[发明专利]准谐振半桥转换器及其控制方法

说明书

一种准谐振半桥转换器及其控制方法，适用于将一直流输入电压转换成一直流输出电压于一负载，并包含一开关单元、一电容单元、一变压器、一整流器单元、及一输出电容，该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，该电容单元与该开关单元并联，该变压器电连接该开关单元、电容单元、整流器单元、及输出电容，一第一控制信号及一第二控制信号操作于一固定频率，并根据该直流输出电压，调整其占空比以控制该第一开关及第二开关适时导通，使得于一轻载状态时，该转换器具有较高的转换效率。

技术领域

本发明涉及一种转换器，特别是涉及一种准谐振半桥转换器及其控制方法。

背景技术

以往的直流电压转换器存在以下缺点：

1.轻载时转换效率不佳，因为以往的串联谐振转换器(Series ResonantConverter；SRC)的一次侧开关是操作在零电压切换(Zero Voltage Switching；ZVS)，而能具有转换效率较高的优点。然而，由于该串联谐振转换器的负载的功率大小是相关于一次侧开关的切换频率，导致于轻载时，一次侧开关的切换频率会变高，使得转换器中的磁性元件及开关元件的切换损失(Switching Loss)变大，所以该种转换器在轻载时的转换效率不佳。

2.操作功率的范围较小，因为以往的返驰式(Flyback)的准谐振转换器是操作在单向激磁，如需提高功率范围，需使用较大的变压器。又因为其功率开关及输出电容是操作于边界导通模式，需具有较高的应力及较大的容值。

3.开关控制方式较复杂，因为以往返驰式的准谐振转换器是侦测开关的二端跨压来控制开关何时导通，或是侦测变压器传递能量何时结束时来控制开关何时导通，因此，转换器是操作于边界导通模式。控制单元因需要侦测开关的二端跨压何时在相对低点，而需具有变频控制的驱动信号，使得控制方式变得复杂。

4.电磁干扰(EMI)的设计较困难，以往的串联谐振转换器与准谐振转换器都是利用变频的开关控制以产生稳定的直流输出电压，因此电路的操作频率会在一个范围内变动，在电磁干扰(EMI)的设计上需考虑到该范围内的所有的频段。

5.涟波表现较差，以往的返驰式的准谐振转换器是操作在单向激磁，与双向激磁的转换器相比较，需要较大的输出电容来减少输出电压涟波。

6.体积较大，以往的返驰式的准谐振转换器应用在大于60瓦特的负载时，因为其输出电流涟波比较大，因此，其转换器的变压器与输出电容，都需使用较大的型号与容值来达到电路设计的需求。

7.使用耐压较高的元件，以往的箝位式转换器由于先天结构的特性，开关上的耐压是输出电压加上输出电压由变压器圈数比反射回一次侧的电压，而须使用较高耐压的元件。

8.利用率较低，以往的准谐振转换器主要操作在单向激磁的架构，使得变压器的利用率比操作在双向激磁架构差，需使用较大体积的变压器来完成电路设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轻载时转换效率佳的准谐振半桥转换器及其控制方法。

本发明提出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，且包含一开关单元、一电容单元、一变压器、一整流器单元、一输出电容、及一控制单元。

该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。

该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。