[发明专利]电源转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源转换器，特别是涉及一种采用同步整流电路的电源转换装置。

背景技术

现有顺向式电源转换器的一次侧设置主开关(MOS开关)，其二次侧设置由整流二极管组成的整流电路，但整流二极管在导通时会产生相当大的导通损失。因此，如图1所示，现有的顺向式电源转换器的变压器T₁二次侧多改以同步整流开关(MOS开关)Q₂来取代整流二极管，并以同步整流控制器6来控制该同步整流开关Q₂导通与否。

且现有的同步整流控制器6可因应电源转换器的负载不同需求而操作在不连续导通模式(DCM)或连续导通模式(CCM)，例如现有型号SG6203的同步整流控制器可利用侦测同步整流开关Q₂上压降，借此用以侦测电流大小的方式，在侦测到同步整流开关电流降至零时，关闭同步整流开关Q₂，然而此类控制方法只适合操作在不连续导通模式。在连续导通模式下，由于同步整流开关Q₂需要在输出电流(即流经同步整流开关Q₂的电流)尚未降到零时即被关闭，因此SG6203同步整流控制器即无法利用侦测同步整流开关Q₂上电流大小的方式工作在连续导通模式。SG6203需利用一个RC触发器强制关闭同步整流开关。然而，由于受限于RC触发器的RC时间常数，这方式并不适用于负载快速变动的情况。

此外，现有型号STSR30的同步整流控制器是利用数字电路中的上数计数器和下数计数器计算主开关Q₁与同步整流开关Q₂的上一个工作周期，做为主开关Q₁与同步整流开关Q₂的下一个工作周期，且能够操作在不连续导通模式(DCM)与连续导通模式(CCM)。

另外，现有型号FAN6204的同步整流控制器则是利用伏特-秒平衡定理与电容充放电时间来控制主开关Q₁与同步整流开关Q₂的导通时间，亦即当主开关Q₁导通时，电容开始充电直到主开关Q₁关闭时，电容开始放电并使同步整流开关Q₂导通直到电容放完电，借此操作在不连续导通模式及连续导通模式。

但是由于不论上述型号SG6203，型号STSR30或型号FAN6204的同步整流控制器皆需要利用电容充放电来进行计时或决定开关的导通或关闭时间，但电容充放电需要反应时间，以致当负载快速动态变化时，例如图2所示，在负载由重载转为轻载的区间t₁，同步整流控制器将因电容充放电需要时间而来不及跟上主开关Q₁的切换变化，以致无法及时关闭同步整流开关Q₂，导致同步整流开关Q₂尚未关闭时，一次侧的主开关Q₁即导通，致使同步整流开关Q₂需承受变压器二次侧绕组感应自一次侧的瞬间高压；同时，由于同步整流开关Q₂仍然导通，使得输出电流I_L0降至零时，将出现由输出电容Co朝输出电感Lo及同步整流开关Q₂放电的逆向电流I_r，致使同步整流开关Q₂在关闭的瞬间，在同步整流开关Q₂的漏极和源极之间会产生瞬间高压V_p，若同步整流开关Q₂的耐压力不足则将因遭受该瞬间高压V_p而损毁。

此逆向电流I_r不只发生在负载快速动态变化时，它也出现在电源转换器开、关机时。当电源转换器开、关机时，输出电流I_L0亦会经过零电流区域，若不适时关闭同步整流开关，则同步整流开关Q₂将遭受瞬间高压V_p而损毁。美国第US7589982号专利揭露具有反向电流抑制器的同步整流顺向转换器，其可在顺向转换器关机时提早将整流开关关闭，以消除或降低逆向电流。然该专利亦无法在动态负载变化的情况下避免逆向电流的产生。

由此可见，上述现有的电源转换器在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。

发明内容