CN207910697U - 全桥式开关电源电路 - Google Patents

Abstract

一种全桥式开关电源电路，包括：全桥整流器；第一、第二开关单元、检测单元；第一、第二控制模块。全桥整流器具有第一、第二交流输入端以耦接交流电源，并具有第一、第二直流输出端以输出直流信号。第一开关单元的第一、第二端系分别耦接于第一交流输入端及第二直流输出端。第二开关单元的第一、第二端分别耦接于第二交流输入端及第二直流输出端。检测单元用于耦接至交流电源以产生第一、第二电源相位信号。第一控制模块至少依据第一参考值、第二电源相位信号而选择性地控制第一开关单元的导通。第二控制模块至少依据第二参考值、第一电源相位信号而选择性地控制第二开关单元的导通。

Description

全桥式开关电源电路

技术领域

本实用新型关于一种全桥式整流电路，更特别的是关于一种全桥式开关电源电路。

背景技术

图1为传统交直流全桥整流电路的示意框图，其中全桥整流电路1中的整流组件为二极管。图2为基于图1而改进的现有技术的交直流全桥整流电路的示意框图。为了提升交直流转换效率，基于如图1所示的传统全桥整流电路1 将整流组件二极管替换为场效晶体管而成为全桥整流电路2，但是全桥整流电路2常面临下面几个问题。

首先，电磁波干扰的高频噪声变严重，因为场效晶体管比整流二极管在切换速度上快很多造成，导致抑制电磁波干扰的π型滤波器，需要用成本更高和体积更大的组件才能处理。

此外，如图2中的电容BC，称为储能电容(Bulk Capacitor)，储能电容的涌浪电流将会流入场效晶体管，需要使用能耐涌浪电流的场效晶体管，导致需要用成本更高和体积更大的组件才能处理。

再者，轻载节能选择范围小，因为负载都会需要一个能于断电时，维持供电的储能大电容，这造成线路的电压电流不同相，由其是在轻载的情况，此将造成场效晶体管于轻载时的切换损耗比整流二极管大很多。而传统于轻载的改善场效晶体管切换损耗的方式是，关闭场效晶体管，让轻载电流改走场效晶体管的寄生二极管，但是此寄生二极管的耐电流和散热器的散热速度也将限制轻载节能选择范围，已无法因应目前国际组织对轻载节能的效率规范。

故此，现有技术的全桥整流电路仍有待改良，一方面使用场效晶体管以提升交直流转换效率，另一方面能克服使用场效晶体管所带来的电路问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于能提供改善传统交直流转换的全桥整流电路二极管电路，使交直流转换效率提升。

基于上述目的，更可于各种实施例中，例如利用切换单元使电磁干扰降低；如利用涌浪电流控制单元提升转换效率的场效晶体管耐涌浪电流能力较小问题；如利用轻载保护控制单元，当轻载或不正常状况发生时关闭提升转换效率的场效晶体管，达到提升轻载效率和保护。

为达至少上述目的，本实用新型提出一种全桥式开关电源电路，包括：全桥整流器、第一开关单元、第二开关单元、检测单元、第一控制模块、第二控制模块。所述全桥整流器具有第一交流输入端及第二交流输入端以耦接交流电源，并具有第一直流输出端及第二直流输出端以输出直流信号。所述第一开关单元具有第一端、第二端及控制端，所述第一开关单元的第一端及第二端系分别耦接于所述第一交流输入端及所述第二直流输出端。所述第二开关单元具有第一端、第二端及控制端，所述第二开关单元的第一端及第二端系分别耦接于所述第二交流输入端及所述第二直流输出端。所述检测单元，用于耦接至所述交流电源以产生第一电源相位信号及第二电源相位信号，其中当所述交流电源处于正半周期时，产生随着所述交流电源而变化的第一电源相位信号；当所述交流电源处于负半周期时，产生随着所述交流电源而变化的第二电源相位信号。所述第一控制模块的输出端耦接于所述第一开关单元的控制端，所述第一控制模块至少依据第一参考值、所述第二电源相位信号而选择性地控制所述第一开关单元的导通。所述第二控制模块的输出端耦接于所述第二开关单元的控制端，所述第二控制模块至少依据第二参考值、所述第一电源相位信号而选择性地控制所述第二开关单元的导通。

于本实用新型的实施例中，全桥整流器包括第一二极管、第二二极管、第三二极管及第四二极管，第一二极管的阴极与第三二极管的阳极耦接于第一交流输入端，第二二极管的阴极与第四二极管的阳极耦接于第二交流输入端，第三二极管的阴极与第四二极管的阴极耦接于第一直流输出端，第一二极管的阳极与第二二极管的阳极耦接于第二直流输出端。

于本实用新型的实施例中，检测单元，其包括第一检测二极管、第二检测二极管及分压电路，第一检测二极管的阳极及第二检测二极管的阳极系分别耦接至第一交流输入端及第二交流输入端，分压电路耦接于第一检测二极管的阴极及第二检测二极管的阴极并据以分别输出第一电源相位信号及第二电源相位信号。

于本实用新型的实施例中，第一控制模块用于比较第二电源相位信号的信号值及第一参考值；当第二电源相位信号的信号值大于第一参考值时，则第一控制模块的输出端输出信号至第一开关单元的控制端以使第一开关单元导通。

于本实用新型的实施例中，第一控制模块包括：第一切换单元，用以至少依据第一参考值及第二电源相位信号选择性地控制第一开关单元的导通。第一切换单元包含：第一比较器及二极管。第一比较器的两输入端接收第一参考值及第二电源相位信号；二极管的阴极耦接于第一比较器的输出端，二极管的阳极耦接于第一辅助电源并与第一切换单元的输出端耦接。

于本实用新型的实施例中，第一控制模块还包括：第一驱动单元，其具有第一输入端、第一控制端及第一输出端，第一输入端耦接于第一辅助电源，第一控制端耦接于第一比较器的输出端，第一输出端耦接于第一开关单元的控制端耦接；其中第一驱动单元用于依据第一辅助电源而提供增量的电流以驱动第一开关单元。

于本实用新型的实施例中，第一控制模块还包括：第一涌浪电流控制单元，第一涌浪电流控制单元的输出端耦接于第一开关单元的控制端，第一涌浪电流控制单元用以至少依据第三参考值及功因修正器闸极驱动信号以选择性地使第一开关单元关闭。

于本实用新型的实施例中，第一控制模块还包括：第一轻载保护控制单元，第一轻载保护控制单元的输出端耦接于第一开关单元的控制端，第一轻载保护控制单元用以至少依据第四参考值、回授电压信号、状况保护电压信号以选择性地使第一开关单元关闭。

于本实用新型的实施例中，全桥式开关电源电路还包括：第三开关单元、第四开关单元、第三控制模块、第四控制模块。第三开关单元具有第一端、第二端及控制端，第三开关单元的第一端及第二端分别耦接于第一直流输出端及第一交流输入端。第四开关单元具有第一端、第二端及控制端，第四开关单元的第一端及第二端系分别耦接于第一直流输出端及第二交流输入端。第三控制模块具有输入端及输出端，第三控制模块的输入端用于耦接第三辅助电源，第三控制模块的输出端与第三开关单元的控制端耦接，以选择性地控制第三开关单元的导通。第四控制模块具有输入端、输出端，第四控制模块的输入端用于耦接第四辅助电源，第四控制模块的输出端与第四开关单元的控制端耦接，以选择性地控制第四开关单元的导通。

于本实用新型的实施例中，全桥式开关电源电路更包括：第一隔离驱动单元，具有输入端及输出端，第一隔离驱动单元的输入端耦接于第一开关单元的控制端，第一隔离驱动单元的输出端耦接于第四开关单元的控制端，以使第一开关单元及第四开关单元同步致能或关闭。

于本实用新型的实施例中，第四控制模块还包括：第一电压源自举单元，第一电压源自举单元的输出端耦接于第四开关单元的控制端，第一电压源自举单元与第四辅助电源、第一隔离驱动单元的输出端及第二交流输入端耦接，第一电压源自举单元用以至少依据第四辅助电源、第一隔离驱动单元的输出端、第二交流输入端的信号而驱动第四开关单元。

借此，上述实施例能够改善传统交直流转换的全桥整流二极管电路的交直流转换效率。此外，利用切换单元的实施例能提供改善传统交直流转换的全桥整流二极管电路使电磁干扰降低；而利用涌浪电流控制单元的实施例能够提升转换效率的场效晶体管耐涌浪电流能力较小问题；而利用轻载保护控制单元的实施例，当轻载或不正常状况发生时关闭提升转换效率的场效晶体管，达到提升轻载效率和保护。

附图说明

图1为传统的交直流全桥整流电路的示意框图。

图2为基于图1而改良的习知交直流全桥整流电路的示意框图。

图3为依据本实用新型的全桥式开关电源电路的一种实施方式的示意框图。

图4为图3中检测单元的实施例的示意框图。

图5A以波形图示意于输入交流电一周期内全桥式开关电源电路的运作。

图5B以波形图示意于输入交流电一周期内全桥式开关电源电路的运作。

图6为图3中第一控制模块的一实施例的示意框图。

图7为图3中第一控制模块的另一实施例的示意框图。

图8为图3中第一控制模块的又一实施例的示意框图。

图9为图3中第一控制模块的一些实施例的示意框图。

图10为依据本实用新型的全桥式开关电源电路的另一种实施方式的示意框图。

图11为图10中第一控制模块及第一隔离驱动单元的实施例的示意框图。

图12为图10中第四控制模块的实施例的示意框图。

符号说明：

1、2 全桥整流电路

10、20 全桥式开关电源电路

90 负载

100 全桥整流器

110 第一开关单元

120 第二开关单元

130 检测单元

131 分压电路

140 第一控制模块

141 第一切换单元

142 第一驱动单元

143 第一涌浪电流控制单元

144 轻载保护控制单元

150 第二控制模块

160 第三控制模块

170 第四控制模块

171 第一电压源自举单元

180 第一隔离驱动单元

181 第一隔离驱动单元输入端

182 第一隔离驱动单元输出端

190 第二隔离驱动单元

210 第三开关单元

220 第四开关单元

M1 第一晶体管

M2 第二晶体管

M3 第三晶体管

M4 第四晶体管

CN1～CN4 控制端

AC_IN 交流电源

AC_1 第一交流输入端

AC_2 第二交流输入端

DC_OUT 直流信号

DC_1 第一直流输出端

DC_2 第二直流输出端

D1 第一二极管

D2 第二二极管

D3 第三二极管

D4 第四二极管

DD1 第一检测二极管

DD2 第二检测二极管

PAC1 第一电源相位信号

PAC2 第二电源相位信号

VREF 参考信号

VFB 回授电压信号

VFP 状况保护电压信号

R1～R5、R11～R18 电阻

R41～R44 电阻

BC、C、C1 电容

C11、C12、C41、C42 电容

D11～D14、D41 二极管

Q11～Q12、Q41 晶体管

CMP11～CMP14 比较器

SPFG 功因修正器闸极驱动信号

VCC1～VCC4 辅助电源

具体实施方式

为充分了解本实用新型的目的、特征及功效，兹借由下述具体的实施例，并配合附图，对本实用新型做详细说明，说明如后：

图3系为依据本实用新型的全桥式开关电源电路的一种实施方式的示意框图。如图3所示，全桥式开关电源电路10，包括：全桥整流器100、第一开关单元110、第二开关单元120、检测单元130、第一控制模块140、第二控制模块150。

全桥整流器100具有第一交流输入端AC_1及第二交流输入端AC_2以耦接交流电源AC_IN，并具有第一直流输出端DC_1及第二直流输出端DC_2以输出直流信号DC_OUT。

举例而言，第一开关单元110、第二开关单元120可分别以第一晶体管 M1、第二晶体管M2来实现；如场效晶体管(MOSFET)，但本实用新型并不受此限制，如以N型场效晶体管、P型场效晶体管、互补式场效晶体管CMOS 或其他具控制端的晶体管、或相关的电路组件的组合来实现。如图3所示，第一晶体管M1具有第一端、第二端及控制端，第一晶体管M1的第一端及第二端系分别耦接于第一交流输入端AC_1及第二直流输出端DC_2。第二晶体管M2具有第一端、第二端及控制端，第二晶体管M2的第一端及第二端系分别耦接于第二交流输入端AC_2及第二直流输出端DC_2。

举例而言，全桥整流器100包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3及第四二极管D4，第一二极管D1的阴极与第三二极管D3的阳极耦接于第一交流输入端AC_1，第二二极管D2的阴极与第四二极管D4的阳极耦接于第二交流输入端AC_2，第四二极管D4的阴极与第三二极管D3的阴极耦接于第一直流输出端DC_1，第一二极管D1的阳极与第二二极管D2的阳极耦接于第二直流输出端DC_2。然而，本实用新型并不受此例限制，全桥整流器 100也可基于传统的线路接法所做的可能变更也可适用于实现图3的实施例。

第一控制模块140具有多个输入端及一输出端，多个输入端分别用于接收参考信号VREF(或视为参考值)、第二电源相位信号PAC2、辅助电源VCC1，输出端耦接于第一晶体管M1的控制端CN1。第一控制模块140至少依据参考信号VREF、第二电源相位信号PAC2而选择性地控制第一开关单元110(如第一晶体管M1)的导通。第二控制模块150的多个输入端用于接收参考信号 VREF、第一电源相位信号PAC1、辅助电源VCC2，第二控制模块150的输出端耦接于第二晶体管M2的控制端CN2，以选择性地控制第二晶体管M2的导通。

图4为图3中检测单元130的一实施例的示意框图。检测单元130包括第一检测二极管DD1、第二检测二极管DD2及分压电路131，第一检测二极管 DD1的阳极及第二检测二极管DD2的阳极系分别耦接至第一交流输入端 AC_1及第二交流输入端AC_2，分压电路131耦接于第一检测二极管DD1的阴极及第二检测二极管DD2的阴极并据以分别输出第一电源相位信号PAC1 及第二电源相位信号PAC2。举例而言，分压电路131包含电阻R1、R2、R3、 R4以串联或并联方式形成分压电路；此外，检测单元130更可包含电容C1及电阻R5。然而，本实用新型并不受此例限制。即任何能够实现以下运作的电路皆可被认为是本实用新型的检测单元的实施例：(1)交流电源AC_IN处于正半周期时，产生随着交流电源AC_IN而变化的第一电源相位信号PAC1；及 (2)交流电源AC_IN处于负半周期时，产生随着交流电源AC_IN而变化的第二电源相位信号PAC2。譬如，可以利用比较器、二极管、晶体管或处理器 (如微处理器、微控制器、数字信号处理器、或单芯片)等组件及相关电路来实现检测单元130。

图5A和图5B以波形图示意于输入交流电一周期内全桥式开关电源电路 10的运作。如图5A、图5B所示，当全桥式开关电源电路10所耦接的交流电源AC_IN于正半周期时，第一电源相位信号PAC1的信号值开始随着交流电源而变化；第二电源相位信号PAC2的信号值则维持在低位准。当交流电源 AC_IN于负半周期时，第二电源相位信号PAC2的信号值开始随着交流电源而变化；第一电源相位信号PAC1的信号值则维持在低位准。

利用上述第一电源相位信号PAC1及第二电源相位信号PAC2，于实施例中，第一控制模块140用于比较第二电源相位信号PAC2及参考信号VREF的信号值。当交流电源AC_IN于正半周期时，第二电源相位信号PAC2的信号值小于参考信号VREF的信号值，则第一控制模块140的输出端输出信号使第一开关单元110(如第一晶体管M1)不导通。当第二电源相位信号PAC2的信号值大于参考信号VREF的信号值时，则第一控制模块140的输出端输出信号至第一开关单元110的控制端CN1以使第一开关单元110(如第一晶体管M1) 导通(图中以ON表示导通)并维持约一时间间隔(如以tb--表示)。在此时间间隔内，第一二极管D1及第四二极管D4为不导通(图中以OFF表示不导通)。

相似地，第二控制模块150用于比较第一电源相位信号PAC1及参考信号 VREF的信号值；也可依据如图5B所示，当第二控制模块150比较出第一电源相位信号PAC1的信号值是大于参考信号VREF的信号值时，第二控制模块 150使第二晶体管M2导通(图中以ON表示导通)并维持约一时间间隔，其中为方便说明故于图5B中亦以符号tb--表示，然而时间间隔可与前述图5A 的时间间隔tb--不同。在此时间间隔内，第二二极管D2及第三二极管D3为不导通(图中以OFF表示不导通)。

如此，上述实施例说明：于一可控制的时间间隔内使用第一开关单元110、第一开关单元120进行整流，可以提升整体整流的转换效率。

此外，第一控制模块140可以依据参考信号VREF的信号值大小来决定使第一开关单元110(如第一晶体管M1)导通的时间间隔，以及关于第一二极管D1从导通切换为关闭、第一开关单元110从关闭切换为导通的切换频率，进而可用以降低因切换所产生的电磁波干扰的高频噪声。相似地，第二控制模块150也可达成相似的功效。

举例而言，对于利用晶体管如场效晶体管来实现第一开关单元110的情况下，因为一般而言场效晶体管比整流二极管在切换速度上快很多，会造成电磁波干扰的高频噪声变得严重；而本实用新型上述实施例中的第一控制模块140 可以依据参考信号VREF的信号值大小来决定上述切换速度。故对于采用上述全桥式开关电源电路的产品，可以通过改变参考信号VREF的信号值大小来将产品的电磁波干扰降低，进而可以使产品能够符合电磁干扰/兼容规定。

图6为图3中第一控制模块140的一实施例的示意框图。第一控制模块 140包括：第一切换单元141，用以依据参考信号VREF及第二电源相位信号 PAC2选择性地控制第一晶体管M1的导通，第一切换单元141包含：比较器 CMP11及二极管D11。比较器CMP11的两输入端接收参考信号VREF及第二电源相位信号PAC2；二极管D11的阴极耦接于比较器CMP11的输出端，二极管D11的阳极耦接于辅助电源VCC1并与第一晶体管M1的控制端CN1耦接。举例而言，当第二电源相位信号PAC2的信号值大于参考信号VREF的信号值时，比较器CMP11通过二极管D11使第一晶体管M1导通。举例而言，第一切换单元14还可包括晶体管Q11、电阻R11～R15及电容C11；然而，本实用新型并不受此例限制。譬如上述第一切换单元141的运作，也可改以处理器，如(如微处理器、微控制器、数字信号处理器、或单芯片)，借由对处理器进行编程而侦测上述相关信号，进行上面所描述的判断和控制动作。举例而言，图6中的处理器CMP11可以利用处理器来对参考信号VREF和第二电源相位信号PAC2进行比较，进行上面所描述的判断和控制动作。

在实施例中，第一控制模块140还可包括：第一驱动单元142，其具有第一输入端、第一控制端及第一输出端，第一驱动单元142的第一输入端耦接于辅助电源VCC1，第一控制端耦接于比较器CMP11的输出端，第一输出端耦接于第一晶体管M1的控制端CN1耦接。如图6所示，第一驱动单元142可包括晶体管Q12、电阻R16和R17，借此利用辅助电源VCC1而提供增量的电流以增强驱动第一晶体管M1的能力。

图7为图3中第一控制模块140的另一实施例的示意框图。第一控制模块 140还包括：第一涌浪电流控制单元143，其接收参考信号VREF及功因修正器闸极驱动信号SPFG，第一涌浪电流控制单元143的输出端耦接于第一晶体管M1的控制端CN1，第一涌浪电流控制单元143用以依据参考信号VREF及功因修正器闸极驱动信号SPFG以选择性地致能第一晶体管M1的导通。举例而言，功因修正器闸极驱动信号SPFG是功率因素校正(Power FactorCorrection：PFC)转换器的主切换场效晶体管(MOSFET)的闸极驱动信号。当此信号为脉波宽度调变模式(Pulse Width Modulation：PWM)时，经由例如包含电阻R18与电容C12的低通滤波电路将此信号(PWM驱动方波)过滤或转换成直流信号，此直流信号与VREF通过比较器CMP12来进行比较。当功率因素校正转换器提供此PWM信号时，低通滤波电路的输出(如电容C12上的电压)将高于VREF，通过比较器CMP12来进行比较，藉此判断涌浪电流 (Inrushcurrent)结束时间；举例而言，此时比较器CMP12输出的低位准信号。

一般而言，如图2的电路中作为储能电容的涌浪电流将会流入场效晶体管，需要使用能耐涌浪电流的场效晶体管来加以对策。相较之下，于图3中的场效晶体管是与整流二极管互相并联，当交流电流源(AC Source)刚开始对储能电容充电时，将会产生涌浪电流，由于其它电压转换开关有最低输入工作电压的限制，所以需要利用对应的控制器(如功率因素校正转换器)来侦测储能电容的电压准位，待储能电容的电压准位到达工作电压时，功率因素校正转换器才开始对其切换开关送出驱动的脉波调变(PWM)信号，涌浪电流于此时已经变小。故此，可以所以藉由在实作时存在的功能如功率因素校正转换器所提供的信号，利用如图7的涌浪电流控制单元，且在不增加额外的侦测线路的情况下，来判定为涌浪电流发生瞬间，让互相并联的场效晶体管关闭(断路)，使得涌浪电流进入可以耐涌浪电流相对比较高的互相并联的整流二极管中。此外，本实用新型的第一控制模块140并不受图7所示例子的限制。譬如，在图 7中，比较器CMP13的线路用作缓冲器或电压随耦器；然而，本实用新型的实现并不受此限制，比较器CMP13当可以其他缓冲器或电压随耦器或其他电路所取代或在于适当的设计下将功因修正器闸极驱动信号SPFG耦接至比较器 CMP12。譬如上述第一涌浪电流控制单元143的运作，也可改以处理器，如(如微处理器、微控制器、数字信号处理器、或单芯片)，借由对处理器进行编程而侦测上述相关信号，进行上面所描述的判断和控制动作。举例而言，图7中的处理器CMP12可以利用处理器来对参考信号VREF和功因修正器闸极驱动信号SPFG(或经低通滤波后的信号)进行比较，进行上面所描述的判断和控制动作。

图8为图3中第一控制模块140的又一实施例的示意框图。第一控制模块 140更包括：第一轻载保护控制单元144，其接收参考信号VREF、回授电压信号VFB、状况保护电压信号VFP，第一轻载保护控制单元144的输出端耦接于第一晶体管M1的控制端CN1，第一轻载保护控制单元144用以依据参考信号VREF、回授电压信号VFB、状况保护电压信号VFP以选择性地使第一晶体管M1关闭。

举例而言，借由直流转直流的PWM芯片的回授电压信号VFB，于轻载时电压会升到最高的特性，表示当直流转直流的PWM芯片的回授电压信号VFB 高于参考信号VREF的情况时，输出负载为轻载；然后通过比较器CMP14和二极管D13于轻载时开关(如使禁能)第一开关单元110(如M1)，如此达到节省损耗目的，且不用使用额外电流减测线路。此外，借由电源供应器的保护线路所提供的信号，在此定义名称为状况保护(Fault Protection)电压信号VFP，然后通过二极管D14于不正常状况发生时(例如过电压(OVP)，过电流(OCP)，过温度(OTP))等等状况时，开关(如使禁能)第一开关单元110(如M1)，如此达到在不正常状况发生时，保护第一开关单元110(如M1)开关目的。

此外，如图3的电路中，场效晶体管是与整流二极管是互相并联，因为整流二极管可以承受涌浪电流，相对比互相并联的场效晶体管上的寄生二极管的耐电流大很多。故利用图8的轻载保护控制单元，于轻载时可以关闭场效晶体管的轻载节能选择范围；如此，对于利用本实施例的产品，可以就目前国际组织对轻载节能的效率规范，进行适当的调整。

图9为图3中第一控制模块140的一些实施例的示意框图。如图9所示，第一控制模块140可以包括第一切换单元141、第一驱动单元142、第一涌浪电流控制单元143、第一轻载保护控制单元144。在一些实施例中，第一控制模块140可以包括：第一切换单元141、第一驱动单元142、第一涌浪电流控制单元143、第一轻载保护控制单元144中至少一者或其任意组合。

同样地，图3中的第二控制模块150也可基于如图6至图9及相关实施例中至少一种方式或其组合而实现。例如，基于图6中第一切换单元141、第一驱动单元142的电路将其中第二电源相位信号PAC2、辅助电源VCC1改为第一电源相位信号PAC1、辅助电源VCC2，即可成为包含切换单元、驱动单元的第二控制模块150的实施例；此外，更可基于此第二控制模块150的实施例而进一步与如图7、图8所示的涌浪电流控制单元的电路、轻载保护控制单元的电路中至少一种电路连接，从而实现第二控制模块150的一些实施例。再者，辅助电源VCC1、VCC2可实现为来自同一电源或不同电源、或电压值相同或不相同。而本实用新型的实现并不受上述例子限制。

图10为依据本实用新型的全桥式开关电源电路的另一种实施方式的示意框图。基于全桥式开关电源电路10的任一实施例，图10的全桥式开关电源电路20还包括：第三开关单元210、第四开关单元220、第三控制模块160、第四控制模块170。

举例而言，第三开关单元210、第四开关单元220可以分别利用第三晶体管M3、第四晶体管M4来实现；如场效晶体管(MOSFET)，但本实用新型并不受此限制，如以N型场效晶体管、P型场效晶体管、互补式场效晶体管CMOS 或其他具控制端的晶体管、或相关的电路组件的组合来实现。如图10所示，第三晶体管M3具有第一端、第二端及控制端CN3，第三晶体管M3的第一端及第二端分别耦接于第一直流输出端DC_1及第一交流输入端AC_1。第四晶体管M4具有第一端、第二端及控制端CN4，第四晶体管M4的第一端及第二端分别耦接于第一直流输出端DC_1及第二交流输入端AC_2。第三控制模块 160耦接于辅助电源VCC3，并与第三晶体管M3的控制端CN3耦接，以选择性地控制第三晶体管M3的导通。第四控制模块170耦接辅助电源VCC4，并与第四晶体管M4的控制端CN4耦接，以选择性地控制第四晶体管M4的导通。再者，辅助电源VCC1～VCC4可实现为来自同一电源或不同电源、或电压值相同或不相同。而本实用新型的实现并不受上述例子限制。

在实施例中，全桥式开关电源电路20还包括：第一隔离驱动单元180及第二隔离驱动单元190，例如利用光电耦合组件来实现。举例而言，第一隔离驱动单元180具有输入端181及输出端182，第一隔离驱动单元180的输入端 181耦接于第一晶体管M1的控制端CN1，第一隔离驱动单元180的输出端182 耦接于第四晶体管M4的控制端，以使第一晶体管M1及第四晶体管M4同步致能或关闭。图11为图10中第一控制模块140及第一隔离驱动单元180的实施例的示意框图。图12为图10中第四控制模块170的实施例的示意框图。

如图12所示，第四控制模块170包括：第一电压源自举单元171，其耦接辅助电源VCC4，并与第一隔离驱动单元180的输出端、第四晶体管M4的控制端、第二交流输入端AC_2耦接，用以至少依据第四辅助电源VCC4、第一隔离驱动单元180的输出端、第二交流输入端AC_2的信号而驱动第四开关单元220。如图12所示，借由将电容C41(可视为自举储能电容)和所有与第四开关单元220(如第四晶体管M4)的控制端CN4相关线路的低电压端，接到会浮动的接点即第四开关单元220的一端(如第四晶体管M4的源极)，也为第二交流输入端AC_2，当第二交流输入端AC_2的电压低于辅助电源VCC4 准位时，二极管D41(可视为自举整流二极管)导通，电压较高的辅助电源 VCC4电压源即可对电容C41充电，藉此达到可以与第四晶体管M4的源极一起浮高起来的电压源，用以驱动第四开关单元220(如第四晶体管M4)开关。上述动作，也可改接处理器(如各自的处理器或与其他模块共享的处理器)，借由对处理器编程而侦测上述相关信号，进行上面描述的判断和控制动作。

同样地，图10中的第三控制模块160及第二隔离驱动单元190也可基于如图11至图12而实现。例如，基于图11的电路将其中第一控制模块140改为第二控制模块150，将隔离驱动单元180的输入端181改为第二隔离驱动单元190的输入端，并且使第二隔离驱动单元190的输入端与第二开关单元120 的控制端CN2耦接。例如，基于图12的电路将其中隔离驱动单元180的输出端182改为第二隔离驱动单元190的输出端，并使电路改为耦接辅助电源VCC3、控制端CN3及第一交流输入端AC_1，以实现第三控制模块160的实施例。

此外，如图11及图12所示，第一控制模块140与第四控制模块170配合使用时，如图10中的第四开关单元220的控制信号(如闸极信号)，通过第一隔离驱动电路180输入端与输出端耦接至第一开关单元110的控制信号(如闸极信号)，如此，当第一控制模块140判断出不同的情况，如前述不正常状况发生时，即能使第一开关单元110与第四开关单元220同步或相似地开关，如同时被禁能，以达到保护第四开关单元220的目的。而第二开关单元120与第三开关单元210也可以相似的方式来实现。

此外，本实用新型的实现并不受上述如图6至9、12所示的实施例所限制。如于另一些实施例中，如二极管D11-D14、D41等组件中至少一者当可以其他电路组件如缓冲器或位准移位器等组件或使用组件的电路来实现。此外，在另一些实施例中，各用作信号比较的比较器中至少一者或全部，可改以至少一个处理器来实现；此外，在基于前述任一实施例中的实施例中，各单元或电路中所使用的参考信号VREF亦可改为对应的内部或外部的参考值(或门坎值)以于处理器被编程而运算的过程中与输入的信号的取样值进行比较；如此，将可使桥式开关电源电路的控制模块的实现更有弹性，譬如于参考值的设定或改变来说，可作各种任意的改变以符合整体电路设计的需求。又如图6至9中各个单元所使用的参考信号VREF、参考信号VREF的信号值或参考值皆可设为相同或不同，以符合实现时电路设计的需求；其中本实用新型的实现方式不受参考信号VREF、参考信号VREF的信号值及参考值的名称的限制，即参考值的意义即可涵盖各种实现方式，如处理器中使用的数值或输入参考信号等方式。

借此，上述实施例能够改善传统交直流转换的全桥整流二极管电路的交直流转换效率。此外，利用切换单元的实施例能提供改善传统交直流转换的全桥整流二极管电路使电磁干扰降低；而利用涌浪电流控制单元的实施例能够提升转换效率的场效晶体管耐涌浪电流能力较小问题；而利用轻载保护控制单元的实施例，当轻载或不正常状况发生时关闭提升转换效率的场效晶体管，达到提升轻载效率和保护。

本实用新型在上文中已以较佳实施例揭露，然本领域技术人员应理解的是，实施例仅用于描绘本实用新型，而不应解读为限制本实用新型的范围。应注意的是，举凡与实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本实用新型的范围内。因此，本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种全桥式开关电源电路，包括：

全桥整流器，其具有第一交流输入端及第二交流输入端以耦接交流电源，并具有第一直流输出端及第二直流输出端以输出直流信号；

第一开关单元，所述第一开关单元具有第一端、第二端及控制端，所述第一开关单元的第一端及第二端分别耦接于所述第一交流输入端及所述第二直流输出端；

第二开关单元，所述第二开关单元具有第一端、第二端及控制端，所述第二开关单元的第一端及第二端分别耦接于所述第二交流输入端及所述第二直流输出端；

检测单元，用于耦接至所述交流电源以产生第一电源相位信号及第二电源相位信号，其中当所述交流电源处于正半周期时，产生随着所述交流电源而变化的第一电源相位信号；当所述交流电源处于负半周期时，产生随着所述交流电源而变化的第二电源相位信号；

第一控制模块，所述第一控制模块的输出端耦接于所述第一开关单元的控制端，所述第一控制模块至少依据第一参考值、所述第二电源相位信号而选择性地控制所述第一开关单元的导通；以及

第二控制模块，所述第二控制模块的输出端耦接于所述第二开关单元的控制端，所述第二控制模块至少依据第二参考值、所述第一电源相位信号而选择性地控制所述第二开关单元的导通。

2.如权利要求1所述的全桥式开关电源电路，其中所述全桥整流器包括第一二极管、第二二极管、第三二极管及第四二极管，所述第一二极管的阴极与所述第三二极管的阳极耦接于所述第一交流输入端，所述第二二极管的阴极与所述第四二极管的阳极耦接于所述第二交流输入端，所述第三二极管的阴极与所述第四二极管的阴极耦接于所述第一直流输出端，所述第一二极管的阳极与所述第二二极管的阳极耦接于所述第二直流输出端；

所述检测单元包括第一检测二极管、第二检测二极管及分压电路，所述第一检测二极管的阳极及所述第二检测二极管的阳极分别耦接至所述第一交流输入端及所述第二交流输入端，所述分压电路耦接于所述第一检测二极管的阴极及所述第二检测二极管的阴极并据以分别输出所述第一电源相位信号及所述第二电源相位信号。

3.如权利要求1所述的全桥式开关电源电路，其中所述第一控制模块用于比较所述第二电源相位信号的信号值及所述第一参考值；当所述第二电源相位信号的信号值大于所述第一参考值时，则所述第一控制模块的输出端输出信号至所述第一开关单元的控制端以使所述第一开关单元导通。

4.如权利要求3所述的全桥式开关电源电路，其中所述第一控制模块包括：

第一切换单元，用以依据所述第一参考值及所述第二电源相位信号选择性地控制所述第一开关单元的导通，所述第一切换单元包含：

第一比较器，其两输入端接收所述第一参考值及所述第二电源相位信号；及

二极管，其阴极耦接于所述第一比较器的输出端，所述二极管的阳极耦接于第一辅助电源并与所述第一切换单元的输出端耦接。

5.如权利要求4所述的全桥式开关电源电路，其中所述第一控制模块还包括：

第一驱动单元，其具有第一输入端、第一控制端及第一输出端，所述第一输入端耦接于所述第一辅助电源，所述第一控制端耦接于所述第一比较器的输出端，所述第一输出端耦接于所述第一开关单元的控制端耦接；其中所述第一驱动单元用于依据所述第一辅助电源而提供增量的电流以驱动所述第一开关单元。

6.如权利要求3所述的全桥式开关电源电路，其中所述第一控制模块还包括：

第一涌浪电流控制单元，所述第一涌浪电流控制单元的输出端耦接于所述第一开关单元的控制端，所述第一涌浪电流控制单元用以至少依据第三参考值及一功因修正器闸极驱动信号以选择性地使所述第一开关单元关闭。

7.如权利要求1至6中任一项所述的全桥式开关电源电路，其中所述第一控制模块还包括：

第一轻载保护控制单元，所述第一轻载保护控制单元的输出端耦接于所述第一开关单元的控制端，所述第一轻载保护控制单元用以依据第四参考值、回授电压信号、状况保护电压信号以选择性地使所述第一开关单元关闭。

8.如权利要求1至6中任一项所述的全桥式开关电源电路，其中所述全桥式开关电源电路还包括：

第三开关单元，所述第三开关单元具有第一端、第二端及控制端，所述第三开关单元的第一端及第二端系分别耦接于所述第一直流输出端及所述第一交流输入端；

第四开关单元，所述第四开关单元具有第一端、第二端及控制端，所述第四开关单元的第一端及第二端分别耦接于所述第一直流输出端及所述第二交流输入端；

第三控制模块，其具有输入端及输出端，所述第三控制模块的输入端用于耦接第三辅助电源，所述第三控制模块的输出端与所述第三开关单元的控制端耦接，以选择性地控制所述第三开关单元的导通；以及

第四控制模块，其具有输入端、输出端，所述第四控制模块的输入端用于耦接第四辅助电源，所述第四控制模块的输出端与所述第四开关单元的控制端耦接，以选择性地控制所述第四开关单元的导通。

9.如权利要求8所述的全桥式开关电源电路，其中所述全桥式开关电源电路还包括：

第一隔离驱动单元，具有输入端及输出端，所述第一隔离驱动单元的输入端耦接于所述第一开关单元的控制端，所述第一隔离驱动单元的输出端耦接于所述第四开关单元的控制端，以使所述第一开关单元及所述第四开关单元同步致能或关闭。

10.如权利要求9所述的全桥式开关电源电路，其中所述第四控制模块还包括：

第一电压源自举单元，所述第一电压源自举单元的输出端耦接于所述第四开关单元的控制端，所述第一电压源自举单元与所述第四辅助电源、所述第一隔离驱动单元的输出端及所述第二交流输入端耦接，所述第一电压源自举单元用以至少依据所述第四辅助电源、所述第一隔离驱动单元的输出端、所述第二交流输入端的信号而驱动所述第四开关单元。