交换式电源供应器的开关控制模组的制作方法

本发明是关于一种交换式电源供应器的开关控制模组，尤指一种可用来降低交换式电源供应器中电压突波的开关控制模组。

背景技术：

1、相较于其他类型的电源转换器，交换式电源供应器(例如：返驰式电源转换器)不仅具有较为简洁的电路架构及较高的能量转换效率，还可高效率地提供多组电流输出，因此被广泛地应用于各式各样的电路中。

2、请参考图1，图1为现有技术一种交换式电源供应器的示意图，其包含一绕组单元9，该绕组单元9包含一次侧绕组np及二次侧绕组ns。当控制单元关闭开关晶体管sw1时，理想中一次侧绕组np所储存的能量会全部转换到二次侧绕组ns上，以形成输出电压vout对负载供电。然而实际上，一次侧绕组np存在一漏感(leakage inductance)llk，该漏感llk所储存的能量并无法有效转换到二次侧绕组ns上，而会在开关晶体管sw1的一第一端点n1上产生一电压突波(voltage spike)。为了避免电压突波造成开关晶体管sw1或控制单元损坏，交换式电源供应器采用包含有电阻rs、电容cs及二极管ds的突波吸收器(snubber)91来降低电压突波。

3、现有技术的交换式电源供应器不仅需使用外部元件来实现突波吸收器91，其实际上是通过这些外部元件来被动消耗掉漏感llk所储存的能量，可以发现突波吸收器91的一第二端点n2所承受的电压与该第一端点n1几乎是相同的，表示突波吸收器91所选用的外部元件皆面临严格的元件耐压规格要求。这种设计方式非常简单，但却无可避免地造成了能量的浪费。而且，漏感llk所储存的能量可以大略表示如下式所示：

4、

5、其中，ipk为流经开关晶体管sw1的峰值电流，fsw1为开关晶体管sw1的切换频率。因此若交换式电源供应器的功率设计越高，则漏感llk所储存的能量将会显著增加，此时突波吸收器91的元件规格也必须相应提升，更必须为突波吸收器91设置额外的散热装置，将大幅增加整体制造成本。

6、为解决此问题，申请人曾经提出中国第cn107404220b号专利，其通过于该开关晶体管截止时，导通一次侧绕组及控制单元电源端间的链接，其能够提供一运作电流予该控制单元，来避免能量的浪费并减少外部元件的数量。在中小瓦数的应用中，此专利技术的表现非常理想，然而若交换式电源供应器的功率设计越高，仍可能会导致需选用中高压制程的电子元件才能承受端点n1上的电压突波的问题。

7、因此，如何减少交换式电源供应器中外部元件的成本，同时达到降低电压突波的效果，仍然是业界亟欲探讨的议题。

技术实现思路

1、为了解决上述的问题，本发明的目的在于提供一种交换式电源供应器的开关控制模组，其于一次侧绕组串联一偏压开关及一主动开关，使该主动开关及其控制单元可以选用较低耐压的元件制作，而不易受到该一次侧绕组漏感所产生的电压突波影响而损坏。

2、在一方面，本发明揭露一种开关控制模组，其用于一交换式电源供应器，该交换式电源供应器包含一一次侧绕组及一二次侧绕组，该开关控制模组包含：一偏压开关，包含一第一端点及一第二端点，该第一端点耦接于该一次侧绕组；一主动开关，连接于该第二端点；及一控制单元，耦接该主动开关以控制该主动开关的导通状态；其中，该偏压开关经偏压呈导通状态。

技术特征：

1.一种开关控制模组，用于一交换式电源供应器，其特征在于，该交换式电源供应器包含一一次侧绕组及一二次侧绕组，该开关控制模组包含：

2.如权利要求1所述的开关控制模组，其特征在于，其中，该偏压开关包含一第一开关单元，该偏压开关经偏压使该第一开关单元呈导通状态，当该控制单元控制该主动开关关闭，该第二端点的电压会上升直到接近一个最高电压，使该第一开关单元进入关闭状态。

3.如权利要求2所述的开关控制模组，其特征在于，其中，该第一开关单元为一金氧半场效晶体管，该第一开关单元的漏极、源极分别作为该第一端点、该第二端点，该第一开关单元的栅极接收一偏压电压，该偏压电压与该第一开关单元的临界电压的差值为该最高电压。

4.如权利要求1所述的开关控制模组，其特征在于，其中，该主动开关包含一第二开关单元，该控制单元输出一开关控制讯号至该第二开关单元的一控制端，以控制该第二开关单元呈导通或关闭。

5.如权利要求4所述的开关控制模组，其特征在于，其中，该主动开关中设置一突波吸收器，该突波吸收器耦接该第二端点，且该突波吸收器在该第二开关单元受该控制单元控制而关闭时，导引一突波吸收电流流通该偏压开关。

6.如权利要求5所述的开关控制模组，其特征在于，其中，该突波吸收器包含一电流源及一第三开关单元，且该电流源及第三开关单元串联以耦接于该第二端点。

7.如权利要求5所述的开关控制模组，其特征在于，其中，该控制单元经由一第三开关单元耦接该第二开关单元的控制端，该突波吸收器包含一第一耦合元件及一第二耦合元件，该第一耦合元件耦接于该控制单元与该第二开关单元的控制端之间，该第二耦合元件耦接于该第二开关单元的控制端与该第二端点之间。

8.如权利要求7所述的开关控制模组，其特征在于，其中，该开关控制讯号为一第一准位时控制该第二开关单元呈导通，该开关控制讯号为一第二准位时控制该第二开关单元呈关闭，且在该开关控制讯号由该第一准位转为该第二准位的时间点关闭该第三开关单元。

9.如权利要求4所述的开关控制模组，其特征在于，其中，该主动开关设置一第四开关单元，该第四开关单元耦接于该第二端点及一电源端之间，该电源端另耦接一稳压电路，以利用该第二端点的电压产生一直流电源。

10.如权利要求9所述的开关控制模组，其特征在于，其中，该稳压电路包含一输出电容。

11.如权利要求9所述的开关控制模组，其特征在于，其中，该第四开关单元于该第二开关单元关闭时，选择一供电时间区间来导通。

12.如权利要求9所述的开关控制模组，其特征在于，其中，该电源端耦接该控制单元，以提供该直流电源至该控制单元。

技术总结
本发明提出一种开关控制模组，用于一交换式电源供应器，包含一偏压开关、一主动开关及一控制单元。该偏压开关包含一第一端点及一第二端点，该第一端点耦接于一次侧绕组。该主动开关连接于该第二端点。该控制单元控制该主动开关的导通状态，且该偏压开关经偏压呈导通状态。借此，该主动开关及该控制单元不易受到该一次侧绕组漏感所产生的电压突波影响而损坏。

技术研发人员：郑元凯
受保护的技术使用者：极创电子股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13