改良互稳压性的多重输出转换器及其方法技术

利用一具成本效益的电路可以改善多重输出转换器的互稳压性，特别是对于输出抗流圈彼此耦合以及其中一输出端应用了同步整流器的直流／直流转换器。直流／直流转换器包含了有一个主线圈及二个次级线圈的变压器。第一次级线圈与一同步整流器及第一抗流圈耦合；第二次级线圈与一二极管整流器及第二抗流圈耦合。其中同步整流器具有一驱动器来驱动一续流电路，第一抗流圈与第二抗流圈耦合。增加一低功率金属氧化半导体效电晶体电路至二极管整流器以避免二极管整流器在轻负载时操作于不连续电流工作模式。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种切换式电源供应器的输出整流电路，特是有关于一种同时应用同步整流器与二极管整流器的多重输出整流器。
技术介绍
直流/直流转换器(DC/DC converter)，主要用以提供电源给例如电脑、通讯装置及个人数位助理等电子设备。直流/直流转换器用来转换一直流输入电压成一或多重经调整的直流输出电压。举例来说，对于个人电脑或网络应用，直流/直流转换器可用以转换一输入电压成三个主要的直流输出(12V、5Y、3.3V)。图1说明了现有技术中的多重输出顺向式转换器(ForwsrdConvertef)。此顺向式转换器包含了偶合至一变压器的初级线圈10输入电晶体切换电路20。在这说明的具体例子中，输入电晶体切换电路典型上为功率切换金属氧化半导体场效电晶体(power switching MOSFET)。顺向式转换器具有第一及第二输出电压电路以分别提供第一输出电压Vo1及第二输出电压Vo2。这两输出电路的每个电路包含有次级线圈12、14、二极管整流器30、32以及34、36、输出抗流圈(0utput Choke)50、52，以及输出电容60、62，两输出抗流圈50、52相互耦合于一铁心(Core)以改善互稳压性并达到低成本的设计。加权电压调整器70控制输入电晶体切换电路20的工作周率(duty cycle)以调整第一及第二输出电压5Vo1、Vo2。图1中的顺向式转换器之一个缺点为，次级线圈12、14以及输出抗流圈50，52总是无法理想地耦合而无任何的漏电感(leakage)。再者，当顺向电流(forward current)减少时，整流器内二极管的顺向压降(forwarddrop voltage)会降低。这些因素都会使互稳压性变得不理想，尤其是当其中一个输出处于轻负载，而其他输出处于满载的情况下。图2显示了一个改良的电路。在此电路中，次级线圈12及14彼此相互重叠。线圈14提供第一输出电压Vo1，而线圈12加上线圈14提供第二输出电压Vo2。与第一固显示的电路相比，由于线圈14为第一输出电压Vo1及第二输出电压Vo2共同使用，故提供第一输出Vo1及第二输出Fo2的线圈的耦合性将会有效地增加。这有助于第一输出电压Vo1及第二输出电压Vo2的互稳压性。图3显示了整流器堆叠的转换器，以更进一步改善互稳压性。其中第一输出电路的二极管34及36顺向压降会反应到第二输出电路。然而，在这些电路中，抗流圈50及52的操作模式会影响到抗流圈的互稳压性。互稳压性仅能在连续电流工作模式(continus current mode)下有良好的表现。随着持续的低输出电压需求的趋势，次级整流器已广泛地采用同步整流器来符合高效率的操作设计。图4显示了顺向式转换器，其中第一输出电路501使用具有金属氧化半导体场效电晶体40及44的同步整流器，以及第二输出电路502使用具有顺向二极管30及续流二极管32的二极管整流器。由驱动器80来驱动金属氧化半导体场效电晶体40及44。由于与二极管整流器相比较，同步整流器有较低的导通压降(conductionVoltage drop)，以及由于第一输出电路501的连续电流工作模式(continus conduction mode，CCM)的操作，这两个输出电路501、502在输出电路502为轻负载的最糟糕状的的操作环境下，将导致数个稳压性的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的为提供一多重输出直流/直流转换器，以使多重输出直流/直流转换器的所有输出均操作于连续电流工作模式，以确保达到符合需求的互稳压性。本专利技术的再一目的为提供一至少有一同步整流器的多重转换器，藉由应用一低功率电晶体(a low power active switch)达到改良互稳性。一种具改良互稳压性的多重输出转换器，包含一变压器，是包含有一主线圈及复数个次级线圈；复数个输出电路，是提供复数个输出电压；该复数个输出电路的每个电路分别与该复数个次级线圈之一偶合，该复数个输出电路中至少一个电路使用同步整流器，而其他输出电路使用二极管整流器，其中该其他输出电路的每个电路更包含与该复数个二极管电路的一续流二极管并联的一切换元件，以确使该其他电路操作于连续电流工作模式；以及一驱动器，是连接该同步整流器，以驱动该同步整流器及该其他复数个输出电路的该切换元件。根据本专利技术之一实施例，本专利技术提供一种具改良互稳压性的多重输出转换器。该转换器包含一变压器，是包含有一主线圈、一第一次级线圈及一第二次级线圈；一第一输出电路，是包含耦合至该第一次级线圈之一同步整流器，以提供一第一输出电压；一第二输出电路，是包含耦合至该第二次级线圈之一二极管整流器，以提供一第二输出电压；一切换元件，是与该二极管整流器之一续流二极管并联，以确使该第二输出电路操作于连续电流工作模式；以及一驱动器，是连接该同步整流器，以驱动该同步整流器及该切换元件。根据另一实施例，提供一种具改良互稳压性的多重输出转换器，该转换器，包含一变压器，是包含有一主线圈及复数个次级线圈；复数个输出电路，是提供复数个输出电压；该复数个输出电路的每个电路分别与该复数个次级线圈之一耦合，该复数个输出电路中至少一个电路使用同步整流器，而其他输出电路使用二极管整流器，其中该其他输出电路的每个电路更包含与该复数个二极管整流电路之一续流二极管并联之一切换元件，以确使该其他输出电路的每个电路均操作于连续电流工作模式；以及一驱动器，是连接该同步整流器，以驱动该同步整流器及该其他复数个输出电路的该切换元件。根据又一实施例，提供了一种改良多重输出转换器互稳压性的方法，其中所述的转换器包含复数个输出电路以提供复数个输出电压，该复数个输出电路的每个电路分别耦合至复数个次级线圈之一，该复数个输出电路中至少一个电路使用同步整流器，而其他输出电路使用二极管整流器。其中该方法包含提供一切换元件给该其他输出电路的每个电路，该切换元件分别与该复数个二极管电路的续流二极管并联，以确使该其他输出电路操作于连续电流工作模式。附图说明为了更完整地了解本专利技术，参考下列相关图式说明，其中图1为现有技术中多重输出顺向式转换器的电路示意图；图2是现有技术中具有堆叠次级线圈的多重输出顺向式转换器的电路示意图；图3是现有技术中具有堆叠次级及整流器的多重输出顺向式转换器的电路示意图；图4是现有技术中具有同步整流器的高效率设计的多重输出顺向式转换器的电路示意图；图5是本专利技术的第一个可替代的实施例的具有改良互稳压性的双输出的转换器的示意图；图6是本专利技术的第二个可替代的实施例的具有改良互稳压性的双输出转换器的示意图；图7是本专利技术的第三个可替代的实施例的具有改良互稳压性的双输出的转换器的示意图；图8是本专利技术的第四个可替代的实施例的具有改良互稳压性的双输出的转换器的示意图；图9保本专利技术的第五个可替代的实施例的具有改良互稳压性的多重输出的转换器的示意图以及图10是本专利技术的第六个可替代的实施例的具有改良互稳压性的双输出的转换器的示意图。具体实施例方式请参考图5，图5为本专利技术第一实施例的具有改良互稳压性的双输出的直流/直流转换器的示意图。该转换器包含了一变压器，该变压器具有耦合到输入电晶体切换电路120的初级线圈110、第一次级线圈114以及第二次级线圈112。输入电晶体切换电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具改良互稳压性的多重输出转换器，其特征在于，包含：一变压器，是包含有一主线圈及复数个次级线圈；复数个输出电路，是提供复数个输出电压；该复数个输出电路的每个电路分别与该复数个次级线圈之一偶合，该复数个输出电路中至少一个电路使用同步整流器，而其他输出电路使用二极管整流器，其中该其他输出电路的每个电路更包含与该复数个二极管电路的一续流二极管并联的一切换元件，以确使该其他电路操作于连续电流工作模式；以及一驱动器，是连接该同步整流器，以驱动该同步整流器及该其他复数个输出电路的该切换元件。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：甘鸿坚，窦森，章进法，钟天富，程伟巴圣塔那克罗，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]