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CN101989814B - 调压电路及其适用的并联式调压电路系统 - Google Patents

调压电路及其适用的并联式调压电路系统 Download PDF

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CN101989814B CN2010102414249A CN201010241424A CN101989814B CN 101989814 B CN101989814 B CN 101989814B CN 2010102414249 A CN2010102414249 A CN 2010102414249A CN 201010241424 A CN201010241424 A CN 201010241424A CN 101989814 B CN101989814 B CN 101989814B
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Abstract

本发明公开一种调压电路及其适用的并联式电路调压系统，该调压电路包括能量转换电路，包含至少一开关元件，且通过开关元件的运行将输入电压转换为过渡电压；输入电压检测电路，与能量转换电路电连接，用以输出与输入电压相对应的输入电压检测信号；以及反馈电路，与能量转换电路及输入电压检测电路电连接，用以产生反馈控制信号；其中，当该输入电压改变时，该反馈电路调整使该过渡电压随着该输入电压检测信号的改变而改变。本发明可使前级调压电路的传导损耗、开关元件的切换损耗以及滤波电感或滤波电路的滤波损耗降低并提升效能。

Description

调压电路及其适用的并联式调压电路系统
技术领域
本发明涉及一种调压电路，尤其涉及一种可减少损耗而提高效能的调压电路及其所适用的并联式调压电路系统。
背景技术
分散式电源(distributed power)系统由于具有较高的整体效率以及可靠度，且在电路实现的成本上也相对较低，因此被广泛地应用于各种电子产品中。分散式电源系统在使用分散式的供电方式时，由于所提供的每一电源的功率损耗较小，发热量也较低，因此散热会比集中式的供电方式更容易且效果更好，此外，因为分散式电源系统所提供的电源的分散度的效率较高，因此分散式电源系统一旦发生故障，其所影响的范围便较小，使得电子产品也就越可靠。
然而为了能提供负载端更稳定的电压转换以及稳压的效果，且提高供电的效率，并降低生产成本，由分散式电源系统所改良的中间总线(IntermediateBus)电源系统便因应而生。
中间总线电源系统主要包含一前级调压电路以及至少一后级转换电路。其中，前级调压电路包含至少一开关元件，前级调压电路通过控制开关元件的运行而将所接收的输入电压转换为具有一固定值的过渡电压，后级转换电路则与前级调压电路电连接，其接收过渡电压，并依据不同负载的要求，而将过渡电压转换成负载所需的工作电压，例如1.8V、3.3V或5V等。由于前级调压电路先将输入电压转换为过渡电压，因此后级转换电路便可直接将过渡电压转换成负载所需的工作电压，而无须直接转换输入电压，因此后级转换电路在进行转换动作时所产生的损耗便可减少，且后级转换电路的电路架构也可采用较为便宜的电子元件来实现。
然而前级调压电路为了输出具有一固定值的过渡电压，前级调压电路实际上会对应不同电平的输入电压来调整开关元件的占空比，举例而言，当输入电压持续提升时，前级调压电路便会控制开关元件的占空比持续减小，反之，当输入电压持续减小时，前级调压电路便会控制开关元件的占空比持续提升，如以一来，前级调压电路通过调整开关元件的占空比便可将所接收的输入电压转换为所需的额定电压，然而，一旦输入电压过大，导致前级调压电路需将开关元件的占空比控制在非常小时，前级调压电路便会具有较高的传导损耗(conduction loss)、切换损耗(switching loss)以及滤波器损耗(filterloss)等缺陷，进而降低前级调压电路的效能。
因此，如何发展一种可以解决上述公知技术所遭遇的问题与缺陷的调压电路及其适用的并联式调压电路系统，实为目前所迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种调压电路及其适用的并联式调压电路，以解决公知前级调压电路当所接收的输入电压过大时，前级调压电路内的开关元件的占空比被控制在非常小，导致公知前级调压电路具有较高的传导损耗、切换损耗以及滤波损耗而效能不佳等缺陷。
为达上述目的，本发明的较佳实施方式提供一种调压电路，包括：能量转换电路，包含至少一开关元件，且通过开关元件的运行将输入电压转换为过渡电压；输入电压检测电路，与能量转换电路电连接，用以输出与输入电压相对应的输入电压检测信号；以及反馈电路，与能量转换电路及输入电压检测电路电连接，用以产生反馈控制信号；其中，当该输入电压改变时，该反馈电路调整使该过渡电压随着该输入电压检测信号的改变而改变。
为达上述目的，本发明的较佳实施方式另提供一种并联式调压电路系统，包含：多个调压电路，彼此并联连接，且每一调压电路包含：能量转换电路，包含至少一开关元件，且通过开关元件的运行将输入电压转换为过渡电压及输出电流；输入电压检测电路，与能量转换电路电连接，用以输出与输入电压相对应的输入电压检测信号；电流检测电路，与能量转换电路电连接，用以输出与输出电流相对应的电流检测信号；以及反馈电路，与能量转换电路、电流检测电路及输入电压检测电路电连接，用以产生反馈控制信号；其中，当输入电压或输出电流改变时，该反馈电路调整使过渡电压随着输入电压检测信号的改变而改变或使电流检测信号改变。
为达上述目的，本发明的较佳实施方式又提供一种并联式调压电路系统，包含：多个调压电路，彼此并联连接，且都连接于电流共享总线，其中每一调压电路包含：能量转换电路，包含至少一开关元件，且通过开关元件的运行将输入电压转换为过渡电压及输出电流；输入电压检测电路，与能量转换电路电连接，用以输出与输入电压相对应的输入电压检测信号；电流检测电路，与能量转换电路电连接，用以输出与输出电流相对应的一电流检测信号；以及一反馈电路；其中，当输入电压改变时，反馈电路调整使过渡电压随着输入电压检测信号的改变而改变，且当电流检测信号与电流共享总线的一电流共享信号相异时，该反馈电路使电流检测信号与电流共享信号相等。
本发明提供一种调压电路及其适用的并联式调压电路系统，其包括一能量转换电路，一输入电压检测电路，一反馈电路以及控制驱动电路。该输入电压检测电路检测能量转换电路内与输入电压相对应的一转换电压，使反馈电路可依据转换电压及能量转换电路所输出的过渡电压而输出反馈控制信号，如此一来，控制驱动电路便可根据反馈控制信号而调整开关元件的占空比，使开关元件的占空比在输入电压提升的过程中，可保持于一占空比预定值以上，进而使前级调压电路的传导损耗、开关元件的切换损耗以及滤波电感或滤波电路的滤波损耗降低并提升效能。
附图说明
图1：其为本发明较佳实施例的中央总线电源系统的电路方框图。
图2：其为图1所示的前级调压电路的电路方框图。
图3：其为图2所示的前级调压电路的部分详细电路结构示意图。
图4：其为图3所示的输入电压检测电路的详细电路结构示意图。
图5：其为图3所示的参考电压调整电路的详细电路结构示意图。
图6：其为图3所示的前级调压电路的参考电压对应于输入电压检测信号的波形图。
图7：其为图3所示的前级调压电路的过渡电压对应于输入电压的波形图。
图8：其为图3所示的前级调压电路的开关元件的占空比对应于输入电压的波形图。
图9：其为图5所示的参考电压调整电路的另一变化例。
图10：其为图9所示的参考电压调整电路应用于图3所示的前级调压电路时参考电压对应于输入电压检测信号的波形图。
图11：其为图9所示的参考电压调整电路应用于图3所示的前级调压电路时过渡电压对应于输入电压的波形图。
图12：其为图9所示的参考电压调整电路应用于图3所示的前级调压电路时开关元件的占空比对应于输入电压的波形图。
图13：其为图3所示的反馈电路的一变化例。
图14：其为图1所示的中央总线电源系统的一变化例。
图15：其为图14所示的前级调压电路的部分详细电路结构示意图。
图16：其为图14所示的中央总线电源系统的一变化例。
图17：其为图16所示的前级调压电路的部分详细电路结构示意图。
上述附图中的附图标记说明如下：
1：中央总线电源系统
2：前级调压电路
20：能量转换电路
200：第一分压电路
201：次级侧电路
202：同步整流电路
203：滤波电路
21：输入电压检测电路
210：第二分压电路
22：反馈电路
220：第一运算放大器
221：第三分压电路
222：光耦合器
223、423：参考电压调整电路
2230：比较器
2231：可调稳压器
23：控制驱动电路
24：电流检测电路
241：感测元件
242：信号放大器
25：电流共享电路
250：第二运算放大器
26：电流匹配电路
260：第三运算放大器
3a～3c：第一～第三后级转换电路
4：总线
Vin：输入电压
Vs：过渡电压
Vs1：第一过渡电平
Vs2：第二过渡电平
Vo1～Vo3：第一～第三工作电压
Vt：输入电压检测信号
Vf：反馈控制信号
Vac：感应交流电压
Vref：参考电压
Vref1：第一参考电平
Vref2：第二参考电平
Vcc：直流电压
Vad：预设电压
Vth：电压门槛值
Vmin：最小驱动电压
Vmax：最大驱动电压
Vc：电流感测信号
Vfc：电流检测信号
Vcs：电流共享总线信号
L1～L2：第一～第二滤波电感
T：变压器
Np：初级绕组
Ns：次级绕组
C1～C4：第一～第四电容
Cf1～Cf2：第一～第二滤波电容
S1～S2：第一～第二开关元件
S3：电压调整开关
Sr：同步整流开关
D：整流二极管
D1：光二极管
D2～D3：第一逆向～第二电流阻隔二极管
B：光晶体管
R1～R4：第一～第四电阻
R5～R8：第一～第四电压调整电阻
R9～R10：第一～第二放大比例调整电阻
R11：第五电阻
ground：共接点
Duty1～Duty2：第一～二占空比预定值
Io：输出电流
a：阴极端
b：阳极端
c：反馈端
具体实施方式
体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的方式上具有各种的变化，然其都不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。
请参阅图1，其为本发明较佳实施例的中央总线电源系统的电路方框图。如图1所示，中央总线电源系统1主要包含一前级调压电路2以及至少一后级转换电路，其中前级调压电路2接收输入电压Vin，并将输入电压Vin转换为一过渡电压Vs。后级转换电路，例如图1所示的第一后级转换电路3a、第二后级转换电路3b以及第三后级转换电路3c，则与前级调压电路2电连接，其分别用以接收过渡电压Vs，并将过渡电压Vs转换为负载(未图示)所需的工作电压，以提供给负载使用，于本实施例中，第一后级转换电路3a输出第一工作电压Vo1，第二后级转换电路3b输出第二工作电压Vo2，第三后级转换电路3c输出第三工作电压Vo3。
于一些实施例中，后级转换电路可由非隔离式的转换器所构成，更甚者，后级转换电路可由非隔离式的直流-直流转换器所构成，但并不以此为限。此外，第一工作电压Vo1可为但不限于1V，第二工作电压Vo2可为但不限于3.3V，第三工作电压Vo3可为但不限于5V。
请参阅图2，其为图1所示的前级调压电路的电路方框图。如图2所示，前级调压电路2主要包含一能量转换电路20，一输入电压检测电路21、一反馈电路22以及一控制驱动电路23，其中能量转换电路20包含至少一开关元件(本图未图示)，且通过开关元件的运行将输入电压Vin转换为过渡电压Vs。输入电压检测电路21与能量转换电路20电连接，用以检测与输入电压Vin相对应的一转换电压，进而输出一输入电压检测信号Vt。反馈电路22与能量转换电路20以及输入电压检测电路21电连接，用以依据输入电压检测信号Vt以及过渡电压Vs而输出一反馈控制信号Vf。至于控制驱动电路23则与能量转换电路20以及反馈电路22电连接，其接收反馈控制信号Vf，并根据反馈控制信号Vf而控制开关元件的占空比，使能量转换电路20运行并产生过渡电压Vs。
于本实施例中，当输入电压Vin升高时，输入电压检测信号Vt对应输入电压Vin而增加，反馈控制信号Vf也对应输入电压检测信号Vt而改变，此时，控制驱动电路23便会依据反馈控制信号Vf而控制开关元件的占空比于一占空比预定值以上，因此本发明的前级调压电路2便可减少传导损耗、切换损耗以及滤波损耗，进而提升实际效能。
请参阅图3，并配合图2，其中图3为图2所示的前级调压电路的部分详细电路结构示意图。如图2及图3所示，能量转换电路20可为但不限于一半桥式脉冲宽度调制转换器所构成，且主要包含一第一滤波电感L1、一第一分压电路200、至少一开关元件、一变压器T以及一次级侧电路201。其中第一滤波电感L1用以对输入电流(未图示)进行滤波。第一分压电路200则与滤波电感L1电连接，用以对输入电压Vin进行分压，以提供给变压器T的初级绕组Np，且于本实施例中，第一分压电路200可为但不限于由串联连接的第一电容C1以及第二电容C2所构成。开关元件，例如图3所示的第一开关元件S1以及第二开关元件S2，则与第一分压电路200、变压器T的初级绕组Np以及控制驱动电路23电连接，第一开关元件S1以及第二开关元件S2受控制驱动电路23的控制而进行导通或截止的动作，使输入电压Vin的能量可选择性地经由第一开关元件S1以及第二开关元件S2传送至变压器T的初级绕组Np，进而使次级绕组Ns因电磁感应而产生感应交流电压Vac，且于本实施例中，第一开关元件S1及第二开关元件S2以交错的方式来进行导通或截止。
次级侧电路201则与变压器T的次级绕组Ns电连接，用以对感应交流电压Vac进行整流及滤波，以输出过渡电压Vs，于本实施例中，次级侧电路201主要包含一同步整流电路202以及一滤波电路203，其中同步整流电路202与变压器T的次级绕组Ns电连接，用以进行同步整流，且可为但不限于由多个同步整流开关Sr所构成。滤波电路203则与同步整流电路202电连接，其用以滤波，且可为但不限于由一第一滤波电容Cf1以及一第二滤波电感L2所构成。
当然，能量转换电路20并不局限于如图3所示由一半桥式脉冲宽度调制转换器所构成，于一些实施例中，能量转换电路20也可由例如顺向式、反驰式或是全桥式等脉冲宽度调制转换器所构成。更甚者，能量转换电路20也可由谐振式，例如串联谐振、并联谐振、LLC串联谐振或LLC并联谐振的脉冲频率调制转换器所构成。
请参阅图4并配合图2及图3，其中图4为图3所示的输入电压检测电路的详细电路结构示意图。如图2至图4所示，由于本实施例中，输入电压检测电路21与变压器T的次级绕组Ns电连接，因此输入电压检测电路21所检测的转换电压实际上为次级绕组Ns上的感应交流电压Vac，而因为感应交流电压Vac的大小与输入电压Vin的大小相对应，故输入电压检测电路21通过检测感应交流电压Vac所输出的输入电压检测信号Vt也会与输入电压Vin相对应。
输入电压检测电路21主要包含一整流二极管D、一第二滤波电容Cf2以及一第二分压电路210，其中整流二极管D的阳极端与变压器T的次级绕组Ns电连接，整流二极管D用以整流，第二滤波电容Cf2与整流二极管D的阴极端电连接，第二滤波电容Cf2用以滤波，第二分压电路210则与整流二极管D的阴极端、第二滤波电容Cf2以及反馈电路22电连接，且可为但不限于由一第一电阻R1以及一第二电阻R2串联连接所构成，第二分压电路210用以对经由整流二极管D整流以及经第二滤波电容Cf2滤波后的电压进行分压，以输出输入电压检测信号Vt至反馈电路22。
当然，输入电压检测电路21并不局限于如图3所示与变压器T的次级绕组Ns电连接，以通过检测次级绕组Ns上的感应交流电压Vac而输出输入电压检测信号Vt，于一些实施例中，输入电压检测电路21也可电连接于第一滤波电感L1的输入端、变压器T附加的初级绕组(未图示)、变压器T附加的次级绕组(未图示)、第一分压电路200中第一电容C1及第二电容C2之间的连接点或是同步整流电路202的输出侧等位置，此时输入电压检测电路21检测到的能量转换电路20的转换电压实际上便为上述这些位置所对应的电压。
请再参阅图3，反馈电路22主要包含一第一运算放大器220、一第三电容C3、一第三分压电路221、一光耦合器222以及一参考电压调整电路223。其中第三分压电路221与能量转换电路20的次级侧电路201以及第一运算放大器220的反向输入端电连接，其用以对次级侧电路201所输出的过渡电压Vs进行分压，以提供给第一运算放大器220的反向输入端，且于本实施例中，第三分压电路221可为但不限于由一第三电阻R3以及一第四电阻R4串联连接所构成。第三电容C3分别与第一运算放大器220的反向输入端以及输出端电连接。光耦合器222的输入端，即发光二极管元件D1与第一运算放大器220的输出端电连接，光耦合器222的输出端，即光晶体管B则与控制驱动电路23电连接。参考电压调整电路223则电连接于第一运算放大器220的非反向输入端以及输入电压检测电路21之间，用以接收输入电压检测信号Vt，并根据输入电压检测信号Vt而输出一参考电压Vref。第一运算放大器220用以比较经第三分压电路221分压后的过渡电压Vs与参考电压Vref，并依比较结果而经光耦合器222输出一反馈控制信号Vf，如此一来，控制驱动电路23便根据反馈控制信号Vf而对应地调整第一开关元件S1以及第二开关元件S2的占空比，进而调节过渡电压Vs，也即使经第三分压电路221分压后的过渡电压Vs与参考电压Vref实质上相等。
请参阅图5，并配合图2至图4，其中图5为图3所示的参考电压调整电路的详细电路结构示意图。如图2至图5所示，参考电压调整电路223主要包含一比较器2230、一电压调整开关元件S3、一可调稳压器2231、一第一电压调整电阻R5、一第二电压调整电阻R6、一第三电压调整电阻R7以及一第四电压调整电阻R8。其中第四电压调整电阻R8接收一直流电压Vcc。可调稳压器2231可为但不限于由美国国家半导体(National Semiconductor：NS)的产品编号为LM4041的积体电路所构成，且可调稳压器2231的阴极端a与第一运算放大器220的非反向输入端以及第四电压调整电阻R8电连接，可调稳压器2231的阳极端b与一接地端ground电连接，可调稳压器2231的反馈端c与第一电压调整电阻R5电连接。第三电压调整电阻R7电连接于可调稳压器2231的阴极端a及反馈端c之间，且与第一运算放大器220的非反向输入端电连接，以输出参考电压Vref。第二电压调整电阻R6电连接于可调稳压器2231的反馈端c以及阳极端b之间，因此第二电压调整电阻R6两端的电压被可调稳压器2231限定于一电压固定值，例如1.225V。第一电压调整电阻R5与电压调整开关元件S3串联连接，且第一电压调整电阻R5与电压调整开关元件S3的串联回路电连接于可调稳压器2231的反馈端c以及阳极端b之间。比较器2230的非反向输入端接收一预设电压Vad，比较器2230的反向输入端则与输入电压检测电路21电连接而接收输入电压检测信号Vt。
以下将进一步说明本发明的参考电压调整电路223的动作方式以及本发明的前级调压电路2所能实现的技术效果。请参阅图6至图8，并配合图至图5，其中图6为图3所示的前级调压电路的参考电压对应于输入电压检测信号的波形图，图7为图3所示的前级调压电路的过渡电压对应于输入电压的波形图，图8为图3所示的前级调压电路的开关元件的占空比对应于输入电压的波形图。如图所示，当输入电压Vin由0开始提升至大于一最小驱动电压Vmin以上时，中央总线电源系统1便被输入电压Vin所驱动，使得输入电压检测信号Vt由0开始提升，而当输入电压检测信号Vt尚未提升至大于预设电压Vad，即输入电压检测信号Vt小于预设电压Vad时，比较器2230便会输出一高电平的使能信号，使电压调整开关元件S3导通，进而使第一电压调整电阻R5以及第二电压调整电阻R6并联连接，因此参考电压Vref维持在如图6所示的一第一参考电平Vref1，该第一参考电平Vref1的值可例如为(R5//R6)*1.225/R7+1.225。而由图7及图8可得知，当输入电压检测信号Vt小于预设电压Vad时，过渡电压Vs维持在如图7所示的第一过渡电平Vs1，该第一过渡电平Vs1的值为{(R3+R4)/R4}*Vref1，至于能量转换电路20的开关元件，例如第一开关元件S1或第二开关元件S2的占空比会从输入电压Vin等于最小驱动电压Vmin时开始持续的下降。
而当输入电压Vin提升至一电压门槛值Vth，使输入电压检测信号Vt恰好大于预设电压Vad时，比较器2230便会输出一低电平的截止信号，使电压调整开关元件S3截止，此时第一电压调整电阻R5形成开路，如此一来，参考电压Vref的电平便提高至如图6所示的一第二参考电平Vref2，该第二参考电平Vref2的值可例如为(R6*1.225/R7)+1.225。而由图7及图8可得知，当输入电压检测信号Vt恰好大于预设电压Vad时，过渡电压Vs的电平提高至一第二过渡电平Vs2，该第二过渡电平Vs2的值为{(R3+R4)/R4}*Vref2，至于第一开关元件S1或第二开关元件S2的占空比便会在一第一占空比预定值Duty1时呈现一步阶式(step)的提升，其中该第一占空比预定值Duty1可为但不限于60％。
如图6所示，参考电压Vref随着输入电压检测信号Vt的增加而阶段地改变，因此当输入电压Vin提升至大于电压门槛值Vth而小于中央总线电源系统1所能承受的一最大驱动电压Vmax，且输入电压检测信号Vt大于预设电压Vad时，参考电压Vref的电平便会持续维持在第二参考电平Vref2，而过渡电压Vs的电平也持续维持在第二过渡电平Vs2，至于第一开关元件S1或第二开关元件S2的占空比则会从输入电压Vin大于电压门槛值Vth时开始持续的下降，然而由图8可得知，第一开关元件S1或第二开关元件S2的占空比在下降的过程中仍维持于在第一占空比预定值Duty1以上。
由上可知，本发明的前级调压电路2所接收的输入电压Vin由0开始提升至最小驱动电压Vmin以上时，前级调压电路2的能量转换电路20的开关元件，例如第一开关元件S1或第二开关元件S2的占空比开始下降，然而当输入电压Vin提升至一电压门槛值Vth时，第一开关元件S1或第二开关元件S2的占空比在第一占空比预定值Duty1时呈现步阶式的提升，且当输入电压Vin提升至大于电压门槛值Vth而小于中央总线电源系统1所能承受的电压最大驱动电压Vmax时，第一开关元件S1或第二开关元件S2的占空比仍维持在大于第一占空比预定值Duty1以上，因此相较于公知前级调压电路的开关元件的占空比随着输入电压的提升而持续地减小，本发明的前级调压电路2便可减少电能传导的损耗、第一开关元件S1或第二开关元件S2的切换损耗以及第一滤波电感L1以及滤波电路203的滤波损耗等缺陷，进而提升效能。
请参阅图9至图12，其中图9为图5所示的参考电压调整电路的另一变化例，图10为图9所示的参考电压调整电路应用于图3所示的前级调压电路时参考电压对应于输入电压检测信号的波形图，图11为图9所示的参考电压调整电路应用于图3所示的前级调压电路时过渡电压对应于输入电压的波形图，图12为图9所示的参考电压调整电路应用于图3所示的前级调压电路时开关元件的占空比对应于输入电压的波形图。如图9至图12所示，本实施例的参考电压调整电路423的电路结构与图5所示的参考电压调整电路223相仿，且相同符号的元件代表结构与功能相似，故元件特征及动作方式于此不再赘述。唯相较于图5，本实施例的参考电压调整电路423并不具有如图5所示的比较器2230以及电压调整开关元件S3，此外，第一电压调整电阻R5改电连接于输入电压检测电路21以及可调稳压器2231的反馈端c之间，进而接收输入电压检测信号Vt，且第一电压调整电阻R5也与第二电压调整电阻R6以及第三电压调整电阻R7电连接，因此经可调稳压器2231所输出的参考电压Vref的值为1.225+1.225*(R5//R6)/R7+Vt*(R5//R6)/R5，由于第一电压调整电阻R5、第二电压调整电阻R6以及第三电压调整电阻R7的电阻值为常数，由此可知，此时参考电压Vref随着输入电压检测信号Vt的变化而实质上线性地改变，也即如图10及图11所示，当输入电压Vin由最小驱动电压Vmin提升至最大驱动电压Vmax而输入电压检测信号Vt持续提升时，由参考电压调整电路223所输出的参考电压Vref也对应输入电压检测信号Vt而持续地提升。
此外，当输入电压Vin由最小驱动电压Vmin提升至最大驱动电压Vmax时，过渡电压VS对应地持续提升，然而因为参考电压Vref持续地提升，且为使第三分压电路221分压后的过渡电压Vs可与参考电压Vref实质上相等，即便输入电压Vin增加，控制驱动电路23也会将第一开关元件S1或第二开关元件S2的占空比控制在一定值而不会减少，例如图12所示大于一第二占空比预定值Duty2以上。
于其它实施例中，如图13所示，反馈电路22也可不具有如图3所示的参考电压调整电路223，此时反馈电路22的第一运算放大器220的非反向输入端则对应地改与输入电压检测电路21电连接而接收输入电压检测信号Vt，如此一来，反馈电路22的第一运算放大器220的非反向输入端所接收的参考电压则直接为输入电压检测信号Vt，因此当输入电压Vin提升时，输入电压检测信号Vt也跟着提升，而为了使第三分压电路221分压后的过渡电压Vs与输入电压检测信号Vt实质上相等，过渡电压Vs便持续的增加，故即便输入电压Vin增加，控制驱动电路23也会控制第一开关元件S1或第二开关元件S2的占空比维持在一定值而不会减少，以具有如图12所示的相似效果，换言之，即第一开关元件S1或第二开关元件S2的占空比也会大于一第三占空比预定值以上(未图示)。
于一些实施例中，控制驱动电路23可为脉冲宽度调制控制驱动电路所构成，但不以此为限，当能量转换电路20为谐振式的脉冲频率调制转换器所构成时，控制驱动电路23也可为脉冲频率调制控制驱动电路所构成。
当然，中央总线电源系统1并不局限于如图1所示仅具有一前级调压电路2，于一些实施例中，如图14所示，中央总线电源系统1也可具有多个前级调压电路2，这些前级调压电路2相互并联连接以构成一并联式调压电路系统，因此中央总线电源系统1便可通过并联连接的多个前级调压电路2而提供较大的输出功率给后级转换电路。
此外，为了使多个前级调压电路2具有电流分配技术(current sharingtechnique)，即每一前级调压电路2的输出电流Io可与其它的前级调压电路2实现匹配，例如均流，以平均分配提供给后级转换电路所需的电流，如图14所示，每一前级调压电路2更可为但不限于包含一电流检测电路24，其与能量转换电路20以及反馈电路22电连接，用以检测能量转换电路20内与输出电流Io相对应的一转换电流，以输出一电流检测信号Vfc至反馈电路22，使反馈电路22更对应电流检测信号Vfc、输入电压检测信号Vt以及过渡电压Vs改变反馈控制信号Vf，如此一来，控制驱动电路23便调整例如第一开关元件S1或第二开关元件S2的占空比来改变前级调压电路2的过渡电压Vs，因此除了过渡电压Vs会随着输入电压Vin的改变而调整，前级调压电路2的输出电流Io与其它的前级调压电路2的输出电流Io也可实现匹配，举例而言，当多个前级调压电路2的其中之一前级调压电路2的输出电流Io过大时，电流检测电路24便会输出代表输出电流Io过大的电流检测信号Vfc给反馈电路22，使反馈电路22对应输入电压检测信号Vt及电流检测信号Vfc而输出相对应的反馈控制信号Vf，如此一来，控制驱动电路23便会根据反馈控制信号Vf调整第一开关元件S1或第二开关元件S2的占空比，使过渡电压Vs下降，进而降低输出电流Io，以使其与其它的前级调压电路2负担相同的负载电流。
请参阅图15，其为图14所示的前级调压电路的部分详细电路结构示意图。如图15所示，电流检测电路24主要包含一感测元件241、一信号放大器242、一第一放大比例调整电阻R9以及一第二放大比例调整电阻R10，其中感测元件241可由电阻所构成，但不以此为限，感测元件241也可由其他电流感测元件，例如电流变压器、霍尔电流传感器(Hall-Effect Current Sensor)或是同步整流开关Sr的导通电阻等来构成，感测元件241与次级测电路201的输出端电连接，其用以检测与输出电流Io相对应的一转换电流，于本实施例中，转换电流实际上为输出电流Io，此外，感测元件241更会对应转换电流而输出一电流感测信号Vc。信号放大器242、第一放大比例调整电阻R9以及一第二放大比例调整电阻R10则构成一信号放大电路，该信号放大电路与感测元件241以及第四电阻R4电连接，用以调整电流感测信号Vc，例如本实施例中，将电流感测信号Vc放大R10/R9倍，以产生一电流检测信号Vfc，并通过第四电阻R4传送至第一运算放大器220的反向输入端，使第一运算放大器220对应电流检测信号Vfc、经第三分压电路221分压后的过渡电压Vs以及输入电压检测信号Vt而产生反馈控制信号Vf，使控制驱动电路23控制第一开关元件S1或第二开关元件S2的占空比来调整过渡电压Vs，进而使前级调压电路2的输出电流Io可与其它前级调压电路2的输出电流Io实现匹配。
当然，感测元件241所检测的转换电流实际上并不局限于如上所述为输出电流Io，可依感测元件241连接位置的不同而有不同的实施方式，因此只要感测元件241连接的位置所检测到的转换电流与输出电流Io有对应关，都在本发明的保护范围内。
请参阅图16，其为图14所示的中央总线电源系统的一变化例。如图16所示，本实施例的中央总线电源系统1的电路结构与图14所示的中央总线电源系统1相仿，且相同符号的元件代表结构与功能相似，故元件特征及动作方式于此不再赘述。
唯相较于图14所示的中央总线电源系统1，本实施例的中央总线电源系统1的每一前级调压电路2更具有一电流共享电路25、一电流匹配电路26以及电流共享总线4，此外，电流检测电路24与能量转换电路20、电流共享电路25以及电流匹配电路26电连接。
电流共享电路25与电流检测电路24电连接，并经由电流共享总线4而与其它前级调压电路2的电流共享电路25电连接，电流共享电路25接收由电流检测电路24所输出的电流检测信号Vfc，此外，电流共享电路25也传送一电流共享信号Vcs至电流共享总线4，其中该电流共享总线信号Vcs代表着中央总线电源系统1内的多个前级调压电路2的输出电流Io的平均值或是多个前级调压电路2的输出电流Io中的最大电流值。电流匹配电路26则与电流检测电路24、电流共享总线4以及反馈电路22电连接，用以对电流检测信号Vfc与电流共享总线信号Vcs的差异进行处理，使反馈电路22可依据电流检测信号Vfc与电流共享总线信号Vcs两者间的差异而对应地调整反馈控制信号Vf，因此控制驱动电路23便依据反馈控制信号Vf调整第一开关元件S1或第二开关元件S2的占空比，以改变前级调压电路2的输出电流Io，故除了过渡电压Vs会随着输入电压Vin的改变而调整，电流检测信号Vfc也会被调整于等于电流共享总线信号Vcs，如此一来，前级调压电路2的输出电流Io与其它前级调压电路2的输出电流Io便可实现匹配。
请参阅图17，其为图16所示的前级调压电路的部分详细电路结构示意图。如图17所示，每一前级调压电路2的电流共享电路25主要包含一第二运算放大器250以及一第一逆向电流阻隔二极管D2，其中第二运算放大器260的非反向输入端与电流检测电路24电连接而接收电流检测信号Vfc，第二运算放大器250的反向输入端则经由电流共享总线4与其它前级调压电路2的电流共享电路25电连接，第二运算放大器250的输出端与第一逆向电流阻隔二极管D2的阳极端电连接，因此第二运算放大器250便可将非反向输入端所接收的电流检测信号Vfc与其它前级调压电路2的电流共享电路25所接收的电流检测信号进行沟通，进而经由第一逆向电流阻隔二极管D2输出电流共享总线信号Vcs。
电流匹配电路26包含一第二逆向电流阻隔二极管D3、第三运算放大器260、第五电阻R11以及第四电容C4，其中第三运算放大器260的反向输出端经由第五电阻R11而与第一逆向电流阻隔二极管D2的阴极端电连接，以接收电流共享总线信号Vcs，第三运算放大器260的非反向输入端与电流检测电路24电连接而接收电流检测信号Vfc，第三运算放大器260的输出端与第二逆向电流阻隔二极管D3的阴极端电连接，第二逆向电流阻隔二极管D3的阳极端与第一运算放大器220的反向输入端电连接。第三运算放大器260与第五电阻R11以及第四电容C4构成一比例积分器，故比例积分器与电流共享总线4以及电流检测电路24电连接，比例积分器对电流检测信号Vfc与电流共享总线信号Vcs的差异进行处理，并将处理的结果经由第二逆向电流阻隔二极管D3传送至反馈电路22，故反馈电路22便依据电流检测信号Vfc与电流共享总线信号Vcs两者间的差异而对应地调整反馈控制信号Vf，因此控制驱动电路23便依据反馈控制信号Vf调整第一开关元件S1或第二开关元件S2的占空比，以改变前级调压电路2的输出电流Io，使电流检测信号Vfc与电流共享总线信号Vcs实质上相等，如此一来，前级调压电路2的输出电流Io与其它前级调压电路2的输出电流Io便可实现匹配。
综上所述，本发明提供一种调压电路及其适用的并联式调压电路系统，其包括一能量转换电路，一输入电压检测电路，一反馈电路以及控制驱动电路。该输入电压检测电路检测能量转换电路内与输入电压相对应的一转换电压，使反馈电路可依据转换电压及能量转换电路所输出的过渡电压而输出反馈控制信号，如此一来，控制驱动电路便可根据反馈控制信号而调整开关元件的占空比，使开关元件的占空比在输入电压提升的过程中，可保持于一占空比预定值以上，进而使前级调压电路的传导损耗、开关元件的切换损耗以及滤波电感或滤波电路的滤波损耗降低并提升效能。
本发明得由本领域技术人员任施匠思而为诸般修饰，都不脱如附权利要求所欲保护的范围。

Claims (33)

1.一种调压电路，包括：
一能量转换电路，包含至少一开关元件，且通过该开关元件的运行将一输入电压转换为一过渡电压；
一输入电压检测电路，与该能量转换电路电连接，用以输出与该输入电压相对应的一输入电压检测信号；
一反馈电路，与该能量转换电路及该输入电压检测电路电连接，用以接收来自该能量转换电路的该过渡电压以及来自该输入电压检测电路的该输入电压检测信号，并根据该过渡电压和该输入电压检测信号产生一反馈控制信号；以及
一控制驱动电路，与该开关元件以及该反馈电路电连接，接收该反馈控制信号，并根据该反馈控制信号而控制该开关元件的占空比于一占空比预定值以上，其中，当该输入电压改变时，该反馈电路调整该反馈控制信号使该过渡电压随着该输入电压检测信号的改变而改变。
2.如权利要求1所述的调压电路，其中该能量转换电路为一脉冲宽度调制转换器。
3.如权利要求1所述的调压电路，其中该能量转换电路为一脉冲频率调制谐振转换器。
4.如权利要求1所述的调压电路，其中该能量转换电路还包含一滤波电感、一第一分压电路、一变压器以及一次级侧电路，该第一滤波电感对该输入电压滤波，该第一分压电路与该第一滤波电感及该变压器电连接，用以将该输入电压分压而提供给该变压器的至少一初级绕组，该变压器包括至少一初级绕组以及至少一次级绕组，该次级侧电路与该变压器的至少一次级绕组电连接，用以将该次级绕组所输出的一感应交流电压整流及滤波，以产生该过渡电压。
5.如权利要求4所述的调压电路，其中该输入电压检测电路与该变压器的该初级绕组或该变压器的该次级绕组或该滤波电感的一输入端或该第一分压电路或该次级侧电路电连接。
6.如权利要求1所述的调压电路，其中该反馈电路包含一第一运算放大器，电连接于一参考电压调整电路。
7.如权利要求6所述的调压电路，其中该参考电压调整电路电连接于该第一运算放大器以及该输入电压检测电路之间，用以输出一参考电压。
8.如权利要求6所述的调压电路，其中该参考电压调整电路随着该输入电压检测信号的改变而阶段或连续地改变。
9.如权利要求6所述的调压电路，其中该参考电压调整电路短路。
10.如权利要求8所述的调压电路，其中该过渡电压随着该输入电压检测信号的改变而阶段或连续地改变。
11.如权利要求1所述的调压电路，其中该调压电路为一前级调压电路，且应用于一中间总线电源系统中，该中间总线电源系统还包含至少一后级转换电路，电连接于该前级调压电路，用以将该过渡电压转换为一工作电压。
12.一种并联式调压电路系统，包含：
多个调压电路，彼此并联连接，且每一该调压电路包含：
一能量转换电路，包含至少一开关元件，且通过该开关元件的运行将一输入电压转换为一过渡电压及一输出电流；
一输入电压检测电路，与该能量转换电路电连接，用以输出与该输入电压相对应的一输入电压检测信号；
一电流检测电路，与该能量转换电路电连接，用以输出与该输出电流相对应的一电流检测信号；
一反馈电路，与该能量转换电路、该电流检测电路及该输入电压检测电路电连接，用以接收来自该能量转换电路的该过渡电压、来自该输入电压检测电路的该输入电压检测信号以及来自该电流检测电路的该电流检测信号，并根据该过渡电压、该输入电压检测信号和该电流检测信号产生一反馈控制信号；以及
一控制驱动电路，与该开关元件以及该反馈电路电连接，接收该反馈控制信号，并根据该反馈控制信号而控制该开关元件的占空比于一占空比预定值以上，其中，当该输入电压或该输出电流改变时，该反馈电路调整该反馈控制信号使该过渡电压随着该输入电压检测信号的改变或随该电流检测信号改变而改变。
13.如权利要求12所述的并联式调压电路系统，其中该能量转换电路为一脉冲宽度调制转换器。
14.如权利要求12所述的并联式调压电路系统，其中该能量转换电路为一脉冲频率调制谐振转换器。
15.如权利要求12所述的并联式调压电路系统，其中该能量转换电路还包含一滤波电感、一第一分压电路、一变压器以及一次级侧电路，该第一滤波电感对该输入电压滤波，该第一分压电路与该第一滤波电感及该变压器电连接，用以将该输入电压分压而提供给该变压器的至少一初级绕组，该变压器包括至少一初级绕组以及至少一次级绕组，该次级侧电路与该变压器的至少一次级绕组电连接，用以将该次级绕组所输出的一感应交流电压整流及滤波，以产生该过渡电压。
16.如权利要求15所述的并联式调压电路系统，其中该电压检测电路与该变压器的该次级绕组或该变压器的该初级绕组或该滤波电感的输入端或该第一分压电路或该次级侧电路电连接。
17.如权利要求12所述的并联式调压电路系统，其中该反馈电路包含一第一运算放大器，电连接于一参考电压调整电路。
18.如权利要求17所述的并联式调压电路系统，其中该参考电压调整电路电连接于该第一运算放大器以及该输入电压检测电路之间，用以输出一参考电压。
19.如权利要求17所述的并联式调压电路系统，其中该参考电压调整电路随着该输入电压检测信号的改变而阶段或连续地改变。
20.如权利要求17所述的并联式调压电路系统，其中该参考电压调整电路短路。
21.如权利要求12所述的并联式调压电路系统，其中该过渡电压随着该输入电压检测信号的改变而阶段或连续地改变。
22.如权利要求12所述的并联式调压电路系统，其中该调压电路为一前级调压电路，且应用于一中间总线电源系统中，该中间总线电源系统还包含至少一后级转换电路，电连接于该前级调压电路，用以将该过渡电压转换为一工作电压。
23.一种并联式调压电路系统，包含：
多个调压电路，彼此并联连接，且都连接于一电流共享总线，其中每一该调压电路包含：
一能量转换电路，包含至少一开关元件，且通过该开关元件的运行将一输入电压转换为一过渡电压及一输出电流；
一输入电压检测电路，与该能量转换电路电连接，用以输出与该输入电压相对应的一输入电压检测信号；
一电流检测电路，与该能量转换电路电连接，用以输出与该输出电流相对应的一电流检测信号；
一反馈电路，与该能量转换电路、该电流检测电路及该输入电压检测电路电连接，用以接收来自该能量转换电路的该过渡电压、来自该输入电压检测电路的该输入电压检测信号以及来自该电流检测电路的该电流检测信号，并根据该过渡电压、该输入电压检测信号和该电流检测信号产生一反馈控制信号；以及
一控制驱动电路，与该开关元件以及该反馈电路电连接，接收该反馈控制信号，并根据该反馈控制信号而控制该开关元件的占空比于一占空比预定值以上，其中，当该输入电压改变时，该反馈电路调整该反馈控制信号使该过渡电压随着该输入电压检测信号的改变而改变，且当该电流检测信号与该电流共享总线的一电流共享信号相异时，该反馈电路使该电流检测信号与该电流共享信号相等。
24.如权利要求23所述的并联式调压电路系统，其中该能量转换电路为一脉冲宽度调制转换器。
25.如权利要求23所述的并联式调压电路系统，其中该能量转换电路为一脉冲频率调制谐振转换器。
26.如权利要求23所述的并联式调压电路系统，其中该能量转换电路还包含一滤波电感、一第一分压电路、一变压器以及一次级侧电路，该第一滤波电感对该输入电压滤波，该第一分压电路与该第一滤波电感及该变压器电连接，用以将该输入电压分压而提供给该变压器的至少一初级绕组，该变压器包括至少一初级绕组以及至少一次级绕组，该次级侧电路与该变压器的至少一次级绕组电连接，用以将该次级绕组所输出的一感应交流电压整流及滤波，以产生该过渡电压。
27.如权利要求26所述的并联式调压电路系统，其中该输入电压检测电路与该变压器的该次级绕组或该变压器的该初级绕组或该滤波电感的一输入端或该第一分压电路或该次级测电路电连接。
28.如权利要求23所述的并联式调压电路系统，其中该反馈电路包含一第一运算放大器，电连接于一参考电压调整电路。
29.如权利要求28所述的并联式调压电路系统，其中该参考电压调整电路电连接于该第一运算放大器以及该输入电压检测电路之间，用以输出一参考电压。
30.如权利要求28所述的并联式调压电路系统，其中该参考电压调整电路随着该输入电压检测信号的改变而阶段或连续地改变。
31.如权利要求28所述的并联式调压电路系统，其中该参考电压调整电路短路。
32.如权利要求23所述的并联式调压电路系统，其中该过渡电压随着该输入电压检测信号的改变而阶段或连续地改变。
33.如权利要求23所述的并联式调压电路系统，其中该调压电路为一前级调压电路，且应用于一中间总线电源系统中，该中间总线电源系统还包含至少一后级转换电路，电连接于该前级调压电路，用以将该过渡电压转换为一工作电压。
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