[发明专利]准谐振半桥转换器及其控制方法

权利要求书

1.一种准谐振半桥转换器，适用于接收一直流输入电压，并输出一直流输出电压至一负载，其特征在于：其包含：

一开关单元，接收该直流输入电压，并包括串联的一第一开关及一第二开关，每一开关具有并联的一基体二极管及一寄生电容，该第一开关及第二开关分别接收一第一控制信号及一第二控制信号，且分别根据该第一控制信号及第二控制信号，于导通与不导通间切换；

一电容单元，与该开关单元并联，并包括串联的一第一电容及一第二电容；

一变压器，包括一位于一次侧的第一绕组、位于二次侧且串联的一第二绕组与一第三绕组、一与该第一绕组并联的激磁电感，及一谐振电感，每一绕组具有一极性端及一非极性端，该谐振电感介于该第一绕组的极性端与该第一开关及第二开关的共同接点间，该第三绕组的极性端电连接该第二绕组的非极性端，该第一绕组的极性端电连接该开关单元的第一开关及第二开关的共同接点，该第一绕组的非极性端电连接该电容单元的第一电容及第二电容的共同接点，该准谐振半桥转换器的谐振频率是相关于该谐振电感、该电容单元的第一电容与第二电容、该激磁电感、及该开关单元的第一开关与第二开关的寄生电容；

一整流器单元，并联于该第二绕组的极性端及该第三绕组的非极性端间，且包括串联的一第三开关及一第四开关；

一输出电容，电连接于该第二绕组与第三绕组的共同接点及该第三开关与第四开关的共同接点间，并与该负载并联，该输出电容的二端的跨压为该直流输出电压；及

一控制单元，电连接该开关单元的第一开关与第二开关，并接收该直流输出电压，且据以产生该第一控制信号及第二控制信号，并使该第一控制信号及第二控制信号操作于与该谐振频率相等的一固定频率，并调整其占空比以控制该第一开关及第二开关分别于其跨压接近零时，适时导通，其中，当该第二开关不导通且该第一开关将由导通变为不导通时，该谐振电感的电流不相等于该激磁电感的电流，且该谐振电感的电流仍持续流动而逐渐减少，直至流经该第一绕组的一次侧电流为负值，使该整流器单元的该第三开关及第四开关分别不导通与导通；当该第一开关不导通且该第二开关将由不导通变为导通时，流经该第一绕组的一次侧电流仍为负值，且该整流器单元的该第三开关及第四开关分别不导通与导通；当该第一开关不导通且该第二开关将由导通变为不导通时，该谐振电感的电流不相等于该激磁电感的电流，且该谐振电感的电流仍持续流动而逐渐上升，直至流经该第一绕组的一次侧电流为正值，使该整流器单元的该第三开关及第四开关分别导通与不导通。

2.根据权利要求1所述的准谐振半桥转换器，其特征在于：该整流器单元的第三开关及第四开关分别是一第一二极管及一第二二极管，每一二极管具有一阳极端及一阴极端，且该第二二极管的阴极端电连接该第一二极管的阴极端。

3.根据权利要求2所述的准谐振半桥转换器，其特征在于：该整流器单元的第一二极管及第二二极管都是一萧特基二极管。

4.根据权利要求3所述的准谐振半桥转换器，其特征在于：该开关单元的第一开关及第二开关都是一N型功率晶体管。

5.根据权利要求1所述的准谐振半桥转换器，其特征在于：该第三开关及第四开关分别接收一第三控制信号及一第四控制信号，并分别根据该第三及第四控制信号，而分别于导通及不导通间切换。

6.根据权利要求5所述的准谐振半桥转换器，其特征在于：该开关单元的第一开关、第二开关、该整流器单元的第三开关、及第四开关都是一N型功率晶体管。

7.根据权利要求6所述的准谐振半桥转换器，其特征在于：该第三及第四控制信号分别根据该第一控制信号及第二控制信号，分别落后一第一预定时间变为逻辑1，且提前一第二预定时间变为逻辑0，使该第三及第四开关分别相对该第一开关及第二开关落后该第一预定时间导通，且提前该第二预定时间不导通。

8.一种准谐振半桥转换器的控制方法，适用于一准谐振半桥转换器，该准谐振半桥转换器接收一直流输入电压，并输出一直流输出电压至一负载，其特征在于：该准谐振半桥转换器包含：

一开关单元，接收该直流输入电压，并包括串联的一第一开关及一第二开关，每一开关具有并联的一基体二极管及一寄生电容，

一电容单元，与该开关单元并联，并包括串联的一第一电容及一第二电容，

一变压器，包括一位于一次侧的第一绕组、位于二次侧且串联的一第二绕组与一第三绕组、一与该第一绕组并联的激磁电感，及一谐振电感，每一绕组具有一极性端及一非极性端，该谐振电感介于该第一绕组的极性端与该第一开关及第二开关的共同接点间，该第三绕组的极性端电连接该第二绕组的非极性端，该第一绕组的极性端电连接该开关单元的第一开关及第二开关的共同接点，该第一绕组的非极性端电连接该电容单元的第一电容及第二电容的共同接点，该准谐振半桥转换器的谐振频率是相关于该谐振电感、该电容单元的第一电容与第二电容、该激磁电感、及该开关单元的第一开关与第二开关的寄生电容，

一整流器单元，并联于该第二绕组的极性端及该第三绕组的非极性端间，且包括串联的一第三开关及一第四开关，

一输出电容，电连接于该第二绕组与第三绕组的共同接点及该第三开关与第四开关的共同接点间，并与该负载并联，该输出电容的二端的跨压为该直流输出电压，及

一控制单元，电连接该开关单元的第一开关与第二开关，并接收该直流输出电压，

该控制方法包含下列步骤：

(a)通过该控制单元根据该直流输出电压，产生一第一控制信号及一第二控制信号，且该第一控制信号及第二控制信号操作于与该谐振频率相等的一固定频率；

(b)该第一控制信号及第二控制信号分别控制该第一开关及第二开关，在该第一控制信号为逻辑1时，该第一开关导通，在该第二控制信号为逻辑1时，该第二开关导通，在该第一控制信号为逻辑0时，该第一开关不导通，在该第二控制信号为逻辑0时，该第二开关不导通；及

(c)通过该控制单元根据该直流输出电压，调整该第一控制信号及第二控制信号的占空比，分别使该第一开关及第二开关在其跨压接近零时，适时导通，其中，当该第二开关不导通且该第一开关将由导通变为不导通时，该谐振电感的电流不相等于该激磁电感的电流，且该谐振电感的电流仍持续流动而逐渐减少，直至流经该第一绕组的一次侧电流为负值，使该整流器单元的该第三开关及第四开关分别不导通与导通；当该第一开关不导通且该第二开关将由不导通变为导通时，流经该第一绕组的一次侧电流仍为负值，且该整流器单元的该第三开关及第四开关分别不导通与导通；当该第一开关不导通且该第二开关将由导通变为不导通时，该谐振电感的电流不相等于该激磁电感的电流，且该谐振电感的电流仍持续流动而逐渐上升，直至流经该第一绕组的一次侧电流为正值，使该整流器单元的该第三开关及第四开关分别导通与不导通。