[发明专利]谐振变换器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种电源转换技术，且特别是有关于一种谐振变换器及其控制方法。

背景技术

直流变换器的发展趋势如同大部分的电源产品，朝着高效率、高功率密度、高可靠性以及低成本的方向发展。谐振型变换器（如LLC谐振变换器等）由于具有在全负载范围内可实现一次侧的零电压切换（zero-voltage switching，ZVS）以及二次侧整流二极管的零电流切换（zero-current switching，ZCS）等优点，近年来越来越多的应用于直流变换器。

在谐振变换器的电路设计中，过流保护是一个比较关键的问题。一般而言，在超载或者负载短路的情况下，谐振电路会产生很大的谐振电流。如果不对谐振电流加以限制和保护，则谐振变换器很可能会因为过大的电流而损坏失效。

在现行的应用中，实现过流保护机制的一种可行做法是于谐振变换器中加入箝位电路，以藉由将谐振电容的跨压箝制于输入电压的方式来实现限流。上述方法简单易行，且无需增设额外的控制电路即可实现逐周期限流，属于无源控制。更进一步地说，采用上述过流保护机制的谐振变换器仅需于电路中增加数个二极管以作为箝位二极管，并且采用对称结构来设计谐振电路即可。

然而，在采用上述过流保护机制的谐振变换器中，由于谐振电容的跨压是基于输入电压而被箝位，因此谐振电容的跨压会随着输入电压变化而改变，且谐振电容上的最大跨压也就只能是输入电压。如此一来便使得谐振电路的设计受到一定的限制，且谐振电路的工作范围也会受到影响。

此外，当谐振变换器进入保持阶段（hold up time）时，由于谐振电容的跨压被箝位二极管所限制，使得谐振电路储存能量减小，故将会导致输出电压最大增益减小。如此一来，设计者便需匹配更大的电容来满足保持时间的要求，这将会造成谐振变换器的体积增大及成本增加等问题。

发明内容

本发明提供一种谐振变换器、切换式电源供应器，其可令谐振电容的跨压在正常工作状态下不受到箝位电路的限制。

本发明的谐振变换器适于提供驱动电压予负载。所述谐振变换器包括桥式开关电路、谐振及变压电路、整流滤波电路以及过流保护电路。桥式开关电路具有电源端，其中桥式开关电路经由电源端接收直流输入电压。谐振及变压电路耦接桥式开关电路且具有至少一个谐振电容，其中谐振电容反应于桥式开关电路的切换而充放能。整流滤波电路耦接谐振及变压电路，用以对谐振及变压电路的输出进行整流及滤波，并据以产生驱动电压。过流保护电路耦接电源端并且跨接于谐振电容的两端以形成箝位路径。其中，过流保护电路经配置而侦测流经谐振及变压电路或负载的电流，以依据侦测的结果决定是否导通箝位路径以将谐振电容的跨压箝制于第一电压范围。

在本发明一实施例中，当过流保护电路侦测到流经谐振及变压电路或负载的电流大于等于一预设电流值时，过流保护电路导通箝位路径，以将至少一谐振电容的跨压箝制于第一电压范围，以及当过流保护电路侦测到流经谐振及变压电路或负载的电流小于默认电流值时，过流保护电路截止箝位路径，以令至少一谐振电容的跨压不受限于第一电压范围。其中，第一电压范围的上限为直流输入电压。

在本发明一实施例中，过流保护电路包括箝位电路、过流判断电路以及箝位开关电路。箝位电路，耦接电源端。过流判断电路，用以侦测流经谐振及变压电路或负载的电流大小，并且据以产生一过流判断讯号。箝位开关电路，耦接于箝位电路与至少一谐振电容之间，并且受控于过流判断讯号而导通或截止。其中，箝位路径是经由箝位开关电路所形成。

在本发明一实施例中，整流滤波电路包括第一至一第四二极管。第一二极管的阴极端耦接第三二极管的阴极端，第一二极管的阳极端耦接第二二极管的阴极端，第二二极管的阳极端耦接第四二极管的阳极端，且第三二极管的阳极端耦接第四二极管的阴极端。滤波电容，其第一端耦接第一与第三二极管的阴极端以及负载的一端，且其第二端耦接第二与第四二极管的阳极端以及负载的另一端。

在本发明一实施例中，桥式开关电路包括第一开关晶体管以及第二开关晶体管。第一开关晶体管，其第一端为电源端，且其控制端接收一第一控制讯号。第二开关晶体管，其第一端耦接第一开关晶体管的第二端，其第二端耦接一接地端，且其控制端接收一第二控制讯号。