專利名稱：全橋相移式零壓零流開關電源的可靠性控制電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種開關電源的可靠性控制電路，確切地說，涉及一種使全橋相移式零壓零流電路能夠穩(wěn)定工作的可靠性控制電路。
隨著電力電子技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的硬開關逆變電路已不能滿足設計人員和用戶的需求，因此，軟開關逆變電路應運而生。本發(fā)明涉及的即是一種目前應用日趨廣泛的全橋相移式零壓零流軟開關逆變電路(參見

圖1所示)，該零壓零流軟開關逆變電路的工作原理和其具體的工作過程可參閱《電源技術應用》雜志(2000年第11期)，此處不再贅述。其中，二極管D5和D6是實現(xiàn)零壓零流軟開關的關鍵器件。
與傳統(tǒng)硬開關逆變電路不同的是，全橋相移式開關電源已生產(chǎn)出專用的控制集成電路芯片，如UC3879，UC3875，ML4818等。使用這些控制集成電路芯片的目的是根據(jù)調(diào)節(jié)器的輸出量直接產(chǎn)生四路相移式控制脈沖，分別送給橋式電路的四個開關器件(該輸出脈沖的工作原理可參見《UNITRODE DATA BOOK》和2000年第11期的《電源技術應用》雜志)。本發(fā)明也是使用專用集成電路芯片UC3879做為全橋相移式零壓零流開關電源的主控芯片。
通常使用的全橋相移式開關電源電路的主控芯片UC3879的外圍電路—調(diào)節(jié)器的電原理圖如圖2所示，該電路設有輸出采樣單元、控制給定單元和死區(qū)設置單元，開關電源中的控制給定端對應調(diào)節(jié)器的正相(+)輸入端Vg，輸出采樣單元對應調(diào)節(jié)器的反相(-)輸入端Vf，即開關電源中的控制給定電壓Vg經(jīng)電阻R7至運算放大器IC2的正輸入端，開關電源的輸入反饋電壓Vf經(jīng)電阻R6至運算放大器IC2的負輸入端，串聯(lián)的反饋電阻R5和電容C1則連接在運算放大器的負輸入端和其輸出端之間，經(jīng)調(diào)節(jié)器IC2運算處理后，其輸出端的輸出電壓經(jīng)過穩(wěn)壓二極管VD1接至主控芯片IC1的comp端。通過主控芯片IC1內(nèi)部的脈寬調(diào)制(PWM)電路可改變輸出信號的脈寬而控制開關電源的輸出電壓，使之處于穩(wěn)定狀態(tài)。由圖2可見，全橋相移式開關電源的核心部分包括有主控芯片IC1及輸出電壓反饋調(diào)節(jié)器IC2。對于開關電源而言，在整流器穩(wěn)定工作時，調(diào)節(jié)器IC2輸出的電壓是恒定的，該整流器的輸出電壓也保持不變，同時，電路中的各個器件也能穩(wěn)定可靠地工作。也就是說，如果主控芯片IC1能夠按照零壓零流特性所需要的脈沖順序地給橋式電路的各個開關器件輸出相應的控制脈沖，則該開關電源的電路就能夠按照零壓零流的工作原理進行正常工作，該電路中的各個器件就不會損壞。
但是，圖2所示的核心控制電路的使用實踐證明，當整流器進行開機操作時，逆變電路中的阻斷二極管D5和D6經(jīng)常被擊穿而損壞，導致如圖1所示的該零壓零流逆變電路不能正常工作。而且，因為每次開機操作都會導致二極管D5和D6的損壞，因此，只能從主控電路自身設計是否合理去尋找原因。當整流器開機后，控制電路投入工作，運算放大器IC2的輸出端向主控芯片IC1輸出控制電壓，但是，如果該控制電壓沒有被限幅，以及其輸出脈沖的死區(qū)時間沒有得到適當控制，則主控芯片IC1將會輸出占空比為100％的脈沖。此時，控制輸出脈沖的順序就不再是相移控制順序，橋式電路中的開關器件也不再處于相移工作狀態(tài)；由于阻斷二極管D5和D6不在零壓零流條件下開通和關斷時，將承受很大的電壓應力，所以，其總是被擊穿損壞而不能正常工作。
本發(fā)明的目的是提供一種全橋相移式零壓零流開關電源的可靠性控制電路，該電路可消除上述那種使全橋相移式零壓零流電路中的阻斷二極管經(jīng)常在開機啟動及操作時發(fā)生過壓擊穿損壞的故障，使之能夠穩(wěn)定可靠地工作。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的其包括用于全橋相移式開關電源電路的主控芯片及其外圍電路—輸出電壓反饋調(diào)節(jié)器，其特征在于該控制電路在輸出電壓反饋調(diào)節(jié)器的輸出端接設有箝位電阻，還設置有綜合考慮主控芯片特性和零壓零流電路要求而使之符合死區(qū)時間設計要求的死區(qū)電阻，以使該運算放大器的輸出電壓被限定在一特定電壓之內(nèi)，該特定電壓將控制主控芯片輸出脈沖的占空度保持在一定范圍，使零壓零流開關電源工作時不會出現(xiàn)阻斷二極管擊穿損壞的故障。
其中的相移式開關電源電路的主控芯片的型號是UC3879。
其中的輸出電壓反饋調(diào)節(jié)器是由運算放大器和連接在該運算放大器的負輸入端和其輸出端之間串聯(lián)的反饋電阻和電容所組成，其輸出端再經(jīng)過穩(wěn)壓二極管VD1接至主控芯片的comp端。
其中的箝位電阻是連接在運算放大器的輸出端與地之間，以使其輸出電壓值將被限制在一定值。
上述的箝位電阻可以由并聯(lián)的兩個電阻所組成，以保證其工作的可靠性。
本發(fā)明的目的也可以是這樣實現(xiàn)的其包括用于全橋相移式開關電源電路的主控芯片及其外圍電路—輸出電壓反饋調(diào)節(jié)器，其特征在于該控制電路在主控芯片與輸出電壓反饋調(diào)節(jié)器的輸出端的連接處接設有電壓偏置電路，以使該運算放大器的輸出電壓被限定在該偏置電壓之內(nèi)，從而控制主控芯片輸出脈沖的占空度保持在一定范圍，使零壓零流開關電源工作時不會出現(xiàn)阻斷二極管擊穿損壞的故障。
其中的相移式開關電源電路的主控芯片的型號是UC3879。
其中的輸出電壓反饋調(diào)節(jié)器是由運算放大器和連接在該運算放大器的負輸入端和其輸出端之間串聯(lián)的反饋電阻和電容所組成，其輸出端再經(jīng)過穩(wěn)壓二極管VD1接至主控芯片的comp端。
其中的電壓偏置電路是由+5V電源和地之間串接的兩個電阻產(chǎn)生偏置電壓，再通過二極管VD2將該偏置電壓接至主控芯片接收上述調(diào)節(jié)器輸出電壓的輸入端所組成。
本發(fā)明的特點是以通常使用的全橋相移式控制電路作為主控芯片，對其電壓反饋調(diào)節(jié)器的輸出電路進行改進，引入了箝位電阻和設置合適的死區(qū)電阻，使構成調(diào)節(jié)器的運算放大器的輸出電壓被限制在一特定電壓，該特定電壓可以保證主控芯片輸出占空度為一定值的控制脈沖，即相移式控制脈沖；該控制脈沖充分滿足零壓零流電路對其控制脈沖的嚴格要求，能夠確保整流器處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，其阻斷二極管也能正常工作；即徹底消除了在整流器啟動及操作時，阻斷二極管被擊穿損壞的現(xiàn)象。另外，設定合適的控制脈沖死區(qū)時間，保證整流器上電后的任何時刻，都能夠工作在零壓零流的狀態(tài)。
下面結合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的電路結構、特征和功效圖1為本發(fā)明的全橋相移式零壓零流逆變電路的原理圖。
圖2為通常使用的相移式開關電源的控制電路電原理圖。
圖3為本發(fā)明的一實施例的電原理圖。
圖4為本發(fā)明另一實施例的電原理圖。
參見圖3，本發(fā)明是一種使全橋相移式零壓零流開關電源的可靠性控制電路，其包括用于全橋相移式開關電源電路的主控芯片IC1及其外圍電路一輸出電壓反饋調(diào)節(jié)器IC2，其中相移式開關電源電路的主控芯片IC1型號是UC3879，其中的輸出電壓反饋調(diào)節(jié)器IC2是由運算放大器LM358集成運放和連接在該運算放大器的負輸入端和其輸出端之間串聯(lián)的反饋電阻R5和電容C1所組成，其輸出端再經(jīng)過穩(wěn)壓二極管VD1接至主控芯片IC1的comp端。該控制電路在輸出電壓反饋調(diào)節(jié)器IC2的輸出端接設有箝位電阻，該箝位電阻是連接在運算放大器IC2的輸出端與地之間，以使其輸出電壓值將被限制在一定值。圖3所示的實施例中的箝位電阻是由并聯(lián)的兩個電阻R3和R4所組成，以確保其工作的可靠性；該電阻R3和R4均為普通型金屬膜電阻。另外，設置有綜合考慮主控芯片特性和零壓零流電路要求而使之符合死區(qū)時間設計要求的死區(qū)電阻R1和R2，這兩個死區(qū)電阻R1和R2的選擇是在滿足主電路零壓零流工作特性的前提下，應兼顧整流器的工作頻率和輸出的額定容量及其他參數(shù)，通常采用精密型金屬膜電阻。這樣就使運算放大器IC2的輸出電壓被限定在一特定電壓之內(nèi)，該特定電壓又將控制主控芯片IC1輸出脈沖的占空度保持在一定范圍，使零壓零流開關電源正常工作，不會出現(xiàn)阻斷二極管擊穿損壞的故障。
另外，本實施例的開關電源的輸入反饋電壓Vf經(jīng)電阻R6接至運算放大器IC2的負輸入端，給定電壓Vg經(jīng)電阻R7至運算放大器IC2的正輸入端。
參見圖4所示的本發(fā)明另一實施例的控制電路，該控制電路與第一實施例的基本相同，例如相移式開關電源電路的主控芯片IC1型號也是UC3879，輸出電壓反饋調(diào)節(jié)器是由運算放大器IC2和連接在該運算放大器IC2的負輸入端和其輸出端之間串聯(lián)的反饋電阻R5和電容C1所組成；開關電源的輸入反饋電壓Vf經(jīng)電阻R6至運算放大器IC2的負輸入端，給定電壓Vg經(jīng)電阻R7至運算放大器IC2的正輸入端，運算放大器IC2的輸出端同樣是經(jīng)過穩(wěn)壓二極管VD1接至主控芯片IC1的comp端。其區(qū)別在于，該控制電路在主控芯片IC1與輸出電壓反饋調(diào)節(jié)器IC2的輸出端的連接處接設有電壓偏置電路，該電壓偏置電路是由+5V電源和地之間串接的兩個電阻R8和R9產(chǎn)生偏置電壓，再通過二極管VD2將該偏置電壓接至主控芯片IC1的comp端所組成。這樣，comp端的輸入電壓將被該偏置電路的偏置電壓所限制，從而控制主控芯片IC1輸出脈沖的占空度保持在一定范圍，使零壓零流開關電源工作時不會出現(xiàn)阻斷二極管擊穿損壞的故障，保證電路穩(wěn)定可靠的工作。總之，本發(fā)明可以通過不同實施例電路來消除阻斷二極管損壞的現(xiàn)象，實現(xiàn)開關電源的穩(wěn)定可靠工作。
申請人已經(jīng)采用上述兩種實施例電路在各種工作狀況下分別進行例行試驗，試驗實施的結果實現(xiàn)了發(fā)明目的，證明本發(fā)明的技術方案是可行的。
權利要求
1.一種全橋相移式零壓零流開關電源的可靠性控制電路，包括用于全橋相移式開關電源電路的主控芯片及其外圍電路—輸出電壓反饋調(diào)節(jié)器，其特征在于該控制電路在輸出電壓反饋調(diào)節(jié)器的輸出端接設有箝位電阻，還設置有綜合考慮主控芯片特性和零壓零流電路要求而使之符合死區(qū)時間設計要求的死區(qū)電阻，以使該運算放大器的輸出電壓被限定在一特定電壓之內(nèi)，該特定電壓將控制主控芯片輸出脈沖的占空度保持在一定范圍，使零壓零流開關電源工作時不會出現(xiàn)阻斷二極管擊穿損壞的故障。
2.如權利要求1所述的全橋相移式零壓零流開關電源的可靠性控制電路，其特征在于其中的相移式開關電源電路的主控芯片的型號是UC3879。
3.如權利要求1所述的全橋相移式零壓零流開關電源的可靠性控制電路，其特征在于其中的輸出電壓反饋調(diào)節(jié)器是由運算放大器和連接在該運算放大器的負輸入端和其輸出端之間串聯(lián)的反饋電阻和電容所組成，其輸出端再經(jīng)過穩(wěn)壓二極管(VD1)接至主控芯片的comp端。
4.如權利要求1所述的全橋相移式零壓零流開關電源的可靠性控制電路，其特征在于其中的箝位電阻是連接在運算放大器的輸出端與地之間，以使其輸出電壓值將被限制在一定值。
5.如權利要求1或4所述的全橋相移式零壓零流開關電源的可靠性控制電路，其特征在于上述的箝位電阻可以由并聯(lián)的兩個電阻所組成。
6.一種全橋相移式零壓零流開關電源的可靠性控制電路，其包括用于全橋相移式開關電源電路的主控芯片及其外圍電路—輸出電壓反饋調(diào)節(jié)器，其特征在于該控制電路在主控芯片與輸出電壓反饋調(diào)節(jié)器的輸出端的連接處接設有電壓偏置電路，以使該運算放大器的輸出電壓被限定在該偏置電壓之內(nèi)，從而控制主控芯片輸出脈沖的占空度保持在一定范圍，使零壓零流開關電源工作時不會出現(xiàn)阻斷二極管擊穿損壞的故障。
7.如權利要求6所述的全橋相移式零壓零流開關電源的可靠性控制電路，其特征在于其中的相移式開關電源電路的主控芯片的型號是UC3879。
8.如權利要求6所述的全橋相移式零壓零流開關電源的可靠性控制電路，其特征在于其中的輸出電壓反饋調(diào)節(jié)器是由運算放大器和連接在該運算放大器的負輸入端和其輸出端之間串聯(lián)的反饋電阻和電容所組成，其輸出端再經(jīng)過穩(wěn)壓二極管(VD1)接至主控芯片的comp端。
9.如權利要求6所述的全橋相移式零壓零流開關電源的可靠性控制電路，其特征在于其中的電壓偏置電路是由+5V電源和地之間串接的兩個電阻產(chǎn)生偏置電壓，再通過二極管(VD2)將該偏置電壓接至主控芯片接收上述調(diào)節(jié)器輸出電壓的輸入端所組成。
全文摘要
一種全橋相移式零壓零流開關電源的可靠性控制電路,包括用于全橋相移式開關電源電路的主控芯片及輸出電壓反饋調(diào)節(jié)器,在輸出電壓反饋調(diào)節(jié)器的輸出端接設有箝位電阻或者在主控芯片輸入端接設電壓偏置電路,還設置有綜合考慮主控芯片特性和零壓零流電路要求而使之符合死區(qū)時間設計要求的死區(qū)電阻,以使該運算放大器的輸出電壓被限定在一特定電壓,該特定電壓將控制主控芯片輸出脈沖的占空度保持在一定范圍,使零壓零流開關電源工作正常,不再出現(xiàn)阻斷二極管擊穿損壞的故障。
文檔編號H02M1/08GK1373553SQ0110556
公開日2002年10月9日 申請日期2001年3月2日 優(yōu)先權日2001年3月2日
發(fā)明者張波, 徐波 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司