專利名稱：開關(guān)電源的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種開關(guān)電源，具體而言，涉及一種同步整流開關(guān)電源，具有半橋電路的一種開關(guān)電源，以及利用多個(gè)變換器串聯(lián)的一種開關(guān)電源。
相關(guān)技術(shù)1按照習(xí)慣，人們將直流/直流變換器叫做開關(guān)電源。典型的直流/直流變換器利用開關(guān)電路將輸入的交流電一次性地轉(zhuǎn)換成直流電，然后用一個(gè)變壓器改變(提高或者降低)電壓，再利用輸出電路將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，這里輸出的交流電電壓不同于輸入電壓。
在一些情況下，在直流/直流變換器的輸出整流器里采用晶體管這樣的開關(guān)元件，因而這些開關(guān)元件能夠跟輸入端一側(cè)的開關(guān)電路一起受到控制。具有這種輸出整流器的直流/直流變換器一般都叫做同步整流開關(guān)電源。


圖15是傳統(tǒng)同步整流開關(guān)電源的一個(gè)電路圖。
如圖15所示，這種傳統(tǒng)的開關(guān)電源有一個(gè)變壓器1、變壓器1初級(jí)線圈一側(cè)的一個(gè)半橋電路2、變壓器1次級(jí)線圈一側(cè)的一個(gè)整流電路3、變壓器1次級(jí)線圈一側(cè)的一個(gè)整流晶體管驅(qū)動(dòng)電路4、整流電路3后面一級(jí)中的一個(gè)平滑電路5以及在通過絕緣電路6輸出電壓Vo監(jiān)視結(jié)果的基礎(chǔ)之上控制半橋電路2中第一個(gè)主開關(guān)7和第二個(gè)主開關(guān)8的開/關(guān)的一個(gè)控制電路9。
除了第一個(gè)和第二個(gè)主開關(guān)7和8以外，半橋電路2還有第一個(gè)輸入電容器11和第二個(gè)輸入電容器12，串聯(lián)在輸入電源10的兩端。變壓器1的初級(jí)線圈20連接在第一個(gè)和第二個(gè)主開關(guān)7和8的連接點(diǎn)跟第一個(gè)和第二個(gè)輸入電容器11和12的連接點(diǎn)之間。整流電路3具有第一個(gè)整流晶體管13和第二個(gè)整流晶體管14。第一個(gè)整流晶體管13的漏極跟變壓器1第一個(gè)次級(jí)線圈21連接，第二個(gè)整流晶體管14的漏極跟變壓器1第二個(gè)次級(jí)線圈22連接。如圖15所示，因?yàn)榈谝粋€(gè)整流晶體管13的源極以及第二個(gè)整流晶體管14的源極被短路，兩個(gè)晶體管公共源極節(jié)點(diǎn)跟變壓器1第一個(gè)和第二個(gè)次級(jí)線圈21和22連接點(diǎn)之間的電壓波形形成整流電路3的輸出。整流晶體管驅(qū)動(dòng)電路4的第一個(gè)二極管15連接在第二個(gè)整流晶體管14的柵極和源極之間，第二個(gè)二極管16連接在第一個(gè)整流晶體管13的柵極和源極之間。變壓器1的第三個(gè)次級(jí)線圈23連接在第一個(gè)二極管15的陰極和第二個(gè)二極管16的陰極之間。此外，平滑電路5有一個(gè)平滑電感17和一個(gè)平滑電容18。
利用以上電路，在控制電路9的控制之下，第一個(gè)和第二個(gè)主開關(guān)7和8以預(yù)定的空載時(shí)間交替導(dǎo)通，其中取決于輸入電壓Vin和變壓器1匝數(shù)比的輸出電壓Vo被提供給負(fù)載19。
圖16是傳統(tǒng)同步整流開關(guān)電源的一個(gè)工作時(shí)序圖。在圖16中，Vgs7和Vgs8分別表示第一個(gè)和第二個(gè)主開關(guān)7和8的柵源電壓；Vds13和Vds14分別表示第一個(gè)和第二個(gè)整流晶體管13和14的漏源電壓；Vgs13和Vgs14分別表示第一個(gè)和第二個(gè)整流晶體管13和14的柵源電壓。
如圖16所示，在傳統(tǒng)的同步整流開關(guān)電源中，在控制電路9的控制之下，第一個(gè)和第二個(gè)主開關(guān)7和8以預(yù)先確定的空載時(shí)間受到驅(qū)動(dòng)，在這種情況下，在第一個(gè)主開關(guān)7“導(dǎo)通”的時(shí)候，在第二個(gè)整流晶體管14的源極和漏極之間產(chǎn)生次級(jí)電壓，在第二個(gè)主開關(guān)8 “導(dǎo)通”的時(shí)候，在第一個(gè)整流晶體管13的源極和漏極之間產(chǎn)生次級(jí)電壓。
在這種情況下，在整流晶體管驅(qū)動(dòng)電路4中，在第一個(gè)主開關(guān)7“導(dǎo)通”的時(shí)候，第一個(gè)二極管15導(dǎo)通，在第二個(gè)主開關(guān)8“導(dǎo)通”的時(shí)候，第二個(gè)二極管16導(dǎo)通。因此，在第一個(gè)主開關(guān)7“導(dǎo)通”的時(shí)候，第一個(gè)整流晶體管13的柵源通道受到驅(qū)動(dòng)并導(dǎo)通，在第二個(gè)主開關(guān)8“導(dǎo)通”的時(shí)候，第二個(gè)整流晶體管14的柵源通道受到驅(qū)動(dòng)并導(dǎo)通。此外，由于在第一個(gè)和第二個(gè)主開關(guān)7和8都“截止”的時(shí)候，第一個(gè)整流晶體管13的柵極和第二個(gè)整流晶體管14的柵極都通過變壓器1的第三個(gè)次級(jí)線圈23短路，第一個(gè)整流晶體管13和第二個(gè)整流晶體管14的柵源電壓都成為中間電壓。
由于在第二個(gè)主開關(guān)8“截止”的時(shí)候第一個(gè)整流晶體管13一直是導(dǎo)通的，并且第一個(gè)主開關(guān)7“截止”的時(shí)候第二個(gè)整流晶體管14一直是導(dǎo)通的，因此實(shí)際上第一個(gè)整流晶體管13的體二極管和第二個(gè)整流晶體管14的體二極管上沒有任何電流，于是整流的時(shí)候損耗很小。
相關(guān)技術(shù)2有人提出了將所謂的兩級(jí)變換器用于計(jì)算機(jī)這樣的電子系統(tǒng)，作為供電效率高、電壓穩(wěn)定的開關(guān)電源的一個(gè)實(shí)例，在這樣的兩級(jí)變換器中結(jié)合了一個(gè)前級(jí)巴克變換器和一個(gè)后級(jí)半橋變換器。
巴克變換器用于將輸入電壓降低到某個(gè)電壓，而半橋變換器則采用半橋電路將輸入電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓，對(duì)交流電壓進(jìn)行絕緣、整流和平滑，產(chǎn)生直流電壓。
整流平滑電路包括一個(gè)自驅(qū)動(dòng)型的同步整流電路，它是用跟變壓器的次級(jí)線圈一側(cè)連接的一個(gè)同步整流開關(guān)元件、電容器和電感器構(gòu)成的。
如同P.Alou、J.A.Cobos、O.Garcia和J.Uceda在2001年的IEEE應(yīng)用電力電子會(huì)議(APEC)上標(biāo)題是“用于非常低電壓變換器的巴克加半橋(d＝50％)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)”的文章所描述的一樣，他們制作了一個(gè)兩級(jí)變換器，將后級(jí)半橋變換器中主開關(guān)元件的工作比固定為50％，控制前級(jí)巴克變換器中開關(guān)元件的工作比，從而使這個(gè)開關(guān)元件的工作比能夠按照輸出電壓變化。
相關(guān)技術(shù)3最近有人提出了一種技術(shù)，這種技術(shù)利用半橋電路激勵(lì)變壓器的初級(jí)線圈，其中的巴克變換器電路和半橋電路串聯(lián)起來作為開關(guān)電源的初級(jí)電路；這個(gè)巴克變換器電路用于降低輸入電壓Vin，將這樣降低以后的輸入電壓提供給半橋電路(用于非常低電壓變換器的巴克+半橋(d＝50％)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，IEEE APEC，2001，第19.4節(jié))。
將以上電路被用作開關(guān)電源初級(jí)電路的時(shí)候，對(duì)它們施加了控制，從而使半橋電路中開關(guān)元件的工作比固定為一個(gè)預(yù)定值，巴克變換器電路中開關(guān)元件按照輸出電壓Vo設(shè)置為預(yù)定值。由于這樣一來能夠高效率、穩(wěn)定地獲得較低的電壓作為輸出電壓Vo，這種開關(guān)電源非常適合用作例如計(jì)算機(jī)的電源。
圖17是具有上述初級(jí)電路的傳統(tǒng)開關(guān)電源的一個(gè)電路圖。
如圖17所示，傳統(tǒng)的開關(guān)電源有一個(gè)變壓器51，跟輸入電源52連接的一個(gè)巴克變換器電路53，跟巴克變換器電路53連接用來激勵(lì)變壓器51初級(jí)線圈的一個(gè)半橋電路54，變壓器51次級(jí)一側(cè)的一個(gè)整流電路55，整流電路55后面跟負(fù)載56連接的一個(gè)平滑電路57以及通過絕緣電路58監(jiān)視輸出電壓Vo，根據(jù)監(jiān)視結(jié)果對(duì)巴克變換器電路53中的第一個(gè)和第二個(gè)主開關(guān)59和60進(jìn)行開/關(guān)控制，并且對(duì)半橋電路54中的第三個(gè)和第四個(gè)主開關(guān)61和62進(jìn)行開/關(guān)控制的一個(gè)控制電路63。
除了第一個(gè)和第二個(gè)開關(guān)59和60以外，這個(gè)巴克變換器電路53還有一個(gè)電感器64；除了第三個(gè)和第四個(gè)主開關(guān)61和62以外，這個(gè)半橋電路54還有第一個(gè)和第二個(gè)輸入電容器65和66，串聯(lián)在巴克變換器電路53的輸出端；變壓器51的初級(jí)線圈連接在第三個(gè)和第四個(gè)主開關(guān)61和62的連接點(diǎn)跟第一個(gè)和第二個(gè)輸入電容65和66的連接點(diǎn)之間。此外，整流電路55有第一個(gè)和第二個(gè)二極管67和68；平滑電路57有一個(gè)平滑電感69和一個(gè)平滑電容70。整流電路55和平滑電路57構(gòu)成一個(gè)輸出電路。
利用以上電路，巴克變換器電路53中的第一個(gè)和第二個(gè)主開關(guān)59和60在控制電路63的控制之下以其中的預(yù)定空載時(shí)間交替導(dǎo)通，由輸入電壓Vin1工作比跟第一個(gè)和第二個(gè)主開關(guān)59和60決定的恒定內(nèi)部電壓Vin2出現(xiàn)在巴克變換器電路53的輸出端。另一方面，半橋電路54中的第三個(gè)和第四個(gè)主開關(guān)61和62在控制電路63的控制之下以預(yù)先確定的工作比交替導(dǎo)通/截至。這樣，負(fù)載56獲得由內(nèi)部電壓Vin2和變壓器51匝數(shù)比決定的恒定輸出電壓Vo。
考慮到第一種相關(guān)技術(shù)，以上描述涉及一種理想工作過程，在實(shí)際電路中，第一個(gè)整流晶體管13和第二個(gè)整流晶體管14的工作時(shí)序會(huì)不可避免地出現(xiàn)少許延遲。理想情況下，在次級(jí)整流晶體管13的源極和漏極之間產(chǎn)生次級(jí)電壓的時(shí)候(時(shí)刻t0)，第一個(gè)整流晶體管13同時(shí)截止，在次級(jí)整流晶體管14的源極和漏極之間產(chǎn)生次級(jí)電壓的時(shí)候，第二個(gè)整流晶體管14同時(shí)截止。但是實(shí)際上第一個(gè)整流晶體管13截止的時(shí)間比時(shí)刻t0略微拖后一點(diǎn)，第二個(gè)整流晶體管14的截止時(shí)間比時(shí)刻t1略微拖后一點(diǎn)。
由于以上原因，在第一個(gè)整流晶體管13的源極和漏極之間產(chǎn)生次級(jí)電壓之后一段短暫的時(shí)間以后，一個(gè)直通電流流經(jīng)第一個(gè)整流晶體管13，同樣，在第二個(gè)整流晶體管14的源極和漏極產(chǎn)生次級(jí)電壓之后一個(gè)短暫時(shí)間以后，一個(gè)直通電流流經(jīng)第二個(gè)整流晶體管14。這個(gè)直通電流會(huì)導(dǎo)致功率損耗，降低整個(gè)開關(guān)電源的轉(zhuǎn)換效率。
在描述第二種相關(guān)技術(shù)的時(shí)候描述的兩級(jí)變換器中，流經(jīng)變壓器次級(jí)線圈一側(cè)同步整流開關(guān)元件的電流會(huì)因?yàn)榘霕螂娐分凶儔浩鞯男孤╇姼袑?dǎo)致出現(xiàn)一個(gè)換向時(shí)間，然后在同步整流開關(guān)元件的兩端產(chǎn)生一個(gè)電壓。
萬一換向時(shí)間比同步整流開關(guān)元件工作過程中的延遲時(shí)間(導(dǎo)通/截止周期)長(zhǎng)，直通電流會(huì)在同步整流開關(guān)元件同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)候流過，在最壞的情況下同步整流開關(guān)元件會(huì)被損壞。
特別是在同步整流開關(guān)元件的導(dǎo)通電阻很低的時(shí)候，工作延遲時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)，會(huì)明顯地出現(xiàn)這種現(xiàn)象。
雖然可以通過降低變壓器的耦合系數(shù)，從而增大泄漏電感，延長(zhǎng)換向時(shí)間來解決這個(gè)問題。但是，由于同步整流開關(guān)元件不能夠?qū)ǘ娱L(zhǎng)的間隔會(huì)導(dǎo)致功耗增大，此外，因?yàn)樾孤╇姼泻图夥逶肼曇饟p耗增大會(huì)帶來很壞的影響。
通過在半橋電路中增加一個(gè)驅(qū)動(dòng)同步電路，控制同步整流開關(guān)元件的時(shí)序，可以防止同步整流開關(guān)元件同時(shí)導(dǎo)通。但是，在這種情況下問題是隨著元器件數(shù)量的增加，開關(guān)電源體積會(huì)更大，成本會(huì)更高。
考慮第三種相關(guān)技術(shù)，用戶可以請(qǐng)求能夠切換輸出電壓的值Vo，以便用一種開關(guān)電源驅(qū)動(dòng)不同種類的負(fù)載。萬一允許用戶在3.3V和1.5V之間切換輸出電壓Vo，作為第一級(jí)變換器的巴克變換器電路3覆蓋的向下階躍范圍變得更大，要求輸出電壓Vo更低的時(shí)候巴克變換器電路3的負(fù)載更大，這個(gè)時(shí)候損耗會(huì)更大。
萬一用戶設(shè)置的輸出電壓Vo更低，輸出電壓Vo不僅可以通過降低巴克變換器電路3的工作比來降低，還能夠通過降低作為第二級(jí)變換器的半橋電路4的工作比來降低。但是在這種情況下，輸出電壓Vo的穩(wěn)定性可能受到破壞，因?yàn)槎鄠€(gè)變換器能夠穩(wěn)定輸出電壓Vo。為了防止輸出電壓Vo的穩(wěn)定性變壞，需要正確地調(diào)整變換器到變換器的操作，這樣就會(huì)使控制更加復(fù)雜。特別是采用作為整流元件構(gòu)成整流器的晶體管，并且利用變壓器1的次級(jí)電壓導(dǎo)通/截止的時(shí)候，整流電路上的損耗會(huì)增大，因?yàn)榘霕螂娐?的空載時(shí)間隨著半橋電路4的工作比起伏而起伏。萬一因?yàn)樾枰^低的輸出電壓(例如1.5V)Vo而導(dǎo)致半橋電路4的工作比下降，半橋電路4的空載時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，其中變壓器1次級(jí)一側(cè)不產(chǎn)生電壓的時(shí)間間隔會(huì)延長(zhǎng)。因此，隨著構(gòu)成整流電路的整流晶體管的導(dǎo)通時(shí)間縮短，會(huì)允許電流在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)流經(jīng)體二極管。
發(fā)明簡(jiǎn)述因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種開關(guān)電源，用于有效地防止產(chǎn)生直通電流。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種開關(guān)電源，它能夠明顯地提高自驅(qū)動(dòng)類型次級(jí)整流電路的可靠性，同時(shí)得到低成本的高效電源。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種開關(guān)電源，它利用串聯(lián)的多個(gè)變換器，能夠正確地將輸出電壓Vo從高電壓切換到低電壓。
本發(fā)明還有一個(gè)目的就是提供一種開關(guān)電源，它利用串聯(lián)的多個(gè)變換器，能夠用一種簡(jiǎn)單的控制方式將輸出電壓Vo從高電平切換到低電平。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種開關(guān)電源，它利用串聯(lián)的多個(gè)變換器，能夠?qū)⑤敵鲭妷篤o從高電壓切換到低電壓，同時(shí)抑制整流電路中的損耗。
本發(fā)明的目的是通過一種開關(guān)電源來達(dá)到的，這種開關(guān)電源包括一個(gè)變壓器，變壓器初級(jí)線圈一側(cè)的一個(gè)開關(guān)電路，變壓器次級(jí)線圈一側(cè)，至少有一個(gè)整流晶體管的一個(gè)同步整流電路，變壓器次級(jí)線圈一側(cè)，跟開關(guān)電路的開關(guān)工作同步產(chǎn)生第一個(gè)控制信號(hào)的一個(gè)整流晶體管驅(qū)動(dòng)電路，以及一個(gè)定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生電路，用于形成第二個(gè)控制信號(hào)，在接收第一個(gè)控制信號(hào)的時(shí)候產(chǎn)生的第一個(gè)控制信號(hào)的一個(gè)邊緣，它超過整流晶體管的門限電壓，在比產(chǎn)生第一個(gè)控制信號(hào)的另一個(gè)邊緣早預(yù)定時(shí)間的一個(gè)時(shí)刻，下降到整流晶體管的門限電壓以下，并且用于將得到的第二個(gè)控制信號(hào)提供給整流晶體管的控制電極。
由于整流晶體管的截止時(shí)間受到本發(fā)明中時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生電路的控制，能夠有效地防止產(chǎn)生直通電流，由于降低了功率損耗，整個(gè)開關(guān)電源的轉(zhuǎn)換效率得以提高。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，第一個(gè)控制信號(hào)的波形是第一個(gè)電位、第二個(gè)電位和第一個(gè)跟第二個(gè)電位之間插入的一個(gè)中間電位交替重復(fù)形成的波形，第一個(gè)控制信號(hào)的一個(gè)邊緣是從第一個(gè)電位變成中間電位的時(shí)候，第一個(gè)控制信號(hào)的另一個(gè)邊緣是從中間電位變成第一個(gè)電位的時(shí)候。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，在第一個(gè)控制信號(hào)從第二個(gè)電位變成中間電位之后第一個(gè)控制信號(hào)從中間電位變成第一個(gè)電位的時(shí)候，第二個(gè)控制信號(hào)的電壓下降到整流晶體管的門限電壓以下。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，其中的時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生電路包括第一個(gè)裝置，用于在接收第一個(gè)控制信號(hào)的時(shí)候形成一個(gè)中間信號(hào)，在第一個(gè)控制信號(hào)的一個(gè)邊緣從第一個(gè)邏輯電平變成第二個(gè)邏輯電平，在第一個(gè)控制信號(hào)從第二個(gè)電位變成中間電位的時(shí)候從第二個(gè)邏輯電平變成第一個(gè)邏輯電平；還包括第二個(gè)裝置，用于在接收中間信號(hào)的時(shí)候，通過讓中間信號(hào)從第二個(gè)邏輯電平變成第一個(gè)邏輯電平的時(shí)候滯后一段時(shí)間，形成第二個(gè)控制信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，第一個(gè)裝置包括一個(gè)分壓電路，用于將第一個(gè)控制信號(hào)分壓，還包括一個(gè)延遲電路，用于延遲分壓電路的輸出信號(hào)，還包括一個(gè)比較器，用于將第一個(gè)控制信號(hào)跟延遲電路的輸出信號(hào)進(jìn)行比較，形成中間信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，這個(gè)延遲電路包括第一個(gè)時(shí)間常數(shù)電路，用于讓分壓電路的輸出信號(hào)朝一個(gè)方向的變化產(chǎn)生一個(gè)延遲，還包括第二個(gè)時(shí)間常數(shù)電路，用于讓分壓電路的輸出信號(hào)朝相反方向的變化產(chǎn)生一個(gè)延遲。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施方案，第一個(gè)時(shí)間常數(shù)電路的時(shí)間常數(shù)被這樣設(shè)置，它使得第一個(gè)控制信號(hào)從第二個(gè)電位變到中間電位的時(shí)候延遲電路輸出信號(hào)的電位上升到至少高于中間電位，其中第二個(gè)時(shí)間常數(shù)電路的時(shí)間常數(shù)被設(shè)置成使得產(chǎn)生第一個(gè)控制信號(hào)的第一個(gè)邊緣的時(shí)候，延遲電路輸出信號(hào)的電位下降到至少低于中間電位。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施方案，開關(guān)電路是從半橋電路、全橋電路、推挽電路和有源鉗位電路中選擇出來的一個(gè)。
為了本發(fā)明的目的，開關(guān)電源還包括一個(gè)開關(guān)電路，它跟一個(gè)輸入電源連接，并且具有以一個(gè)空載時(shí)間交替導(dǎo)通的第一個(gè)和第二個(gè)主開關(guān)，還有第一個(gè)整流晶體管，用于在第二個(gè)主開關(guān)維持不導(dǎo)通的時(shí)候進(jìn)行整流，以及第二個(gè)整流晶體管，用于在第一個(gè)主開關(guān)維持不導(dǎo)通的時(shí)候進(jìn)行整流，還包括裝置用來驅(qū)動(dòng)第一個(gè)和第二個(gè)整流晶體管，其中的裝置用于在要插入的整個(gè)第一個(gè)空載時(shí)間內(nèi)提供一個(gè)導(dǎo)通信號(hào)給第一個(gè)整流晶體管的控制電極，當(dāng)導(dǎo)通的主開關(guān)從第二個(gè)主開關(guān)切換成第一個(gè)主開關(guān)的時(shí)候，還在第一個(gè)空載時(shí)間的一部分中提供導(dǎo)通信號(hào)給第二個(gè)整流晶體管的電極，其中的裝置用于在要插入的整個(gè)第二個(gè)空載時(shí)間內(nèi)提供導(dǎo)通信號(hào)給第二個(gè)整流晶體管的控制電極，還在導(dǎo)通的主開關(guān)從第一個(gè)主開關(guān)切換成第二個(gè)主開關(guān)的時(shí)候，在第二個(gè)空載時(shí)間的一部分中，提供導(dǎo)通信號(hào)給第一個(gè)整流晶體管的電極。
根據(jù)本發(fā)明，能夠有效地防止直通電流的產(chǎn)生，從而因?yàn)槟軌驕p少功率損耗而提高整個(gè)開關(guān)電源的轉(zhuǎn)換效率。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，第一個(gè)空載時(shí)間的一部分是包括從第一個(gè)空載時(shí)間開始的一個(gè)連續(xù)時(shí)間，第二個(gè)空載時(shí)間的一部分是包括開始第二個(gè)空載時(shí)間的一個(gè)連續(xù)時(shí)間。
為了解決前面的問題，本發(fā)明的開關(guān)電源包括第一個(gè)和第二個(gè)開關(guān)元件，它們?cè)谧儔浩鞒跫?jí)線圈一側(cè)，跟電源串聯(lián)，還包括一個(gè)變換器，它的第一個(gè)和第二個(gè)同步整流開關(guān)元件跟變壓器的次級(jí)線圈一側(cè)串聯(lián)，還有一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，用于控制第一個(gè)和第二個(gè)開關(guān)元件，產(chǎn)生具有第一個(gè)和第二個(gè)開關(guān)元件都不導(dǎo)通的一個(gè)空載時(shí)間的第一個(gè)和第二個(gè)控制信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明，由于肯定能夠防止第一個(gè)和第二個(gè)同步整流開關(guān)元件同時(shí)導(dǎo)通，并且變壓器泄漏電感引起的換向可以按照最佳方式加以控制，有可能做出低成本、可靠和低損耗的開關(guān)電源。
為了本發(fā)明的目的，開關(guān)電源包括一個(gè)變壓器，串聯(lián)在電源輸入端和變壓器初級(jí)線圈的第一個(gè)和第二個(gè)變換器，跟變壓器次級(jí)線圈連接的一個(gè)輸出電路，以及用于控制第一個(gè)和第二個(gè)變換器的控制電路，其中的控制電路用于控制第一個(gè)變換器的工作比和第二個(gè)變換器的頻率。
根據(jù)本發(fā)明，要控制第一個(gè)變換器的工作比，并且控制第二個(gè)變換器的頻率，即使用戶請(qǐng)求切換輸出電壓，也能夠用簡(jiǎn)單的方式控制切換。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，控制電路按照輸出電路輸出的當(dāng)前輸出電壓控制第一個(gè)變換器的工作比，按照當(dāng)前輸出電壓的設(shè)置值控制第二個(gè)變換器的工作頻率，而不管當(dāng)前輸出電壓是多少。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，由于第一個(gè)變換器和第二個(gè)變換器具有相同的功能，沒有必要精確地控制這些變換器。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施方案，控制電路還控制第二個(gè)變換器，從而使空載時(shí)間是一個(gè)常數(shù)，而不管工作頻率是多少。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，在輸出電路中包括用整流晶體管形成的自驅(qū)動(dòng)類型的同步整流電路，其中的空載時(shí)間被設(shè)置成基本上等于從整流晶體管的延遲減去變壓器泄漏引起的換向時(shí)間得到的結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案，能夠有效地減小輸出電路產(chǎn)生的損失，同時(shí)防止產(chǎn)生直通電流。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施方案，第一個(gè)變換器是一個(gè)巴克變換器電路，第二個(gè)變換器是一個(gè)半橋電路。
附圖簡(jiǎn)述圖1是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施方案中開關(guān)電源的一個(gè)電路圖；圖2是第一個(gè)和第二個(gè)時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生電路的電路圖；圖3是說明開關(guān)電源工作過程的時(shí)序圖；圖4是一個(gè)開關(guān)電源的電路圖，其中作為實(shí)例將全橋電路用作變壓器的初級(jí)電路；圖5是一個(gè)開關(guān)電源的電路圖，其中作為實(shí)例將推挽電路用作變壓器的初級(jí)電路；圖6是一個(gè)開關(guān)電源的電路圖，其中作為實(shí)例將有源鉗位電路用作變壓器的初級(jí)電路；圖7是一個(gè)開關(guān)電源的電路圖，其中將其它電路用作變壓器的次級(jí)電路；圖8是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施方案中開關(guān)電源的電路圖；圖9是空載時(shí)間跟變壓器泄漏換向時(shí)間的和等于同步整流元件切換延遲時(shí)間的時(shí)候，圖8所示開關(guān)電源中每一部分的電壓/電流波形的時(shí)序圖10是變壓器泄漏換向時(shí)間比本發(fā)明人研究的開關(guān)電源中同步整流元件的切換延遲時(shí)間短的時(shí)候，每一部分的電壓/電流波形的一個(gè)時(shí)序圖；圖11是變壓器泄漏換向時(shí)間比本發(fā)明人研究的開關(guān)電源中同步整流元件的切換延遲時(shí)間長(zhǎng)的時(shí)候，每一部分的電壓/電流波形的一個(gè)時(shí)序圖；圖12是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施方案中另一個(gè)實(shí)例開關(guān)電源的電路圖；圖13是本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施方案中開關(guān)電源的電路圖；圖14A和14B是說明控制電路工作過程的時(shí)序圖；圖15是第一種相關(guān)技術(shù)中傳統(tǒng)同步整流開關(guān)電源的電路圖；圖16是第一種相關(guān)技術(shù)中傳統(tǒng)同步整流電源的工作時(shí)序圖；和圖17是第三種相關(guān)技術(shù)中傳統(tǒng)開關(guān)電源的電路圖。
優(yōu)選實(shí)施方案下面將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。
實(shí)施方案1圖1是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施方案中開關(guān)電源120的一個(gè)電路圖。
如圖1所示，本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施方案的開關(guān)電源120是所謂的半橋類型典型傳統(tǒng)開關(guān)電源的一個(gè)同步整流電源。但是，本發(fā)明這個(gè)實(shí)施方案的這個(gè)開關(guān)電源120的不同點(diǎn)在于在整流晶體管驅(qū)動(dòng)電路104和第一個(gè)整流晶體管113的柵極之間插入了第一個(gè)時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生電路121，在整流晶體管驅(qū)動(dòng)電路104和第二個(gè)整流晶體管114的柵極之間插入了第二個(gè)時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生電路122；它的不同點(diǎn)還在于在第一個(gè)二極管115的兩端連接了第一個(gè)輔助電容123，在第二個(gè)二極管116的兩端連接了第二個(gè)輔助電容124。由于本發(fā)明這個(gè)實(shí)施方案的開關(guān)電源在結(jié)構(gòu)上類似于圖15所示傳統(tǒng)的開關(guān)電源，所以省去了對(duì)跟傳統(tǒng)開關(guān)電源類似的元器件的描述。
第一個(gè)和第二個(gè)時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生電路121和122分別是輸入端136跟整流晶體管驅(qū)動(dòng)電路104和輸出端137跟對(duì)應(yīng)的整流晶體管113和114連接的電路，其中提供給輸入端136的信號(hào)的波形被變換，具有變換后波形的信號(hào)從輸出端137輸出。此外，第一個(gè)和第二個(gè)輔助電容123和124是用來提供跟圖15所示開關(guān)電源第一個(gè)和第二個(gè)整流晶體管13和14柵源電容相等的電容值的電容。
圖2是第一個(gè)和第二個(gè)時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生電路121和122的一個(gè)電路。
如圖2所示，第一個(gè)和第二個(gè)時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生電路有一個(gè)比較器125，晶體管126～129，二極管130～133和電容器134～135。比較器125的同相輸入端(+)跟輸入端136連接，它的反相輸入端(-)通過二極管130跟電阻126和127的連接點(diǎn)連接。
電阻126和127用于對(duì)輸出端136的電壓V1進(jìn)行分壓，將分得的電壓提供給比較器125的反相輸入端(-)。當(dāng)輸入端136的電壓V1從低電平變成高電平的時(shí)候，電阻126、二極管130和電容134作為時(shí)間常數(shù)電路(第一個(gè)時(shí)間常數(shù)電路)。此外，當(dāng)輸入端e的電壓V1從高電平變成低電平的時(shí)候，電阻128、二極管131和電容134用作時(shí)間常數(shù)電路(第二個(gè)時(shí)間常數(shù)電路)。這樣，比較器125反相輸入端(-)的電壓V2在輸入端136被分壓，也就是說，從比較器125的同相輸入端(+)的電壓V1分壓，并且波形具有延遲。
當(dāng)比較器125的輸出電壓V3從高電平變成低電平的時(shí)候，電阻器129、二極管133和電容135被用作時(shí)間常數(shù)電路(第三個(gè)時(shí)間常數(shù)電路)。當(dāng)比較器125的輸出從低電平變成高電平的時(shí)候，沒有任何時(shí)間常數(shù)電路。因此，輸出端137的電壓V4使得它的波形的上升沿基本上等于比較器125輸出電壓V3的上升沿，它的波形的下降速度比它的輸出電壓V3的下降慢。
下面描述本發(fā)明這個(gè)實(shí)施方案的開關(guān)電源120的工作過程。
圖3是本發(fā)明這個(gè)實(shí)施方案中開關(guān)電源的工作時(shí)序圖。
如圖3所示，在這個(gè)開關(guān)電源120中，第一個(gè)和第二個(gè)主開關(guān)107和108在控制電路109的控制下以預(yù)定空載時(shí)間被交替驅(qū)動(dòng)，在第一個(gè)主開關(guān)107“導(dǎo)通”的時(shí)候，在第二個(gè)整流晶體管114的源極和漏極之間產(chǎn)生次級(jí)電壓，在第二個(gè)主開關(guān)108“導(dǎo)通”的時(shí)候，在第一個(gè)整流晶體管113的源極和漏極之間產(chǎn)生次級(jí)電壓。
在這種情況下，在整流晶體管驅(qū)動(dòng)電路104里，第一個(gè)主開關(guān)107“導(dǎo)通”的時(shí)候第一個(gè)二極管115導(dǎo)通，第二個(gè)主開關(guān)108“導(dǎo)通”的時(shí)候第二個(gè)二極管116導(dǎo)通。因此，在第一個(gè)主開關(guān)107“導(dǎo)通”的時(shí)候，第一個(gè)整流晶體管113的柵源通道受到驅(qū)動(dòng)，在第二個(gè)主開關(guān)108“導(dǎo)通”的時(shí)候?qū)?，第二個(gè)整流晶體管114的柵源通道受到驅(qū)動(dòng)并導(dǎo)通。此外，在第一個(gè)和第二個(gè)主開關(guān)107和108都“截止”的時(shí)候，由于第一個(gè)整流晶體管113的柵極和第二個(gè)整流晶體管114的柵極都通過變壓器101的第三個(gè)次級(jí)線圈138短路，第一個(gè)整流晶體管113和第二個(gè)整流晶體管114的柵源電壓都變成中間電壓。
如上所述，提供給第一個(gè)和第二個(gè)時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生電路121和122的輸入端136的電壓V1的波形不斷地在三種狀態(tài)之間重復(fù)變化，包括低電平、高電平和中間電平，就象傳統(tǒng)開關(guān)電源中的Vgs13或者Vgs14一樣。
下面描述第一個(gè)時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生電路121的工作過程。
如圖3所示，在這種情況下，第一個(gè)時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生電路121的電壓V1維持低電平(在時(shí)刻t10以前)，V1＜V2，而第一個(gè)時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生電路121提供的比較器125的輸出電壓V3變成低電平。因此，輸出端137的電壓V4在時(shí)刻t10之前也變成低電平，第一個(gè)整流晶體管113截止。與此同時(shí)，電容134通過電阻128和二極管131逐漸放電。換句話說，電壓V2以第二個(gè)時(shí)間常數(shù)電路決定的時(shí)間常數(shù)降低。在這種情況下，需要保持電壓V2低于電壓V1的中間電壓，直到時(shí)刻t10。于是，第二個(gè)時(shí)間常數(shù)電路的時(shí)間常數(shù)需要設(shè)置成滿足相關(guān)條件。
當(dāng)電壓V1從低電平升高到中間電位的時(shí)候(時(shí)刻t10)，V1＞V2，比較器125的輸出電壓V3翻轉(zhuǎn)，成為高電平。當(dāng)比較器125的輸出電壓V3變成高電平的時(shí)候，輸出端137的電壓立即上升成高電平，第一個(gè)整流晶體管113導(dǎo)通。
接下來，電壓V1從中間電位上升到高電平(時(shí)刻t11)，并且保持高電平，直到第一個(gè)主開關(guān)107關(guān)閉(時(shí)刻t12)。與此同時(shí)，電容134通過電阻126和二極管130逐漸充電。換句話說，電壓V2以第一個(gè)時(shí)間常數(shù)電路決定的時(shí)間常數(shù)上升。在這種情況下，需要讓電壓V2上升到超過電壓V1的中間電壓，直到時(shí)刻t12。因此，需要將第一個(gè)時(shí)間常數(shù)電路的時(shí)間常數(shù)設(shè)置成滿足相關(guān)條件。
當(dāng)電壓V1從高電平下降到中間電位(時(shí)刻t12)的時(shí)候，又一次出現(xiàn)V1＜V2，而比較器125的輸出電壓V3則翻轉(zhuǎn)過來成為低電平。當(dāng)比較器125的輸出電壓V3成為低電平的時(shí)候，比較器135通過電阻129和二極管133逐漸放電。換句話說，電壓V4以第三個(gè)時(shí)間常數(shù)電路決定的時(shí)間常數(shù)下降。
時(shí)刻t12以后經(jīng)過了預(yù)定時(shí)間以后，輸出端137的電壓V4下降到低于第一個(gè)整流晶體管113的門限電壓(時(shí)刻t13)，第一個(gè)整流晶體管113截止。此時(shí)，在第二個(gè)主開關(guān)108導(dǎo)通(時(shí)刻t14)之前，輸出端137的電壓V4需要低于第一個(gè)整流晶體管113的門限電壓Vth113，也就是說在第一個(gè)整流晶體管113的源極和漏極之間產(chǎn)生變壓器101的次級(jí)電壓。于是，需要將第三個(gè)時(shí)間常數(shù)電路的時(shí)間常數(shù)設(shè)置成滿足相關(guān)條件。
第二個(gè)時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生電路122的工作類似于第一個(gè)時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生電路121。在時(shí)刻t12，第二個(gè)時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生電路122輸出端137的電壓V4成為高電平，在電壓V1從高電平下降到中間電位的時(shí)候(時(shí)刻t15)，輸出端137的電壓V4在第一個(gè)主開關(guān)101導(dǎo)通(時(shí)刻t17)以前下降到低于第二個(gè)整流晶體管114的門限值以下(t16)，也就是說，在第二個(gè)整流晶體管114的源極和漏極之間產(chǎn)生變壓器101的次級(jí)電壓。
這樣，即使考慮到第一個(gè)整流晶體管113和第二個(gè)整流晶體管114中不可避免地出現(xiàn)的延遲，仍然能夠保證在第一個(gè)整流晶體管113的源極和漏極之間產(chǎn)生次級(jí)電壓的時(shí)候(時(shí)刻t14)，第一個(gè)整流晶體管113截止，還能夠保證在第二個(gè)整流晶體管114的源極和漏極之間產(chǎn)生次級(jí)電壓的時(shí)候(時(shí)刻t17)，第二個(gè)整流晶體管114截止。因此，在第一個(gè)整流晶體管113和第二個(gè)整流晶體管114中沒有任何直通電流。
在本發(fā)明這個(gè)實(shí)施方案中的開關(guān)電源120里，在整流電路103和整流晶體管驅(qū)動(dòng)電路104之間有第一個(gè)和第二個(gè)時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生電路121和122。因此，通過將第一個(gè)和第二個(gè)整流晶體管113和114截止的時(shí)間提前，而不明顯地改變第一個(gè)和第二個(gè)整流晶體管113和114導(dǎo)通時(shí)間，能夠有效地防止直通電流的產(chǎn)生。這樣一來，整個(gè)開關(guān)電源的轉(zhuǎn)換效率就得到了提高，因?yàn)楣β蕮p耗能夠降下來。
顯然，本發(fā)明并不限于本發(fā)明的上述優(yōu)選實(shí)施方案，而是能夠有各種變化和改進(jìn)，而不會(huì)偏離本發(fā)明的范圍，不用說，這些變化和改進(jìn)屬于權(quán)利要求的一部分。
例如，在本發(fā)明這個(gè)實(shí)施方案的開關(guān)電源120中，雖然已經(jīng)將半橋電路102用作變壓器110的初級(jí)電路，但是變壓器101的初級(jí)電路并不限于這樣一個(gè)半橋電路，還是可以采用任何其它電路。圖4～6給出了半橋電路以外的一些其它實(shí)例。
圖4是將半橋電路140用作變壓器101初級(jí)電路的開關(guān)電源141的一個(gè)電路圖實(shí)例。如圖4所示，本發(fā)明可以將半橋電路140用作變壓器101的初級(jí)電路。
圖5是將推挽電路142用作變壓器101初級(jí)電路的開關(guān)電源143的一個(gè)電路圖實(shí)例。如圖5所示，本發(fā)明可以將推挽電路142用作變壓器101的初級(jí)電路。
圖6是將有源鉗位電路144用作變壓器101初級(jí)電路的開關(guān)電源145的一個(gè)電路圖實(shí)例。如圖6所示，本發(fā)明可以將有源鉗位電路144用作變壓器101的初級(jí)電路。
關(guān)于變壓器101的次級(jí)電路，雖然在本發(fā)明這個(gè)實(shí)施方案的開關(guān)電源中采用了整流電路103和平滑電路105，但是如圖7所示，在這種情況下也可以采用其它電路。換句話說，本發(fā)明也可以將圖7所示的電路用作變壓器101的次級(jí)電路。
本發(fā)明這個(gè)實(shí)施方案中第一個(gè)和第二個(gè)時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生電路121和122的具體電路結(jié)構(gòu)僅僅是作為實(shí)例，只要第一個(gè)和第二個(gè)整流晶體管113和114的導(dǎo)通/截止時(shí)序能夠按照本發(fā)明的上述實(shí)施方案那樣加以控制，就能夠采用結(jié)構(gòu)上不同的任何時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生電路。關(guān)于第一個(gè)和第二個(gè)時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生電路121和122中每一個(gè)里包括的，包括電容135、電阻129和二極管133的第三個(gè)時(shí)間常數(shù)電路，可以利用第一個(gè)和第二個(gè)整流晶體管113和14中每一個(gè)柵極和源極之間的電容，而去掉電容135。
可以在第一個(gè)和第二個(gè)定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生電路121和122中每一個(gè)的輸出端137跟第一個(gè)和第二個(gè)整流晶體管113和114中每一個(gè)的柵極之間插入一個(gè)緩沖電路。在這種情況下，通過將這些緩沖電路的門限電壓設(shè)置成基本上等于對(duì)應(yīng)的第一個(gè)和第二個(gè)時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生電路121和122的門限電壓Vth113和Vth114，第一個(gè)整流晶體管113的柵源電壓可以被設(shè)置成在時(shí)刻t13為大約0伏，第一個(gè)整流晶體管113的柵源電壓可以被設(shè)置成在時(shí)刻t16為大約0伏。
實(shí)施方案2下面參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施方案，其中相似的部件用相似的字符表示，并省去了對(duì)它們的描述。本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案是專門用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的，本發(fā)明并不限于這里描述的這個(gè)實(shí)施方案。
圖8是開關(guān)電源的一個(gè)電路圖；圖9是空載時(shí)間和變壓器泄漏換向時(shí)間的和等于同步整流元件的切換延遲時(shí)間的時(shí)候，圖8所示開關(guān)電源中每個(gè)部分電壓/電流波形的一個(gè)時(shí)序圖；圖10是變壓器泄漏換向時(shí)間比本發(fā)明人研究的開關(guān)電源中開關(guān)電源同步整流元件的切換延遲時(shí)間段的時(shí)候，每一部分電壓/電流波形的時(shí)序圖；圖11是變壓器泄漏換向時(shí)間比本發(fā)明研究的開關(guān)電源中同步整流元件的切換延遲時(shí)間長(zhǎng)的時(shí)候，每一部分電壓/電流波形的一個(gè)時(shí)序圖。
根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案，開關(guān)電源201包括一個(gè)降壓變換器(巴克變換器)202、一個(gè)半橋變換器(變換器)203、一個(gè)控制電路204和一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路205。
降壓變換器202用于將輸入電壓Vin降低到某個(gè)電壓，并輸出降低以后的這個(gè)電壓。降壓變換器202包括一個(gè)開關(guān)元件206、一個(gè)二極管207和一個(gè)電感208。
半橋變換器203用于將降壓變換器202產(chǎn)生的電壓一次降低到交流電壓，將交流電壓絕緣并且進(jìn)行電壓變換，輸出具有整流電壓的直流輸出電壓Vout，將直流輸出電壓提供給負(fù)載L。
此外，半橋變換器203包括開關(guān)元件209和210，電容211、212和217，變壓器213，同步整流開關(guān)元件214和215，以及電感216。
開關(guān)元件206、209和210以及同步整流開關(guān)元件214和215是用例如MOS-FET這樣的晶體管形成的。開關(guān)元件206的開/關(guān)操作是由控制電路204控制的，開關(guān)元件209和210的開/關(guān)操作是由驅(qū)動(dòng)電路205控制的。
開關(guān)元件206的一個(gè)接頭使得輸入電壓Vin從這里輸入，而開關(guān)元件206的其它接頭跟二極管207的陰極和電感208連接。
電容211的一個(gè)接頭和開關(guān)元件的一個(gè)接頭(第一個(gè)開關(guān)元件)209跟電感208的其它點(diǎn)連接。
變換器初級(jí)線圈一側(cè)的一個(gè)輸入部分和開關(guān)元件的一個(gè)接頭(第二個(gè)開關(guān)元件)210跟開關(guān)元件209的其它接頭連接。
變壓器213初級(jí)線圈一側(cè)的其它輸入部分和電容(第二個(gè)電容)212的一個(gè)接頭跟電容(第一個(gè)電容)211的其它接頭連接。此外，參考電位(GND)跟二極管207的陽極，開關(guān)元件210的另一個(gè)接頭和電容212的另一個(gè)接頭連接。
提供了一個(gè)連接，從而將控制電路204的控制信號(hào)提供給開關(guān)元件206的控制端(柵極)，還提供了一個(gè)連接，從而將驅(qū)動(dòng)電路205的控制信號(hào)(第一個(gè)控制信號(hào))OUT1和控制信號(hào)(第二個(gè)控制信號(hào))OUT2分別提供給開關(guān)元件209和210的控制端(柵極)。
同步整流開關(guān)元件(第一個(gè)同步整流開關(guān)元件)214的一個(gè)接頭和同步整流開關(guān)元件(第二個(gè)同步整流開關(guān)元件)215的控制端(柵極)跟變壓器213次級(jí)線圈一側(cè)的一個(gè)輸出部分連接。
電感216的一個(gè)接頭跟變壓器213次級(jí)線圈的一個(gè)輸出部分(中心抽頭)連接。同步整流開關(guān)元件215的一個(gè)接頭和同步整流開關(guān)元件214的控制端(柵極)跟變壓器213次級(jí)線圈的另一個(gè)輸出部分連接。同步整流開關(guān)元件215的另一個(gè)接頭跟同步整流開關(guān)元件214的另一個(gè)接頭連接。
在這個(gè)半橋變換器203里，用開關(guān)元件209和210以及電容211和212形成半橋電路，用同步整流開關(guān)元件214和215以及電感216和電容217形成中心抽頭類型的輸出整流電路。
此外，同步整流開關(guān)元件214和215形成自驅(qū)動(dòng)類型的同步整流電路，利用變壓器213次級(jí)線圈一側(cè)產(chǎn)生的電壓進(jìn)行同步整流。
電容217的一個(gè)接頭跟電感216的另一個(gè)接頭連接，同步整流開關(guān)元件215的另一個(gè)接頭跟電容217的另一個(gè)接頭連接。
電感216的另一個(gè)接頭和電容217的另一個(gè)接頭構(gòu)成開關(guān)電源201的輸出部分，提供給負(fù)載L的輸出電壓Vout送給輸出部分。
控制電路204檢測(cè)半橋變換器203的輸出電壓Vout，在它的控制下通過根據(jù)檢測(cè)到的結(jié)果調(diào)整施加降壓變換器開關(guān)元件206的控制信號(hào)的工作比，優(yōu)化輸出電壓Vout。
驅(qū)動(dòng)電路205提供控制信號(hào)OUT1和OUT2給半橋變換器203中的相應(yīng)開關(guān)元件209和210的控制端，控制開關(guān)元件209和210的開/關(guān)操作。輸出驅(qū)動(dòng)電路205的控制信號(hào)OUT1和OUT2的工作比是固定的，因此開關(guān)元件209和210都具有空載時(shí)間。
下面將參考圖8和圖9的信號(hào)時(shí)序圖描述本發(fā)明這個(gè)實(shí)施方案中開關(guān)電源201里驅(qū)動(dòng)電路205的工作過程。
在圖9中，從上到下畫出了驅(qū)動(dòng)電路205發(fā)出的控制信號(hào)OUT1的波形，驅(qū)動(dòng)電路205發(fā)出的控制信號(hào)OUT2的波形，同步整流開關(guān)元件214接頭上電壓V1的波形，同步整流開關(guān)元件215接頭上電壓V2的波形，流進(jìn)同步整流開關(guān)元件214的電流I1的波形，以及流進(jìn)同步整流開關(guān)元件215的電流I2的波形。
從驅(qū)動(dòng)電路205發(fā)出控制信號(hào)OUT1的時(shí)候，由于開關(guān)元件209是導(dǎo)通的，變壓器213次級(jí)線圈一側(cè)上的電壓V1為高電平，同步整流開關(guān)元件215也導(dǎo)通，從而使電流I2流過。
在這種情況下，驅(qū)動(dòng)電路205被預(yù)置成發(fā)出包括圖9所示t1的空載時(shí)間的控制信號(hào)OUT1和OUT2。包括空載時(shí)間的控制信號(hào)OUT1和OUT2可以用硬件產(chǎn)生，也可以用軟件產(chǎn)生。
還有，在圖9中，時(shí)刻t2對(duì)應(yīng)于同步整流開關(guān)元件214和215的工作延遲，時(shí)刻t3是變壓器213泄漏引起的換向時(shí)間。圖9畫出了一個(gè)實(shí)例，其中同步整流開關(guān)元件的工作延遲時(shí)間t2等于空載時(shí)間t1和換向時(shí)間t3的和。
控制信號(hào)OUT1和OUT2的空載時(shí)間被設(shè)置成使得空載時(shí)間跟換向時(shí)間的和(時(shí)間t1+時(shí)間t3)基本上等于同步整流開關(guān)元件的空載時(shí)間(時(shí)間t2)，或者比同步整流開關(guān)元件的工作延遲時(shí)間t2略長(zhǎng)。
當(dāng)空載時(shí)間跟換向時(shí)間的和(時(shí)間t1+時(shí)間t3)等于同步整流開關(guān)元件的延遲時(shí)間(時(shí)間t2)的時(shí)候，給出產(chǎn)生開關(guān)電源的最有效的空載時(shí)間值，在這個(gè)時(shí)候給出空載時(shí)間的下限值。
上限值和下限值由以下等式給出條件1(下限值)t2≤t1+t3條件2(上限值)t1×2＜T-t3×2因此，從條件1和2獲得的空載時(shí)間的上限值和下限值為t2-t3＜t1＜t/2-t3在這種情況下，T(＝1/f)被假設(shè)為開關(guān)時(shí)間(控制信號(hào)OUT1的持續(xù)時(shí)間)。
下面參考圖10和11進(jìn)一步描述本發(fā)明人研究的驅(qū)動(dòng)電路的控制信號(hào)OUT10和0UT20沒有任何空載時(shí)間的情況。
在圖10和11中，從上到下畫出了開關(guān)電源中驅(qū)動(dòng)電路205發(fā)出的控制信號(hào)OUT10的波形，驅(qū)動(dòng)電路205發(fā)出的控制信號(hào)OUT20的波形，同步整流開關(guān)元件214接頭上電壓V10的波形，同步整流開關(guān)元件215接頭上電壓V20的波形，流進(jìn)同步整流開關(guān)元件214的電流I10的波形，以及流進(jìn)同步整流開關(guān)元件215的電流I20的波形。
在驅(qū)動(dòng)電路205發(fā)送的控制信號(hào)OUT10和OUT20中沒有任何空載時(shí)間的情況下，當(dāng)同步整流開關(guān)元件的工作延遲時(shí)間比圖10所示變壓器泄漏換向時(shí)間長(zhǎng)的時(shí)候，同步整流開關(guān)元件同時(shí)導(dǎo)通。于是產(chǎn)生了直通電流(電流I10和I20的陰影部分)，這樣不僅會(huì)增大損耗，最壞的情況下還會(huì)損壞同步整流開關(guān)元件。
在這種情況下，為了防止直通電流流進(jìn)同步整流開關(guān)元件，要降低變壓器的耦合系數(shù)，從而延長(zhǎng)圖11所示的泄漏換向時(shí)間。但是，當(dāng)換向時(shí)間被延長(zhǎng)的時(shí)候，損耗也會(huì)增大，因?yàn)榱鹘?jīng)同步整流開關(guān)元件體二極管的電流的時(shí)間也延長(zhǎng)了，此外還會(huì)增大變壓器的泄漏損耗。
另一方面，由于完全可以防止同步整流開關(guān)元件214和215受到損壞，同時(shí)縮短變壓器213的換向時(shí)間，也就是說，減少或者優(yōu)化產(chǎn)生本發(fā)明這個(gè)實(shí)施方案中具有空載時(shí)間的控制信號(hào)OUT1和OUT2的驅(qū)動(dòng)電路205的泄漏電感，利用自驅(qū)動(dòng)類型的整流電路能夠?qū)㈦娏τ行У靥峁┙o開關(guān)電源201。
這樣，通過讓本發(fā)明這個(gè)實(shí)施方案中開關(guān)元件209和210具有空載時(shí)間，能夠獲得可靠，低成本和低損耗的開關(guān)電源201。
還有，根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案，雖然已經(jīng)描述了開關(guān)元件采用硬件切換的開關(guān)電源201，但是開關(guān)元件209和210也可以通過在開關(guān)電源209的另一個(gè)接頭和變壓器213的一個(gè)輸入部分之間連接一個(gè)電感218，利用例如圖12所示的空載時(shí)間進(jìn)行軟切換。
于是可以制作出低損耗、高可靠的開關(guān)電源。
雖然按照本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案在前級(jí)采用的是降壓變換器，但是前級(jí)的變換器可以是除了降壓變換器以外的任何其它變換器，比如升壓變換器和任何其它變換器。
關(guān)于后級(jí)變換器，可以采用除了半橋變換器以外的任何變換器；例如，可以將推挽變換器或者全橋變換器這樣的各種變換器應(yīng)用到本發(fā)明中。
關(guān)于輸出整流電路，本發(fā)明并不限于采用中心抽頭類型的，而是可以采用電流倍增器類型的。
實(shí)施方案3下面將參考附圖描述本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施方案。
圖13是本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施方案中開關(guān)電源330的一個(gè)電路圖。
如圖13所示，本發(fā)明這個(gè)實(shí)施方案中的開關(guān)電源330采用了包括一個(gè)巴克變換器電路和一個(gè)半橋電路的一個(gè)初級(jí)電路，它們象傳統(tǒng)開關(guān)電源一樣串聯(lián)起來。開關(guān)電源330跟傳統(tǒng)(第三種相關(guān)技術(shù))開關(guān)電源的不同之處在于，傳統(tǒng)開關(guān)電源中的整流電路55換成了整流電路331，控制電路332和333替換了傳統(tǒng)開關(guān)電源中的控制電路63。至于其余部分，由于本發(fā)明中的開關(guān)電源在結(jié)構(gòu)上類似于傳統(tǒng)開關(guān)電源，因此將省略相似的描述。
整流電路331包括第一個(gè)和第二個(gè)整流晶體管341和342，整流晶體管341和342之一的柵極連接在變壓器301次級(jí)線圈和另一個(gè)整流晶體管之間。因此，第一個(gè)和第二個(gè)整流晶體管341和342的開/關(guān)被變壓器301次級(jí)線圈中產(chǎn)生的電壓自動(dòng)控制；也就是說，整流電路331是自驅(qū)動(dòng)類型的同步整流電路。
除了通過絕緣電路308提供的輸出電壓Vo以外，控制電路332還接收用戶給出的控制信號(hào)S，形成控制脈沖Vgs309和Vgs310，提供給巴克變換器電路303中的第一個(gè)和第二個(gè)主開關(guān)309和310的柵極，從而使輸出電壓Vo具有控制信號(hào)S說明的電壓值。在這種情況下，雖然控制信號(hào)S可以是能夠選擇兩種輸出電壓Vo的信號(hào)，但是根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方案，將1比特的數(shù)字信號(hào)用作控制信號(hào)S。當(dāng)控制信號(hào)S為高電平的時(shí)候，輸出電壓Vo(Vo1)應(yīng)當(dāng)是3.3V，當(dāng)控制信號(hào)S為低電平的時(shí)候，輸出電壓Vo(Vo2)應(yīng)該是1.5V.但是，本發(fā)明并不限于這種方案，例如，將302比特或者更多比特的數(shù)字信號(hào)用作控制信號(hào)S的時(shí)候，可以選擇三種輸出電壓Vo。此外，可以將模擬信號(hào)用作控制信號(hào)S，按照它的電壓值(或者電流值)線性地產(chǎn)生輸出電壓Vo。
此外，控制電路332對(duì)控制脈沖Vgs309和Vgs310的控制是所謂的工作比控制，巴克變換器是通過調(diào)整固定頻率狀態(tài)中控制脈沖的導(dǎo)通時(shí)間來進(jìn)行控制的。
收到控制信號(hào)S的時(shí)候，控制電路333產(chǎn)生控制脈沖Vgs311和Vgs312，按照控制信號(hào)S提供給半橋電路304中第三個(gè)和第四個(gè)主開關(guān)311和312的柵極。具體而言，半橋電路304是通過按照空載時(shí)間DT固定的情況下控制信號(hào)說明的電壓值調(diào)整頻率來加以控制的。
圖14A和14B是說明控制電路333工作過程的時(shí)序圖。
如圖14A和14B所示，當(dāng)控制信號(hào)S是高電平的時(shí)候，控制脈沖Vgs311和Vgs312的頻率被設(shè)置成f1，當(dāng)控制信號(hào)S是低電平的時(shí)候，控制信號(hào)Vgs311和Vgs312的頻率被設(shè)置成f2(＜f1)。但是，當(dāng)控制信號(hào)S具有兩個(gè)電平之一的時(shí)候，控制脈沖Vgs311和Vgs312中的一個(gè)為低電平的時(shí)間內(nèi)，也就是空載時(shí)間DT，被控制為恒定值。因此，當(dāng)控制信號(hào)S為低電平的時(shí)候的工作比小于控制信號(hào)S為高電平的時(shí)候的工作比的時(shí)候，當(dāng)控制信號(hào)S為低電平的時(shí)候，半橋電路304使電壓降更大。
在這種情況下，當(dāng)控制信號(hào)S為高電平的時(shí)候如何設(shè)置頻率f1，以及當(dāng)控制信號(hào)S為低電平的時(shí)候如何設(shè)置頻率f2，取決于控制信號(hào)S為高電平的時(shí)候的輸出電壓Vo1，當(dāng)控制信號(hào)S為低電平的時(shí)候要產(chǎn)生的輸出電壓Vo2，以及固定的空載時(shí)間DT。最好是讓輸出電壓Vo1跟Vo2的比值與控制信號(hào)S為高電平的時(shí)候工作比跟控制信號(hào)S為低電平的時(shí)候工作比之間的比值相同。通過這樣來設(shè)置f1和f2，當(dāng)控制信號(hào)S取兩個(gè)電平之一的時(shí)候，巴克變換器電路303的電壓降可以基本上是常數(shù)。
此外，空載時(shí)間DT最好是按照第一個(gè)和第二個(gè)整流晶體管341和342的工作延遲時(shí)間來確定，從而使空載時(shí)間DT基本上跟第一個(gè)和第二個(gè)整流晶體管341和342的工作延遲時(shí)間減去變換器301泄漏換向時(shí)間得到的結(jié)果相同。第一個(gè)和第二個(gè)整流晶體管341和342的工作延遲時(shí)間被定義為第一個(gè)和第二個(gè)整流晶體管341和342的柵源電壓下降到門限值以下，直到第一個(gè)和第二個(gè)整流晶體管實(shí)際截止為止所需要的時(shí)間。
當(dāng)空載時(shí)間DT被設(shè)置成基本上等于第一個(gè)和第二個(gè)整流晶體管341和342工作延遲時(shí)間減去變壓器301泄漏換向時(shí)間得到的結(jié)果的時(shí)候，沒有任何直通電流流經(jīng)第一個(gè)和第二個(gè)整流晶體管341和342，同時(shí)可以盡可能地減小流進(jìn)第一個(gè)和第二個(gè)整流晶體管341和342的體二極管的電流。
在這個(gè)時(shí)候，空載時(shí)間DT可以被設(shè)置成基本上比第一個(gè)和第二個(gè)整流晶體管341和342的工作延遲時(shí)間減去變壓器301的泄漏換向時(shí)間得到的結(jié)果長(zhǎng)，從而獲得一定余量。在這種情況下，當(dāng)經(jīng)過整流晶體管341和342的體二極管的電流用完余量的時(shí)候，這個(gè)余量最好是一個(gè)最小值。
按照以上方案，在本發(fā)明這個(gè)實(shí)施方案中的開關(guān)電源330里，驅(qū)動(dòng)工作電壓為3.3V的負(fù)載的時(shí)候，控制信號(hào)S為高電平，驅(qū)動(dòng)工作電壓為1.5V的負(fù)載的時(shí)候，控制信號(hào)S為低電平，這樣就能驅(qū)動(dòng)任意負(fù)載。在這種情況下，由于輸出電壓Vo(3.3V或者1.5V)的切換是通過切換半橋電路304中的工作頻率來完成的，能夠防止巴克變換器電路303的負(fù)載變大，因?yàn)椴槐靥岣呓档偷碾妷?，即使是被?qǐng)求的輸出電壓Vo被設(shè)置成低電壓。
在本發(fā)明這個(gè)實(shí)施方案的開關(guān)電源330里，輸出電壓Vo的切換是通過切換半橋電路來實(shí)現(xiàn)的，通過巴克變換器電路303的工作而穩(wěn)定地輸出電壓Vo。由于巴克變換器電路303和半橋電路304功能相同，因此不必嚴(yán)格地協(xié)調(diào)巴克變換器電路303跟半橋電路的工作，從而能夠簡(jiǎn)化操作。
在本發(fā)明這個(gè)實(shí)施方案的開關(guān)電源330里，通過讓半橋電路304的空載時(shí)間DT基本上等于從第一個(gè)和第二個(gè)整流晶體管341和342的工作延遲時(shí)間減去變壓器301泄漏換向時(shí)間得到的結(jié)果，防止了產(chǎn)生直通電流的時(shí)候，能夠盡可能地減小流進(jìn)整流晶體管341和342的體二極管的電流。這樣，整流電路331中的損耗能夠被有效地減小。
顯然，本發(fā)明并不限于上面描述的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，而是可以有各種變化和改進(jìn)，而不會(huì)偏離本發(fā)明的范圍，不用說這些變化和改進(jìn)屬于權(quán)利要求的一部分。
在本發(fā)明以上實(shí)施方案的開關(guān)電源330里，雖然將巴克變換器電路303和半橋電路304串聯(lián)起來作為變壓器301的初級(jí)電路，但是本發(fā)明并不限于使用這樣的初級(jí)電路，而是可以串聯(lián)其它初級(jí)電路。可以不采用巴克變換器電路303，而是采用例如升壓變換器電路、前向變換器電路、全橋電路、推挽電路或者任何其它電路。
在本發(fā)明以上實(shí)施方案的開關(guān)電源330里，雖然將包括第一個(gè)和第二個(gè)整流晶體管341和342的整流電路用作變壓器301的次級(jí)電路，但是本發(fā)明并不限于采用這樣的變換器1次級(jí)電路，還是可以采用其它種類的電路，例如，采用二極管的整流電路。
在本發(fā)明以上實(shí)施方案的開關(guān)電源330里，雖然將1比特信號(hào)用作控制信號(hào)S，當(dāng)控制信號(hào)S為高電平的時(shí)候?qū)⒖刂泼}沖Vgs311和Vgs312的頻率設(shè)置為f1，當(dāng)控制信號(hào)S為低電平的時(shí)候?qū)⒖刂泼}沖Vgs311和Vgs312的頻率設(shè)置為f2(＞f1)，但是也可以將2比特或者更多比特用作控制信號(hào)S。在能夠選擇四種輸出電壓Vo的情況下，控制脈沖Vgs311和Vgs312的頻率可以設(shè)置成對(duì)應(yīng)的四級(jí)。如果將模擬信號(hào)用作控制信號(hào)S，輸出電壓Vo可以按照它的電壓值(或者電流值)線性地選擇，控制脈沖Vgs311和Vgs312的頻率也就可以線性地設(shè)置。
如上所述，本發(fā)明的開關(guān)電源能夠有效地防止產(chǎn)生直通電流。
此外，本發(fā)明還有以下優(yōu)點(diǎn)(1)能夠有效地防止第一個(gè)和第二個(gè)同步整流開關(guān)元件同時(shí)導(dǎo)通，變壓器的泄漏電感最小，或者能夠用最佳的方式控制泄漏電感引起的換向時(shí)間，從而獲得低成本、低損耗的開關(guān)電源；和(2)由于能夠獲得低損耗的開關(guān)電源，因此開關(guān)電源體積很小。
此外，本發(fā)明的開關(guān)電源中可以用一種簡(jiǎn)單的控制方法切換輸出電壓Vo，抑制整流電路中產(chǎn)生的損耗。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)電源，包括一個(gè)變壓器；變壓器初級(jí)線圈一側(cè)的一個(gè)開關(guān)電路；變壓器次級(jí)線圈一側(cè)，至少有一個(gè)整流晶體管的一個(gè)同步整流電路；變壓器次級(jí)線圈一側(cè)，形成跟開關(guān)電路的切換同步的第一個(gè)控制信號(hào)的一個(gè)整流晶體管驅(qū)動(dòng)電路；和一個(gè)時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生電路，它接收第一個(gè)控制信號(hào)，在第一個(gè)信號(hào)的基礎(chǔ)之上形成第二個(gè)控制信號(hào)，在第一個(gè)控制信號(hào)的一個(gè)邊緣超過整流晶體管的門限電壓，在比第一個(gè)控制信號(hào)的另一個(gè)邊緣早預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)間的時(shí)候下降到整流晶體管的門限電壓以下，并且用于將得到的第二個(gè)控制信號(hào)提供給整流晶體管的控制電極。
2.權(quán)利要求1的開關(guān)電源，其中第一個(gè)控制信號(hào)的波形是在第一個(gè)電位、第二個(gè)電位和第一個(gè)跟第二個(gè)電位之間一個(gè)中間電位之間交替重復(fù)的一個(gè)波形，其中第一個(gè)控制信號(hào)的一個(gè)邊緣對(duì)應(yīng)于從第一個(gè)電位變到中間電位，第一個(gè)控制信號(hào)的另一個(gè)邊緣對(duì)應(yīng)于從中間電位變到第一個(gè)電位。
3.權(quán)利要求2的開關(guān)電源，其中在第一個(gè)控制信號(hào)從第二個(gè)電位變到中間電位以后，直到第一個(gè)控制信號(hào)從中間電位變到第一個(gè)電位的時(shí)間段內(nèi)，第二個(gè)控制信號(hào)的電壓降低到整流晶體管門限電壓以下。
4.權(quán)利要求3的開關(guān)電源，其中的時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生電路包括接收第一個(gè)控制信號(hào)，形成中間信號(hào)，在第一個(gè)控制信號(hào)的一個(gè)邊緣上從第一個(gè)邏輯電平變到第二個(gè)邏輯電平，在第一個(gè)控制信號(hào)從第二個(gè)電位變到中間電位的時(shí)候從第二個(gè)邏輯電平變到第一個(gè)邏輯電平的第一個(gè)單元；和接收中間信號(hào)，將中間信號(hào)從第二個(gè)邏輯電平變到第一個(gè)邏輯電平的時(shí)刻推遲，形成第二個(gè)控制信號(hào)的第二個(gè)單元。
5.權(quán)利要求4的開關(guān)單元，其中的第一個(gè)單元包括將第一個(gè)控制信號(hào)分壓的一個(gè)分壓電路；延遲分壓電路輸出信號(hào)的一個(gè)延遲電路；和將第一個(gè)控制信號(hào)跟延遲電路的輸出信號(hào)進(jìn)行比較，形成中間信號(hào)的一個(gè)比較器。
6.權(quán)利要求5的開關(guān)電源，其中的延遲電路包括第一個(gè)時(shí)間常數(shù)電路，用于為分壓電路輸出信號(hào)一個(gè)方向的變化提供一個(gè)延遲；和第二個(gè)時(shí)間常數(shù)電路，用于為分壓電路輸出信號(hào)的反向變化提供一個(gè)延遲。
7.權(quán)利要求6的開關(guān)電源，其中第一個(gè)時(shí)間常數(shù)電路的時(shí)間常數(shù)被設(shè)置成使得第一個(gè)控制信號(hào)從第二個(gè)電位變到中間電位的時(shí)候，延遲電路輸出信號(hào)的電位上升到至少高于中間電位，其中第二個(gè)時(shí)間常數(shù)電路的時(shí)間常數(shù)被設(shè)置成使得第一個(gè)控制信號(hào)的第一個(gè)邊緣上，延遲電路輸出信號(hào)的電位下降到至少低于中間電位。
8.權(quán)利要求1的開關(guān)電源，其中的開關(guān)電路是半橋電路、全橋電路、推挽電路和有源鉗位電路中的一個(gè)。
9.一種開關(guān)電源，包括一個(gè)開關(guān)電路，跟一個(gè)輸入電源連接，有第一個(gè)主開關(guān)和第二個(gè)主開關(guān)，以空載時(shí)間交替導(dǎo)通；第一個(gè)整流晶體管，用于在第二個(gè)主開關(guān)截止的時(shí)候進(jìn)行整流；第二個(gè)整流晶體管，用于在第一個(gè)主開關(guān)截止的時(shí)候進(jìn)行整流；和一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，用于驅(qū)動(dòng)第一個(gè)和第二個(gè)整流晶體管，其中的驅(qū)動(dòng)單元用于在基本上要插入的整個(gè)第一個(gè)空載時(shí)間內(nèi)提供一個(gè)開信號(hào)給第一個(gè)整流晶體管的控制電極，當(dāng)導(dǎo)通的主開關(guān)從第二個(gè)主開關(guān)變成第一個(gè)主開關(guān)的時(shí)候，在第一個(gè)空載時(shí)間的一部分提供開信號(hào)給第二個(gè)整流晶體管的電極，其中的驅(qū)動(dòng)單元用于在基本上要插入的整個(gè)第二個(gè)空載時(shí)間內(nèi)將開信號(hào)提供給第二個(gè)整流晶體管的控制電極，當(dāng)導(dǎo)通的主開關(guān)從第一個(gè)主開關(guān)變成第二個(gè)主開關(guān)的時(shí)候，在第二個(gè)空載時(shí)間的一部分提供開信號(hào)給第一個(gè)整流晶體管的電極。
10.權(quán)利要求9的開關(guān)電源，其中第一個(gè)空載時(shí)間的一部分是包括第一個(gè)空載時(shí)間開始時(shí)間的一個(gè)連續(xù)時(shí)間段，其中第二個(gè)空載時(shí)間的一部分是包括第二個(gè)空載時(shí)間開始時(shí)間的一個(gè)連續(xù)時(shí)間段。
11.一種開關(guān)電源，包括第一個(gè)開關(guān)元件和第二個(gè)開關(guān)元件，它們?cè)谧儔浩鞯某跫?jí)線圈一側(cè)，跟一個(gè)電源串聯(lián)；一個(gè)變換器，擁有第一個(gè)同步整流開關(guān)元件和第二個(gè)同步整流開關(guān)元件，跟變壓器的次級(jí)線圈一側(cè)串聯(lián)；和一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，用于控制第一個(gè)和第二個(gè)開關(guān)元件，產(chǎn)生第一個(gè)控制信號(hào)和第二個(gè)控制信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)都有一個(gè)空載時(shí)間，在這些空載時(shí)間內(nèi)，第一個(gè)和第二個(gè)開關(guān)元件不導(dǎo)通。
12.權(quán)利要求11的開關(guān)電源，其中驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的第一個(gè)和第二個(gè)控制信號(hào)的空載時(shí)間是比同步整流開關(guān)元件工作延遲時(shí)間減去由于變壓器泄漏電感應(yīng)引起的換向時(shí)間得到的結(jié)果長(zhǎng)的一段時(shí)間，并且是比第一個(gè)控制信號(hào)半周期減去換向時(shí)間得到的結(jié)果短的一段時(shí)間。
13.權(quán)利要求11的開關(guān)單元，其中的電感在變壓器初級(jí)線圈一側(cè)的輸入部分，這個(gè)電感用于讓第一個(gè)和第二個(gè)開關(guān)元件在空載時(shí)間內(nèi)進(jìn)行軟切換。
14.權(quán)利要求11的開關(guān)電源，其中至少包括一個(gè)開關(guān)元件的前級(jí)變換器在變換器的前級(jí)。
15.權(quán)利要求14的開關(guān)電源，其中的變換器有一個(gè)固定的工作比，前級(jí)變換器進(jìn)行脈寬控制。
16.權(quán)利要求11的開關(guān)電源，其中的變換器是一個(gè)半橋變換器。
17.權(quán)利要求16的開關(guān)電源，其中的半橋變換器包括一個(gè)半橋電路，在變壓器初級(jí)線圈一側(cè)有第一個(gè)電容和第二個(gè)電容，第一個(gè)開關(guān)元件和第二個(gè)開關(guān)元件跟電源串聯(lián)；和一個(gè)自驅(qū)動(dòng)類型的同步整流電路，有第一個(gè)和第二個(gè)同步整流開關(guān)元件跟變壓器的次級(jí)線圈一側(cè)串聯(lián)。
18.一種開關(guān)電源，包括一個(gè)變壓器；第一個(gè)變換器和第二個(gè)變換器，串聯(lián)在變壓器初級(jí)線圈和一個(gè)電源輸入端之間；一個(gè)輸出電路，跟變壓器的次級(jí)線圈連接；和一個(gè)控制電路，用于控制第一個(gè)和第二個(gè)變換器，其中的控制電路用于控制第一個(gè)變換器的工作比和控制第二個(gè)變換器的頻率。
19.權(quán)利要求18的開關(guān)電源，其中的控制電路按照輸出電路輸出的當(dāng)前輸出電壓控制第一個(gè)變換器的工作比，按照設(shè)定值控制第二個(gè)變換器的工作頻率而不管當(dāng)前輸出電壓有多高。
20.權(quán)利要求18的開關(guān)電源，其中的控制電路控制第二個(gè)變換器，從而使空載時(shí)間是一個(gè)常數(shù)，而不管工作頻率是多少。
21.權(quán)利要求20的開關(guān)電源，其中的輸出電路包括用整流晶體管形成的一個(gè)自驅(qū)動(dòng)類型的同步整流電路，其中的空載時(shí)間被設(shè)置成基本上等于整流晶體管工作延遲時(shí)間減去由于變壓器泄漏電感應(yīng)引起的換向時(shí)間得到的結(jié)果。
22.權(quán)利要求18的開關(guān)電源，其中的第一個(gè)變換器是一個(gè)巴克變換器，第二個(gè)變換器是一個(gè)半橋電路變換器。
全文摘要
本發(fā)明的一種開關(guān)電源,包括一個(gè)時(shí)序信號(hào)產(chǎn)生電路(121),它接收整流晶體管驅(qū)動(dòng)電路(104)形成的第一個(gè)控制信號(hào),在第一個(gè)控制信號(hào)的基礎(chǔ)之上形成第二個(gè)控制信號(hào),提供第二個(gè)控制信號(hào)給整流晶體管(113)的一個(gè)控制電極。第一個(gè)控制信號(hào)跟半橋電路(102)的開關(guān)同步,第二個(gè)控制信號(hào)基本上在產(chǎn)生第一個(gè)信號(hào)的一個(gè)邊緣的時(shí)候超過整流晶體管(113)的門限電壓,在第一個(gè)控制信號(hào)另一個(gè)邊緣前面預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)刻下降到比整流晶體管(113)的門限電壓低。
文檔編號(hào)H02M3/335GK1388634SQ02120199
公開日2003年1月1日 申請(qǐng)日期2002年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月25日
發(fā)明者高木雅和, 山本純一, 清水克彥, 財(cái)津俊行 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社