CN102739055A - 高效率功率转换器 - Google Patents

Abstract

高效率功率转换器包含第一电容、变压器、第一开关、感测电阻及控制电路，其中该变压器包含一次侧线圈及二次侧线圈。该第一电容是用以接收并稳定直流电压。该变压器是根据该一次侧线圈和该二次侧线圈的匝数比，升压该直流电压。该感测电阻用以感测流经该第一开关的电流；该控制电路是用以根据该电流，产生控制信号，以控制该第一开关的开启与关闭、侦测该电流以及用以输出调光信号。该一次侧线圈的第二端是耦接于该二次侧线圈的第二端，或该一次侧线圈的第二端是通过第一二极管耦接于该二次侧线圈的第二端。

Description

高效率功率转换器

技术领域

本发明是有关于一种功率转换器，尤指一种高效率功率转换器。

背景技术

请参照图1，图1是为先前技术说明一种返驰式(flyback)功率转换器100的示意图。如图1所示，变压器102是用以根据一次侧线圈1022和二次侧线圈1024的匝数比，将直流电压VIN升压成为输出电压VOUT，其中输出电压VOUT是用以驱动负载104(例如一串发光二极管)。感测电阻106是用以感测流经第一开关108的电流ID。因此，控制器110即可根据电流ID，产生控制信号CS以控制第一开关108的开启与关闭。另外，控制器110亦可产生调光信号DS至第二开关112，以控制一串发光二极管的亮度。

虽然，变压器102可根据一次侧线圈1022和二次侧线圈1024的匝数比，将直流电压VIN升压为输出电压VOUT，但是直流电压VIN的能量并不会完全转换至二次侧线圈1024。因此，返驰式功率转换器100的转换效率并不是很高。如此，返驰式功率转换器100对于使用者而言并非是一个好的功率转换器。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种高效率功率转换器，包含第一电容、变压器、第一开关、感测电阻及控制器；第一电容，具有第一端及第二端，其第一端用以接收直流电压，其第二端用以耦接于地端；变压器包含一次侧线圈及二次侧线圈，一次侧线圈具有第一端及第二端，其第一端耦接于该第一电容的第一端；二次侧线圈具有第一端及第二端；第一开关具有第一端、第二端及第三端，其第一端耦接于该一次侧线圈的第二端；感测电阻具有第一端及第二端，其第一端耦接于该第一开关的第三端，其第二端耦接于该地端，其中该感测电阻用以感测流经该第一开关的电流；控制器具有第一端、第二端、第三端及第四端，其第一端耦接于该第一开关的第二端，用以根据流经该第一开关的该电流，产生控制信号，以控制该第一开关的开启与关闭，其第二端，用以侦测该电流，其第四端用以输出调光信号；其中该一次侧线圈的第二端是耦接于该二次侧线圈的第二端，或该一次侧线圈的第二端是通过第一二极管耦接于该二次侧线圈的第二端。

根据上述的高效率功率转换器，另包含整流器，整流器具有第一端、第二端、第三端及第四端，其第一端耦接于交流电源的正极，用以接收交流电压，其第二端耦接于该第一电容的第一端，用以输出该直流电压，其第三端耦接于该交流电源的负极，其第四端耦接于该地端。

根据上述的高效率功率转换器，当该第一开关根据该控制信号开启时，该二次侧线圈用以储存电能。

根据上述的高效率功率转换器，该控制信号为脉冲控制信号。

根据上述的高效率功率转换器，该控制器根据该电流，产生过电流保护。

根据上述的高效率功率转换器，，该一次侧线圈的感应方向与该二次侧线圈的感应方向相反。

根据上述的高效率功率转换器，另包含第二二极管及第二电容，第二二极管具有第一端及第二端，其第一端耦接于该二次侧线圈的第一端，其第二端用以输出输出电压至一串发光二极管的第一端；第二电容具有第一端及第二端，其第一端耦接于该第二二极管的第二端，其第二端耦接于该地端；当该第一开关根据该控制信号开启时，该第二电容用以释出所储存的电能，以驱动该串发光二极管。

根据上述的高效率功率转换器，另包含分压电路，具有第一端、第二端及第三端，其第一端耦接于该第二二极管的第二端，其第二端用以输出第一电压至该控制电路的第三端，其第三端耦接于该地端，其中该控制器根据该第一电压，产生过电压保护。

根据上述的高效率功率转换器，另包含第二开关，具有第一端、第二端及第三端，其第一端用以耦接于该串发光二极管的第二端，其第二端耦接于该控制器的第四端，用以接收该调光信号，其第三端耦接于该地端。

根据上述的高效率功率转换器，当该第一开关根据该控制信号关闭时，该二次侧线圈用以释放出所储存的电能，以同时驱动该串发光二极管及对该第二电容充电。

根据上述的高效率功率转换器，该串发光二极管包含多组串联的发光二极管。

根据上述的高效率功率转换器，另包含激磁电容，具有第一端及第二端，其第一端耦接于该第一电容的第一端，其第二端耦接于该一次侧线圈的第二端；其中该激磁电容用以滤除该第一开关的突波信号。

本发明所提供的高效率功率转换器是利用一次侧线圈的第二端耦接于二次侧线圈的第二端，或一次侧线圈的第二端通过第一二极管耦接于二次侧线圈的第二端，以提高功率转换器的转换效率并降低第一开关上因为二次侧线圈感应所产生的纹波电流，可有效提高功率转换器的转换效率并降低功率转换器的成本。

附图说明

图1是为先前技术说明一种返驰式功率转换器的示意图。

图2是为本发明的一种高效率功率转换器的示意图。

具体实施方式

请参照图2，图2是为本发明的一种高效率功率转换器200的示意图。高效率功率转换器200包含第一电容202、变压器204、第一开关206、感测电阻208及控制器210，其中变压器204包含一次侧线圈2042及二次侧线圈2044，且一次侧线圈2042的感应方向和二次侧线圈2044的感应方向相反。第一电容202具有第一端及第二端，其第一端用以接收直流电压VDC，其第二端用以耦接于地端GND。一次侧线圈2042具有第一端及第二端，其第一端耦接于第一电容202的第一端。二次侧线圈2044具有第一端及第二端；第一开关206具有第一端、第二端及第三端，其第一端耦接于一次侧线圈2042的第二端。感测电阻208具有第一端及第二端，其第一端耦接于第一开关206的第三端，其第二端耦接于地端GND，其中感测电阻208用以感测流经第一开关206的电流ID。控制器210具有第一端、第二端、第三端及第四端，其第一端耦接于第一开关206的第二端，用以根据流经第一开关206的电流ID所产生的感测电压VS，产生控制信号CS，以控制第一开关206的开启与关闭，其第二端连接于第一开关206的第三端，用以侦测电流ID，其第四端用以输出调光信号DS，其中控制器210的型号可为LD 7889，且控制信号CS是包含导通时间与截止时间的脉冲控制信号。如图2所示，一次侧线圈2042的第二端通过第一二极管212耦接于二次侧线圈2044的第二端。但在本发明的另一实施例中，一次侧线圈2042的第二端直接耦接于二次侧线圈2044的第二端。

如图2所示，高效率功率转换器200另包含整流器214、分压电路216、第二二极管218、第二电容220、第二开关221和激磁电容Cc。整流器214具有第一端、第二端、第三端及第四端，其第一端耦接于交流电源SAC的正极，用以接收交流电压VAC，其第二端耦接于第一电容202的第一端，用以输出直流电压VDC，其第三端耦接于交流电源SAC的负极，其第四端耦接于地端GND。激磁电容Cc具有第一端及第二端，其第一端耦接于第一电容202的第一端，其第二端耦接于一次侧线圈2042的第二端。第二二极管218具有第一端及第二端，其第一端耦接于二次侧线圈2044的第一端，其第二端用以输出输出电压VOUT至一串发光二极管222的第一端；第二电容220具有第一端及第二端，其第一端耦接于第二二极管218的第二端，其第二端耦接于地端GND；分压电路216具有第一端、第二端及第三端，其第一端耦接于第二二极管218的第二端，其第二端用以根据输出电压VOUT，输出第一电压V1至控制器210的第三端，其第三端耦接于地端GND；第二开关221具有第一端、第二端及第三端，其第一端耦接于一串发光二极管222的第二端，其第二端耦接于控制器210的第四端，用以接收调光信号DS，其第三端耦接于地端GND。因为调光信号DS是可为脉冲控制信号、高电平信号或低电平信号，所以第二开关221即可根据调光信号DS，控制一串发光二极管222的亮度，亦即第二开关221可根据调光信号DS，调整流经一串发光二极管222的电流ILED，以控制一串发光二极管222的亮度。另外，一串发光二极管222可包含多组串联的发光二极管，使流经该多组串联的发光二极管的电流等于电流ILED。如此，多组串联的发光二极管的每一发光二极管的亮度会相同。

如图2所示，整流器214是用以整流交流电压VAC，以产生及输出直流电压VDC至一次侧线圈2042。变压器204是用以根据一次侧线圈2042和二次侧线圈2044的匝数比，将直流电压VDC升压为输出电压VOUT，其中输出电压VOUT是用以驱动一串发光二极管222。当第一开关206根据控制信号CS开启时，二次侧线圈2044用以储存一次侧线圈2042所传递的电能，以及第二电容220用以释放出第二电容220所储存的电能，以驱动一串发光二极管222。亦即当第一开关206根据控制信号CS开启时，因为第二二极管218是为关闭，所以一次侧线圈2042所传递的电能是储存在二次侧线圈2044，而不是传送至输出电压VOUT。如图2所示，一次侧线圈2042所传递的电能不仅可通过感应传递至二次侧线圈2044，亦可通过第一二极管212传递至二次侧线圈2044。另外，当第一开关206根据控制信号CS开启时，因为第一二极管212可降低第一开关206上因为二次侧线圈2044感应所产生的纹波电流，且激磁电容Cc可用以滤除第一开关206上的突波信号，所以第一开关206并不需要是高压开关。当第一开关206根据控制信号CS关闭时，二次侧线圈2044用以释放出所储存的电能，以同时驱动一串发光二极管222及对第二电容220充电。亦即当第一开关206根据控制信号CS关闭时，因为第二二极管218是为开启，所以二次侧线圈2044可根据所储存的电能，同时驱动一串发光二极管222及对第二电容220充电。另外，当电流ID大于电流预定值时，控制器210可产生过电流保护；当第一电压V1大于电压预定值时，控制器210可产生过电压保护。

综上所述，本发明所提供的高效率功率转换器是利用一次侧线圈的第二端耦接于二次侧线圈的第二端，或一次侧线圈的第二端通过第一二极管耦接于二次侧线圈的第二端，以提高功率转换器的转换效率并降低第一开关上因为二次侧线圈感应所产生的纹波电流。另外，高效率功率转换器的控制电路可根据流经第一开关的电流，产生过电流保护，以及根据分压电路所产生的第一电压，产生过电压保护。另外，一串发光二极管包含多组串联的发光二极管，所以流经多组串联的发光二极管的电流会相同。因此，本发明可提高功率转换器的转换效率、可降低功率转换器的成本，并且可使多组串联的发光二极管的每一发光二极管的亮度相同。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (12)

1.一种高效率功率转换器，其特征在于，包含：

第一电容，包含：

第一端，用以接收直流电压；及

第二端，耦接于地端；

变压器，包含：

一次侧线圈，包含：

第一端，耦接于该第一电容的第一端；及

第二端；及

二次侧线圈，具有第一端，及第二端；

第一开关，包含

第一端，耦接于该一次侧线圈的第二端；

第二端；及

第三端；

感测电阻，包含：

第一端，耦接于该第一开关的第三端；及

第二端，耦接于该地端；

其中该感测电阻用以感测流经该第一开关的电流；及

控制器，包含：

第一端，耦接于该第一开关的第二端，用以根据流经该第一开关的该电流，产生控制信号，以控制该第一开关的开启与关闭；

第二端，用以侦测该电流；

第三端；及

第四端，用以输出调光信号；

其中该一次侧线圈的第二端是耦接于该二次侧线圈的第二端，或该一次侧线圈的第二端是通过第一二极管耦接于该二次侧线圈的第二端。

2.根据权利要求1所述的高效率功率转换器，其特征在于，另包含：

整流器，包含：

第一端，耦接于交流电源的正极，用以接收交流电压；

第二端，耦接于该第一电容的第一端，用以输出该直流电压；

第三端，耦接于该交流电源的负极；及

第四端，耦接于该地端。

3.根据权利要求1所述的高效率功率转换器，其特征在于，当该第一开关根据该控制信号开启时，该二次侧线圈用以储存电能。

4.根据权利要求1所述的高效率功率转换器，其特征在于，该控制信号为脉冲控制信号。

5.根据权利要求1所述的高效率功率转换器，其特征在于，该控制器根据该电流，产生过电流保护。

6.根据权利要求1所述的高效率功率转换器，其特征在于，该一次侧线圈的感应方向与该二次侧线圈的感应方向相反。

7.根据权利要求1所述的高效率功率转换器，其特征在于，另包含：

第二二极管，包含：

第一端，耦接于该二次侧线圈的第一端；及

第二端，用以输出输出电压至一串发光二极管的第一端；及

第二电容，包含：

第一端，耦接于该第二二极管的第二端；及

第二端，耦接于该地端；当该第一开关根据该控制信号开启时，该第二电容用以释出所储存的电能，以驱动该串发光二极管。

8.根据权利要求7所述的高效率功率转换器，其特征在于，另包含：

分压电路，包含：

第一端，耦接于该第二二极管的第二端；

第二端，用以输出第一电压至该控制电路的第三端；及

第三端，耦接于该地端，其中该控制器根据该第一电压，产生过电压保护。

9.根据权利要求7所述的高效率功率转换器，其特征在于，另包含：

第二开关，包含：

第一端，用以耦接于该串发光二极管的第二端；

第二端，耦接于该控制器的第四端，用以接收该调光信号；及

第三端，耦接于该地端。

10.根据权利要求7所述的高效率功率转换器，其特征在于，当该第一开关根据该控制信号关闭时，该二次侧线圈用以释放出所储存的电能，以同时驱动该串发光二极管及对该第二电容充电。

11.根据权利要求7所述的高效率功率转换器，其特征在于，该串发光二极管包含多组串联的发光二极管。

12.根据权利要求1所述的高效率功率转换器，其特征在于，另包含：

激磁电容，包含：

第一端，耦接于该第一电容的第一端；及

第二端，耦接于该一次侧线圈的第二端；其中该激磁电容用以滤除该第一开关的突波信号。

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