[发明专利]具有二次侧控制的返驰式转换器

说明书

本发明公开了一种具有二次侧控制的返驰式转换器，包含：一变压器，具有一次侧绕组与二次侧绕组，一次侧绕组用以接收一输入电压，二次侧绕组耦合至一次侧绕组并与一整流电路连接；整流电路包含一输出电容，提供一输出电压；一整流开关单元，与二次侧绕组和输出电容串接，提供一整流路径及一开关路径；一个二次侧控制电路，用以侦测整流电路输出电压或电流值，根据输出电压或电流与预设值的差值控制整流开关单元状态；一个一次侧切换装置，连接至一次侧绕组的一端；一辅助绕组与二次侧绕组耦合，用以提供一次侧控制电路操作电源以及侦测二次侧整流开关单元状态；一个一次侧控制电路，用以根据辅助绕组侦测的二次侧输出状态以控制一次侧切换装置。

技术领域

本发明涉及一返驰式转换器，特别是关于一种具有二次侧控制的返驰式转换器。

背景技术

电源转换器广泛的应用于提供电子装置运作所需的电压以及负载电流，特别是于具有高度集中的通讯或计算机设备中。这些电源供应器通常需要提供于一小体积或尺寸下高输出功率，由于此类电源供应装置需要于有限空间输出高密度功率，因此电源供应器的转换效率以及如何降低于操作过程中的热耗能的产生也为此类电源供应器设计的重点。

返驰式转换器(flyback converter)是应用极为广泛的电源拓朴之一。由于返驰转换器具有高效率、低损耗、小尺寸、零件数目少、以及成本低等优点，因此被广泛的作为各种电子产品的电源装置。返驰式转换器一般是用于直流-直流(DC-DC)转换以驱动一具有变压器隔离输入、输出的输出负载，一输入整流(rectifier)电路可以被用于交流-直流(AC-DC)应用上。常见的返驰式转换器包括一输入电路以及一输出电路，输入电路与输出电路经由一变压器耦合，一光耦合器连接输出电路输出端与控制器输入端作为回授信号调节。输入电路包含一晶体管开关组件以及一控制器用以调节脉冲宽度(PWM)，晶体管连接至初级侧线圈绕组的一端以及控制器的输出端，一回授输入端连接至一光耦合器的一端，一次侧开关被开启以磁化变压器一次侧绕组，当一次侧开关被关闭时电力将被转移至二次侧电路，一连接至二次侧线圈的二极管可以允许电流流至负载。于转换器的系统输出侧输出端连接一光耦合器(optical coupler)用以隔离输入与输出电路并传输输出电压信号回到控制器。

上述的返驰式转换器电路，利用光耦合器的回馈控制功能来调节输出电压，但是光耦合器的物理特性无可避免的会影响系统的操作稳定性以及耐用性。举例而言，光电耦合器的耦合效率会反映系统输出电压的精确度，更进一步，额外的电气组件需要被加入以配合光耦合器的运作，因此需要额外的成本以及空间。

为了解决上述问题，美国专利案US 7385163提出利用一个二次侧控制器来控制一次侧的开关装置，以提供一个更精准以及可靠的电源输出系统。

参考图1A所示，包括一个输入电路1、一个变压器11以及一输出电路2。输入电路1包括一个或多个开关装置13，一输入端以及一输出端；输入电路1的输入端连接至一输入电压Vin，输入电路1的输出端连接至变压器11。变压器11包含一个一次侧线圈绕组以及一个二次侧线圈绕组，一次侧线圈绕组连接至一个开关装置13使其能根据二次侧线圈绕组的电压变化进行控制开关装置的开启/关闭状态。

控制器的第一控制端CTL1与第二控制端CTL2间有三种状态变化，分别是电阻性负载连接、短路及开路。控制器在输出电压Vout大于目标电压时，使其第一控制端CTL1与第二控制端CTL2间形成电阻性负载一段时间，阻止开关组件被激发导通，使得现有的切换电源装置停止自激发转换，避免输出电压Vout继续上升；在输出电压Vout小于目标电压时，使其第一控制端CTL1与第二控制端CTL2间形成短路状态一段时间，导致开关组件被激发导通，使得现有的切换电源装置开始自激发转换，以提升输出电压Vout；于其他时候，使其第一控制端CTL1与第二控制端CTL2间形成开路状态，避免现有的切换电源装置的操作受到干扰。

但是前面所述的切换电源转换装置有以下缺点：