉(zhuǎn)換電路，尤其涉及一種雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路。
背景技術(shù)：
近年來隨著科技的進(jìn)步，具有各式各樣不同功能的電子產(chǎn)品已逐漸被研發(fā)出來， 這些具有各式各樣不同功能的電子產(chǎn)品不但滿足了人們的各種不同需求，更融入每個(gè)人的 日常生活，使得人們生活更為便利。這些各式各樣不同功能的電子產(chǎn)品由各種電子元件所組成，而每一個(gè)電子元件所 需的電源電壓不盡相同，由于，現(xiàn)今的供電系統(tǒng)提供的交流電源并不適合直接提供給電子 產(chǎn)品使用。為了提供適當(dāng)?shù)碾妷航o每一個(gè)電子元件，使其正常運(yùn)行，這些電子產(chǎn)品需要通過 電源轉(zhuǎn)換電路將交流電源，例如一般的市電，轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)碾妷航o每一個(gè)電子元件使用。電源轉(zhuǎn)換電路依其電路架構(gòu)的不同，約可粗略地區(qū)分為線性式和交換式電源轉(zhuǎn)換 電路兩種，簡單的線性式電源轉(zhuǎn)換電路是由變壓器、二極管整流器和電容濾波器所組成，其 優(yōu)點(diǎn)是電路簡單且成本低，但是因使用較大的變壓器且轉(zhuǎn)換效率低，所以無法使用在體積 較小或長時(shí)間使用的電子產(chǎn)品中。相較于線性式電源轉(zhuǎn)換電路，交換式電源轉(zhuǎn)換電路具有 較高的轉(zhuǎn)換效率及較小的體積，因此，長時(shí)間使用或小型化的電子產(chǎn)品大多會使用交換式 電源轉(zhuǎn)換電路。傳統(tǒng)雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路由第一級電源電路產(chǎn)生固定電壓值的總線電壓，再 由第二級電源電路接收總線電壓而產(chǎn)生額定電壓值的輸出電壓，以提供額定電壓值的輸出 電壓給電子產(chǎn)品使用。當(dāng)輸入的交流電源中斷或發(fā)生異常時(shí)，傳統(tǒng)雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電 路的輸出電壓會受影響而中斷或發(fā)生異常，無法維持為額定值，同時(shí)，輸出電壓更會隨著電 子產(chǎn)品的耗電量變化。當(dāng)電子產(chǎn)品的耗電量較大，而輸入的交流電源中斷或發(fā)生異常時(shí)，輸 出電壓的電壓值與額定電壓值之間電壓差值相對較大且會隨著時(shí)間的增加而迅速下降，而 電子產(chǎn)品的耗電量越大，輸出電壓的電壓值下降速度越快。此外，傳統(tǒng)雙級交換式電源轉(zhuǎn)換 電路的第二級電源電路依據(jù)額定輸出電量設(shè)計(jì)第二級電源電路的運(yùn)行模式，例如PWM模式 或諧振模式等，傳統(tǒng)雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路的第二級電源電路在不同的輸出電量，即不 論電子產(chǎn)品的耗電量有不同的情況下，運(yùn)行模式不發(fā)生變化。而在第二級電源電路的運(yùn)行 模式固定不變的狀況下，第二級電源電路的效率無法維持在高運(yùn)行效率值。一般說來，電子 產(chǎn)品需要在特定耗電量例如在額定的耗電量時(shí)，第二級電源電路才會具有高運(yùn)行效率。因此，如何發(fā)展一種可改善上述公知技術(shù)缺陷的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，實(shí)為 相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域目前所迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，使雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電 路于輸入電壓中斷或發(fā)生異常時(shí)，雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路的維持時(shí)間不會隨著電子產(chǎn)品 的耗電量而改變，且于輸入電壓短暫地中斷或發(fā)生異常時(shí)，輸出電壓可以維持額定值，不會受到輸入電壓影響而立即中斷或發(fā)生異常。此外，雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路不但在電子 產(chǎn)品較高的耗電量時(shí)具有高的運(yùn)行效率，在電子產(chǎn)品較低的耗電量時(shí)同樣具有高的運(yùn)行效率。為達(dá)上述目的，本發(fā)明的一較廣義實(shí)施方式為提供一種雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電 路，用以接收輸入電壓而產(chǎn)生輸出電壓或輸出電流，雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路包括第一級 電源電路，其包含第一開關(guān)電路，且第一級電源電路連接于電源總線，用以接收輸入電壓且 通過第一開關(guān)電路導(dǎo)通或截止產(chǎn)生總線電壓；總線電容，連接于電源總線與第一共參考端 之間，用以儲存電能；第二級電源電路，其包含第二開關(guān)電路，且第二級電源電路連接于電 源總線，用以接收總線電壓且通過第二開關(guān)電路導(dǎo)通與截止產(chǎn)生輸出電壓或輸出電流至負(fù) 載電路；以及電源控制單元，連接于第一級電源電路的第一開關(guān)電路、第二級電源電路的第 二開關(guān)電路的控制端以及電源總線，用以分別控制第一開關(guān)電路與第二開關(guān)電路運(yùn)行，且 控制該總線電壓的電壓值隨著負(fù)載電路的耗電量大小而動態(tài)地變化，同時(shí)控制第二級電源 電路根據(jù)負(fù)載電路的耗電量大小選擇性地改變第二開關(guān)電路的運(yùn)行模式。本發(fā)明的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路的第一級電源電路不會產(chǎn)生固定電壓值的總 線電壓，總線電壓的電壓值會隨著電子產(chǎn)品的耗電量大小而變化。此外，雙級交換式電源轉(zhuǎn) 換電路的第二級電源電路會根據(jù)電子產(chǎn)品的耗電量大小選擇性地改變?yōu)槊}沖寬度調(diào)制模 式或諧振模式運(yùn)行，于低耗電量狀態(tài)與非低耗電量狀態(tài)分別選用較適用的脈沖寬度調(diào)制模 式運(yùn)行或諧振模式運(yùn)行，使雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路不但在電子產(chǎn)品較高的耗電量時(shí)具有 高的運(yùn)行效率，在電子產(chǎn)品較低的耗電量時(shí)同樣具有高的運(yùn)行效率。


圖 1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路的電路方塊示意圖。圖 2 為本發(fā)明較佳實(shí)施例的負(fù)載電路的耗電狀態(tài)與耗電量大小對應(yīng)關(guān)系圖。圖 3 為本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的負(fù)載電路的耗電狀態(tài)與耗電量大小對應(yīng)關(guān)系圖。
圖4 為本發(fā)明較佳實(shí)施例的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路的總線電壓與耗電量大小
對應(yīng)關(guān)系圖。圖 5為本發(fā)明較佳實(shí)施例的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路的總線電壓與耗電量大小
對應(yīng)關(guān)系圖。圖6 為本發(fā)明較佳實(shí)施例的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路的詳細(xì)電路示意圖。圖 7為為本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路的詳細(xì)電路示意圖。
圖8 為本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路的詳細(xì)電路示意圖。
圖9為本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路的詳細(xì)電路示意圖。
上述附圖中的附圖標(biāo)記說明如下 1 雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路11 第一級電源電路
111 第一開關(guān)電路112 第一輸入整流電路
113 第一電流檢測電路114 第二輸入整流電路
115 第三開關(guān)電路116 第二電流檢測電路
12第二級電源電路121 第二開關(guān)電路
122 諧振電路123 輸出整流電路
124 輸出濾波電路13 電源控制單元
131 第一級控制電路132 反饋電路
133 第二級控制電路2 負(fù)載電路
Cbu總線電容Cr 諧振電容
C01第一輸出電容
L1第一升壓電感L2:第二升壓電感
Lj-諧振電感Nr 感應(yīng)線圈
N1第一感應(yīng)線圈N2 第二感應(yīng)線圈
Tr隔離變壓器Np 初級線圈
Ns次級線圈D1 第一二極管
D2第二二極管Rsl 第一電流檢測電阻
Rs2第二電流檢測電阻B1 電源總線
Ql Q6 第一 第六開關(guān)Qla Q6a 第一端
Qib Q6b 第二端Qa 第一整流開關(guān)
Qb第二整流開關(guān)Iin:輸入電流
I0輸出電流I1 第一電流
I2第二電流Ir 諧振電流
Vin輸入電壓Vbus 總線電壓
Vf反饋信號V0 輸出電壓
Vr諧振電流檢測信號Vsl 第一電流檢測信號
Vs2第二電流檢測信號V1-V4:第一 第四電壓值
V11第一電感電流檢測信號V12 第二電感電流檢測信號
Val第一整流輸入電壓Va2 第二整流輸入電壓
COMl 第一共參考端COM2 第二共參考端
P。負(fù)載電路的耗電量P1 Ρ5 第一 第五耗電量
S1低耗電量狀態(tài)S2 非低耗電量狀態(tài)
Vdi第一控制信號Vd2 第二控制信號
Vpfci 第一功率因數(shù)校正信號
Vpfc2 第二功率因數(shù)校正信號
Vkl第一整流信號Vk2 第二整流信號
具體實(shí)施例方式體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的一些典型實(shí)施例將在后段的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的 是本發(fā)明能夠在不同的方式上具有各種的變化，其都不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明 及附圖在本質(zhì)上當(dāng)作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。請參閱圖1，其為本發(fā)明較佳實(shí)施例的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路的電路方塊示意 圖。本發(fā)明的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路1用以接收輸入電壓Vin的電能而產(chǎn)生額定的輸出電壓V?；蜉敵鲭娏鱅。至電子產(chǎn)品的負(fù)載電路2，該雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路1包括第一 級電源電路11、第二級電源電路12、電源控制單元13以及總線電容Cbus。其中，第一級電源 電路11包含第一開關(guān)電路111，且第一開關(guān)電路111的控制端連接于電源控制單元13的第 一級控制電路131，而第一級電源電路11分別連接于電源總線B1與電源控制單元13的第 一級控制電路131，用以接收輸入電壓Vin的電能且通過第一開關(guān)電路111的導(dǎo)通與截止產(chǎn) 生總線電壓Vbus。第二級電源電路12包含第二開關(guān)電路121，且第二開關(guān)電路121的控制端連接于 電源控制單元13的第二級控制電路133，而第二級電源電路12分別連接于電源總線Bi、負(fù) 載電路2以及電源控制單元13的第二級控制電路133，用以接收總線電壓Vbus的電能且通 過第二開關(guān)電路121的導(dǎo)通與截止產(chǎn)生額定的輸出電壓V。或輸出電流I0提供至負(fù)載電路 2。總線電容Cbus的一端連接于電源總線B1、第一級電源電路11的電源輸出端與第二級電 源電路12的電源輸入端，而總線電容Cbus的另一端連接于第一共參考端C0M1，用以儲存電 能。電源控制單元13包含第一級控制電路131、反饋電路132以及第二級控制電路 133，其中第一級控制電路131連接于第一開關(guān)電路111的控制端與電源總線B1，其接收第 一級電源電路11的總線電壓Vbus用以產(chǎn)生至少一第一功率因數(shù)校正信號Vpra控制第一開 關(guān)電路111運(yùn)行，使總線電壓Vbus的電壓值隨著負(fù)載電路2的耗電量P。即第二級電源電路 負(fù)載的大小而線性變化或階段變化。反饋電路132連接于第二級電源電路12的電源輸出 端，用以根據(jù)第二級電源電路12的輸出電壓V?；蜉敵鲭娏鱅0產(chǎn)生對應(yīng)的反饋信號Vf。第 二級控制電路133連接于第二開關(guān)電路121的控制端與反饋電路132，除了根據(jù)反饋信號 Vf產(chǎn)生至少一第一控制信號Vdi控制第二開關(guān)電路121運(yùn)行外，更會根據(jù)輸出至負(fù)載電路2 的耗電量P。調(diào)整第一控制信號Vdi改變第二開關(guān)電路121的運(yùn)行模式。請參閱圖2并配合圖1，圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例的負(fù)載電路的耗電狀態(tài)與耗電 量大小對應(yīng)關(guān)系圖。如圖2所示，當(dāng)負(fù)載電路2的耗電量P。低于第一耗電量P1時(shí)，例如10 瓦特(W)，電源控制單元13會判定負(fù)載電路2為低耗電量狀態(tài)Si，電源控制單元13的第二 級控制電路133會控制第二開關(guān)電路121以脈沖寬度調(diào)制(pulse width modulation)模 式運(yùn)行，通過調(diào)整第二開關(guān)電路121導(dǎo)通時(shí)間與截止時(shí)間的占空比(duty cycle)，使第二 級電源電路12接收總線電壓Vbus的電能而產(chǎn)生額定的輸出電壓V?；蜉敵鲭娏鱅。。當(dāng)負(fù)載 電路2的耗電量P。高于第一耗電量P1時(shí)，電源控制單元13會判定負(fù)載電路2為非低耗電 量狀態(tài)S2，電源控制單元13的第二級控制電路133會控制第二級電源電路12的第二開關(guān) 電路121以諧振(resonant)模式運(yùn)行，此時(shí)第二開關(guān)電路121的導(dǎo)通時(shí)間與截止時(shí)間的占 空比設(shè)定為固定值，例如0.5，再通過調(diào)整第二開關(guān)電路121的運(yùn)行頻率，使第二級電源電 路12接收總線電壓Vbus的電能，產(chǎn)生諧振而輸出額定的輸出電壓V?；蜉敵鲭娏鱅。。請參閱圖3并配合圖1與圖2，圖3為本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的負(fù)載電路的耗電狀 態(tài)與耗電量大小對應(yīng)關(guān)系圖。圖3與圖2不同之處在于圖3具有遲滯現(xiàn)象(Hysteresis)， 如圖3所示，當(dāng)負(fù)載電路2為低耗電量狀態(tài)S1,負(fù)載電路2的耗電量P。上升而高于第一耗 電量P1且小于第二耗電量P2時(shí)，電源控制單元13會判定負(fù)載電路2為低耗電量狀態(tài)S1，直 到負(fù)載電路2的耗電量P。持續(xù)上升而高于第二耗電量P2時(shí)，電源控制單元13才會判定負(fù) 載電路2改變?yōu)榉堑秃碾娏繝顟B(tài)S2。相反地，當(dāng)負(fù)載電路2為非低耗電量狀態(tài)S2，負(fù)載電路2的耗電量P。下降而低于第二耗電量P2且大于第一耗電量P1時(shí)，電源控制單元13會判定 負(fù)載電路2為非低耗電量狀態(tài)S2，直到負(fù)載電路2的耗電量P。持續(xù)下降而低于第一耗電量 P1時(shí)，電源控制單元13才會判定負(fù)載電路2改變?yōu)榈秃碾娏繝顟B(tài)Sp換言之，當(dāng)負(fù)載電路 2的耗電量P。在第一耗電量P1或第二耗電量P2變化，且變化量小于第一耗電量P1與第二 耗電量P2的差值時(shí)，遲滯現(xiàn)象可以防止第二級電源電路12的運(yùn)行模式過于頻繁變換，以使 本發(fā)明的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路1更穩(wěn)定地運(yùn)行。其中，第一耗電量P1等于第二耗電量 P2可以適時(shí)地設(shè)定，當(dāng)?shù)谝缓碾娏縋1等于第二耗電量P2時(shí)，圖3會相等于圖2，沒有遲滯現(xiàn) 象。請參閱圖4并配合圖1，圖4為本發(fā)明較佳實(shí)施例的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路的總 線電壓與耗電量大小對應(yīng)關(guān)系圖。如圖4所示，總線電壓Vbus的電壓值會隨著負(fù)載電路2的 耗電量P。大小而線性變化，當(dāng)負(fù)載電路2的耗電量P。增加時(shí)，第一級控制電路131會控制 第一開關(guān)電路111的導(dǎo)通時(shí)間與截止時(shí)間的占空比，使總線電壓Vbus的電壓值隨著負(fù)載電 路2的耗電量P。增加，在本實(shí)施例中，總線電壓Vbus的電壓值與負(fù)載電路2的耗電量P。之 間實(shí)質(zhì)上為一固定比例值，在一些實(shí)施例中可以為別的函數(shù)關(guān)系例如線性關(guān)系或階梯關(guān)系 等等，可以參見別的實(shí)施例。相反地，當(dāng)負(fù)載電路2的耗電量P。減少時(shí)，總線電壓Vbus的電 壓值也會隨著負(fù)載電路2的耗電量P。減少，在本實(shí)施中總線電壓Vbus的電壓值與負(fù)載電路 2的耗電量P。之間成正比。請參閱圖5并配合圖1，圖5為本發(fā)明較佳實(shí)施例的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路的 總線電壓與耗電量大小對應(yīng)關(guān)系圖。如圖5所示，總線電壓Vbus的電壓值會隨著負(fù)載電路 2的耗電量P。大小而階段變化，當(dāng)負(fù)載電路2的耗電量P。小于第三耗電量P3時(shí)，第一級控 制電路131會通過調(diào)整第一開關(guān)電路111的導(dǎo)通時(shí)間與截止時(shí)間的占空比，使總線電壓Vbus 為第一電壓值V115當(dāng)負(fù)載電路2的耗電量P。大于第三耗電量P3且小于第四耗電量P4時(shí)， 第一級控制電路131會通過調(diào)整第一開關(guān)電路111的導(dǎo)通時(shí)間與截止時(shí)間的占空比，使總 線電壓Vbus為第二電壓值V2。當(dāng)負(fù)載電路2的耗電量P。大于第四耗電量P4且小于第五耗 電量P5時(shí)，第一級控制電路131會通過調(diào)整第一開關(guān)電路111的導(dǎo)通時(shí)間與截止時(shí)間的占 空比，使總線電壓Vbus為第三電壓值V3。當(dāng)負(fù)載電路2的耗電量P。大于第五耗電量P5時(shí)， 第一級控制電路131會通過調(diào)整第一開關(guān)電路111的導(dǎo)通時(shí)間與截止時(shí)間的占空比，使總 線電壓Vbus為第四電壓值V4。整體而言，總線電壓Vbus的電壓值會隨著負(fù)載電路2的耗電量P。增加而增加，在本 實(shí)施例中，電源控制單元13依據(jù)雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路1的額定輸出功率&區(qū)分為多個(gè) 耗電量區(qū)間，此多個(gè)耗電量區(qū)間分別為小于第三耗電量P3的第一耗電量區(qū)間、大于第三耗 電量P3且小于第四耗電量P4的第二耗電量區(qū)間、大于第四耗電量P4且小于第五耗電量P5 的第三耗電量區(qū)間以及大于第五耗電量P5的第四耗電量區(qū)間，再依據(jù)負(fù)載電路2目前的耗 電量P。對應(yīng)多個(gè)耗電量區(qū)間其中一個(gè)耗電量區(qū)間，使總線電壓Vbus為該耗電量區(qū)間設(shè)定的 電壓值。其中，雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路1的額定輸出功率Pa、第三耗電量P3、第四耗電量 P4以及第五耗電量P5之間大小關(guān)系，由大至小依序?yàn)殡p級交換式電源轉(zhuǎn)換電路1的額定輸 出功率Pa、第三耗電量P3、第四耗電量P4以及第五耗電量P5,其關(guān)系式為Pa > P5 > P4 > P3。
例如，第三耗電量P3為雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路1的額定輸出功率Pa的四分之 一，其關(guān)系式為
權(quán)利要求
一種雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，用以接收一輸入電壓而產(chǎn)生一輸出電壓或一輸出電流，該雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路包括一第一級電源電路，其包含一第一開關(guān)電路，且該第一級電源電路連接于一電源總線，用以接收該輸入電壓且通過該第一開關(guān)電路導(dǎo)通或截止產(chǎn)生一總線電壓；一總線電容，連接于該電源總線與一第一共參考端之間，用以儲存電能；一第二級電源電路，其包含一第二開關(guān)電路，且該第二級電源電路連接于該電源總線，用以接收該總線電壓且通過該第二開關(guān)電路導(dǎo)通與截止產(chǎn)生該輸出電壓或該輸出電流至一負(fù)載電路；以及一電源控制單元，連接于該第一級電源電路的該第一開關(guān)電路、該第二級電源電路的該第二開關(guān)電路的控制端以及該電源總線，用以分別控制該第一開關(guān)電路與該第二開關(guān)電路運(yùn)行，且控制該總線電壓的電壓值隨著該負(fù)載電路的耗電量大小而動態(tài)地變化，同時(shí)控制該第二級電源電路根據(jù)該負(fù)載電路的耗電量大小選擇性地改變該第二開關(guān)電路的運(yùn)行模式。
2.如權(quán)利要求1所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，該電源控制單元依據(jù)該負(fù)載電路的 耗電量判定該負(fù)載電路為一低耗電量狀態(tài)與一非低耗電量狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該第二開關(guān)電路的運(yùn)行模式包 含一脈沖寬度調(diào)制模式或一諧振模式。
4.如權(quán)利要求3所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，當(dāng)該負(fù)載電路為該低耗電量狀態(tài) 時(shí)，該電源控制單元通過調(diào)整該第二開關(guān)電路導(dǎo)通時(shí)間與截止時(shí)間的占空比，使該第二開 關(guān)電路以該脈沖寬度調(diào)制模式運(yùn)行。
5.如權(quán)利要求3所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，當(dāng)該負(fù)載電路為該非低耗電量狀態(tài) 時(shí)，該負(fù)載電路通過調(diào)整該第二開關(guān)電路的運(yùn)行頻率，使該第二開關(guān)電路以諧振模式運(yùn)行。
6.如權(quán)利要求2所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，當(dāng)該負(fù)載電路的耗電量低于一第一 耗電量時(shí)，該電源控制單元判定該負(fù)載電路為該低耗電量狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求6所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，當(dāng)該負(fù)載電路的耗電量高于一第二 耗電量時(shí)，該電源控制單元判定該負(fù)載電路為該非低耗電量狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求7所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，當(dāng)該第一耗電量等于該第二耗電量 時(shí)，該電源控制單元判定不具有遲滯現(xiàn)象，當(dāng)該第一耗電量不等于該第二耗電量時(shí)，該電源 控制單元判定具有遲滯現(xiàn)象。
9.如權(quán)利要求1所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該總線電壓的電壓值與該負(fù)載 電路的耗電量成正比。
10.如權(quán)利要求9所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，該總線電壓的電壓值與該負(fù)載電 路的耗電量之間實(shí)質(zhì)上為固定比例值。
11.如權(quán)利要求1所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該總線電壓的電壓值隨著該 負(fù)載電路的耗電量大小而線性變化或階段變化。
12.如權(quán)利要求11所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該電源控制單元依據(jù)該雙級 交換式電源轉(zhuǎn)換電路的額定輸出功率區(qū)分為多個(gè)耗電量區(qū)間，且依據(jù)該負(fù)載電路的耗電量 對應(yīng)所述多個(gè)耗電量區(qū)間其中一個(gè)耗電量區(qū)間，使該總線電壓為該耗電量區(qū)間設(shè)定的電壓 值。
13.如權(quán)利要求12所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，其中所述多個(gè)耗電量區(qū)間依序分 別為小于一第三耗電量的一第一耗電量區(qū)間、大于該第三耗電量且小于一第四耗電量的一 第二耗電量區(qū)間、大于該第四耗電量且小于一第五耗電量的一第三耗電量區(qū)間以及大于該 第五耗電量的一第四耗電量區(qū)間，且該第一耗電量區(qū)間、該第二耗電量區(qū)間、該第三耗電量 區(qū)間以及該第四耗電量區(qū)間分別使該總線電壓的電壓值對應(yīng)為一第一電壓值、一第二電壓 值、一第三電壓值以及一第四電壓值。
14.如權(quán)利要求1所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該第一級電源電路還包含 一第一輸入整流電路，用以將該輸入電壓整流而產(chǎn)生一第一整流輸入電壓；一第一升壓電感，該第一升壓電感的一端與該第一輸入整流電路連接，該第一升壓電 感的另一端與該第一開關(guān)電路連接；一第一二極管，該第一二極管的陽極端連接于該第一升壓電感的另一端與該第一開關(guān) 電路，該第一二極管的陰極端與該電源總線連接；以及一第一電流檢測電路，連接于該第一開關(guān)電路與該第一共參考端之間，用以檢測該第 一升壓電感的充電電流而對應(yīng)產(chǎn)生一第一電流檢測信號；其中，該第一開關(guān)電路包含一第一開關(guān)，該第一開關(guān)的第一端連接于該第一二極管的 陽極端與該第一升壓電感的另一端，該第一開關(guān)的第二端與該第一電流檢測電路連接，該 第一開關(guān)的控制端與該電源控制單元連接。
15.如權(quán)利要求14所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該第一電流檢測電路為一第 一電流檢測電阻。
16.如權(quán)利要求15所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該第一級電源電路還包含 一第二輸入整流電路，用以將該輸入電壓整流而產(chǎn)生一第二整流輸入電壓；一第二升壓電感，該第二升壓電感的一端與該第一輸入整流電路連接； 一第二二極管，該第二二極管的陽極端連接于該第二升壓電感的另一端，該第一二極 管的陰極端與該電源總線連接；一第三開關(guān)電路，包含一第二開關(guān)，該第二開關(guān)的第一端連接于該第二二極管的陽極 端與該第二升壓電感的另一端，該第二開關(guān)的控制端與該電源控制單元連接；以及一第二電流檢測電路，連接于該第三開關(guān)電路與該第一共參考端之間，用以檢測該第 二升壓電感的充電電流而對應(yīng)產(chǎn)生一第二電流檢測信號；其中，該電源控制單元控制該第一開關(guān)電路與該第三開關(guān)電路接續(xù)或交錯導(dǎo)通。
17.如權(quán)利要求16所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該第二電流檢測電路為一第 二電流檢測電阻。
18.如權(quán)利要求1所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該第二級電源電路還包含 一諧振電路，與該第二開關(guān)電路連接；一隔離變壓器，該隔離變壓器的初級線圈與該諧振電路連接； 一輸出整流電路，與該隔離變壓器的次級線圈連接，用以整流；以及 一輸出濾波電路，連接于該輸出整流電路與該負(fù)載電路之間。
19.如權(quán)利要求18所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該第二開關(guān)電路包含一第三開關(guān)，該第三開關(guān)的第一端連接于該電源總線，該第三開關(guān)的控制端與該電源 控制單元連接；以及一第四開關(guān)，該第四開關(guān)的第一端連接于該第三開關(guān)的第二端與該諧振電路，該第四 開關(guān)的第二端與該第一共參考端連接，該第四開關(guān)的控制端與該電源控制單元連接；其中，該電源控制單元分別控制該第三開關(guān)與該第四開關(guān)導(dǎo)通與截止，使該總線電壓 的能量選擇性地經(jīng)由該第三開關(guān)或該第四開關(guān)傳送至該諧振電路與該隔離變壓器的初級 線圈。
20.如權(quán)利要求18所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該第二開關(guān)電路包含一第五開關(guān)，該第五開關(guān)的第一端連接于該電源總線與該第三開關(guān)的第一端，該第五 開關(guān)的控制端與該電源控制單元連接；一第六開關(guān)，該第六開關(guān)的第一端連接于該第五開關(guān)的第二端與該隔離變壓器的初級 線圈，該第六開關(guān)的第二端與該第一共參考端連接，該第六開關(guān)的控制端與該電源控制單 元連接；其中，該電源控制單元分別控制該第三開關(guān)、該第四開、該第五開以及該第六開關(guān)導(dǎo)通 與截止，使該總線電壓的能量選擇性地經(jīng)由該第三開關(guān)、該第四開、該第五開以及該第六開 關(guān)傳送至該諧振電路與該隔離變壓器的初級線圈。
21.如權(quán)利要求18所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該諧振電路包含一諧振電感 與一諧振電容，且該諧振電感與該諧振電容在該第二開關(guān)電路與該隔離變壓器的初級線圈 之間串聯(lián)連接，且該諧振電路根據(jù)該第二開關(guān)電路的運(yùn)行模式選擇性地構(gòu)成諧振關(guān)系，以 使該隔離變壓器的初級線圈兩端的電壓值產(chǎn)生電壓變化。
22.如權(quán)利要求21所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該諧振電路還包含一與該諧 振電感耦合的感應(yīng)線圈連接于該電源控制單元，用以根據(jù)該諧振電感的一諧振電流感應(yīng)產(chǎn) 生一諧振電流檢測信號，該電源控制單元系利用該諧振電流檢測信號判定該第二級電源電 路是否處于過流的狀態(tài)。
23.如權(quán)利要求18所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該輸出整流電路為同步整流 電路，其包含一第一整流開關(guān)，連接于該隔離變壓器的次級線圈的一端與一第二共參考端之間；一第二整流開關(guān)，連接于該隔離變壓器的次級線圈的另一端與該第二共參考端之間；其中，該第一整流開關(guān)與該第二整流開關(guān)的控制端分別連接于該電源控制單元，該電 源控制單元通過控制該第一整流開關(guān)與該第二整流開關(guān)導(dǎo)通與截止，將該隔離變壓器的次 級線圈的感應(yīng)電壓整流。
24.如權(quán)利要求18所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該輸出濾波電路包含一第一 輸出電容，該第一輸出電容的一端連接于該輸出整流電路，該第一輸出電容的另一端連接 于該隔離變壓器的次級線圈的中心抽頭，用以將該輸出整流電路整流后的電壓濾波，而產(chǎn) 生額定的該輸出電壓或該輸出電流至負(fù)載電路。
25.如權(quán)利要求1所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該電源控制單元包含一第一級控制電路，連接于該第一開關(guān)電路的控制端與該電源總線，用以產(chǎn)生至少一 第一功率因數(shù)校正信號控制該第一開關(guān)電路運(yùn)行，使該總線電壓的電壓值隨著該負(fù)載電路 的耗電量大小而動態(tài)地變化；一反饋電路，連接于該第二級電源電路的電源輸出端，用以根據(jù)該第二級電源電路的 該輸出電壓或該輸出電流產(chǎn)生對應(yīng)的一反饋信號；以及一第二級控制電路，連接于該第二開關(guān)電路的控制端與該反饋電路，用以根據(jù)該反饋 信號產(chǎn)生至少一第一控制信號控制該第二開關(guān)電路運(yùn)行，且根據(jù)該負(fù)載電路的耗電量大小 調(diào)整該第一控制信號以選擇性地改變該第二開關(guān)電路的運(yùn)行模式。
26.如權(quán)利要求25所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該第一級控制電路與該第二 級控制電路為脈沖寬度調(diào)制控制器、脈沖頻率調(diào)制控制器或數(shù)字信號處理器。
27.如權(quán)利要求1所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該第一級電源電路為升壓式、 降壓式或升降壓式。
28.如權(quán)利要求1所述的雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，其中該第二級電源電路為LLC諧振 電路或LCC諧振電路。
全文摘要
一種雙級交換式電源轉(zhuǎn)換電路，用以接收輸入電壓而產(chǎn)生輸出電壓或輸出電流，其包括第一級電源電路，其包含第一開關(guān)電路，通過第一開關(guān)電路導(dǎo)通或截止產(chǎn)生總線電壓；總線電容連接于電源總線；第二級電源電路，其包含第二開關(guān)電路，用以接收總線電壓且通過第二開關(guān)電路導(dǎo)通與截止產(chǎn)生輸出電壓或輸出電流至負(fù)載電路；以及電源控制單元用以分別控制第一開關(guān)電路與第二開關(guān)電路運(yùn)行，且控制總線電壓的電壓值隨著負(fù)載電路的耗電量大小而動態(tài)地變化，同時(shí)控制第二級電源電路根據(jù)負(fù)載電路的耗電量大小選擇性地改變第二開關(guān)電路的運(yùn)行模式。本發(fā)明于輸入電壓中斷或發(fā)生異常時(shí)，不會立即中斷或發(fā)生異常，在電子產(chǎn)品較低的耗電量時(shí)也具有高的運(yùn)行效率。
文檔編號H02M7/217GK101989818SQ20091016571
公開日2011年3月23日 申請日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月6日
發(fā)明者余章杰, 王正平, 羅正益 申請人:臺達(dá)電子工業(yè)股份有限公司