专利名称：具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置的制作方法
技术领域：
本发明有关一种直流对直流转换装置，尤指一种具有稳压控制的多输出直流对直 流转换装置。
背景技术：
在各式各样电子产品需要多种不同电位的直流电源的趋势下，必须要有一种能够 将标准电源电压转换成负载需求电压的有效方法，同时也必须符合用途广泛、高效率以及 高可靠度的要求。由于大部分电子产品(如电视机、音响、计算机…等)其内部元件所使用 的电源均为直流电，故必须有电源供应器来把交流市电转换成各种不同的直流电压以使电 器发挥功能。请参见图1，是现有电源供应器的电路架构图。该电源供应器基本上包含一 EMI滤 波器10A、一整流器20A、一功率因数校正器30A、一 DC/DC转换器40A以及一降压式转换器 70A。该DC/DC转换器40A包含多个功率开关(未图示)及一主变压器(未图示)。该EMI 滤波器IOA电性连接一交流电源Vs，用以消除通过交流线路的噪声，以防止与该电源供应 器连接在同一电力系统的其它装置，所产生的传导性电磁噪声经由电源导线而彼此互相干 扰。该整流器20A电性连接该EMI滤波器10A，用以将该EMI滤波器的输出交流电源转换为 直流电源。该功率因数校正器30A电性连接该整流器20A，用以改善该电源供应器输入端的 功率因数。该DC/DC转换器40A电性连接该功率因数校正器30A，可通过脉冲宽度调变控制 器(PWM control)控制该些功率开关，以提供该主变压器一次侧的电压，使得该功率因数校 正器30A的输出直流电源经由该主变压器做为一次侧输入与二次侧输出之间能量转换。该 降压式转换器70A电性连接该DC/DC转换器40A的一输出端Vol，以供给更低直流电压电位 需求的装置使用。在现行多组输出电源供应器(例如桌上型电源供应器)通常具有+12伏特、5伏 特(待机)、+5伏特与+3. 3伏特…等不同直流电压电位的输出电源。在高效率机种的应用 中，+12伏特的输出电源是由该主变压器转换而得(如图中标示的主输出端Vol)；而+5伏 特与+3.3伏特(如图中标示的Vbl与Vl^)的输出电源则是再将+12伏特电压直接通过该 降压式转换器70A降压得到。然而，由于+5伏特与+3. 3伏特的输出电源是由相对高出一 倍多的+12伏特，利用该降压式转换器70A降压转换而得。换言之，该降压式转换器70A的 输出电压相较于输入电压有如此大的差异，将造成该降压式转换器70A内部磁性元件的铁 损与开关切换损失的增加，尤其在更高频操作时，将严重降低该降压式转换器70A的电压 转换效率。因此，如何利用既有的主变压器，设计出一种具有稳压控制的多输出直流对直流 转换装置，提供较低直流电位的输出电压做为该降压式转换器的稳定输入电压，提高该降 压式转换器的效率，乃为本发明所欲行克服并加以解决的一大课题
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有稳压控制的多输出直流对直 流转换装置，产生至少两组输出电压，分别为一主输出电压与一辅助输出电压，该辅助输出 电压小于该主输出电压，并且做为一降压式转换器(buckconverter)的输入电压，使得该 辅助输出电压能以利用该降压式转换器再转换为更低的可调整直流电压电位；其特征在 于，该具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置包含—主变压器，具有一一次侧及一二次侧；该二次侧具有一中间抽头，该主变压器的 该二次侧具有一打点端、一非打点端及一中间端；一半导体元件组，电性连接该主变压器的该二次侧的该打点端与该非打点端；该 半导体元件组的一输出端为一参考接地端；另一输出端为一主输出端，提供对该参考接地 端间的该主输出电压；该主变压器的该二次侧的该中间端为一辅助输出端，提供对该参考 接地端间的该辅助输出电压；及一触发控制器，电性连接该主输出端与该辅助输出端，产生多个控制信号，控制该 半导体元件组的切换频率，以稳定该主输出电压与该辅助输出电压；借此，该中心抽头式主变压器提供单组二次侧线圈，所产生较低直流电位的该辅 助输出电压做为该降压式转换器的输入电压，能以提高该降压式转换器的效率。所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其中，该半导体元件组包含 至少四个半导体元件。所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其中，该主输出电压为该辅 助输出电压的两倍。所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其中，该触发控制器为一脉 冲宽度调变控制器。所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其中，该些半导体元件为可 控半导体元件，其中，该些可控半导体元件为金属氧化层半导体场效晶体管(MOSFET)、双极 性接面晶体管(BJT)及绝缘栅双极晶体管(IGBT)。所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其中，部分的该些半导体元 件为不可控半导体元件，其中，该些不可控半导体元件为二极管(Diode)。所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其中，该触发控制器利用反 馈该主输出电压与一预期输出电压进行比较，以控制该触发控制器输出的该些控制信号的 切换频率。所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其中，该触发控制器利用反 馈该辅助输出电压与一预期输出电压进行比较，以控制该触发控制器输出的该些控制信号 的切换频率。所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其中，该直流对直流转换装 置还包含对该主输出电压与该辅助输出电压滤波的电感-电容组。为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有稳压控制的多输出直流对直 流转换装置，产生至少两组输出电压，分别为一主输出电压与一辅助输出电压，该辅助输出 电压小于该主输出电压，并且做为一降压式转换器(buckconverter)的输入电压，使得该 辅助输出电压能以利用该降压式转换器再转换为更低的可调整直流电压电位；其特征在 于，该具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置包含
一主变压器，具有一一次侧、一第一二次侧及一第二二次侧；该第一二次侧与该第 二二次侧分别具有一中间抽头，该主变压器的该第一二次侧与该第二二次侧分别具有一打 点端、一非打点端及一中间端；一半导体元件组，电性连接该主变压器的该第一二次侧的该打点端与该非打点端 以及该第二二次侧的该打点端与该非打点端；该半导体元件组的一输出端为一参考接地 端；另一输出端为一辅助输出端，提供对该参考接地端间的该辅助输出电压；该主变压器 的该第一二次侧的该中间端为一主输出端，提供对该参考接地端间的该主输出电压；及一触发控制器，电性连接该主输出端与该辅助输出端，产生多个控制信号，控制该 半导体元件组的切换频率，以稳定该主输出电压与该辅助输出电压；借此，该中心抽头式主变压器提供两组二次侧线圈，所产生较低直流电位的该辅 助输出电压做为该降压式转换器的输入电压，能以提高该降压式转换器的效率。所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其中，该半导体元件组包含 至少四个半导体元件。所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其中，该主输出电压为该辅 助输出电压的两倍。所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其中，该触发控制器为一脉 冲宽度调变控制器。所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其中，该些半导体元件为可 控半导体元件，其中，该些可控半导体元件为金属氧化层半导体场效晶体管(MOSFET)、双极 性接面晶体管(BJT)及绝缘栅双极晶体管(IGBT)。所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其中，部分的该些半导体元 件为不可控半导体元件，其中，该些不可控半导体元件为二极管(Diode)。所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其中，该触发控制器利用反 馈该主输出电压与一预期输出电压进行比较，以控制该触发控制器输出的该些控制信号的 切换频率。所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其中，该触发控制器利用反 馈该辅助输出电压与一预期输出电压进行比较，以控制该触发控制器输出的该些控制信号 的切换频率。所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其中，该直流对直流转换装 置还包含对该主输出电压与该辅助输出电压滤波的电感-电容组。为了能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅 以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且 具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。
图1是现有电源供应器的电路架构图；图2是本发明的电源供应器的电路架构图；图3A是本发明的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置第一实施例的电路 图;3B是本发明第一实施例的电流为正半周期操作的电路连接关系；图3C是本发明第一实施例的电流为负半周期操作的电路连接关系；图4A是本发明的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置第二实施例的电路 图；图4B是本发明第二实施例的电流为正半周期操作的电路连接关系；及图4C是本发明第二实施例的电流为负半周期操作的电路连接关系。其中，附图标记
现有技术
Vs交流电源70A降压式转换器
IOAEMI滤波器Vol主输出端
20A整流器Vbl第一输出电压
30A功率因数校正器Vb2第二输出电压
40ADC/DC转换器
本发明
Vs交流电源606触发控制器
10EMI滤波器70降压式转换器
20整流器Vol主输出端
30功率因数校正器Vo2辅助输出端
60DC/DC转换装置Sl第一控制信号
500主变压器S2第二控制信号
600半导体元件组S3第三控制信号
601第一半导体元件S4第四控制信号
602第二半导体元件Vbl 第--输出电压
603第三半导体元件Vb2 第二二输出电压
604第四半导体元件
具体实施例方式有关本发明的技术内容及详细说明，配合图式说明如下请参见图2，是本发明的电源供应器的电路架构图。该电源供应器的组成与前述的 现有电源供应器相似。该电源供应器包含一EMI滤波器10、一整流器20、一功率因数校正器 30、一 DC/DC转换装置60以及一降压式转换器70。该DC/DC转换装置60包含多个功率开 关(未图示)、一主变压器500、一半导体元件组600以及一触发控制器606。其中，该些功 率开关所使用的数量根据该DC/DC转换装置60的拓朴(topology)架构所决定。该电源供 应器的电气连接关以及该些单元所提供的功能，与现有的电源供应器相同，在此不再赘述。 然而，本发明的该电源供应器与现有的电源供应器最大的差异在于该主变压器500为中心 抽头式变压器(center-tapped transformer) 500。并且，改变该中心抽头式主变压器500 二次侧线圈的组数，可提供不同实施态样的多组输出直流对直流转换装置。至于上述的电 气动作，将在后文详细说明。
7
请参见图3A为本发明的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置第一实施例 的电路图。该具有稳压控制的多输出DC/DC转换装置60，用以产生至少两组输出电压，分别 为一主输出电压与一辅助输出电压，该辅助输出电压小于该主输出电压，并且用以做为一 降压式转换器(buck converter)的输入电压，使得该辅助输出电压能以利用该降压式转换 器，再转换为更低的可调整直流电压电位。该具有稳压控制的多输出DC/DC转换装置60包 含一主变压器500、一半导体元件组600及一触发控制器606。该主变压器500具有一一次侧(未标示)及一二次侧(未标示)。该二次侧具有一 中间抽头，该主变压器500的该一次侧具有一打点端(未标示)及一非打点端(未标示)， 并且，该主变压器500的该二次侧具有一打点端(未标示)、一非打点端(未标示)及一中 间端(未标示)。该半导体元件组600电性连接该主变压器500的该二次侧的该打点端与该非打点 端。该半导体元件组600的一输出端为一参考接地端(未标示)；另一输出端为一主输出 端Vol，提供对该参考接地端间的该主输出电压。该主变压器500的该二次侧的该中间端为 一辅助输出端Vo2，提供对该参考接地端间的该辅助输出电压。该半导体元件组600包含至少四个半导体元件，该四个半导体元件分别为一第一 半导体元件601、一第二半导体元件602、一第三半导体元件603及一第四半导体元件604。 该些半导体元件601 604分别具有至少一第一端(未标式)与一第二端(未标式)。如 图3A所示，该主变压器500的该二次侧的该打点端电性连接该第一半导体元件601的该第 二端；并且，该主变压器500的该二次侧的该非打点端电性连接该第四半导体元件604的该
笛一雜 弟 'Mo在本实施例中，该第一半导体元件601、该第二半导体元件602、该第三半导体元 件603及该第四半导体元件604皆以可控的半导体元件-金属氧化层半导体场效晶体管 (MOSFET)予以说明。此外，该第一半导体元件601的该第二端电性连接该第三半导体元件603的该第 一端，以形成串联连接；并且，该第二半导体元件602的该第二端电性连接该第四半导体元 件604的该第一端，以形成串联连接。该第一半导体元件601的该第一端与该第二半导体 元件602的该第一端电性连接，以形成该半导体元件组600的该主输出端Vol ；并且，该第 三半导体元件603的该第二端电性连接该第四半导体元件604的该第二端，以形成该参考 接地端。该触发控制器606电性连接该主输出端Vol与该辅助输出端Vo2，产生多个控制信 号Sl S4，控制该半导体元件组600的切换责任周期，用以稳定该主输出电压与该辅助输 出电压。至于该触发控制器606的控制动作，将在后文详细说明。请参见图IBB为本发明第一实施例的电流为正半周期操作的电路连接关系。该主 变压器500接收前级所处理过的一一次侧电流，该一次侧电流为一近似弦波电流，因此后 文中称为近似弦波电流(quasi-sinusoidal current)。当该近似弦波电流为正半周期操作 时，该近似弦波电流流入该主变压器500的该一次侧的该打点端，此时，该主变压器500的 该二次侧的该打点端会流出一二次侧电流。在此正半周期的操作状态下，该半导体元件组 600的该第一半导体元件601与该第四半导体元件604为顺向偏压(forward bias)，然而， 该第二半导体元件602与该第三半导体元件603为逆向偏压(reverse bias)。因此，当该二次侧电流经由该主变压器500的该二次侧的该打点端流出该主变压器500时，该第一半 导体元件601与该第四半导体元件604为顺向导通，然而，该第二半导体元件602与该第三 半导体元件603为逆向截止。因此，如图:3B所示的箭头方向即表示，当该近似弦波电流提 供正半周期操作时，电流流经该主变压器500与该半导体元件组600的路径与方向。此外， 该DC/DC转换装置60还包含提供输出滤波用的电感-电容组(未标示)。请参见图3C为本发明第一实施例的电流为负半周期操作的电路连接关系。该主 变压器500接收前级处理过的一一次侧电流(该一次侧电流为一近似弦波电流)。当该近 似弦波电流为负半周期操作时，该近似弦波电流流出该主变压器500的该一次侧的该打点 端，此时，该主变压器500的该二次侧的该打点端会流入该二次侧电流。在此负半周期的操 作状态下，该半导体元件组600的该第二半导体元件602与该第三半导体元件603为顺向 偏压，然而，该第一半导体元件601与该第四半导体元件604为逆向偏压。因此，当该二次侧 电流经由该主变压器500的该二次侧的该打点端流入该主变压器500时，该第二半导体元 件602与该第三半导体元件603为顺向导通，然而，该第一半导体元件601与该第四半导体 元件604为逆向截止。因此，如图3C所示的箭头方向即表示，当该近似弦波电流提供负半 周期操作时，电流流经该主变压器500与该半导体元件组600的路径与方向。此外，该DC/ DC转换装置60还包含提供输出滤波用的电感-电容组(未标示)。故此，通过该中心抽头式主变压器500提供单组二次侧线圈，可形成多组输出的 该DC/DC转换装置60 1.该主输出端Vol输出该主输出电压的大小，是利用单组二次侧线圈串联迭加所
产生；2.该辅助输出端Vo2输出该辅助输出电压的大小，是利用单组二次侧中心抽头所 产生。惟上述该DC/DC转换装置60不限制最多仅为两组输出。明显地，该DC/DC转换装置60的该主输出端Vol所输出该主输出电压为该辅助输 出端Vo2所输出该辅助输出电压的两倍。再通过该主输出电压与该辅助输出电压的反馈稳 压控制，可提供稳定的该主输出电压与该辅助输出电压。为了允许输入电压或负载在一范围内的变动，输出电压(即该主输出电压与该辅 助输出电压)能被稳定在预期的电压电位，使其稳定地提供负载所需的直流电压，可用下 列所述的方式实现本发明可利用一比较器(未图示)对该主输出电压与一第一参考电压(未图标) 做比较(其中，该第一参考电压即为该DC/DC转换装置60应该输出的准确电压值，假设为 +12伏特)。再者，该主输出电压与该第一参考电压的误差值(即电压差)反馈至该触发控 制器606 (在本实施例中，可为一脉冲宽度调变控制器)。当该主输出电压大于该第一参考 电压，则该比较器输出会降低为低电位，使得该触发控制器606在该近似弦波电流为正半 周期操作时，会使输出该第一控制信号Sl与该第四控制信号S4(即对应该第一半导体元件 601与该第四半导体元件604的栅-源极电压Vgs驱动信号)的切换频率变高；同样地，在 该近似弦波电流为负半周期操作时，会输出该第二控制信号S2与该第三控制信号S3(即对 应该第二半导体元件602与该第三半导体元件603的栅-源极电压Vgs驱动信号)的切换 频率变高，如此便可将原先因为输出负载变轻而伴随上升的该主输出电压降低，达到稳定 该主输出电压在+12伏特。除外，由于该主输出电压与该辅助输出电压为正比关系(在本实施例中，该主输出电压为该辅助输出电压的两倍)，故此，该辅助输出电压会因为该主输 出电压追随该第一参考电压的修正，也会达到稳定在+6伏特。同理，可利用一比较器(未图示)对该辅助输出电压与一第二参考电压(未图标) 做比较(其中，该第二参考电压即为该DC/DC转换装置60应该输出的准确电压值，假设为 +6伏特)。并将该辅助输出电压与该第二参考电压的误差值(即电压差)反馈至该触发控 制器606 (在本实施例中，可为一脉冲宽度调变控制器)。当该辅助输出电压小于该第二参 考电压，则该比较器输出为高电位，使得该触发控制器606在该近似弦波电流为正半周期 操作时，会使输出该第一控制信号Sl与该第四控制信号S4(即对应该第一半导体元件601 与该第四半导体元件604的栅-源极电压Vgs驱动信号)的切换频率变低；同样地，在该近 似弦波电流为负半周期操作时，会输出该第二控制信号S2与该第三控制信号S3 (即对应该 第二半导体元件602与该第三半导体元件603的栅-源极电压Vgs驱动信号)的切换频率 变低，如此便可将原先因为输出负载变重而伴随降低的该辅助输出电压上升，达到稳定该 辅助输出电压在+6伏特。除外，由于该主输出电压与该辅助输出电压为正比关系(在本实 施例中，该主输出电压为该辅助输出电压的两倍)，故此，该主输出电压会因为该辅助输出 电压追随该第二参考电压的修正，也会达到稳定在+12伏特。惟，前述能以稳压功能实施态样不被限制本发明，凡是能以提供稳压功能类似变 化的实施例皆包含于本发明的范畴中。借此，可利用反馈所侦测的该主输出电压或该辅助输出电压，达成可对该些可控 的半导体元件(在本实施例为金属氧化层半导体场效晶体管(MOSFET))，进行栅-源极电 压Vgs驱动信号的切换频率控制。此外，在本实施例中，该第一半导体元件601与该第二 半导体元件602亦可为不可控的半导体元件，如二极管(diode)，惟，该第三半导体元件 603与该第四半导体元件604必须为可控的半导体元件，如金属氧化层半导体场效晶体管 (MOSFET)、双极性接面晶体管(BJT)及绝缘栅双极晶体管(IGBT)。也就是说，在本实施例 中，该第一半导体元件601、该第二半导体元件602、该第三半导体元件603与该第四半导体 元件604可皆为可控的半导体元件。或者，该第一半导体元件601与该第二半导体元件602 为不可控的半导体元件，而该第三半导体元件603与该第四半导体元件604为可控的半导 体元件。请参见图4A为本发明的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置第二实施例 的电路图。该具有稳压控制的多输出DC/DC转换装置60，用以产生至少两组输出电压，分别 为一主输出电压与一辅助输出电压，该辅助输出电压小于该主输出电压，并且用以做为一 降压式转换器(buck converter)的输入电压，使得该辅助输出电压能以利用该降压式转换 器再转换为更低的可调整直流电压电位。该具有稳压控制的多输出DC/DC转换装置60包 含一主变压器500、一半导体元件组600及一触发控制器606。该主变压器500具有一一次侧(未标示)、一第一二次侧(未标示)及一第二二次 侧(未标示)。该第一二次侧与该第二二次侧分别具有一中间抽头，该主变压器500的该一 次侧具有一打点端(未标示)及一非打点端(未标示)，并且，该主变压器500的该第一二 次侧与该第二二次侧分别具有一打点端(未标示)、一非打点端(未标示)及一中间端(未 标不)O该半导体元件组600电性连接该主变压器500的该第一二次侧的该打点端与该非打点端以及该第二二次侧的该打点端与该非打点端。该半导体元件组600的一输出端为一 参考接地端(未标示)；另一输出端为一辅助输出端Vo2，提供对该参考接地端间的该辅助 输出电压。该主变压器500的该第一二次侧的该中间端为一主输出端Vol，提供对该参考接 地端间的该主输出电压。该半导体元件组600包含至少四个半导体元件，该四个半导体元件分别为一第一 半导体元件601、一第二半导体元件602、一第三半导体元件603及一第四半导体元件604。 该些半导体元件601 604分别具有至少一第一端(未标式)与一第二端(未标式)。如 图4A所示，该主变压器500的该第一二次侧的该打点端电性连接该第二半导体元件602的 该第一端，该主变压器500的该第一二次侧的该非打点端电性连接该第一半导体元件601 的该第一端，该主变压器500的该第二二次侧的该打点端电性连接该第四半导体元件604 的该第一端；并且，该主变压器500的该第二二次侧的该非打点端电性连接该第三半导体 元件603的该第一端。在本实施例中，该第一半导体元件601、该第二半导体元件602、该第三半导体元 件603及该第四半导体元件604皆以可控的半导体元件一金属氧化层半导体场效晶体管 (MOSFET)予以说明。此外，该第一半导体元件601的该第二端电性连接该第二半导体元件602的该第 二端，并电性连接该主变压器500的该第二二次侧的该中间端，以形成该半导体元件组600 的该辅助输出端Vo2。并且，该第三半导体元件603的该第二端电性连接该第四半导体元件 604的该第二端，以形成该参考接地端。该触发控制器606电性连接该主输出端Vol与该辅助输出端Vo2，产生多个控制信 号，控制该半导体元件组600的切换频率，用以稳定该主输出电压与该辅助输出电压。至于 该触发控制器606的控制动作，将在后文详细说明。请参见图4B为本发明第二实施例的电流为正半周期操作的电路连接关系。该主 变压器500接收前级处理过的一一次侧电流(该一次侧电流为一近似弦波电流)。当该近 似弦波电流为正半周期操作时，该近似弦波电流流出该主变压器500的该一次侧的该非打 点端，此时，该主变压器500的该第一二次侧的该非打点端与该第二二次侧的该非打点端 会流入一二次侧电流。在此正半周期的操作状态下，该半导体元件组600的该第一半导体 元件601与该第三半导体元件603为顺向偏压(forward bias)，然而，该第二半导体元件 602与该第四半导体元件604为逆向偏压(reverse bias)。因此，当该二次侧电流经由该主 变压器500的该第一二次侧及该第二二次侧的该些非打点端流入该主变压器10时，该第一 半导体元件601与该第三半导体元件603为顺向导通，然而，该第二半导体元件602与该第 四半导体元件604为逆向截止。因此，如图4B所示的箭头方向即表示，当该近似弦波电流 提供正半周期操作时，电流流经该主变压器500与该半导体元件组600的路径与方向。此 外，该DC/DC转换装置60还包含提供输出滤波用的电感-电容组(未标示)。请参见图4C为本发明第二实施例的电流为负半周期操作的电路连接关系。该主 变压器500接收前级处理过的一一次侧电流(该一次侧电流为一近似弦波电流)。当该近 似弦波电流为负半周期操作时，该近似弦波电流流出该主变压器500的该一次侧的该打点 端，此时，该主变压器500的该第一二次侧的该打点端与该第二二次侧的该打点端会流入 一二次侧电流。在此负半周期的操作状态下，该半导体元件组600的该第二半导体元件602与该第四半导体元件604为顺向偏压，然而，该第一半导体元件601与该第三半导体元件 603为逆向偏压。因此，当该二次侧电流经由该主变压器500的该第一二次侧及该第二二次 侧的该些打点端流入该主变压器500时，该第二半导体元件602与该第四半导体元件604 为顺向导通，然而，该第一半导体元件601与该第三半导体元件603为逆向截止。因此，如 图4C所示的箭头方向即表示，当该近似弦波电流提供负半周期操作时，电流流经该主变压 器500与该半导体元件组600的路径与方向。此外，该DC/DC转换装置60还包含提供输出 滤波用的电感-电容组(未标示)。故此，通过该中心抽头式主变压器500提供两组二次侧线圈，可形成多组输出的 该DC/DC转换装置60 1.该主输出端Vol输出该主输出电压的大小，是利用两组二次侧线圈串联迭加所
产生；2.该辅助输出端Vo2输出该辅助输出电压的大小，是利用两组二次侧中心抽头所 产生。惟上述该DC/DC转换装置60不限制最多仅为两组输出。明显地，该DC/DC转换装置60的该主输出端Vol所输出该主输出电压为该辅助输 出端Vo2所输出该辅助输出电压的两倍。再通过该主输出电压与该辅助输出电压的反馈稳 压控制，可提供稳定的该主输出电压与该辅助输出电压。为了允许输入电压或负载在一范围内的变动，输出电压(即该主输出电压与该辅 助输出电压)能被稳定在预期的电压电位，使其稳定地提供负载所需的直流电压，可用下 列所述的方式实现本发明可利用一比较器(未图示)对该主输出电压与一第一参考电压(未图标) 做比较(其中，该第一参考电压即为该DC/DC转换装置60应该输出的准确电压值，假设为 +12伏特)。再者，该主输出电压与该第一参考电压的误差值(即电压差)反馈至该触发控 制器606 (在本实施例中，可为一脉冲宽度调变控制器)。当该主输出电压大于该第一参考 电压，则该比较器输出为低电位，使得该触发控制器606在该近似弦波电流为正半周期操 作时，会输出该第一控制信号Sl与该第三控制信号S3 (即对应该第一半导体元件601与该 第三半导体元件603的栅-源极电压Vgs驱动信号)的切换频率变高；同样地，在该近似弦 波电流为负半周期操作时，会输出该第二控制信号S2与该第三控制信号S3 (即对应该第二 半导体元件602与该第三半导体元件603的栅-源极电压Vgs驱动信号)的切换频率变高， 如此便可将原先因为输入电压变高而伴随上升的该主输出电压降低，达到稳定该主输出电 压在+12伏特。除外，由于该主输出电压与该辅助输出电压为正比关系(在本实施例中，该 主输出电压为该辅助输出电压的两倍)，故此，该辅助输出电压会因为该主输出电压追随该 第一参考电压的修正，也会达到稳定在+6伏特。同理，本发明可利用一比较器(未图示)对该辅助输出电压与一第二参考电压 (未图标)做比较(其中，该第二参考电压即为该DC/DC转换装置60应该输出的准确电压 值，假设为+6伏特)。再者，该辅助输出电压与该第二参考电压的误差值(即电压差)反馈 至该触发控制器606(在本实施例中，可为一脉冲宽度调变控制器)。当该辅助输出电压小 于该第二参考电压，则该比较器输出会增加，使得该触发控制器606在该近似弦波电流为 正半周期操作时，会输出该第一控制信号Sl与该第四控制信号S4(即对应该第一半导体元 件601与该第四半导体元件604的栅-源极电压Vgs驱动信号)的切换频率变低；同样地，在该近似弦波电流为负半周期操作时，会输出该第二控制信号S2与该第三控制信号S3(即 对应该第二半导体元件602与该第三半导体元件603的栅-源极电压Vgs驱动信号)的切 换频率变低，如此便可将原先因为输入电压变低而伴随降低的该辅助输出电压上升，达到 稳定该辅助输出电压在+6伏特。除外，由于该主输出电压与该辅助输出电压为正比关系 (在本实施例中，该主输出电压为该辅助输出电压的两倍)，故此，该主输出电压会因为该 辅助输出电压追随该第二参考电压的修正，也会达到稳定在12伏特。惟，前述能以稳压功能实施态样不被限制本发明，凡是能以提供稳压功能类似变 化的实施例皆包含于本发明的范畴中。借此，可利用反馈所侦测的该主输出电压或该辅助输出电压，达成可对该些可控 的半导体元件，在本实施例为金属氧化层半导体场效晶体管(MOSFET)，进行栅-源极电 压Vgs驱动信号的切换频率控制。此外，在本实施例中，该第一半导体元件601与该第二 半导体元件602亦可为不可控的半导体元件，如二极管(Diode)，惟，该第三半导体元件 603与该第四半导体元件604必须为可控的半导体元件，如金属氧化层半导体场效晶体管 (MOSFET)、双极性接面晶体管(BJT)及绝缘栅双极晶体管(IGBT)。也就是说，在本实施例 中，该第一半导体元件601、该第二半导体元件602、该第三半导体元件603与该第四半导体 元件604可皆为可控的半导体元件。或者，该第一半导体元件601与该第二半导体元件602 为不可控的半导体元件，而该第三半导体元件603与该第四半导体元件604为可控的半导 体元件。该辅助输出电压可做为该降压式转换器的输入电压，使得该辅助输出电压能以利 用该降压式转换器70再转换为更低的可调整直流电压电位，如一第一输出电压Vbl与一第 二输出电压Vb2 (参见图幻。该第一输出电压Vbl与该第二输出电压Vb2可分别为常用的 直流电压+5伏特与+3. 3伏特(但不以此为限)。在本实施例中，并非以较高电压直流电位 的该主输出电压(+12伏特)做为该降压式转换器70的输入，而是，利用该较低电压直流电 位的该辅助输出电压(+6伏特)做为该降压式转换器70的输入。如此，可通过提供接近该 降压式转换器70的输出电压的直流电压电位，做为该降压式转换器70的输入电压，能以提 高该降压式转换器70的效率。综上所述，本发明具有以下的优点1、该触发控制器606可在该近似弦波电流为正半周期与负半周期操作时，根据该 主输出电压或该辅助输出电压与准确输出电压的误差值，产生多个可调整切换频率的控制 信号，用以控制该半导体元件组600的导通与截止，达成稳定该主输出电压与该辅助输出 电压。2、该DC/DC转换装置60产生电压电位较低的该辅助输出电压，通过提供接近该降 压式转换器70的输出电压的直流电压电位，做为该降压式转换器70的输入电压，能以提高 该降压式转换器70的效率。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变 形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
1权利要求
1.一种具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，产生至少两组输出电压，分别为 一主输出电压与一辅助输出电压，该辅助输出电压小于该主输出电压，并且做为一降压式 转换器的输入电压，使得该辅助输出电压能以利用该降压式转换器再转换为更低的可调整 直流电压电位；其特征在于，该具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置包含一主变压器，具有一一次侧及一二次侧；该二次侧具有一中间抽头，该主变压器的该二 次侧具有一打点端、一非打点端及一中间端；一半导体元件组，电性连接该主变压器的该二次侧的该打点端与该非打点端；该半导 体元件组的一输出端为一参考接地端；另一输出端为一主输出端，提供对该参考接地端间 的该主输出电压；该主变压器的该二次侧的该中间端为一辅助输出端，提供对该参考接地 端间的该辅助输出电压；及一触发控制器，电性连接该主输出端与该辅助输出端，产生多个控制信号，控制该半导 体元件组的切换频率，以稳定该主输出电压与该辅助输出电压；借此，该中心抽头式主变压器提供单组二次侧线圈，所产生较低直流电位的该辅助输 出电压做为该降压式转换器的输入电压，能以提高该降压式转换器的效率。
2.根据权利要求1所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其特征在于， 该半导体元件组包含至少四个半导体元件。
3.根据权利要求1所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其特征在于， 该主输出电压为该辅助输出电压的两倍。
4.根据权利要求1所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其特征在于， 该触发控制器为一脉冲宽度调变控制器。
5.根据权利要求2所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其特征在于， 该些半导体元件为可控半导体元件，其中，该些可控半导体元件为金属氧化层半导体场效 晶体管、双极性接面晶体管及绝缘栅双极晶体管。
6.根据权利要求2所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其特征在于， 部分的该些半导体元件为不可控半导体元件，其中，该些不可控半导体元件为二极管。
7.根据权利要求1所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其特征在于， 该触发控制器利用反馈该主输出电压与一预期输出电压进行比较，以控制该触发控制器输 出的该些控制信号的切换频率。
8.根据权利要求1所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其特征在于， 该触发控制器利用反馈该辅助输出电压与一预期输出电压进行比较，以控制该触发控制器 输出的该些控制信号的切换频率。
9.根据权利要求1所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其特征在于， 该直流对直流转换装置还包含对该主输出电压与该辅助输出电压滤波的电感-电容组。
10.一种具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，产生至少两组输出电压，分别为 一主输出电压与一辅助输出电压，该辅助输出电压小于该主输出电压，并且做为一降压式 转换器的输入电压，使得该辅助输出电压能以利用该降压式转换器再转换为更低的可调整 直流电压电位；其特征在于，该具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置包含一主变压器，具有一一次侧、一第一二次侧及一第二二次侧；该第一二次侧与该第二二 次侧分别具有一中间抽头，该主变压器的该第一二次侧与该第二二次侧分别具有一打点端、一非打点端及一中间端；一半导体元件组，电性连接该主变压器的该第一二次侧的该打点端与该非打点端以及 该第二二次侧的该打点端与该非打点端；该半导体元件组的一输出端为一参考接地端；另 一输出端为一辅助输出端，提供对该参考接地端间的该辅助输出电压；该主变压器的该第 一二次侧的该中间端为一主输出端，提供对该参考接地端间的该主输出电压；及一触发控制器，电性连接该主输出端与该辅助输出端，产生多个控制信号，控制该半导 体元件组的切换频率，以稳定该主输出电压与该辅助输出电压；借此，该中心抽头式主变压器提供两组二次侧线圈，所产生较低直流电位的该辅助输 出电压做为该降压式转换器的输入电压，能以提高该降压式转换器的效率。
11.根据权利要求10所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其特征在 于，该半导体元件组包含至少四个半导体元件。
12.根据权利要求10所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其特征在 于，该主输出电压为该辅助输出电压的两倍。
13.根据权利要求10所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其特征在 于，该触发控制器为一脉冲宽度调变控制器。
14.根据权利要求11所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其特征在 于，该些半导体元件为可控半导体元件，其中，该些可控半导体元件为金属氧化层半导体场 效晶体管、双极性接面晶体管及绝缘栅双极晶体管。
15.根据权利要求11所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其特征在 于，部分的该些半导体元件为不可控半导体元件，其中，该些不可控半导体元件为二极管。
16.根据权利要求10所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其特征在 于，该触发控制器利用反馈该主输出电压与一预期输出电压进行比较，以控制该触发控制 器输出的该些控制信号的切换频率。
17.根据权利要求10所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其特征在 于，该触发控制器利用反馈该辅助输出电压与一预期输出电压进行比较，以控制该触发控 制器输出的该些控制信号的切换频率。
18.根据权利要求10所述的具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，其特征在 于，该直流对直流转换装置还包含对该主输出电压与该辅助输出电压滤波的电感-电容 组。
全文摘要
本发明关于一种具有稳压控制的多输出直流对直流转换装置，包含一中心抽头式主变压器、一半导体元件组及一触发控制器。该直流对直流转换装置产生至少两组输出电压，分别为一主输出电压与一辅助输出电压。该辅助输出电压做为一降压式转换器的输入电压，使得该辅助输出电压能以利用该降压式转换器，再转换为更低的可调整直流电压电位。该触发控制器以稳定该主输出电压与该辅助输出电压控制之用。借此，该主变压器提供单组或两组二次侧线圈，将产生较低直流电位的该辅助输出电压做为该降压式转换器的输入电压，以提高该降压式转换器的效率。
文档编号H02M3/155GK102130587SQ201010001140
公开日2011年7月20日 申请日期2010年1月13日 优先权日2010年1月13日
发明者余章杰, 罗正益 申请人:台达电子工业股份有限公司