发明名称 具有锁相回路控制功能之电源转换器
摘要 本发明揭露一种具有锁相回路控制功能之电源转换器,利用锁相技术来使电路操作频率能追踪谐振电路之谐振频率,以获得最大的灯管输出电压增益。本发明可藉由相位侦测装置来测量半桥转换器中之两特定点之电压相位,再经由锁相控制电路来锁定,并输出一频率讯号至半桥转换器,同时,藉由电流调整电路接收电流回授装置所撷取之负载回授讯号,供锁相控制电路作定输出电流控制,来调整电压增益的幅度。
申请公布号 TWI275249 申请公布日期 2007.03.01
申请号 TW094124601 申请日期 2005.07.20
申请人 国立成功大学 发明人 林瑞礼
分类号 H03L7/06(2006.01) 主分类号 H03L7/06(2006.01)
代理机构 代理人 蔡坤财 台北市中山区松江路148号11楼
主权项 1.一种具有锁相回路控制功能之电源转换器,至少 包括: 一负载; 一半桥转换器,至少包括: 一电源,用以提供一稳定直流输入电压; 复数个开关,电性连接该电源; 一半桥驱动电路,电性连接该些开关,用以控制该 些开关; 一升压变压器,用以将该稳定直流输入电压升压; 以及 一谐振电路,电性连接该升压变压器,用以接收该 升压后之电压; 一相位侦测装置,分别电性连接该半桥转换器中的 两特定点; 一电流回授装置,电性连接该负载,用以侦测该负 载之电流; 一电流调整电路,电性连接该电流回授装置,用以 接收该负载之电流回授讯号,撷取该负载之电流回 授讯号做调整;以及 一锁相控制电路,电性连接该电流调整电路与该相 位侦测装置; 其中,该锁相控制电路可经由该相位侦测装置与该 电流调整电路,接收并整合该半桥转换器上该些特 定点之电压讯号与该电流调整电路所输出之一电 流讯号,并输出一频率讯号至该半桥驱动电路,控 制该些开关之切换频率,以进行相位锁定,进而提 供该负载稳定的电流。 2.如申请专利范围第1项所述之具有锁相回路控制 功能之电源转换器,其中该升压变压器至少包括一 一次侧绕组、一第一电感、一二次侧绕组、一第 二电感以及一辅助绕组,该第一电感与该一次侧绕 组电性连接,该第二电感与该二次侧绕组电性连接 ,该辅助绕组系用以侦测该升压变压器漏电感电压 讯号。 3.如申请专利范围第2项所述之具有锁相回路控制 功能之电源转换器,其中该半桥转换器至少包括一 比较器电性连接该辅助绕组,以量测该升压变压器 之电压讯号。 4.如申请专利范围第1项所述之具有锁相回路控制 功能之电源转换器,更至少包括一均流网路电性连 接于该谐振电路与该负载之间,以使该负载输出电 流一致。 5.如申请专利范围第4项所述之具有锁相回路控制 功能之电源转换器,其中该负载为复数支灯管,且 该些灯管系选自于由冷阴极萤光灯(CCFL)、线型萤 光灯(LFL)、阴极萤光灯(CFL)、发光二极体(LED)、氙 气灯(HID)以及有机发光二极体(OLED)所组成之一族 群。 6.如申请专利范围第1项所述之具有锁相回路控制 功能之电源转换器,其中该电流回授装置电性连接 该负载之其中之一者,以侦测该负载之其中之该者 之电流。 7.如申请专利范围第1项所述之具有锁相迥路控制 功能之电源转换器,其中该负载为一灯管,且该灯 管系选自于由冷阴极萤光灯、线型萤光灯、阴极 萤光灯、发光二极体、氙气灯以及有机发光二极 体所组成之一族群。 8.如申请专利范围第1项所述之具有锁相回路控制 功能之电源转换器,其中该锁相控制电路具有一相 位比较器后端依序接设一低通滤波器以及一电压 控制震荡器,且该相位比较器与该相位侦测装置电 性相连,用以输入该相位侦测装置所侦测之该半桥 转换器上两特定点之电压讯号作相位锁定,并经由 该电压控制震荡器输出该频率讯号至该半桥驱动 电路,以提供该负载稳定的电流。 9.如申请专利范围第8项所述之具有锁相回路控制 功能之电源转换器,其中该电流调整电路电性连接 该锁相控制电路之该电压控制震荡器,藉由该电流 调整电路所撷取之该负载之电流讯号与一参考电 流比较,并将结果输出至该电压控制震荡器,供该 电压控制震荡器输出该频率讯号。 10.如申请专利范围第1项所述之具有锁相回路控制 功能之电源转换器,其中该半桥转换器中之该些特 定点之其中之一者系电性连接该些开关中之一第 一开关之闸极端,该些特定点之另一者系量测该升 压变压器之一第一电感之电压,该第一电感之另一 端电性连接该升压变压器之一一次侧绕组。 11.如申请专利范围第1项所述之具有锁相回路控制 功能之电源转换器,其中该半桥转换器中之该些特 定点之其中之一者系电性连接该些开关中之一第 二开关之汲极端,该些特定点之另一者系量测该升 压变压器之一第一电感之电压,该第一电感之另一 端电性连接该升压变压器之一一次侧绕组。 12.如申请专利范围第1项所述之具有锁相回路控制 功能之电源转换器,其中该半桥转换器中之该些特 定点之其中之一者系电性连接该些开关中之一第 二开关之闸极端,该些特定点之另一者系量测该升 压变压器之一第一电感之电压,该第一电感之另一 端电性连接该升压变压器之一一次侧绕组。 13.如申请专利范围第1项所述之具有锁相回路控制 功能之电源转换器,其中该半桥转换器中之该些特 定点之其中之一者系电性连接于该锁相控制电路 与该半桥驱动电路之间,该些特定点之另一者系量 测该升压变压器之一第一电感之电压,该第一电感 之另一端电性连接该升压变压器之一一次侧绕组 。 14.如申请专利范围第1项所述之具有锁相回路控制 功能之电源转换器,其中该半桥转换器中之该些特 定点之其中之一者系电性连接该些开关中之一第 一开关之闸极端,该些特定点之另一者系量测该升 压变压器之一第二电感之电压,该第二电感之另一 端电性连接该升压变压器之一二次侧绕组。 15.如申请专利范围第1项所述之具有锁相回路控制 功能之电源转换器,其中该半桥转换器中之该些特 定点之其中之一者系电性连接该些开关中之一第 二开关之汲极端,该些特定点之另一者系量测该升 压变压器之一第二电感之电压,该第二电感之另一 端电性连接该升压变压器之一二次侧绕组。 16.如申请专利范围第1项所述之具有锁相回路控制 功能之电源转换器,其中该半桥转换器中之该些特 定点之其中之一者系电性连接该些开关中之一第 二开关之闸极端,该些特定点之另一者系量测该升 压变压器之一第二电感之电压,该第二电感之另一 端电性连接该升压变压器之一二次侧绕组。 17.如申请专利范围第1项所述之具有锁相回路控制 功能之电源转换器,其中该半桥转换器中之该些特 定点之其中之一者系电性连接于该锁相控制电路 与该半桥驱动电路之间,该些特定点之另一者系量 测该升压变压器之一第二电感之电压,该第二电感 之另一端电性连接该升压变压器之一二次侧绕组 。 18.如申请专利范围第1项所述之具有锁相回路控制 功能之电源转换器,其中该半桥转换器中之该些特 定点之电压相位差为90度。 19.如申请专利范围第1项所述之具有锁相回路控制 功能之电源转换器,其中该电源转换器为一电子式 安定器。 20.一种具有锁相回路控制功能之电源转换器,至少 包括: 一负载; 一半桥转换器,至少包括: 一电源,用以提供一稳定直流输入电压; 复数个开关,电性连接该电源; 一半桥驱动电路,电性连接该些开关,用以控制该 些开关;以及 一升压变压器,用以将该稳定直流输入电压升压; 一相位侦测装置,分别电性连接该半桥转换器中的 两特定点; 一电流回授装置,电性连接该负载,用以侦测该负 载之电流; 一电流调整电路,电性连接该电流回授装置,用以 接收该负载之电流回授讯号,撷取该负载之电流回 授讯号做调整;以及 一锁相控制电路,电性连接该电流调整电路与该相 位侦测装置; 其中,该锁相控制电路可经由该相位侦测装置与该 电流调整电路,接收并整合该半桥转换器上该些特 定点之电压讯号与该电流调整电路所输出之一电 流讯号,并输出一频率讯号至该半桥驱动电路,控 制该些开关之切换频率,以进行相位锁定,进而提 供该负载稳定的电流。 21.如申请专利范围第20项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,更至少包括一第一二极体、 一第二二极体、一第一电感以及一第一电容,该第 一二极体与该第二二极体分别电性连接该升压变 压器之一二次侧绕组之两侧,以进行整流,该第一 电感电性连接该第一二极体、该第二二极体以及 该负载,以进行滤波,该第一电容电性连接该第一 电感与该负载,以进行稳压。 22.如申请专利范围第20项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,更至少包括一第一二极体、 一第二二极体以及一第一电容,该第一二极体与该 第二二极体分别电性连接该升压变压器之一二次 侧绕组之两侧,以进行整流,该第一电容电性连接 该第一二极体、该第二二极体以及该负载,以进行 稳压。 23.如申请专利范围第20项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,其中该半桥转换器至少包括 一比较器电性连接该升压变压器之一辅助绕组,以 量测该升压变压器之电压讯号。 24.如申请专利范围第20项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,其中该锁相控制电路具有一 相位比较器后端依序接设一低通滤波器以及一电 压控制震荡器,且该相位比较器与该相位侦测装置 电性相连,用以输入该相位侦测装置所侦测之该半 桥转换器上两特定点之电压讯号作相位锁定,并经 由该电压控制震荡器输出该频率讯号至该半桥驱 动电路,以提供该负载稳定的电流。 25.如申请专利范围第23项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,其中该电流调整电路电性连 接该锁相控制电路之该电压控制震荡器,藉由该电 流调整电路所撷取之该负载之电流讯号与一参考 电流比较,并将结果输出至该电压控制震荡器,供 该电压控制震荡器输出该频率讯号。 26.如申请专利范围第20项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,其中该半桥转换器中之该些 特定点之其中之一者系电性连接该些开关中之一 第一开关之闸极端,该些特定点之另一者系量测该 升压变压器之一第一电感之电压,该第一电感之另 一端电性连接该升压变压器之一一次侧绕组。 27.如申请专利范围第20项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,其中该半桥转换器中之该些 特定点之其中之一者系电性连接该些开关中之一 第二开关之汲极端,该些特定点之另一者系量测该 升压变压器之一第一电感之电压,该第一电感之另 一端电性连接该升压变压器之一一次侧绕组。 28.如申请专利范围第20项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,其中该半桥转换器中之该些 特定点之其中之一者系电性连接该些开关中之一 第二开关之闸极端,该些特定点之另一者系量测该 升压变压器之一第一电感之电压,该第一电感之另 一端电性连接该升压变压器之一一次侧绕组。 29.如申请专利范围第20项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,其中该半桥转换器中之该些 特定点之其中之一者系电性连接于该锁相控制电 路与该半桥驱动电路之间,该些特定点之另一者系 量测该升压变压器之一第一电感之电压,该第一电 感之另一端电性连接该升压变压器之一一次侧绕 组。 30.如申请专利范围第20项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,其中该半桥转换器中之该些 特定点之电压相位差为90度。 31.如申请专利范围第20项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,其中该电源转换器为一转换 器(Converter)架构。 32.一种具有锁相回路控制功能之电源转换器,至少 包括: 一负载; 一半桥转换器,至少包括: 一电源,用以提供一稳定直流输入电压; 复数个开关,电性连接该电源; 一半桥驱动电路,电性连接该些开关,用以控制该 些开关; 一升压变压器,用以将该稳定直流输入电压升压, 该升压变压器至少包括一一次侧绕组、一第一电 感、一二次侧绕组、一第二电感以及一辅助绕组, 该第一电感与该一次侧绕组电性连接,该第二电感 与该二次侧绕组电性连接,该辅助绕组系用以侦测 该升压变压器漏电感电压讯号; 一比较器,电性连接该辅助绕组,以量测该升压变 压器之电压讯号;以及 一谐振电路,电性连接该升压变压器,用以接收该 升压后之电压; 一均流网路,电性连接于该谐振电路与该负载之间 ,用以使该负载输出电流一致; 一相位侦测装置,分别电性连接该半桥转换器中的 两特定点; 一电流回授装置,电性连接该负载,用以侦测该负 载之电流; 一电流调整电路,电性连接该电流回授装置,用以 接收该负载之电流回授讯号,撷取该负载之电流回 授讯号做调整;以及 一锁相控制电路,电性连接该电流调整电路与该相 位侦测装置; 其中,该锁相控制电路可经由该相位侦测装置与该 电流调整电路,接收并整合该半桥转换器上该些特 定点之电压讯号与该电流调整电路所输出之一电 流讯号,并输出一频率讯号至该半桥驱动电路,控 制该些开关之切换频率,以进行相位锁定,进而提 供该负载稳定的电流。 33.如申请专利范围第32项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,其中该负载为复数支灯管, 且该些灯管系选自于由冷阴极萤光灯、线型萤光 灯、阴极萤光灯、发光二极体、氙气灯以及有机 发光二极体所组成之一族群。 34.如申请专利范围第32项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,其中该电流回授装置电性连 接该负载之其中之一者,以侦测该负载之其中之该 者之电流。 35.如申请专利范围第32项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,其中该锁相控制电路具有一 相位比较器后端依序接设一低通滤波器以及一电 压控制震荡器,且该相位比较器与该相位侦测装置 电性相连,用以输入该相位侦测装置所侦测之该半 桥转换器上两特定点之电压讯号作相位锁定,并经 由该电压控制震荡器输出该频率讯号至该半桥驱 动电路,以提供该负载稳定的电流。 36.如申请专利范围第35项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,其中该电流调整电路电性连 接该锁相控制电路之该电压控制震荡器,藉由该电 流调整电路所撷取之该负载之电流讯号与一参考 电流比较,并将结果输出至该电压控制震荡器,供 该电压控制震荡器输出该频率讯号。 37.如申请专利范围第32项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,其中该半桥转换器中之该些 特定点之其中之一者系电性连接该些开关中之一 第一开关之闸极端,该些特定点之另一者系量测该 升压变压器之一第一电感之电压,该第一电感之另 一端电性连接该升压变压器之一一次侧绕组。 38.如申请专利范围第32项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,其中该半桥转换器中之该些 特定点之其中之一者系电性连接该些开关中之一 第二开关之汲极端,该些特定点之另一者系量测该 升压变压器之一第一电感之电压,该第一电感之另 一端电性连接该升压变压器之一一次侧绕组。 39.如申请专利范围第32项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,其中该半桥转换器中之该些 特定点之其中之一者系电性连接该些开关中之一 第二开关之闸极端,该些特定点之另一者系量测该 升压变压器之一第一电感之电压,该第一电感之另 一端电性连接该升压变压器之一一次侧绕组。 40.如申请专利范围第32项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,其中该半桥转换器中之该些 特定点之其中之一者系电性连接于该锁相控制电 路与该半桥驱动电路之间,该些特定点之另一者系 量测该升压变压器之一第一电感之电压,该第一电 感之另一端电性连接该升压变压器之一一次侧绕 组。 41.如申请专利范围第32项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,其中该半桥转换器中之该些 特定点之其中之一者系电性连接该些开关中之一 第一开关之闸极端,该些特定点之另一者系量测该 升压变压器之一第二电感之电压,该第二电感之另 一端电性连接该升压变压器之一二次侧绕组。 42.如申请专利范围第32项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,其中该半桥转换器中之该些 特定点之其中之一者系电性连接该些开关中之一 第二开关之汲极端,该些特定点之另一者系量测该 升压变压器之一第二电感之电压,该第二电感之另 一端电性连接该升压变压器之一二次侧绕组。 43.如申请专利范围第32项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,其中该半桥转换器中之该些 特定点之其中之一者系电性连接该些开关中之一 第二开关之闸极端,该些特定点之另一者系量测该 升压变压器之一第二电感之电压,该第二电感之另 一端电性连接该升压变压器之一二次侧绕组。 44.如申请专利范围第32项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,其中该半桥转换器中之该些 特定点之其中之一者系电性连接于该锁相控制电 路与该半桥驱动电路之间,该些特定点之另一者系 量测该升压变压器之一第二电感之电压,该第二电 感之另一端电性连接该升压变压器之一二次侧绕 组。 45.如申请专利范围第32项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,其中该半桥转换器中之该些 特定点之电压相位差为90度。 46.如申请专利范围第32项所述之具有锁相回路控 制功能之电源转换器,其中该电源转换器为一电子 式安定器。 图式简单说明: 第1图系绘示习知之定频控制谐振电路输出电压频 率响应示意图。 第2图系绘示本发明具有锁相回路控制功能之电源 转换器使用于电子安定器之电路示意图。 第3图系绘示本发明具有锁相回路控制功能之电源 转换器使用于电子安定器之另一电路示意图。 第4图系绘示本发明具有锁相回路控制功能之电源 转换器使用于电子安定器之又一电路示意图。 第5图系绘示本发明具有锁相回路控制功能之电源 转换器使用于电子安定器之再一电路示意图。 第6图系绘示本发明具有锁相回路控制功能之电源 转换器使用于电子安定器之又再一电路示意图。 第7图系绘示本发明具有锁相回路控制功能之电源 转换器使用于电子安定器之又再一电路示意图。 第8图系绘示本发明具有锁相回路控制功能之电源 转换器使用于电子安定器之又再一电路示意图。 第9图系绘示本发明具有锁相回路控制功能之电源 转换器使用于转换器之电路示意图。 第10图系绘示本发明具有锁相回路控制功能之电 源转换器使用于转换器之另一电路示意图。
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