由二次侧主控的切换式转换电路的制作方法

1.本发明涉及一种切换式转换电路，尤其是涉及一种可由二次侧主控的切换式转换电路。


背景技术：

2.一般而言，由于电子装置(智能手机，笔记本电脑等)无法直接使用末端电力(例如为市电，配电系统的末端等)来充电，因此需要透过电源转换器将末端电力转换为电子装置所需的电力，例如，将110v的交流电转换为5v的直流电。
3.为了有效掌控电源转换器的运作状态，通常需要对应于输出电压的信号做为反馈信号，而在习知技术中，常见以一次侧的取样信号或者以隔离耦合元件生成的信号做为反馈信号。
4.然而，以一次侧的取样信号来模拟二次侧的输出电压状态，无法精准的反应出二次侧的输出电压状态，此外，隔离耦合元件通常是以模拟信号(例如模拟电压信号或电流信号)来驱动以生成前述的反馈信号，但模拟信号无法实现精准的同步控制。
5.综上所述，在现有技术中以一次侧的取样信号或者以模拟信号驱动的隔离耦合元件生成的信号做为反馈信号的方式，无法实现精准的同步控制，因此，确实有待提出更佳解决方案的必要性。


技术实现要素：

6.有鉴于上述现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供由二次侧主控的切换式转换电路，其利用数字信号调控所述切换式转换电路的输出电压，借此，达到提升控制精准度的目的。
7.为达成上述目的所采取的主要技术手段是令前述由二次侧主控的切换式转换电路包括：
8.变压器模块，输出输出电压；
9.开关模块，与所述变压器模块电性连接；
10.数字式隔离耦合模块，与所述开关模块电性连接；以及
11.控制模块，与所述变压器模块以及所述数字式隔离耦合模块电性连接，并用以接收所述输出电压，
12.其中，所述控制模块根据所述输出电压的变化，直接透过所述数字式隔离耦合模块发送控制信号至所述开关模块，以调控所述输出电压。
13.由上述构造，所述控制模块可根据所述输出电压的变化，以数字信号并透过所述数字式隔离耦合模块发送控制信号至所述开关模块，以根据负载调控所述切换式转换电路的所述输出电压，借此达到提升控制精准度的目的。
14.为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅系用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任
何的限制。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是本发明的实施例的系统架构方块图；
17.图2是本发明的实施例的又一系统架构方块图；以及
18.图3是本发明的实施例的时序示意图。
19.附图标记
20.10
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变压器模块
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11
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变压器
21.12
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周边电路
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13
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输出整流模块
22.20
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开关模块
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30
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数字式隔离耦合模块
23.40
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控制模块
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100
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切换式转换电路
24.vi
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输入电压
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vcc
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电源电压
25.vo
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输出电压
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vsen
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感测电压
26.c1
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负载电容
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d1
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发光二极管
27.l1
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一次侧绕组
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l2
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辅助绕组
28.lc
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逻辑电路
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ls
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二次侧绕组
29.cs
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数字控制信号
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pgnd
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一次侧接地端
30.sgnd
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二次侧接地端
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ss
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光感测信号
31.ip
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一次侧电流
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is
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二次侧电流
32.t1，t2，q1，q2
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晶体管
33.ta，tb，tc
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时点
34.g1，g2，pgate，sgate
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控制信号
35.pd
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光电二极管模块
具体实施方式
36.关于本发明由二次侧主控的切换式转换电路100的实施例，请参阅图1所示，其包括变压器模块10，开关模块20，数字式隔离耦合模块30以及控制模块40。
37.所述开关模块20与所述变压器模块10电性连接，所述数字式隔离耦合模块30与所述开关模块20电性连接，所述控制模块40与所述数字式隔离耦合模块30电性连接并用以接收所述变压器模块10的输出电压vo，其中，所述控制模块40根据所述输出电压vo的变化，生成对应的一数字控制信号cs至所述数字式隔离耦合模块30，使所述数字式隔离耦合模块30根据接收的所述数字控制信号cs发送一控制信号pgate至所述开关模块20，以所述控制信号pgate调控所述开关模块20导通以及关闭的时间，进而调整所述输出电压vo。借此，所述数字式隔离耦合模块30可根据所述数字控制信号cs即时的发送所述控制信号pgate至所述开关模块20，使所述变压器模块10可精准的根据所述开关模块20的控制调整所述输出电压
vo，即根据负载调整所述输出电压vo，达到提升控制精准度的目的。
38.在一个实施例中，所述数字控制信号cs可为pwm(pulse width modulat ion)控制信号，pdm(pulse density modulation)控制信号，或以pwm控制信号以及pdm控制信号混合而成的混和控制信号，或者例如在共振驱动的型态中控制信号有时候会以调变频率的方式控制输出的功率，且本发明不以此为限制。
39.在一个实施例中，所述切换式转换电路100例如为返驰式(flyback)转换器，顺向式(forward)转换器或共振式(resonance)转换器，且本发明不以此为限制。
40.为了进一步说明本发明的由二次侧主控的切换式转换电路100，请参阅图2所示，所述变压器模块10至少包括变压器11，周边电路12以及输出整流模块13，且所述周边电路12与所述变压器11的一次侧电性连接，所述输出整流模块13与所述变压器11的二次侧电性连接。
41.进一步地，请参阅图2所示，所述变压器11包括位于一次侧的一次侧绕组l1，辅助绕组l2，以及位于二次侧的二次侧绕组ls，其中，所述一次侧绕组l1，所述辅助绕组l2以及所述二次侧绕组ls彼此磁通耦合，且所述二次侧绕组ls用以生成对应于所述一次侧绕组l1，所述辅助绕组l2的感测电压vsen。
42.所述周边电路12与所述一次侧绕组l1以及所述辅助绕组l2电性连接，所述周边电路12可至少包括启动电路(start up circuit)，并用以生成电源电压vcc，且本发明不以此为限制。
43.进一步地，请参阅图2所示，所述输出整流模块13包括晶体管q2以及负载电容c1。所述晶体管q2的一端与所述二次侧绕组ls的另一端电性连接，所述晶体管q2的另一端与二次侧接地端sgnd电性连接，且所述晶体管q2的闸极端用以接收控制信号sgate，其中，所述晶体管q2根据所述控制信号sgate决定是否使其一端以及其另一端彼此导通。在此实施例中，所述晶体管q2作为同步整流开关，用以取代整流二极管，例如：肖特基二极管等具有低顺向电压以及快速回复特性的二极管，且本发明不以此为限制。所述负载电容c1的两端个别地与所述二次侧绕组ls的一端以及所述二次侧接地端sgnd电性连接，借此，以提供所述输出电压vo至负载并降低所述输出电压vo的涟波。
44.进一步地，请参阅图2所示，所述开关模块20包括晶体管q1，所述晶体管q1的一端与所述一次侧绕组l1的另一端电性连接，所述晶体管q1的另一端与所述一次侧接地端pgnd电性连接，且所述晶体管q1的闸极端用以接收所述控制信号pgate，其中，所述晶体管q1根据所述控制信号pgate决定是否使其一端以及其另一端彼此导通。借此，所述开关模块20可控制所述变压器11输出功率的时间以及频率，进而控制调整所述输出电压vo。
45.在一个实施例中，所述晶体管q1以及所述晶体管q2可以双极性晶体管(bipolar transistor)，场效应晶体管(field effect transistor)，绝缘栅双极型晶体管(igbt)等来实现，且本发明不以此为限制。
46.进一步地，请参阅图2所示，在此实施例中，所述数字式隔离耦合模块30以数字光耦合模块实现，其包括发光二极管d1，光电二极管模块pd，逻辑电路lc，晶体管t1以及晶体管t2。
47.所述发光二极管d1的一端连接二次侧的一个电源(如二次侧接地端sgn d)，所述发光二极管d1的另一端用以接收所述控制模块40所输出的所述数字控制信号cs，借此，所
述发光二极管d1可根据二次侧的一个电源与所述数字控制信号cs(即二值信号)之间的电压差来发光(即对应二值信号的光信号)。
48.所述光电二极管模块pd与所述逻辑电路lc电连接，其用以感测所述发光二极管d1的光线并生成对应的光感测信号ss，且将所述光感测信号ss传送至所述逻辑电路lc，借此，达成所述光电二极管模块pd与所述所述发光二极管d1之间的隔离(即没有导体(电阻率《0.01ohm-m)的连接，彼此绝缘(漏电流《10ma)，耐高压(崩溃电压》40v))耦合(传递信号)的功效。
49.所述逻辑电路lc与所述光电二极管模块pd，所述晶体管t1以及所述晶体管t2电连接，所述逻辑电路lc用以接收所述光感测信号ss，并根据所述光感测信号ss生成控制所述晶体管t1以及所述晶体管t2的控制信号g1以及控制信号g2。
50.在一个实施例中，当所述切换式转换电路100刚上电时，所述逻辑电路lc尚未接收到所述光感测信号ss，所述逻辑电路lc用以自动生成所述控制信号g1以及所述控制信号g2。
51.在一个实施例中，当所述切换式转换电路100刚上电时，所述逻辑电路lc尚未接收到所述光感测信号ss，所述逻辑电路lc可根据外部信号(未绘示)生成所述控制信号g1以及所述控制信号g2。
52.在一个实施例中，所述逻辑电路lc根据所述光感测信号ss决定是否重启。进一步的，所述逻辑电路lc判断所述光感测信号ss是否发生信号中断的情况(例如：当所述切换式转换电路100已上电了一段时间，所述逻辑电路lc判断未接收到所述光感测信号ss的时间超过0.1秒，所述逻辑电路lc判断所述光感测信号ss已中断)，当所述逻辑电路lc判断所述光感测信号ss已中断，即重新开机。
53.所述晶体管t1的一端接收电源电压vcc，所述晶体管t1的另一端用以输出所述控制信号pgate，所述晶体管t1的闸极端用以接收所述控制信号g1，其中，所述晶体管t1根据所述控制信号g1决定是否使其一端以及其另一端彼此导通。
54.所述晶体管t2的一端与所述晶体管t1的另一端电性连接，所述晶体管t2的另一端与所述一次侧接地端pgnd电性连接，所述晶体管t2的闸极端用以接收所述控制信号g2，其中，所述晶体管t2根据所述控制信号g1决定是否使其一端以及其另一端彼此导通。
55.在本实施例中，所述晶体管t1以及所述晶体管t2可以n型晶体管，p型晶体管的其中一者来实现，举例来说，所述晶体管t1可为p型晶体管，所述晶体管t2可为n型晶体管，且本发明不以此为限制。
56.在一个实施例中，所述晶体管t1以n型晶体管，p型晶体管的其中一者来实现，所述晶体管t2以n型晶体管，p型晶体管的其中另一者来实现时，所述控制信号g1以及所述控制信号g2可以为大致相同。
57.借此，所述逻辑电路lc可藉由所述控制信号g1以及所述控制信号g2控制所述晶体管t1以及所述晶体管t2的导通或关闭来生成所述控制信号pgate。
58.进一步地，请参阅图2所示，所述控制模块40用以接收所述输出电压vo以及所述感测电压vsen，并据以生成控制所述晶体管q2的所述控制信号sgat e以及控制所述发光二极管d1的所述数字控制信号cs。
59.在一个实施例中，所述控制模块40可为pwm控制模块，且本发明不以此为限制。
60.进一步地，以下将配合图3时序实施例示意图来说明由二次侧主控的电源转换电路100的操作。
61.请同时参考图2以及图3，首先，以驰返式为例，在时点ta，在所述变压器11的一次侧，所述数字控制信号cs由致能电压准位转为禁能电压准位(高电压准位转为低电压准位)，同时控制所述晶体管q1的所述控制信号pgate由致能电压准位转为禁能电压准位(高电压准位转为低电压准位)，所述晶体管q1关闭，在所述变压器11的二次侧，所述感测电压vsen低于参考电压，因此所述晶体管q2的所述控制信号sgate由禁能电压准位转为致能电压准位(低电压准位转为高电压准位)，开启所述晶体管q2，形成所述二次侧绕组l s两端之间的回路，生成二次侧电流is，并对所述负载电容c1开始充电。
62.在时点ta至时点tb之间，所述二次侧电流is大致以线性方式随时间降低，所述感测电压vsen随着所述二次侧电流is的减少而增加。在时点tb，所述二次侧电流is停止。
63.在时点tc，所述感测电压vsen到达顶点(高电压准位)，所述控制模块40藉由侦测所述感测电压vsen的转回点的时点(即时点tc)，在此时点使所述数字控制信号cs由禁能电压准位转为致能电压准位(低电压准位转为高电压准位)，同时控制所述控制信号pgate由禁能电压准位转为致能电压准位(低电压准位转为高电压准位)，所述晶体管q1开启，生成一次侧电流ip，在所述变压器11的二次侧，所述控制信号sgate保持为禁能电压准位(低电压准位)，所述晶体管q2关闭，藉由禁能电压准位的所述控制信号sgate避免所述晶体管q2误动作，其中，在本实施例中，是以半准共振模式(quasi-resonant mode,qr mode)的方式来操作，并基本上就是藉由侦测所述变压器11上的线圈电压(即所述感测电压vsen)的转回点的时点来开启所述晶体管q1。于此，完成一次电压转换流程。
64.在一个实施例中，所述参考电压例如为-50毫伏特，且本发明不以此为限制。
65.综上所述，本发明透过所述控制模块40生成的所述数字控制信号cs，同时搭配以数字信号驱动的所述数字式隔离耦合模块30，来使所述控制信号pga te可根据所述数字控制信号cs同步的转换电压准位以控制所述晶体管q1，使所述变压器模块10可精准的调整所述输出电压vo，达到提升控制精准度的目的。
66.以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。