[發明專利]開關電源電路

無效

• 申請號: 01111680.3
• 申請日: 2001-02-09
• 公開（公告）號: CN1309459A
• 公開（公告）日: 2001-08-22
• 發明（設計）人: 安村昌之
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H02M7/42;H02M7/5383
• 代理公司: 柳沈知識產權律師事務所
• 代理人: 王志森

本發明涉及適用于用作各種電子設備電源的一種開關電源電路。

眾所周知一種類型的開關電源電路利用開關型變換器，例如逆向(flybAck)變換器或正向變換器。由于這種開關型變換器按照矩形波進行開關操作，所以在抑制開關噪方面存在一定的限制。并且，顯而易見，由于它的工作特性，在改善功率變換效率方面將會受到某些無法避免的限制。

按照上述觀點，本申請人已經提出了利用各種諧振型變換器的多種開關電源電路。當用正弦波進行開關操作時，諧振型變換器能夠容易獲得高功率變換效率，同時實現低噪聲。并且，其還可能獲得另外的優點，即該電路能夠由相對少量的組成元件構成。

圖6是表示本申請人根據先前申請的已知發明構成的一種常規開關電源電路的電路圖。

在該圖中的電源電路中，全波整流電路由橋式整流器Di和濾波電容器Ci構成，提供作為一種整流濾波電路，用于從工業用交流電源(交流輸入電壓VAC)獲得DC輸入電壓，其中產生了相應于交流輸入電壓VAC的一倍電平的整流濾波電壓Ei。

作為用于間斷地開、關輸入的整流濾波電壓Ei(DC輸入電壓)的開關變換器，提供有一個電壓諧振型變換器，該電壓諧振型變換器包含由一個晶體管構成的開關元件Q1，可按單端形式進行開關操作。

這里利用的電壓諧振型變換器采用它激的結構，開關元件Q1例如由MOS-FET構成。開關元件Q1的漏極，通過隔離型變換器變壓器PIT的初級繞組N1連到濾波電容器Ci的正端，它的源極連到初級地端。

并聯諧振電容器Cr連到開關元件Q1的漏極和源極之間。并聯諧振電容器Cr的電容和隔離型變換器變壓器PIT的初級繞組N1內的漏電感構成初級并聯諧振電路。由于開關元件Q1的開關操作，由并聯諧振電路產生諧振，因而開關元件Q1的這種開關操作變為電壓諧振類型。

此外，由實體二極管構成的箝位二極管DD，并聯到開關元件Q1的漏極和源極之間，因此，在開關元件的關斷期間形成箝位電流的通路。

在這種情況下，開關元件Q1的漏極連接到下面要敘述的開關驅動器10B的振蕩電路41上。以后將要敘述，在控制開關頻率時，利用加到振蕩電路41上的漏極輸出來可變地控制導通時間。

整體設有振蕩電路41和驅動電路42的驅動器10B可驅動開關元件Q1，并且通過可變地控制開關頻率，可以進行恒壓控制。在這種情況下，開關驅動器10B例如可作為單塊集成電路(IC)提供。

通過啟動電阻Rs將開關驅動器10B連接到經整流濾波后的電壓Ei的線路上，例如，在電源啟動時間，通過啟動電阻Rs施加源電壓，因而啟動開關驅動器10B。

開關驅動器10B內的振蕩電路41進行振蕩，因此產生振蕩信號，然后輸出該信號。接著驅動電路42將振蕩信號轉換成驅動電壓，然后將其輸出到開關元件Q1的柵極上。于是，開關元件Q1基于振蕩電路41產生的振蕩信號進行開關操作。因此，根據振蕩電路41產生的振蕩信號，可確定開關元件Q1的開關頻率和一個開關周期內的開/關占空比。

振蕩電路41，根據后面將要敘述的光電耦合器30提供的次級DC(直流)輸出電壓EO的電平進行改變振蕩信號頻率(開關頻率fs)的操作。在改開關頻率fs的操作的同時，振蕩電路41還用來控制振蕩信號波形，按照這種方式可以改變開關元件Q1的導通時間TON(導通角)，同時保持開關元件Q1的關斷時間TOFF恒定。因此，后面將要敘述，由于振蕩電路41的這種工作方式，能夠穩定次級直流輸出電壓EO。

隔離型變換器變壓器PIT傳輸開關元件Q1的開關輸出到次級側。

如圖8所示，隔離型變換器變壓器PIT具有EE-形磁芯，其中例如由鐵氧體構成的E-形磁芯CR1和CR2相互組合在一起，按照這種方式，可使其磁路支臂相對，以及利用對于EE-形磁芯中心磁路支臂的分離式線圈架B以分離狀態分別卷繞初級繞組N1和次級繞組N2。如該圖所示，中心磁路支臂形成氣隙G，由此按照要求的耦合系數達到粗耦合。

通過將加工成形E-形磁芯CR1和E-形磁芯CR2使每個中心磁路支臂均短于外部磁路支臂，能夠形成氣隙G。通過設定耦合系數，例如K≈0.85以適合達到粗耦合，因此相應地避免了飽和狀態。

如圖6所示，隔離型變換器變壓器PIT的初級繞組N1的終端連接到開關元件Q1的漏極，而初級繞組N1的始端連接到濾波電容Ci的正端(經整流濾波后的電壓Ei)，因此，當開關元件Q1的開關輸出提供到初級繞組N1時，產生周期相應于開關頻率的交流電壓。