发明名称 具压电式变压器之单级交/直流转换装置
摘要 一种具压电式变压器之单级交/直流转换装置,适用于将交流电源转换成直流电源,其具有整流模组,切换模组,驱动模组,压电式变压器以及输出整流模组。此技术藉由将升压电路与半桥电路整合在一起,提供一种新的利用压电式变压器的交/直流转换装置。
申请公布号 TWI263397 申请公布日期 2006.10.01
申请号 TW093101481 申请日期 2004.01.20
申请人 台达电子工业股份有限公司 发明人 李云秀;陈为;彭勇维
分类号 H02M7/12;H01L41/08 主分类号 H02M7/12
代理机构 代理人 詹铭文 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1;萧锡清 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1
主权项 1.一种具压电式变压器之单级交/直流转换装置,适 用于将一交流电源转换成一直流电源,该具压电式 变压器之单级交/直流转换装置包括: 一整流模组,具有一整流输入埠对与一第一整流输 出端与一第二整流输出端,该整流输入埠对接收该 交流电源,并将该交流电源转换为一整流输出讯号 自该第一整流输出端输出; 一切换模组,包括: 一升压电路,具有一升压输入端与一第一升压输出 端与一第二升压输出端,该升压输入端电性耦接至 该第一整流输出端以接收该整流输出讯号,并将该 整流输出讯号经该升压电路处理后,自该第一升压 输出端输出一升压讯号; 一半桥电路,具有一第一半桥输入端,一第二半桥 输入端与一半桥输出端,该第一半桥输入端电性耦 接至该第一升压输出端,该第二半桥输入端电性耦 接至该第二整流输出端; 一第一切换二极体,该第一切换二极体之阳极电性 耦接至该第二半桥输入端,且该第一切换二极体之 阴极电性耦接至该第二升压输出端;以及 一第二切换二极体,该第二切换二极体之阳极电性 耦接至该第二升压输出端,且该第二切换二极体之 阴极电性耦接至该半桥输出端; 一驱动模组,电性耦接至该切换模组之该第二升压 输出端与该半桥输出端,用以隔绝由该半桥输出端 而来之直流偏压,并将隔绝直流偏压后所得的讯号 经共振后输出为一驱动讯号; 一压电式变压器,根据该驱动讯号输出相对应之一 压电变压讯号;以及 一输出整流模组,具有一整流电路与一输出负载, 该整流电路整流该压电变压讯号以由该输出负载 之两端输出该直流电源。 2.如申请专利范围第1项所述之具压电式变压器之 单级交/直流转换装置,其中该升压电路包括: 一升压输入电感,一端电性耦接至该第一整流输出 端,另一端电性耦接至该第一升压输出端; 一升压电容,一端电性耦接至该第一升压输出端, 另一端电性耦接至该第二升压输出端;以及 一升压二极体,该升压二极体之阳极电性耦接至该 第二升压输出端,且该升压二极体之阴极电性耦接 至该第一整流输出端。 3.如申请专利范围第2项所述之具压电式变压器之 单级交/直流转换装置,其中该切换模组更包括: 一返驰二极体,该返驰二极体之阴极电性耦接至该 输出负载之一端;以及 一返驰式变压电感,与该升压输入电感互为感应, 且该返驰式变压电感之一端接地,另一端则电性耦 接至该返驰二极体之阳极。 4.如申请专利范围第1项所述之具压电式变压器之 单级交/直流转换装置,其中该半桥电路包括: 一第一开关,该第一开关之第一端接收该升压讯号 ,该第一开关之第二端电性耦接至该半桥输出端; 以及 一第二开关,该第二开关之第一端电性耦接至该半 桥输出端,该第二开关之第二端电性耦接至该第二 整流输出端。 5.如申请专利范围第1项所述之具压电式变压器之 单级交/直流转换装置,其中该整流模组包括: 一二极体桥式整流器,该二极体桥式整流器之输入 埠电性耦接至该整流输入埠对接收该交流电源,且 该二极体桥式整流器之输出埠电性耦接至该第一 整流输出端与该第二整流输出端;以及 一整流电容,一端电性耦接至该第一整流输出端, 另一端电性耦接至该第二整流输出端。 6.如申请专利范围第1项所述之具压电式变压器之 单级交/直流转换装置,其中该整流模组包括: 一二极体桥式整流器,该二极体桥式整流器之输入 埠电性耦接至该整流输入埠对接收该交流电源,且 该二极体桥式整流器之输出埠电性耦接至该第一 整流输出端与该第二整流输出端。 7.如申请专利范围第1项所述之具压电式变压器之 单级交/直流转换装置,其中该驱动模组包括: 一电容; 一第一电感;以及 一第二电感, 其中,该电容之一端电性耦接至该半桥输出端,该 电容之另一端电性耦接至该第一电感之一端,该第 一电感之另一端电性耦接至该第二电感之一端,并 成为该驱动模组之一输出端,该第二电感之另一端 电性耦接至该第二升压输出端,并成为该驱动模组 之另一输出端。 8.如申请专利范围第1项所述之具压电式变压器之 单级交/直流转换装置,其中该驱动模组包括: 一第一电容; 一电感;以及 一第二电容, 其中,该第一电容之一端电性耦接至该半桥输出端 ,该第一电容之另一端电性耦接至该电感之一端, 该电感之另一端电性耦接至该第二电容之一端,并 成为该驱动模组之一输出端,该第二电容之另一端 电性耦接至该第二升压输出端,并成为该驱动模组 之另一输出端。 9.如申请专利范围第1项所述之具压电式变压器之 单级交/直流转换装置,其中该驱动模组包括: 一电容; 一第一电感;以及 一第二电感, 其中,该电容之一端电性耦接至该半桥输出端,该 电容之另一端电性耦接至该第一电感之一端与该 第二电感之一端,该第一电感之另一端为该驱动模 组之一输出端,该第二电感之另一端电性耦接至该 第二升压输出端,并成为该驱动模组之另一输出端 。 10.如申请专利范围第1项所述之具压电式变压器之 单级交/直流转换装置,其中该驱动模组包括: 一电容;以及 一电感, 其中,该电容之一端电性耦接至该半桥输出端,该 电容之另一端电性耦接至该电感之一端,且为该驱 动模组之一输出端,该电感之另一端电性耦接至该 第二升压输出端,并为该驱动模组之另一输出端。 11.如申请专利范围第1项所述之具压电式变压器之 单级交/直流转换装置,其中该驱动模组包括: 一电容;以及 一电感, 其中,该电容之一端电性耦接至该半桥输出端,该 电容之另一端电性耦接至该电感之一端,该电感之 另一端为该驱动模组之一输出端。 12.如申请专利范围第1项所述之具压电式变压器之 单级交/直流转换装置,其中,该压电式变压器具有 两个输出端,且该整流电路包括一第一电感、一第 二电感、一第一二极体、一第二二极体以及一电 容,其中,该第一电感之一端电性耦接至该压电式 变压器之一输出端与该第一二极体之阳极,该第一 电感之另一端电性耦接至该第二电感与该输出负 载之一端,该第二电感之另一端电性耦接至该压电 式变压器之另一输出端与该第二二极体之阳极,该 第一二极体之阴极电性耦接至该第二二极体之阴 极、该电容之一端以及该输出负载之另一端,该电 容之另一端接地。 13.如申请专利范围第1项所述之具压电式变压器之 单级交/直流转换装置,其中,该压电式变压器具有 两个输出端,且该整流电路包括一电感、一第一二 极体、一第二二极体、一第三二极体、一第四二 极体以及一电容,其中,该第一二极体之阳极电性 耦接至该第二二极体之阴极与该压电式变压器之 一输出端,该第三二极体之阳极电性耦接至该第四 二极体之阴极与该压电式变压器之另一输出端,该 第一二极体与该第三二极体之阴极电性耦接至该 电感之一端,该电感之另一端电性耦接至该电容与 该输出负载之一端,该第二二极体与该第三二极体 之阳极电性耦接至该电容与该输出负载之另一端 。 14.如申请专利范围第1项所述之具压电式变压器之 单级交/直流转换装置,其中,该压电式变压器具有 两个输出端,且该整流电路包括一电感、一第一二 极体、一第二二极体、以及一电容,该第一二极体 之阳极电性耦接至该压电式变压器之一输出端,该 第一二极体之阴极电性耦接至该第二二极体之阴 极与该电感之一端,该电感之另一端电性耦接至该 电容与该输出负载的一端,且该第二二极体之阳极 电性耦接至该压电式变压器之另一输出端与该电 容及该输出负载之另一端。 15.一种具压电式变压器之单级交/直流转换装置, 适用于将一交流电源转换成一直流电源,该具压电 式变压器之单级交/直流转换装置包括: 一整流模组,具有一整流输入埠对与一第一整流输 出端与一第二整流输出端,该整流输入埠对接收该 交流电源,并将该交流电源转换为一整流输出讯号 自该第一整流输出端输出; 一切换模组,包括: 一升压电路,具有一升压输入端与一升压输出端, 该升压输入端电性耦接至该第一整流输出端以接 收该整流输出讯号,并将该整流输出讯号经该升压 电路处理后,自该升压输出端输出一升压讯号; 一半桥电容;以及 一半桥电路,具有一第一开关,一第二开关与一半 桥输出端,该第一开关之一端电性耦接至该半桥电 容之一端,该第一开关之另一端电性耦接至该第二 开关之一端、该半桥输出端及该升压输出端,该第 二开关之另一端电性耦接至该半桥电容之另一端 与该第二整流输出端; 一驱动模组,电性耦接至该半桥输出端与该第二整 流输出端,隔绝由该半桥输出端而来之直流偏压, 并将隔绝直流偏压后所得的讯号经共振后输出为 一驱动讯号; 一压电式变压器,根据该驱动讯号输出相对应之一 压电变压讯号;以及 一输出整流模组,具有一整流电路与一输出负载, 该整流电路整流该压电变压讯号以由该输出负载 之两端输出该直流电源。 16.如申请专利范围第15项所述之具压电式变压器 之单级交/直流转换装置,其中该升压电路包括: 一升压输入电感,一端电性耦接至该第一整流输出 端,另一端电性耦接至该半桥输出端。 17.如申请专利范围第16项所述之具压电式变压器 之单级交/直流转换装置,其中该切换模组更包括: 一返驰二极体,该返驰二极体之阴极电性耦接至该 输出负载之一端;以及 一返驰式变压电感,与该升压输入电感互为感应, 且该返驰式变压电感之一端接地,另一端则电性耦 接至该返驰二极体之阳极。 18.如申请专利范围第15项所述之具压电式变压器 之单级交/直流转换装置,其中该整流模组包括: 一二极体桥式整流器,该二极体桥式整流器之输入 埠电性耦接至该整流输入埠对接收该交流电源,且 该二极体桥式整流器之输出埠电性耦接至该第一 整流输出端与该第二整流输出端;以及 一整流电容,一端电性耦接至该第一整流输出端, 另一端电性耦接至该第二整流输出端。 19.如申请专利范围第15项所述之具压电式变压器 之单级交/直流转换装置,其中该整流模组包括: 一二极体桥式整流器,该二极体桥式整流器之输入 埠电性耦接至该整流输入埠对接收该交流电源,且 该二极体桥式整流器之输出埠电性耦接至该第一 整流输出端与该第二整流输出端。 20.如申请专利范围第15项所述之具压电式变压器 之单级交/直流转换装置,其中该驱动模组包括: 一电容; 一第一电感;以及 一第二电感, 其中,该电容之一端电性耦接至该半桥输出端,该 电容之另一端电性耦接至该第一电感之一端,该第 一电感之另一端电性耦接至该第二电感之一端,并 成为该驱动模组之一输出端,该第二电感之另一端 电性耦接至该第二整流输出端。 21.如申请专利范围第15项所述之具压电式变压器 之单级交/直流转换装置,其中该驱动模组包括: 一第一电容; 一电感;以及 一第二电容, 其中,该第一电容之一端电性耦接至该半桥输出端 ,该第一电容之另一端电性耦接至该电感之一端, 该电感之另一端电性耦接至该第二电容之一端,并 成为该驱动模组之一输出端,该第二电容之另一端 电性耦接至该第二整流输出端。 22.如申请专利范围第15项所述之具压电式变压器 之单级交/直流转换装置,其中该驱动模组包括: 一电容; 一第一电感;以及 一第二电感, 其中,该电容之一端电性耦接至该半桥输出端,该 电容之另一端电性耦接至该第一电感之一端与该 第二电感之一端,该第一电感之另一端为该驱动模 组之一输出端,该第二电感之另一端电性耦接至该 第二整流输出端。 23.如申请专利范围第15项所述之具压电式变压器 之单级交/直流转换装置,其中该驱动模组包括: 一电容;以及 一电感, 其中,该电容之一端电性耦接至该半桥输出端,该 电容之另一端电性耦接至该电感之一端,且为该驱 动模组之一输出端,该电感之另一端电性耦接至该 第二整流输出端。 24.如申请专利范围第15项所述之具压电式变压器 之单级交/直流转换装置,其中该驱动模组包括: 一电容;以及 一电感, 其中,该电容之一端电性耦接至该半桥输出端,该 电容之另一端电性耦接至该电感之一端,该电感之 另一端为该驱动模组之一输出端。 25.如申请专利范围第15项所述之具压电式变压器 之单级交/直流转换装置,其中,该压电式变压器具 有两个输出端,且该整流电路包括一第一电感、一 第二电感、一第一二极体、一第二二极体以及一 电容,其中,该第一电感之一端电性耦接至该压电 式变压器之一输出端与该第一二极体之阳极,该第 一电感之另一端电性耦接至该第二电感与该输出 负载之一端,该第二电感之另一端电性耦接至该压 电式变压器之另一输出端与该第二二极体之阳极, 该第一二极体之阴极电性耦接至该第二二极体之 阴极、该电容之一端以及该输出负载之另一端,该 电容之另一端接地。 26.如申请专利范围第15项所述之具压电式变压器 之单级交/直流转换装置,其中,该压电式变压器具 有两个输出端,且该整流电路包括一电感、一第一 二极体、一第二二极体、一第三二极体、一第四 二极体以及一电容,其中,该第一二极体之阳极电 性耦接至该第二二极体之阴极与该压电式变压器 之一输出端,该第三二极体之阳极电性耦接至该第 四二极体之阴极与该压电式变压器之另一输出端, 该第一二极体与该第三二极体之阴极电性耦接至 该电感之一端,该电感之另一端电性耦接至该电容 与该输出负载之一端,该第二二极体与该第三二极 体之阳极电性耦接至该电容与该输出负载之另一 端。 27.如申请专利范围第15项所述之具压电式变压器 之单级交/直流转换装置,其中,该压电式变压器具 有两个输出端,且该整流电路包括一电感、一第一 二极体、一第二二极体、以及一电容,该第一二极 体之阳极电性耦接至该压电式变压器之一输出端, 该第一二极体之阴极电性耦接至该第二二极体之 阴极与该电感之一端,该电感之另一端电性耦接至 该电容与该输出负载的一端,且该第二二极体之阳 极电性耦接至该压电式变压器之另一输出端与该 电容及该输出负载之另一端。 图式简单说明: 第1图绘示的是习知技术中使用压电式变压器之交 /直流转换装置的电路图。 第2图绘示的是依照本发明一较佳实施例之具压电 式变压器之单级交/直流转换装置的电路方块图。 第3A图绘示者系为第2图所示之整流模组之一实施 例之电路图。 第3B图绘示的是第2图所示之整流模组之另一实施 例之电路图。 第4图绘示的是在第2图之切换模组的电路架构下 所使用之升压电路的一实施例的电路图。 第5图绘示的是在第2图之切换模组的电路架构下 所使用之半桥电路的电路图。 第6图绘示的是根据本发明之另一较佳实施例所使 用的切换模组电路图。 第7A-7E图绘示者为根据本发明之多个实施例所各 自采用之驱动模组的电路图。 第8A-8C图所绘示者分别为根据本发明之一较佳实 施例所使用之输出整流模组的详细电路。 第9图绘示的是根据本发明之另一较佳实施例之具 压电式变压器之单级交/直流转换装置的电路方块 图。 第10图绘示的是根据本发明之另一较佳实施例所 使用的切换模组电路图。 第11图绘示了施加于开关上的切换讯号SW与半桥输 出端上之电位变化的关系图。
地址 桃园县龟山工业区兴邦路31之1号
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