[發(fā)明專(zhuān)利]具有有源箝位電路的開(kāi)關(guān)電源裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 01117781.0
• 申請(qǐng)日: 2001-05-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1324141A
• 公開(kāi)（公告）日: 2001-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安村昌之
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 索尼株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H02M7/42
• 分類(lèi)號(hào): H02M7/42;H02M7/5383
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專(zhuān)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(kāi)關(guān)電源電路。

作為開(kāi)關(guān)電源電路的開(kāi)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(kāi)關(guān)電路在開(kāi)關(guān)操作中形成一矩形波，因此，對(duì)開(kāi)關(guān)噪音的抑制就產(chǎn)生了限定。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)生限定。

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(kāi)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(kāi)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9和10分別表示使用諧振型變換器的現(xiàn)有技術(shù)開(kāi)關(guān)電源電路的一個(gè)例子的電路圖。

該電壓諧振型變換器由外部激勵(lì)，例如，一MOS-FET用作開(kāi)關(guān)裝置Q1。

一電容器Cr并聯(lián)在開(kāi)關(guān)裝置Q1的漏極和源極之間。電容器Cr的電容和在絕緣換流變壓器PIT的初級(jí)繞組N1獲得的漏感形成一電壓諧振電路。該并聯(lián)諧振電路根據(jù)開(kāi)關(guān)裝置Q1的開(kāi)關(guān)操作執(zhí)行諧振操作。

一箝位二極管(所謂的本體二極管)DD并聯(lián)在在開(kāi)關(guān)裝置Q1的漏極和源極之間。箝位二極管DD形成一在開(kāi)關(guān)裝置斷開(kāi)時(shí)間過(guò)程中流通的箝位電流的路徑。

開(kāi)關(guān)裝置Q1的漏極與開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器10中的振蕩電路11相連接。提供給振蕩電路11的漏極的輸出用于在開(kāi)關(guān)頻率控制中變化地控制開(kāi)關(guān)裝置Q1開(kāi)關(guān)操作的導(dǎo)通時(shí)間。

開(kāi)關(guān)裝置Q1是通過(guò)一由振蕩電路11和驅(qū)動(dòng)電路12一體形成的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器10驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)操作的，為了能夠進(jìn)行恒壓控制，開(kāi)關(guān)裝置Q1的開(kāi)關(guān)頻率可被變化地控制。順便地說(shuō)一句，在此情況下，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器10例如可設(shè)置為一單個(gè)的集成電路。

開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器10經(jīng)過(guò)啟動(dòng)電阻Rs與整流過(guò)的平滑電壓Ei的線路相連接。開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器10例如通過(guò)在供電開(kāi)始時(shí)經(jīng)過(guò)啟動(dòng)電阻Rs提供的電源電壓能夠啟動(dòng)工作。

開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器10中的振蕩電路11執(zhí)行振蕩操作以產(chǎn)生和輸出一振蕩信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路12將該振蕩信號(hào)變換為一驅(qū)動(dòng)電壓，然后將該驅(qū)動(dòng)電壓輸出給開(kāi)關(guān)裝置Q1的柵極。因此，開(kāi)關(guān)裝置Q1根據(jù)振蕩電路11產(chǎn)生的振蕩信號(hào)執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作。因此，開(kāi)關(guān)頻率和在開(kāi)關(guān)裝置Q1一個(gè)開(kāi)關(guān)循環(huán)周期中的導(dǎo)通/斷開(kāi)時(shí)間的負(fù)載比就根據(jù)振蕩電路11產(chǎn)生的振蕩信號(hào)確定。

振蕩電路11根據(jù)通過(guò)光耦合器30輸入的二次側(cè)直流輸出電壓E0的電位改變振蕩信號(hào)的頻率fs。振蕩電路11改變開(kāi)關(guān)頻率fs，同時(shí)還以在開(kāi)關(guān)裝置Q1斷開(kāi)的過(guò)程中時(shí)間段OFF是固定的和在開(kāi)關(guān)裝置Q1導(dǎo)通的過(guò)程中時(shí)間段TON是變化的方式控制振蕩信號(hào)的波形。時(shí)間TON根據(jù)并聯(lián)諧振電容器Cr兩端的開(kāi)關(guān)諧振脈沖電壓V1的電位被變化地控制。

由于振蕩電路11具有這樣的操作，二次側(cè)直流輸出電壓E0是穩(wěn)定的。

絕緣換流變壓器PIT將開(kāi)關(guān)裝置Q1的開(kāi)關(guān)輸出傳輸給開(kāi)關(guān)電源電路的二次側(cè)。

如圖11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(guò)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。一縫隙G以如圖所示的方式在E-E型鐵心的中間磁心柱中形成，初級(jí)繞組N1和次級(jí)繞組N2通過(guò)使用一分開(kāi)式線圈架B以繞組相互分離的狀態(tài)纏繞在中間磁心柱上。因此，在初級(jí)繞組N1和次級(jí)繞組N2之間獲得所需耦合系數(shù)(例如k0.85)的松耦合狀態(tài)，由于耦合具有松散性，因此就不易獲得一飽和狀態(tài)。

該縫隙G通過(guò)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)心柱而形成。

如圖9和10所示，絕緣換流變壓器PIT的初級(jí)繞組N1的端點(diǎn)與開(kāi)關(guān)裝置Q1的漏極相連接，而初級(jí)繞組N1的起始點(diǎn)與整流過(guò)的平滑電壓Ei相連接。因此，初級(jí)繞組N1由開(kāi)關(guān)裝置Q1的開(kāi)關(guān)輸出供電，由此就會(huì)在初級(jí)繞組N1中產(chǎn)生周期對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)裝置Q1開(kāi)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中產(chǎn)生一初級(jí)繞組N1感應(yīng)的交流電壓。在圖9中，二次側(cè)并聯(lián)諧振電容器C2與次級(jí)繞組N2并聯(lián)，在圖10中，二次側(cè)串聯(lián)諧振電容器C2與次級(jí)繞組N2串聯(lián)。因此次級(jí)繞組N2的漏感L2和二次側(cè)并聯(lián)或串聯(lián)諧振電容器C2的電容形成一諧振電路。該諧振電路將次級(jí)繞組N2中感應(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(kāi)關(guān)操作變換為電壓諧振型操作，該并聯(lián)或串聯(lián)諧振電路在二次側(cè)提供電壓諧振操作。在本說(shuō)明書(shū)中，如上所述在一次側(cè)和二次側(cè)設(shè)有諧振電路的開(kāi)關(guān)變換器被稱(chēng)之為“復(fù)合諧振型開(kāi)關(guān)變換器”。