[發(fā)明專利]具有有源箝位電路的開關(guān)電源裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 01117165.0
• 申請(qǐng)日: 2001-04-27
• 公開（公告）號(hào): CN1322054A
• 公開（公告）日: 2001-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安村昌之
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 索尼株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H02M7/00
• 分類號(hào): H02M7/00;H02M7/42
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 王以平

本發(fā)明涉及一種作為各種電子裝置電源使用的開關(guān)電源電路。

作為開關(guān)電源電路的開關(guān)變換器如逆向變換器和正向變換器已廣為人知。這些開關(guān)變換器在開關(guān)操作中形成一矩形形波，因此，對(duì)開關(guān)噪音的抑制就產(chǎn)生了限制。而且如大家所熟知它們工作特性的原因，對(duì)功率轉(zhuǎn)換效率的提高也會(huì)產(chǎn)生限制。因此，人們已提議出由諧振型變換器設(shè)計(jì)制成的各種開關(guān)電源電路。諧振型變換器能使它穩(wěn)定地獲得高功率轉(zhuǎn)換效率，和實(shí)現(xiàn)噪音的降低，因?yàn)橹C振型變換器在開關(guān)操作中能夠產(chǎn)生正弦波形。該諧振型變換器具有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：它可由相對(duì)較少的部件制成。

圖5是表述現(xiàn)有技術(shù)開關(guān)電源電路一個(gè)實(shí)例的電路圖。圖5所示的電源電路用工業(yè)交流輸入電壓VAC供電，然后通過一包括橋式整流電路Di和平滑電容器Ci的全波整流器電路產(chǎn)生一整流的和平滑的電壓Ei。

一種自激電壓諧振型變換器電路提供作為開關(guān)變換器用于斷開從全波整流電路輸入的整流和平滑電壓Ei，該變換器電路包括一開關(guān)裝置Q1并通過一所謂的單端系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)開關(guān)操作。在此情況下，一BJT(雙極結(jié)型晶體管)用作電壓諧振型變換器，BJT是耐高壓雙極晶體管。

一絕緣換流變壓器PIT將開關(guān)裝置Q1的開關(guān)輸出傳輸給開關(guān)電源電路的二次側(cè)。如圖6所示，絕緣換流變壓器PIT具有一E-E型鐵心，該鐵心是以鐵心CR1的磁心柱與鐵心CR2的磁心柱相對(duì)的方式通過結(jié)合例如由鐵氧體材料制成的E型鐵心CR1和CR2而形成的。初級(jí)繞組N1和次級(jí)繞組N2通過使用一分開式線圈架B以相互分離的狀態(tài)纏繞在E-E型鐵心的中間磁心柱上。此外，如圖6所示，在中間磁心柱中形成一縫隙G以能夠按所需的耦合系數(shù)提供松耦合。該縫隙G通過使每個(gè)E型鐵心CR1和CR2的中間磁心柱短于每個(gè)E型鐵心CR1和CR2的兩個(gè)外側(cè)磁心柱而形成。耦合系數(shù)例如設(shè)定為0.85，以提供一松耦合狀態(tài)，由此就不易于獲得一飽和狀態(tài)。

如圖5所示，絕緣換流變壓器PIT初級(jí)繞組的末端點(diǎn)與開關(guān)裝置Q1的集電極相連接，而初級(jí)繞組N1的起始點(diǎn)經(jīng)過諧振電流檢測(cè)繞組ND與平滑電容器Ci的正極相連接。因此，初級(jí)繞組N1由開關(guān)裝置Q1的開關(guān)輸出供電，由此就會(huì)在初級(jí)繞組N1上產(chǎn)生周期對(duì)應(yīng)于開關(guān)裝置Q1開關(guān)頻率的交流電壓。

在絕緣換流變壓器PIT二次側(cè)的次級(jí)繞組N2上產(chǎn)生一通過初級(jí)繞組N1感應(yīng)的交流電壓。在此情況下，二次側(cè)并聯(lián)諧振電容C2與次級(jí)繞組N2并聯(lián)，因此次級(jí)繞組N2的漏感L2和二次側(cè)并聯(lián)諧振電容器C2的電容形成一并聯(lián)諧振電路。該并聯(lián)諧振電路將次級(jí)繞組N2感應(yīng)的交流電壓變換為一諧振電壓，由此在二次側(cè)獲得電壓諧振操作。

電源電路設(shè)有一并聯(lián)諧振電路以在一次側(cè)將開關(guān)操作變換為電壓諧振型操作，該并聯(lián)諧振電路在二次側(cè)提供電壓諧振操作。如上所述在一次側(cè)和二次側(cè)設(shè)有諧振電路的開關(guān)變換器被稱之為“復(fù)合諧振型開關(guān)變換器”。

就絕緣換流變壓器PIT二次側(cè)的工作過程來說，初級(jí)繞組N1的電感L1和次級(jí)繞組N2的電感L2之間的互感M為+M或-M(根據(jù)初級(jí)繞組N1和次級(jí)繞組N2的繞組方向，整流二極管D0的連接關(guān)系和次級(jí)繞組N2上感應(yīng)的交流電壓極性的改變而定)。例如，如圖7A所示的等效電路圖具有+M的互感，而如圖7B所示的等效電路圖具有-M的互感。這個(gè)將應(yīng)用于圖5所示的絕緣換流變壓器PIT二次側(cè)的工作過程中。次級(jí)繞組N2所獲得的交流電壓為正極性時(shí)，使整流電流在橋式整流電路DBR中流過的工作可被認(rèn)為是+M工作模式或是正向工作，而在次級(jí)繞組N2所獲得的交流電壓為負(fù)極性時(shí)，使整流電流在橋式整流二極管電路DBR中流過的工作可被認(rèn)為是-M工作模式或是逆向工作。每次次級(jí)繞組N2所獲得的交流電壓為正極性或負(fù)時(shí)，該工作模式的互感就分別為+M或-M。

由于具有這樣的結(jié)構(gòu)，隨一次側(cè)并聯(lián)諧振電路和二次側(cè)并聯(lián)諧振電路的效應(yīng)增加的電源提供給負(fù)載側(cè)，因此提供給負(fù)載側(cè)的電源也同樣多的增加，從而提高了最大負(fù)荷功率增加的速率。這是可以實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)閰⒖紙D5所述，縫隙G在絕緣換流變壓器PIT中形成以按一所需的耦合系數(shù)提供松耦合，因此就不易于獲得飽和狀態(tài)。

開關(guān)裝置Q1的基極經(jīng)過基極限流電阻RB和啟動(dòng)電阻RS與平滑電容器Ci的正極端相連接，這樣在電源起始端的基極電流就可以從整流和平滑的電壓線上獲得。插接在開關(guān)裝置Q1的基極和二次側(cè)接地極之間的箝位二極管DD形成一個(gè)在開關(guān)裝置Q1關(guān)斷時(shí)間過程中流通的箝位電流的路徑。開關(guān)裝置Q1的集電極與絕緣換流變壓器PIT初級(jí)繞組N1的一端相連接，而開關(guān)裝置Q1的發(fā)射極接地。