[实用新型]具有零电压切换辅助电路的全桥相移式转换器

说明书

技术领域

本实用新型有关一种全桥相移式转换器，尤指一种具有零电压切换辅助电路的全桥相移式转换器。

背景技术

由于半导体技术发展日渐蓬勃，因此许多电子产品皆朝向轻、薄、短、小的趋势发展。传统的线性电源供应器(linear power supply)由于内部有笨重的隔离变压器及散热片，且其效率又较低，因此逐渐地被淘汰。取而代之的则是能操作在高频下，并且，具有体积小、重量轻、效率高等优点的切换式电源供应器(switching power supply)。

一般切换式电源供应器采用传统硬式切换(hard switching)，若操作频率增加时，功率开关组件在导通和截止时的切换损失也随之增加。因此，使用硬式切换方法所造成热损耗的问题，不仅使转换效率变低，也容易导致开关组件寿命缩短，甚至，提高加装散热装置所需要的体积与成本。此外，功率晶体切换动作的非理想现象也会产生电压、电流突波，使电路组件的应力增加，亦成为电磁干扰(electromagnetic interference，EMI)的来源。

为了克服高频操作下所造成问题，因此柔性切换(soft switching)成为目前运用在各种电力电子产品上的一种技术。柔性切换技术一般可分为零电压切换(zero voltage switching，ZVS)和零电流切换(zero current switching，ZCS)两种方式。零电压切换是在功率开关组件欲导通的瞬时期间，先将功率开关组件两端跨压降为零，接着再将功率开关组件导通。而零电流切换则是在功率开关组件欲导通的瞬时期间，先将流过功率开关组件的电流降为零，接着再将功率开关组件导通。不论是零电压或是零电流切换，其目的都是为了达成在切换瞬时期间，功率开关组件两端跨压与流过电流的乘积为零，降低功率开关组件的切换损失，提高电路的效率，以减少功率开关组件切换所带来的噪声干扰。但，柔性切换的两种切换方式在高频切换时以零电压切换较佳，因为若开关在零电流切换时，储存在开关内部电容的电荷将会造成切换损失，尤其在高频时更为严重。

一般而言，在中、大功率的直流对直流转换器电路中，相移控制的全桥转换器(full-bride converter)是最常用的电路形式之一。配合参见图1，为现有全桥相移式零电压切换转换器的电路图。该全桥相移式零电压切换转换器主要包含一全桥式切换电路10A、一隔离变压器20A、一全波整流电路30A以及一低通滤波电路40A。

该全桥式切换电路10A电性连接一直流输入电压Vga。该隔离变压器20A的一一次侧绕组(包含一一次侧漏电感Lea)电性连接该全桥式切换电路10A。该隔离变压器20A的一二次侧绕组电性连接该一全波整流电路30A。并且，该低通滤波电路40A电性连接该全波整流电路30A。因此，在此电路架构下，以传送该直流输入电压Vga提供的能量至所供应的一负载RLa。

该全波整流电路30A包含一第一整流二极管SR1a与一第二整流二极管SR2a，并且电性连接该隔离变压器20A的该二次侧绕组，用以整流该隔离变压器20A的该二次侧绕组的输出电压。该低通滤波电路40A由一输出滤波电感Loa与一输出滤波电容Coa所形成，并且电性连接该全波整流电路30A，用以滤除该全波整流电路30A所输出的整流电压的高频谐波成分，提供该负载RLa所需电压准位的一输出电压(未标示)。

该全桥式切换电路10A包含四个功率开关组件，亦即分别为一第一功率开关组件Q1a、一第二功率开关组件Q2a、一第三功率开关组件Q3a以及一第四功率开关组件Q4a。并且，每一该些功率开关组件Q1a~Q4a皆含有一反向并联二极管(未标示)，或称为本体二极管(body diode)与一寄生电容(parasiticcapacitance)(未标示)。此外，该全桥式切换电路10A由两组桥臂所构成，每组桥臂由上述两个功率开关组件所组成。由于该第一功率开关组件Q1a与该第二功率开关组件Q2a是在有效脉冲宽度调制信号(effective PWM signal)的正缘(rising edge)时触发导通，因此，该第一功率开关组件Q1a与第二功率开关组件Q2a组成的桥臂称为一超前臂(leading-edge lag)(未标示)。反之，由于该第三功率开关组件Q3a与该第四功率开关组件Q4a是在有效脉冲宽度调制信号的负缘(falling edge)时触发导通，因此，该第三功率开关组件Q3a与该第四功率开关组件Q4a组成的桥臂称为一落后臂(lagging-edge lag)(未标示)。