CN201134756Y - 半桥式转换器 - Google Patents

Abstract

一种半桥式转换器，该半桥式转换器具有一脉宽控制单元、一位准调节单元、一半桥式开关单元、一电力转换单元以及一回授单元，该位准调节单元接收一第一直流电力并设定一工作电压位准将该第一直流电力升压至该工作电压位准以形成一工作电力，而该脉宽控制单元产生一导通周期讯号而控制该半桥式开关单元切换该工作电力至该电力转换单元的导通时序，使该电力转换单元转换输出一第二直流电力，该回授单元自该第二直流电力撷取一回授讯号送至该位准调节单元调整该工作电压位准，使该工作电力的电压改变进而调整该电力转换单元输出，达到稳压的功效，可借本实用新型的架构改善现有转换器的半桥式开关单元无法于效率最佳的责任周期比(duty cycle ratio)下工作的缺失。

Description

半桥式转换器

技术领域

本实用新型涉及一种半桥式转换器，特别是涉及一种取得直流的输入电力并转换为另一直流输出电力的转换器。

背景技术

由于现今大部份电子产品都需要平稳无杂讯的直流电力提供功率，因而电力公司所提供的交流电力必须先经过一整流器(rectifier)将交流电力转换为一第一直流电力，但，不论是半波整流器或全波整流器所转换形成的第一直流电力位准会如同交流电力般随着时间不断变动，电子产品仍无法使用该第一直流电力不稳定的电流与电压；因而在电力电子领域中转换器(converter)占了很重要的地位，转换器(converter)的功用与目的是将该第一直流电力转换为一第二直流电力，而该第二直流电力的电流与电压将具有固定位准而形成一平稳的输出，且可由该转换器(converter)电路设定而改变该第二直流电力的电流或电压位准；现今所使用的转换器(converter)架构如图1所示，该转换器包含一半桥式开关单元21、一电力转换单元22、一产生一导通周期讯号的脉宽控制单元23以及产生一回授讯号的一回授单元24，其中半桥式开关单元21连接一直流电源1取得一第一直流电力，而该导通周期讯号控制该半桥式开关单元21导通该第一直流电力流经该电力转换单元22的责任周期(duty cycle)，由该电力转换单元22将该第一直流电力转换为一第二直流电力并输出，又该回授单元24是自该第二直流电力撷取一回授讯号送至该脉宽控制单元23，借此调整该导通周期讯号以改变该半桥式开关单元21的责任周期(duty cycle)，达到该转换器输出具有随负载调整的回授稳压功能；上述架构中的半桥式开关单元21若为一半桥式开关电路时，为要达到该转换器最佳的工作效率，理想的状态下是令该半桥式开关电路的责任周期比(duty cycle ratio)为50∶50，亦即令该半桥式开关电路包含的开关元件开启的周期在一个工作周期中占50％，为了避免该转换器的输出随负载而变动，输出回授功能将会调整该半桥式开关电路的责任周期比而产生变动，因此，该转换器无法一直维持责任周期比(duty cycle ratio)50∶50的最佳效率下，导致转换效能低于理想值，且效能的下降代表损耗将上升，这些损耗将形成废热或破坏电子元件的结构而降低该转换器的寿命，应提供一改善措施。

由此可见，上述现有的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。因此如何能创设一种新型结构的半桥式转换器，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的转换器存在的缺陷，本设计人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的半桥式转换器，能够改进一般现有的转换器，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。

发明内容

本实用新型的主要目的在于，克服现有的转换器存在的缺陷，而提供一种新型结构的半桥式转换器，所要解决的技术问题是使其控制该半桥式开关电路得以稳定工作于较佳的工作效率下，且仍可达到输出稳压的功效，非常适于实用。

本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种半桥式转换器，是自一直流电源取得一第一直流电力并由一电力转换单元转换为一第二直流电力，其特征在于该转换器包括：一位准调节单元，是接收该第一直流电力并设定一工作电压位准，将该第一直流电力升压至该工作电压位准以形成一工作电力；一半桥式开关单元，是连接该位准调节单元取得该工作电力，且该半桥式开关单元受一脉宽控制单元的一导通周期讯号驱动而切换该工作电力至该电力转换单元的导通时序以令该电力转换单元转换该工作电力输出该第二直流电力；一回授单元，是自该第二直流电力撷取一回授讯号送至该位准调节单元，且该位准调节单元得以该回授讯号来调整该工作电压位准，借此改变该工作电力以调整该第二直流电力的功率。

本实用新型的目的及解决其技术问题还可以可采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的半桥式转换器，其中所述的位准调节单元与该半桥式开关单元间更包括一维持该工作电力位准的储能元件。

前述的半桥式转换器，其中所述的电力转换单元包括一变压器以及一整流滤波电路。

前述的半桥式转换器，其中所述的位准调节单元与该半桥式开关单元间更可设一可变阻抗值的电压斜率控制单元。

前述的半桥式转换器，其中所述的电压斜率控制单元是利用一导通阻抗可变的开关元件，以及一充电回路取得该第一直流电力充电形成一开启电压控制该开关元件的阻抗值。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。经由以上可知，为了达到上述目的，本实用新型提供了一种半桥式转换器，该半桥式转换器具有一脉宽控制单元、一位准调节单元、一半桥式开关单元、一电力转换单元以及一回授单元，该位准调节单元是自一直流电源取得一第一直流电力并设定一工作电压位准将该第一直流电力升压至该工作电压位准以形成一工作电力，而该脉宽控制单元产生一导通周期讯号而控制该半桥式开关单元导通该工作电力至该电力转换单元的周期，使该电力转换单元转换输出一第二直流电力，该回授单元自该第二直流电力撷取一回授讯号送至该位准调节单元调整该工作电压位准，使该工作电力的电压改变进而调整该电力转换单元输出功率使该第二直流电力得以不随负载而变动，达到稳压的功效，且该回授讯号不影响该半桥式开关单元的责任周期(dutycycle)，使该半桥式开关单元得以固定于效率较佳的责任周期比(dutycycle ratio)下工作。

借由上述技术方案，本实用新型半桥式转换器至少具有下列优点及有益效果：

1、借由本实用新型的电路架构，使该转换器的输出于负载变动时得以改变输入该电力转换单元的工作电力的电压位准，使该电力转换单元得以输出较高的功率以满足负载需求，进而达到输出稳压的功效。

2、借由本实用新型的电路架构，该转换器的输出可借由该位准调节单元的调整而稳压，该半桥式开关单元可固定工作于效率最佳的责任周期比(duty cycle ratio)，以提高该转换器的工作效率。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为现有半桥式转换器的电路架构图。

图2为本实用新型的基本架构方块图。

图3为本实用新型一较佳实施例的架构方块图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的半桥式转换器其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

本实用新型的基本架构请参阅图2，本实用新型为一半桥式转换器，该转换器包括一位准调节单元25、一半桥式开关单元21、一电力转换单元22、一脉宽控制单元23以及一回授单元24，其中该位准调节单元25是自一直流电源1接收一第一直流电力，并设定一工作电压位准将该第一直流电力升压至该工作电压位准以形成一工作电力，而该脉宽控制单元23产生一导通周期讯号，该半桥式开关单元21得连接该位准调节单元25取得该工作电力，并受该导通周期讯号驱动而切换该工作电力至该电力转换单元22的导通时序，其中，可设定该脉宽控制单元23的导通周期讯号具有一较佳的责任周期比(duty cycle ratio)，令该半桥式开关单元21以较佳的效率工作，又，该回授单元24是自该第二直流电力撷取一回授讯号，该回授讯号是送至该位准调节单元25，使该位准调节单元25得以该回授讯号来调整该工作电压位准，借此改变该工作电力以调整该第二直流电力的功率；上述的架构使该转换器的输出于负载变动时得以改变输入该电力转换单元22的工作电力的电压位准，使该电力转换单元22得以输出较高的功率以满足负载需求，进而达到输出稳压的功效。

请参阅图3，该图为本实用新型一较佳实施例的架构方块图，上述架构的位准调节单元25可为一降压型(buck)电路，亦可为一升压型(boost)电路或一升降压(buck-boost)型电路，而为避免启动后突升而产生突波电流，位准调节单元25与该半桥式开关单元21之间设一可变阻抗值的电压斜率控制单元26，该电压斜率控制单元26可利用一导通阻抗可变的开关元件，以及一充电回路取得该第一直流电力充电形成一开启电压控制该开关元件的阻抗值以实施抑制突波电流的功能，又，位准调节单元25与该半桥式开关单元21之间可设一储能元件27以维持该工作电力的稳定；而该电力转换单元22包含一变压器221以及一整流滤波电路222，该半桥式开关单元21依该导通周期讯号的驱动而导通该工作电力至该变压器221，该变压器221可依其固定的绕组匝数比转换电压，且该变压器221可隔绝一次侧与二次侧而避免功率相互影响，该变压器221的输出经过该整流滤波电路222而形成该第二直流电力，当该第二直流电力驱动的负载变动时，位准调节单元25将依据自该回授单元24取得的回授讯号而调整该工作电压位准，使该工作电力的电压改变进而改变该第二直流电力的功率，使负载变动时可达到该第二直流电力稳压的功效；借由本实用新型的电路架构，该转换器的输出可借由该位准调节单元25的调整而稳压，该半桥式开关单元21可固定工作于效率最佳的责任周期比(duty cycle ratio)，以提高该转换器的工作效率。

上述实施例中的转换器更可包括一功因校正单元(图中未示)以调整该第一直流电力的电流相位。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种半桥式转换器，是自一直流电源(1)取得一第一直流电力并由一电力转换单元(22)转换为一第二直流电力，其特征在于该转换器包括：

一位准调节单元(25)，接收该第一直流电力并设定一工作电压位准，将该第一直流电力升压至该工作电压位准以形成一工作电力；

一半桥式开关单元(21)，是连接该位准调节单元(25)取得该工作电力，且该半桥式开关单元(21)受一脉宽控制单元(23)的一导通周期讯号驱动而切换该工作电力至该电力转换单元(22)的导通时序以令该电力转换单元(22)转换该工作电力输出该第二直流电力；

一回授单元(24)，是自该第二直流电力撷取一回授讯号送至该位准调节单元(25)，且该位准调节单元(25)得以该回授讯号来调整该工作电压位准，借此改变该工作电力以调整该第二直流电力的功率。

2.根据权利要求1所述的半桥式转换器，其特征在于该位准调节单元(25)与该半桥式开关单元(21)间更包括一维持该工作电力位准的储能元件(27)。

3.根据权利要求1所述的半桥式转换器，其特征在于该电力转换单元(22)包括一变压器(221)以及一整流滤波电路(222)。

4.根据权利要求1所述的半桥式转换器，其特征在于该位准调节单元(25)与该半桥式开关单元(21)间更可设一可变阻抗值的电压斜率控制单元(26)。

5.根据权利要求4所述的半桥式转换器，其特征在于该电压斜率控制单元(26)是利用一导通阻抗可变的开关元件，以及一充电回路取得该第一直流电力充电形成一开启电压控制该开关元件的阻抗值。

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