電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，特別是一種可依據(jù)電子裝置的操作狀態(tài)改變 輸出電力的電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)使用二極管或蕭特基二極管（Schottky)的整流電路因二極管、蕭特基二極管 的順向?qū)妷捍?，使得整流電路的損耗成為電源轉(zhuǎn)換器的主要損耗。金屬氧化物半導(dǎo)體 場效應(yīng)晶體管具有導(dǎo)通電阻低、開關(guān)時間短、輸入阻抗高，成為低電壓大電流的電源轉(zhuǎn)換器 首選的整流元件，根據(jù)金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的控制特點(diǎn)，因而有同步整流的技 術(shù)產(chǎn)生。
[0003] 傳統(tǒng)的具備多組輸出的電源轉(zhuǎn)換器包含多組同步整流單元，當(dāng)電子裝置啟動時， 所述的多組同步整流單元同時啟動，并輸出電力至電子裝置。而當(dāng)電子裝置關(guān)閉時，多組同 步整流單元同時關(guān)閉，而停止輸出電力至電子裝置。前述的同步整流單元的控制方式雖然 具備簡易控制的特點(diǎn)，然不論電子裝置是操作在輕載或非輕載狀態(tài)，電源轉(zhuǎn)換器輸出的電 力皆為定值，這使得電源轉(zhuǎn)換器于電子裝置輕載操作時的損耗提高。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，可以依據(jù)電子裝置的 操作狀態(tài)改變輸出電力。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，用以提供一電子裝置 于不同操作狀態(tài)下的多個需求電力，其中，該電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包含：
[0006] -隔離變壓器，包含一初級繞組及多個次級繞組，該多個次級繞組與該初級繞組 間具有至少一耦合距離，該隔離變壓器的一漏感隨著該耦合距離增加而增加；
[0007] -諧振模塊，電連接于該初級繞組；
[0008] 一切換_旲塊，電連接于該諧振_旲塊;以及
[0009] -輸出控制裝置，包含一控制器及多個輸出控制模塊，該控制器電連接于該多個 輸出控制模塊，每一輸出控制模塊電連接于其中的一次級繞組，
[0010]其中，該控制器依據(jù)該電子裝置的操作狀態(tài)驅(qū)使該輸出控制裝置的至少一輸出控 制模塊輸出對應(yīng)其中之一需求電力中的一操作電力。
[0011]上述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中，各該輸出控制模塊包含一同步整流單元，該控制器電 連接于該多個同步整流單元，每一次級繞組至少連接于其中的一同步整流單元，該控制器 依據(jù)該電子裝置的操作狀態(tài)驅(qū)使至少一同步整流單元進(jìn)行同步整流并輸出對應(yīng)其中之一 需求電力中的一操作電力。
[0012]上述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中，各該輸出控制模塊包含一同步整流單元及一輸出開 關(guān)，每一輸出開關(guān)分別電連接于其中的一同步整流單元，該控制器依據(jù)該電子裝置的操作 狀態(tài)驅(qū)使該輸出控制裝置中的至少一輸出開關(guān)導(dǎo)通并輸出對應(yīng)其中之一需求電力中的一 操作電力。
[0013] 上述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中，該多個次級繞組分別排列于該初級繞組的兩側(cè)，該控 制器使電連接于該初級繞組兩側(cè)具有相同的該耦合距離的該多個次級繞組的該多個同步 整流單元交錯進(jìn)行同步整流。
[0014] 上述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中，該控制器驅(qū)使該隔離變壓器產(chǎn)生相近漏感的該多個 同步整流單元交錯進(jìn)行同步整流。
[0015] 上述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中，該隔離變壓器還包含：
[0016] -繞線架，該多個次級繞組等間隔設(shè)于該繞線架上，該初級繞組纏繞于該繞線架 上，并位于各該次級繞組的一側(cè)，使該多個初級繞組與該多個次級繞組呈交錯排列；以及
[0017] -磁芯，套設(shè)于該繞線架。
[0018] 上述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中，該控制器使該多個同步整流單元按次序進(jìn)行同步整 流，并使進(jìn)行同步整流的該多個同步整流單元與該繞線架的一中心軸間的間距逐步收斂。
[0019] 上述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中，該多個次級繞組與該初級繞組間的耦合距離皆相異。
[0020] 上述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中，當(dāng)該隔離變壓器的該漏感逐漸增加，該電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 輸出的該操作電力逐漸降低。
[0021 ]本實(shí)用新型的有益功效在于：
[0022] 本實(shí)用新型透過控制器以控制同步整流單元進(jìn)行同步整流與否或輸出開關(guān)的導(dǎo) 通或截止，以改變隔離變壓器的漏感，并使電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)輸出對應(yīng)于不同需求電力的操作 電力。
[0023] 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本實(shí)用新型 的限定。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本實(shí)用新型第一實(shí)施方式的電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的電路框圖；
[0025] 圖2為本實(shí)用新型第一實(shí)施方式的電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的電路圖；
[0026] 圖3為對應(yīng)本實(shí)用新型的電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)輸出電流與整流開關(guān)及輸出開關(guān)的切換時 序圖；
[0027]圖4a及圖4b為本實(shí)用新型的電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在輕載時第一至第四功率開關(guān)柵極控 制信號極相對應(yīng)的初級側(cè)電流和電壓波形；
[0028]圖5a及圖5b為本實(shí)用新型的電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在中載時第一至第四功率開關(guān)柵極控 制信號極相對應(yīng)的初級側(cè)電流和電壓波形；
[0029]圖6a及圖6b為本實(shí)用新型的電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在滿載時第一至第四功率開關(guān)柵極控 制信號極相對應(yīng)的初級側(cè)電流和電壓波形；
[0030]圖7為本實(shí)用新型的隔離變壓器的剖視圖；
[0031]圖8為本實(shí)用新型的隔離變壓器于第一操作狀態(tài)的漏感及磁通密度分布圖；
[0032] 圖9為本實(shí)用新型的隔離變壓器在第二操作狀態(tài)的漏感及磁通密度分布圖；
[0033] 圖10為本實(shí)用新型的隔離變壓器在第三操作狀態(tài)的漏感及磁通密度分布圖；
[0034] 圖11為本實(shí)用新型第二實(shí)施方式的電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的電路圖。
[0035] 其中，附圖標(biāo)記
[0036] 10 全橋切換模塊
[0037] 20 諧振模塊
[0038] 30 隔離變壓器
[0039] 310 初級繞組
[0040] 320a、320b、320c、320d 次級繞組
[0041 ] 330 繞線架
[0042] 340 磁芯
[0043] 40 輸出控制模塊
[0044] 400a~400d 輸出控制模塊
[0045] 410a 第一同步整流單元
[0046] 410b 第二同步整流單元
[0047] 410c 第三同步整流單元
[0048] 410d 第四同步整流單元
[0049] 420 控制器
[0050] C 電容器
[00511 Cb 隔離直流電容器
[0052] Co 輸出電容器
[0053] Ip 初級側(cè)電流
[0054] L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8 濾波器
[0055] Lr 諧振電感器
[0056] QA 第一功率開關(guān)
[0057] QB 第二功率開關(guān)
[0058] QC 第三功率開關(guān)
[0059] QD 第四功率開關(guān)
[0060] Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8 整流開關(guān)
[0061] S1、S2、S3、S4、SR1、SR2、SR3、SR4、SR5、SR6、SR7、SR8 柵極
[0062] SW1、SW2、SW3、SW4 輸出開關(guān)
[0063] Vi 輸入電壓
[0064] Vo 輸出電壓
[0065] Vp 初級側(cè)電壓
[0066] VQ4 第四功率開關(guān)漏源極跨壓
【具體實(shí)施方式】
[0067]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述：
[0068]請參照圖1，其為本實(shí)用新型第一實(shí)施方式的電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的電路框圖。電源轉(zhuǎn)換 系統(tǒng)接收輸入電壓Vi并產(chǎn)生多組輸出電壓Vo。在圖1中，電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包含被隔離變壓器30 劃分成初級側(cè)及次級側(cè)。隔離變壓器30包含初級繞組310及次級繞組320a-320d。電源轉(zhuǎn)換 系統(tǒng)的初級側(cè)包含全橋切換模塊10、諧振模塊20及初級繞組310,電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的次級側(cè)包 含輸出控制裝置40及耦合于初級繞組310的次級繞組320a-320d，其中輸出控制裝置40包含 輸出控制模塊400a~400d，每個輸出控制模塊400a~400d包含同步整流單元(如圖1所示的 第一至第四同步整流單元410a~410d)及輸出開關(guān)SWl~SW4。
[0069] 請參照圖2,其為本實(shí)用新型第一實(shí)施方式的電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的電路圖。全橋切換模 塊10電連接于輸入電壓Vi，包含第一功率開關(guān)QA、第二功率開關(guān)QB、第三功率開關(guān)QC及第四 功率開關(guān)QD;第一至第四功率開關(guān)QA~QD分別為金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管。第一功率 開關(guān)QA與第三功率開關(guān)QC的漏極連接輸入電壓Vi，第一功率開關(guān)QA的源極電連接于第二功 率開關(guān)QB的漏極及諧振模塊20,第三功率開關(guān)QC的源極電連接于第四功率開關(guān)QD的漏極及 隔離變壓器30的初級繞組310。第二功率開關(guān)QB及第四