本論文主要為研製可結合手機與高效率電源供應開關控制器，電源電路控制採用PFC(功率因數校正)加LLC半橋諧振架構，輸出整流電路採用同步整流方式，功率開關具有零電壓與零電流切換功能，以降低切換損失來提高整體效率。 本論文首先探討電路架構之特性，介紹電路工作原理及設計方式過程，並實際製作一台輸入90V~264VAC，輸出150W可結合手機之高效率電源供應開關控制器，來驗證實際之電路特性，其整體效率特性可符合歐美各國的能源法案要求 ,系統整體四點平均效率大於89%以上的要求規範，實際測試效率達到 92%以上，滿載時可達到 94%的效率表現。

In this thesis, the architecture combined with PFC and LLC half-bridge is applied to control the power circuit. To reduce the power consumption of the switching device, we adopt synchronous rectification and LLC half-bridge to control the power switch. The power switch has the property with zero-voltage and zero-current switching functions. Firstly, the characteristics and design method are discussed, and then we develop a switch controller of high-efficiency power supply, which can provide 150W between 90 and 264 VAC. The developed controller conforms the verification of energy bill requirements in European and American. The experimental results show that our system obtains the test efficiency between 92% and 94%.

目錄
致謝		I
中文摘要	       II
英文摘要       III
目錄		IV
圖目錄		VI
表目錄		VIII
第一章	緒論	1
1.1	研究動機	1
1.2 研究目的	2
1.3文獻探討	3
1.4論文大綱	5
第二章	PFC功率因數校正原理簡介	6
2.1 電源功率因數	6
2.2 昇壓型電源功率因數校正轉換器	9
第三章	LLC 半橋諧振的原理簡介	15
3.1 LLC 半橋諧振轉換器原理	15
3.2 LLC 半橋諧振轉換器的動作區間	25
第四章	SR同步整流的控制與系統架構27
4.1 SR同步整流的電路控制	27
4.2 高效率電源供應開關系統架構	30
第五章	電路設計與零件參數選擇	33
5.1系統電路設計	33
5.2 零件參數設計選擇	36
第六章	實驗數據驗證以及波形的量測43
6.1 系統功能波形的量測	43
6.2 系統效率數據測試驗證	46
第七章	結論與未來研究方向49
參考文獻	50

圖目錄

圖2.1無功率因數校正之輸入交流電壓與交流電流波形………7
圖2.2有功率因數校正之輸入交流電壓與交流電流波形………8
圖2.3 Boost轉換器具有PFC功率因數校正之電路……………9
圖2.4昇壓型轉換電路…………………………………………10
圖2.5 Q導通和二極體D截止時的第一個動作狀態…………11
圖2.6二極體D導通和Q截止時的第二個動作狀態…………12
圖2.7二極體D截止和Q截止時的第三個動作狀態…………13
圖2.8昇壓型轉換器不連續導通模式下電壓電流波形………13
圖3.1 LLC 半橋諧振電路架構圖………………………………15
圖3.2 LLC開關控制時序與電壓電流波形圖…………………17
圖3.3 動作狀態1:(t1＜t＜t2)電流動作電路…………………19
圖3.4 動作狀態2:(t2＜t＜t3)電流動作電路…………………20
圖3.5 動作狀態3:(t3＜t＜t4)電流動作電路…………………21
圖3.6 動作狀態4:(t4＜t＜t5)電流動作電路…………………22
圖3.7 動作狀態5:(t5＜t＜t6)電流動作電路…………………23
圖3.8 動作狀態6:(t6＜t＜t7)電流動作電路…………………24
圖3.9 LLC半橋諧振TEA1716T操作時序動作波形………25
圖3.10 LLC半橋諧振電壓增益函數特性曲線圖……………26
圖4.1 SR同步整流器電路架構圖……………………………27
圖4.2 TEA1795T內部的控制方塊圖………………………28
圖4.3 TEA1795T零電流偵測控制時序圖……………………29
圖4.4系統架構方塊圖………………………………………31
圖4.5系統硬體架構圖…………………………………………32
圖4.6系統控制應用圖…………………………………………32
圖5.1 TEA1716T內部控制方塊圖……………………………34
圖5.2 PFC控制谷底偵測切換導通時序圖……………………35
圖6.1有PFC之輸入交流電壓與交流電流波形………………43
圖6.2 PFC滿載時交流電壓與交流電流波形…………………44
圖6.3 PFC功率因數校正功率開關的電壓與電流波形………44
圖6.4功率開關Q2零電壓切換時之電壓、電流波形………45
圖6.5功率開關Q1零電壓切換時之電壓、電流波形………45
圖6.6歐盟CoC的節能效率要求規範………………………47
圖6.7美國DOE的節能效率要求規範……………………47

表目錄

表3.1 LLC功率開關與整流二極體開關控制時序表…………18
表5.1電源供應開關控制器系統格規表….……………………42
表6.1量測實際電源供應開關控制器系統效率數值…………46
表6.2電源供應開關器符合電磁相容性EMC規範表………48

參考文獻

[1]	美國能源部。U.S. Department of Energy (DOE) https://www1.eere.energy.gov/buildings/appliance_standards/standards.aspx?productid=1。
[2]	K. Arora, S. Katiyar, R. Patel,“Design and analysis of AC to DC converters for input Power Factor Correction” IEEE Conference Publications, 21-23 July, 2016, pp. 171-176.
[3]	F. C. Lee, “High-frequency quasi-resonant and multi- resonant converter technologies,” Proc. IEEE IECON’88, 1988, pp.509-521. 
[4]	C. Fei; F.C. Lee; Q. Li, “Digital implementation of adaptive synchronous rectifier (SR) driving scheme for LLC resonant converters” Published in: Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 2016 IEEE, 20-24 March, 2016, pp. 322-328. 
[5]	I. Batarseh, and K. Siri, “LLC-type series resonant convertor with PWM control,” IEE Proceedings, Vol. 141, 1994, pp.73-81. 
[6]	G. C Hsieh, C. Y. Tsai, and S. H. Hsieh, “Design considerations for LLC series resonant converter in two-resonant regions, ”IEEE PSEC’07,2007.
[7]	W.A. Tabisz, F.C. Lee, and D.Y. Chen, “A MOSFET resonant synchronous rectifier for high-frequency dc/dc converters,” Proc. IEEE Appl. Power Electron. Conf., 1990, pp.769-779.
[8]	H. I. Yeh, “Control Analysis and Study of Power Factor for Switch-Mode Power Supply System,” M.S. Thesis, Dept. of Power Mechanical Engineering, NTHU, 2003
[9]	M. Scherbaum, M. Reddig, R. Kennel, M. Schlenk, “An Isolated, bridgeless, quasi-resonant ZVS-switching,buck-boost single-stage AC-DC converter with power factor correction (PFC)” Published in: Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 2017 IEEE, 26-30 March, 2017, pp. 74 – 81
[10]	R. Goswami, S. Wang, Y. Chu,“Design of an active differential mode current filter for a boost power factor correction AC-DC converter” IEEE Conference Publications : Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2015 IEEE, 20-24 Sept. 2015, pp.4375 - 4382.
[11]	D. S. Chen and J. S. Lai, “A Study of Power Correction Boost Converter Operating  at CCM-DCM Mode,” IEEE Southeastcon 1993, Apr. 4-7, 1993, pp. 6.
[12]	梁適安，交換式電源供給器之理論與實務設計，全華科技圖書，2001.
[13]	M. Noah; S. Kimura; S. Endo; M. Yamamoto; J. Imaoka; K. Umetani; W. Martinez, “A novel three-phase LLC resonant converter with integrated magnetics for lower turn-off losses and higher power density” Published in: Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 2017 IEEE, 26-30 March, 2017, pp. 322 - 329.
[14]	R. Ren; B. Liu; E.A. Jones; F. Wang; Z. Zhang, D. Costinett, “Accurate ZVS boundary in high switching frequency LLC converter” Published in: Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2016 IEEE, 18-22 Sept. 2016, pp. 1-6.
[15]	NXP Semiconductors, “TEA1795T Green Chip synchronous rectifier controller ,” Product data sheet Rev. 1-4 November 2010.
[16]	NXP Semiconductors, “TEA1716 resonant power supply control IC with PFC,” Application note AN11179 Rev. 1-9 January 2013.