[發明專利]切換式電源轉換裝置及提高其轉換效率的方法

在審

• 申請號: 201310380568.6
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN104426372A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 葉家銘;陳哲訓;田鈞元
• 申請（專利權）人: 鴻富錦精密工業（深圳）有限公司;鴻海精密工業股份有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種電源轉換裝置，尤其涉及一種切換式電源轉換裝置及提高其轉換效率的方法。

背景技術

切換式電源顧名思義為透過切換的方式來達到電壓大小的轉換。現有的切換式電源通常使用金氧半場效晶體管(MOSFET)作為功率開關，其切換的方式為通過高頻率的切換其功率開關，并結合其電路拓撲及匹配的電感與電容，可將輸入端電源等級轉換為不同的輸出端電源等級，如常為所見的升壓型轉換器(Boost?converter)，或降壓型轉換器(Buck?converter)。

然而，由于MOS開關為非理想元件，不僅在切換的過程中會產成切換損失(Switching?loss)，其在導通的過程中，亦會產生導通損失(Conduction?loss)，且這兩種損失皆影響電子電力轉換器的轉換效率。如圖1所示，在飽和區中，MOS開關的柵極電壓V_GS與導通電流I_DS成正比關系。有實驗證明，例如圖2所示的由Infineon制造，型號為BSC060N10NS3的MOSFET的導通電阻R_DS(on)與導通電流I_D的關系圖表明，MOS開關的導通內阻R_DS(on)與柵極電壓V_GS成反比關系。而傳統的驅動電壓產生電路，隨著負載大小的改變，只會改變負載電流，即導通電流，但并不會改變MOS元件的柵極的驅動電壓的大小，其切換損失可幾乎視為相同。因此，如圖3所示，在輕載，即負載電壓較大或負載電流較小時，其切換損失占總損失的比重較高，但在重載，即負載電壓較小或負載電流較大時，其導通損失占總損失的比重則較高。

因此，如何降低上述兩種損失以提高轉換效率，成為一個亟待解決的技術問題。

發明內容

有鑒于此，有必要提供一種可提高轉換效率的切換式電源轉換裝置。

一種切換式電源轉換裝置，連接于一電源及一負載之間，用于對該電源提供的電源電壓進行轉換后輸出合適的電壓為負載供電。該切換式電源轉換裝置包括一電壓輸入端、一電壓輸出端、一電源轉換器、一電流偵測器及一驅動電路。該電壓輸入端與該電源連接，該電壓輸出端與該負載連接。該電源轉換器電連接于該電壓輸入端與該電壓輸出端之間，該電源轉換器包含有至少一個功率開關，該功率開關電連接于該電壓輸入端與電壓輸出端之間，該電源轉換器還具有一個受控端，該至少一個功率開關根據該受控端接收的信號而導通或截止。該電流偵測器連接于該電源轉換器與該電壓輸出端之間，該電流偵測器用于實時偵測該負載的負載電流。該驅動電路與該電源轉換器的受控端連接，用于輸出一驅動電壓至該電源轉換器的受控端。該驅動電路還分別與該電流偵測器及該電壓輸出端連接，用于接收該電流偵測器偵測到的負載電流并實時偵測該電壓輸出端的負載電壓，然后根據該接收到的負載電流及偵測到的負載電壓判斷該負載的狀態為輕載或重載，并根據該負載的輕重載狀態相應減小或增大該驅動電壓的幅值。

還有必要提供一種可提高切換式電源轉換裝置的轉換效率的方法。

一種提高切換式電源轉換裝置的轉換效率的方法，該電源轉換裝置包括一電源轉換器及一驅動電路，該電源轉換器包括至少一個功率開關。該方法包括以下步驟：

該驅動電路輸出一驅動電壓至該電源轉換器的一受控端以控制該功率開關導通或截止；

該驅動電路獲取一負載電流及一負載電壓；

該驅動電路根據該負載電流及負載電壓判斷一負載的狀態為輕載或重載；及

該驅動電路根據該負載的輕重載狀態相應減小或增大該驅動電壓的幅值。

本發明通過實時偵測主電路上的電流，并對偵測電流進行換算，以動態調整驅動電壓的大小，從而可大幅降低在開關上的損失，提高整體轉換效率。

附圖說明

圖1為現有技術中MOS開關的輸出特性示意圖。

圖2為現有技術中MOS開關的導通電阻與導通電流的曲線圖。

圖3為現有技術中MOS開關的切換損失及導通損失與負載量的示意圖。

圖4本發明中的一種切換式電源轉換裝置的功能模塊圖。

圖5為本發明的一種可提高切換式電源轉換裝置的轉換效率的方法的流程圖。

主要元件符號說明