專利名稱：用于開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)，該開關(guān)式電源電路在不進行開關(guān)期間暫停以在負載輕時減少其功耗。特別是，本發(fā)明涉及一種便于減少變壓器勵磁聲音并穩(wěn)定其開關(guān)操作的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
某些傳統(tǒng)的開關(guān)式電源電路設(shè)定一個開關(guān)暫停來停止其開關(guān)裝置的開關(guān)操作，用于在負載輕時減少其功耗。然而，流過變壓器的勵磁電流在開關(guān)周期和開關(guān)暫停之間轉(zhuǎn)換時變化很大，在開關(guān)暫停期間開關(guān)停止，引起變壓器勵磁聲音。
下列專利文件1公開了一種消除上述問題的開關(guān)式電源電路。所公開的開關(guān)式電源電路將變壓器勵磁電流的峰值限定于某一值以減少變壓器勵磁聲音。
圖10為專利文件1中所公開的開關(guān)式電源電路的方框圖。
現(xiàn)參見圖10，公開的開關(guān)式電源電路包括DC電源1、第一開關(guān)裝置2、控制電路3、輸出電壓反饋電路5、變壓器6、整流二極管7、整流電容器8、電流檢測電阻器10和限流電阻器11?？刂齐娐?接通和切斷開關(guān)裝置2。輸出電壓反饋電路5包括電阻器13、14、16、19和20；并聯(lián)穩(wěn)壓器15；電容器17；和光電耦合器18a和18b。變壓器6包括初級繞組6a、次級繞組6b和控制繞組6c。整流電容器8和二極管7使開關(guān)式電源電路的輸出平滑。負載9也在圖10中示出。
圖10所示的主電路按以下方式操作。通過使5第一開關(guān)裝置2接通和切斷來自電源1的DC電壓在變壓器6中通過初級繞組6a在次級繞組6b的兩端產(chǎn)生一個電壓。在變壓器6中次級繞組6b的兩端所產(chǎn)生電壓由二極管7和電容器8整流并轉(zhuǎn)換成DC電壓。輸出電壓反饋電路5在上述DC電壓上升時降低其反饋信號使輸出電壓可以穩(wěn)定在希望的值。
圖11為圖10所示的控制電路的方框圖?，F(xiàn)參見圖11，控制電路3包括驅(qū)動開關(guān)裝置2的驅(qū)動電路101、啟動脈沖發(fā)生電路104、用于接通和切斷的ON-OFFRS觸發(fā)器、接通定時信號輸出電路106、用于在正常模式和待機模式之間相互轉(zhuǎn)換的正常待機模式轉(zhuǎn)換信號輸出電路107(下文簡稱為“轉(zhuǎn)換信號輸出電路”)、用于待機模式的待機模式RS觸發(fā)器111、用于停止開關(guān)的開關(guān)停止比較器113、用于啟動開關(guān)的開關(guān)啟動比較器115、用于待機模式的待機模式比較器121、用于正常模式的正常模式比較器123、恒電流源117、恒電壓源112、114、116和122、與門103、124和126、非門125和或門127。
圖11中所示的控制電路按以下方式操作。首先，將描述負載輕時操作的正常模式。
當建立了到控制電路3的電源時，啟動脈沖發(fā)生電路104輸出啟動脈沖來設(shè)置ON-OFF RS觸發(fā)器105。當設(shè)置了ON-OFF RS觸發(fā)器105后，驅(qū)動電路10通過控制電路3的輸出端a使開關(guān)裝置2接通。當電流流過開關(guān)裝置2時，產(chǎn)生一個在檢測電阻器10兩端的電壓并且一個與電流值成比例的電壓輸入至控制電路3的輸入端d。
正常模式比較器123將從控制電路3的輸入端d輸入的電流值信號與輸入至控制電路3的輸入端b的反饋信號相比較。當電流值高于反饋信號時，正常模式比較器123輸出一個OFF信號(高電平)。因為轉(zhuǎn)換信號輸出電路107在此時刻正輸出一個正常模式信號(低電平)，將與門124的輸出和或門127的輸出設(shè)置在高電平。當將或門127的輸出設(shè)置在高電平時，ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位。當ON-OFFRS觸發(fā)器105復(fù)位時，驅(qū)動電路101通過輸出端a切斷開關(guān)裝置2。當開關(guān)裝置2切斷時，在變壓器6中次級繞組6b的兩端產(chǎn)生一個電壓并通過二極管7將能量饋送至電容器9和負載9。
當完成能量釋放時，在變壓器6中產(chǎn)生的次級繞組6b兩端的電壓降低。此時，在變壓器6中與輸入端c相連的控制繞組6c兩端所產(chǎn)生的電壓也降低了。當接通定時信號輸出電路106檢測到控制繞組6c兩端所產(chǎn)生并輸入到輸入端c的電壓的后沿時，接通定時信號輸出電路106設(shè)置ON-OFF RS觸發(fā)器105。當設(shè)置了ON-OFFRS觸發(fā)器105時，驅(qū)動電路101通過輸出端a接通開關(guān)裝置2。當電流流過開關(guān)裝置2且電流值信號超過反饋信號時，正常模式比較器123輸出一個OFF信號。
當輸出OFF信號時，ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位且驅(qū)動電路101切斷開關(guān)裝置2?？刂齐娐?響應(yīng)于來自接通定時信號輸出電路106的ON信號或來自啟動脈沖發(fā)生電路104的ON信號接通開關(guān)裝置2。控制電路3響應(yīng)于來自正常模式比較器123的OFF信號切斷開關(guān)裝置2?？刂齐娐?控制開關(guān)裝置2的接通周期以將開關(guān)式電源電路的輸出電壓穩(wěn)定于希望的值。
下面將描述當負載輕時操作的待機模式。
開關(guān)啟動比較器115將反饋信號與來自恒電壓源114的電壓相比較。當反饋電壓高于由恒電壓源114設(shè)定的開關(guān)啟動電壓Vth(H)時，開關(guān)啟動比較器115復(fù)位待機模式RS觸發(fā)器111。當待機模式RS觸發(fā)器111復(fù)位時，ON-OFF RS觸發(fā)器105從其復(fù)位狀態(tài)釋放。當ON-OFF RS觸發(fā)器105從其復(fù)位狀態(tài)釋放時，可以設(shè)置ON-OFF RS觸發(fā)器105，從而允許開關(guān)。
當從啟動脈沖發(fā)生電路104或接通定時信號輸出電路106輸出一個ON信號時，ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位。當ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位時，驅(qū)動電路101通過輸出端a接通開關(guān)裝置2。當電流流過開關(guān)裝置2時，在電流檢測電阻器10的兩端產(chǎn)生一個電壓并且與電流值成比例的電壓輸入至輸入端d。待機模式比較器121將從輸入端d輸入的電流值信號與在恒電壓源122中所設(shè)定的設(shè)定值相比較。當該電流值信號高于設(shè)定值時，待機模式比較器121輸出一個斷開信號(高電平)。
因為在此時刻轉(zhuǎn)換信號輸出電路107正在輸出一個待機模式信號(高電平)，將與門126的輸出和或門127的輸出設(shè)定在高電平。當將或門127的輸出設(shè)置在高電平時，ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位。當ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位時，驅(qū)動電路101通過輸出端a切斷開關(guān)裝置2。在待機模式RS觸發(fā)器111處于其復(fù)位狀態(tài)期間，控制電路3使開關(guān)裝置2在某一峰值電流值執(zhí)行開關(guān)操作。
開關(guān)停止比較器113將反饋信號與恒電壓源112的設(shè)定值相比較。當反饋信號低于由恒電壓源112設(shè)置的開關(guān)停止電壓時，開關(guān)停止比較器113設(shè)定待機模式RS觸發(fā)器111。當設(shè)定了待機模式RS觸發(fā)器111時，ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位。當ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位時，就可以設(shè)定ON-OFF RS觸發(fā)器105并禁止開關(guān)。當待機模式RS觸發(fā)器111處于其設(shè)定狀態(tài)時，控制電路3使開關(guān)裝置2不進行開關(guān)操作并保持停止開關(guān)裝置2的操作直至反饋信號超過開關(guān)啟動信號Vth(H)時。
圖12是說明圖10所示的傳統(tǒng)開關(guān)式電源電路的操作的波形圖。圖12示出當負載輕時的輸出電壓波形、反饋信號波形、待機模式RS觸發(fā)器111的輸出波形和變壓器6的勵磁電流波形。
如圖12所示，反饋信號的變化改變了待機模式RS觸發(fā)器111的狀態(tài)。當待機模式RS觸發(fā)器111處于設(shè)定狀態(tài)時，控制電路3在某峰值電流值執(zhí)行其開關(guān)操作?？刂齐娐?控制由開關(guān)周期和開關(guān)暫停的比所確定的脈沖占空比，以將輸出電壓穩(wěn)定在希望的值。
專利文件1JP P 2002-136125A如以上詳細說明的，專利文件1中公開的開關(guān)式電源電路將峰值變壓器勵磁電流限制成低于某一值以減少操作的待機模式中的變壓器勵磁聲音。然而，當負載變得比假定的重時，饋送至變壓器的次級側(cè)的能量不足，導(dǎo)致一個低輸出電壓。
因此，當負載變得比操作的待機模式中假定的重時最好提供一種用于控制開關(guān)式電源電路以便于防止開關(guān)式電源電路的輸出電壓變低的控制系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，當負載輕時停止開關(guān)以減少電源消耗的開關(guān)式電源電路設(shè)置有用于在從開關(guān)暫停轉(zhuǎn)換至開關(guān)周期時限制變壓器的勵磁電流的第一設(shè)定值和用于在從開關(guān)周期轉(zhuǎn)換至開關(guān)暫停時限制變壓器的勵磁電流的第二設(shè)定值。通過逐漸改變第一和第二設(shè)定值，防止變壓器勵磁電流快速變化并減少了變壓器勵磁聲音。通過逐漸改變第一和第二設(shè)定值，防止即使當負載變得比在輕負載的狀態(tài)中假定的重時輸出電壓變低。
有利地，設(shè)置了一個在開關(guān)周期的開始時充電并在開關(guān)周期結(jié)束時放電的電容器，當該電容器充電時電容器兩端的電壓用作第一設(shè)定值；當該電容器放電時電容器兩端的電壓用作第二設(shè)定值。減少了在開關(guān)開始和結(jié)束時引起的變壓器勵磁聲音。
有利地，設(shè)置了一個用于將電容器兩端的電壓與反饋信號相比較的比較器，當在開關(guān)周期中電容器兩端的電壓小于反饋信號時為電容器充電，而當在開關(guān)周期中電容器兩端的電壓大于反饋信號時為電容器放電，以使電容器兩端的電壓慢慢地跟隨反饋信號，并將電容器兩端的電壓用作變壓器的勵磁電流的參考值。通過使電容器兩端的電壓慢慢跟隨反饋信號并通過將電容器兩端的電壓用作變壓器的勵磁電流的參考值，可以在開關(guān)裝置接通時防止任何快速變化并減少由間歇的開關(guān)所引起的變壓器勵磁聲音。
通過提高在開關(guān)式電源電路啟動時的第一設(shè)定值和通過逐漸提高變壓器的峰值勵磁電流的參考值，可以防止在開關(guān)式電源電路啟動時在開關(guān)裝置中引起過電流并簡化控制電路。
通過逐漸提高或降低從操作的正常模式轉(zhuǎn)換至操作的待機模式時或從操作的待機模式轉(zhuǎn)換至操作的正常模式的第一設(shè)定值和逐漸提高或減少變壓器的峰值勵磁電流的參考值，可以減少由模式轉(zhuǎn)換所引起的變壓器勵磁聲音。
通過設(shè)定一個用于檢測反饋信號的降低的第三設(shè)定值，通過設(shè)定一個比第三設(shè)定值大的用于檢測反饋信號的升高的第四設(shè)定值，通過將從反饋低于第三設(shè)定值的時刻直至反饋高于第四設(shè)定值的時刻的周期設(shè)定成開關(guān)暫停，并通過將從反饋信號高于第四設(shè)定值的時刻直至反饋信號低于第三設(shè)定值的時刻的周期設(shè)定成開關(guān)周期，自動將開關(guān)周期轉(zhuǎn)換至開關(guān)暫?；?qū)㈤_關(guān)暫停轉(zhuǎn)換至開關(guān)周期。
通過將第四設(shè)定值降低接近第三設(shè)定值但不至于使第四設(shè)定值低于第三設(shè)定值，用于自動將開關(guān)周期轉(zhuǎn)換至開關(guān)暫?；?qū)㈤_關(guān)暫停轉(zhuǎn)換至開關(guān)周期的電路部分被用于在負載在操作的正常模式中輕時防止輸出電壓異常升高并且簡化了控制電路。
根據(jù)本發(fā)明，可以獲得一種用于減少操作的待機模式中的變壓器勵磁聲音的功能，一種用于在開關(guān)式電源電路的啟動時防止過電流在開關(guān)裝置中流動的功能，和一種用于當負載變得比操作的待機模式中假定的重時防止輸出電壓降低的功能。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的開關(guān)電源電路的方框圖。
圖2為圖1中所示的控制電路的方框圖。
圖3為說明圖1中所示的傳統(tǒng)的開關(guān)式電源電路的操作的波形圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的控制電路的方框圖。
圖5為說明圖4中所示的控制電路的操作的波形圖。
圖6為根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的控制電路的方框圖。
圖7為說明圖6中所示的控制電路的操作的波形圖。
圖8為根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的控制電路的方框圖。
圖9為說明圖8中所示的控制電路的操作的波形圖。
圖10為專利文件1中所公開的開關(guān)式電源電路的方框圖。
圖11為圖10中所示的控制電路的方框圖。
圖12為說明圖10中所示的傳統(tǒng)的開關(guān)式電源電路的操作的波形圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參照示出本發(fā)明的較佳實施例的附圖詳細說明本發(fā)明。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的開關(guān)電源電路的方框圖。
現(xiàn)參見圖1，根據(jù)第一實施例的開關(guān)式電源電路與圖10中所示的傳統(tǒng)的開關(guān)式電源電路的不同之處在于在根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的開關(guān)式電源電路中用電流檢測電路4代替了傳統(tǒng)開關(guān)式電源電路中的電流檢測電阻器10。因為根據(jù)第一實施例的開關(guān)式電源電路的操作也圖10中所示的傳統(tǒng)的開關(guān)式電源電路的操作相同，省略對其的重復(fù)說明。
圖2為圖1中所示的控制電路的方框圖。圖2中所示的控制電路是圖11中所示的控制電路的改進。具體來說，在圖11中所示的控制電路中添加了非門128、或門129、用于判斷充電狀況的充電比較器131、用于判斷放電狀況的放電比較器132、恒電壓源133、恒電流源134和135、電容器136和與門137。
下面將首先說明圖2中所示的控制電路的操作的正常模式。
因為轉(zhuǎn)換信號輸出電路107在操作的正常模式中正輸出正常模式信號(低電平)，或門129正輸出一個開關(guān)許可信號(高電平)。當建立了控制電路3的電源時，啟動脈沖發(fā)生電路104輸出啟動脈沖并設(shè)置ON-OFF RS觸發(fā)器105。當設(shè)置了ON-OFF RS觸發(fā)器105時，與門102的輸出設(shè)置成高電平且驅(qū)動電路101通過輸出端a接通開關(guān)裝置2。
當電流流過開關(guān)裝置2時，電流檢測電路4將一個與電流值成比例的電壓輸入至輸入端d。正常模式比較器123將從輸入端d輸入的電流值信號與輸入至輸入端b的反饋信號相比較。當電流值信號超過反饋信號時，正常模式比較器123輸出一個OFF信號(高電平)。因為在此時刻時轉(zhuǎn)換信號輸出電路107正輸出正常模式信號(低電平)，與門124的輸出和或門127的輸出被設(shè)置成高電平。
當或門127的輸出被設(shè)置成高電平時，ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位。當ON-OFFRS觸發(fā)器105復(fù)位時，驅(qū)動電路101通過輸出端a切斷開關(guān)裝置2。當開關(guān)裝置2切斷時，在變壓器6的次級繞組6b兩端產(chǎn)生一個電壓并通過二極管7將能量饋送至電容器和負載9。當能量釋放完成時，在次級繞組6b兩端產(chǎn)生的電壓降低。同時，連接至輸入端C的控制繞組6C兩端產(chǎn)生的電壓也降低。
當接通定時輸出電路106檢測到在控制繞組6c兩端產(chǎn)生的并輸入至輸入端c的電壓的后沿時，接通定時信號輸出電路106設(shè)置ON-OFF RS觸發(fā)器105。當設(shè)置了ON-OFF RS觸發(fā)器105時，驅(qū)動電路101通過輸出端a接通開關(guān)裝置2。當電流流過開關(guān)裝置2且電流值信號高于反饋信號時，正常模式比較器123輸出該OFF信號。當輸出OFF信號時，ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位且驅(qū)動電路101切斷開關(guān)裝置2。
控制電路3響應(yīng)來自啟動脈沖發(fā)生電路104的ON信號或來自接通定時信號輸出電路106的ON信號接通開關(guān)裝置2?？刂齐娐?響應(yīng)來自正常模式比較器123的OFF信號切斷開關(guān)裝置2?？刂齐娐?控制開關(guān)裝置2的ON周期以將開關(guān)式電源電路的輸出電壓穩(wěn)定在希望的值。圖2中所示的控制電路以與圖11中所示的控制電路相同的方式執(zhí)行操作的正常模式。
下面將說明操作的待機模式。
因為轉(zhuǎn)換信號輸出電路107在操作的待機模式中輸出待機模式信號(高電平)，或門129只有在待機模式RS觸發(fā)器111處于高電平時才輸出一個開關(guān)許可信號(高電平)。開關(guān)啟動比較器115將反饋信號與由恒電壓源114所設(shè)定的設(shè)定值相比較。當反饋信號高于由恒電壓源114所設(shè)定的啟動電壓Vth(H)，開關(guān)啟動比較器115設(shè)置待機模式RS觸發(fā)器111。當設(shè)置了待機模式RS觸發(fā)器111時，或門129輸出開關(guān)許可信號(高電平)。因此，開關(guān)被許可。
充電比較器131將反饋信號與電容器136的電壓相比較。當反饋信號高于電容器136的電壓時，充電比較器131輸出一個高電平信號。因為就在開關(guān)許可信號輸出之前電容器136的電壓為O，充電比較器131輸出高電平信號。當設(shè)置了待機模式RS觸發(fā)器111時，與門137的輸出設(shè)置成高電平。當與門137的輸出設(shè)置成高電平時，恒電流源134用恒定電流為電容器136充電且電容器136的電壓逐漸上升。
當從啟動脈沖發(fā)生電路104或接通定時信號輸出電路106輸出ON信號時，設(shè)置ON-OFF RS觸發(fā)器105。當設(shè)置了ON-OFF RS觸發(fā)器105同時或門129正輸出該開關(guān)許可信號時，驅(qū)動電路101通過輸出端a接通開關(guān)裝置2。當電流流過開關(guān)裝置2時，與電流值成比例的電壓從電流檢測電路4輸入至輸入端d。待機模式比較器121將從輸入端d輸入的電流值信號與電容器136的電壓相比較。當電流值信號高于電容器136的電壓時，待機模式比較器121輸出一個斷開信號(高電平)。
因為在此時刻轉(zhuǎn)換信號輸出電路107正輸出待機模式信號(高電平)，與門126的輸出和或門127的輸出被設(shè)定成高電平。當或門127的輸出設(shè)定成高電平時，ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位。當ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位時，驅(qū)動電路101通過輸出端a切斷開關(guān)裝置2。
因此，可以防止勵磁電流的快速增加并通過用逐漸上升一設(shè)定值的電容器136的電壓逐漸增加勵磁電流來減少變壓器勵磁聲音。
放電比較器132將反饋信號與電容器136的電壓相比較。當反饋信號低于電容器136的電壓，放電比較器132輸出一個高電平信號。當放電比較器132設(shè)定成高電平時，恒電流源135以恒定電流為電容器136放電。電容器136的電壓逐漸減少。因此，可以防止勵磁電流快速減少并通過用逐漸降低一設(shè)定值的電容器136的電壓逐漸減少勵磁電流來減少變壓器勵磁聲音。
開關(guān)停止比較器113將恒電壓源112的電壓與電容器136的電壓相比較。當電容器136的電壓低于由恒電壓源112所設(shè)定的開關(guān)停止電壓Vth(L)時，開關(guān)停止比較器113復(fù)位待機模式RS觸發(fā)器111。當待機模式RS觸發(fā)器111復(fù)位時，或門129輸出開關(guān)禁止信號(低電平)以禁止開關(guān)。在反饋信號高于開關(guān)啟動信號Vth(H)并設(shè)置待機模式RS觸發(fā)器111之前開關(guān)被停止。
圖3為說明圖1中所示的傳統(tǒng)的開關(guān)式電源電路的操作的波形圖。圖3示出操作的待機模式中的輸出電壓波形、反饋信號波形、電容器136的輸出波形和變壓器6的電壓波形。如圖3所示，反饋信號的變化慢慢地改變電容器136的電壓。因為控制電路3用電容器136的電壓控制峰值電流值，變壓器6的峰值勵磁電流也慢慢地改變?？刂齐娐?控制脈沖占空比和峰值勵磁電流以將輸出電壓穩(wěn)定于希望的值。在操作的待機模式中，控制電路3響應(yīng)反饋信號增加峰值勵磁電流值并饋送與操作的正常模式中所饋送的能量相等的能量。
因此，得到一種便于減少操作的待機模式中所引起的變壓器勵磁聲音并在負載變得比待機模式假定的重時防止其輸出電壓降低的開關(guān)式電源電路。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的控制電路的方框圖。
根據(jù)第二實施例的控制電路與根據(jù)圖2中所示的第一實施例的控制電路的不同之處在于在圖4中所示的控制電路中放電比較器132的輸出與轉(zhuǎn)換信號輸出電路107相連。因為其它電路結(jié)構(gòu)與圖2所示的相同，省略對其的重復(fù)說明。
在開關(guān)式電源電路啟動時，轉(zhuǎn)換信號輸出電路107輸出待機模式信號(高電平)。開關(guān)啟動比較器107將反饋信號與恒電壓源114的設(shè)定值相比較。當反饋信號高于由恒電壓源114所設(shè)定的開關(guān)啟動電壓Vth(H)時，開關(guān)啟動比較器115設(shè)置待機模式RS觸發(fā)器111。當設(shè)置了待機模式RS觸發(fā)器111時，或門129輸出一個開關(guān)許可信號(高電平)以允許開關(guān)。
充電比較器131將反饋信號與電容器136的電壓相比較。當反饋信號超過電容器136的電壓時，充電比較器131輸出一個高電平信號。因為在開關(guān)式電源電路啟動時電容器136的電壓為0，充電比較器131輸出高電平信號。當設(shè)置了待機模式RS觸發(fā)器111時，與門137的輸出設(shè)置成高電平。當與門137的輸出設(shè)置成高電平時，恒電流源134用恒定電流為電容器136充電。電容器136的電壓逐漸上升。
啟動脈沖發(fā)生電路104輸出啟動脈沖且ON-OFF RS觸發(fā)器105被設(shè)置。當設(shè)置了ON-OFF RS觸發(fā)器105同時開關(guān)許可信號正被輸出時，驅(qū)動電路101通過輸出端a接通開關(guān)裝置2.當電流流過開關(guān)裝置2時，一個與電流值成比例的電壓從電流檢測電路4輸入至輸入端d。待機模式比較器121將輸入至輸入端d的電流值信號與電容器136的電壓相比較。當該電流值信號高于電容器136的電壓時，待機模式比較器121輸出一個斷開信號(高電平)。
因為轉(zhuǎn)換信號輸出電路107正輸出待機模式信號(高電平)，與門126的輸出和或門127的輸出被設(shè)定成高電平。當或門127的輸出設(shè)定成高電平時，ON-OFFRS觸發(fā)器105復(fù)位。當ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位時，驅(qū)動電路101通過輸出端a切斷開關(guān)裝置2.通過用電容器136的逐漸升高的電壓在開關(guān)式電源電路啟動時逐漸增加勵磁電流，可以防止在開關(guān)裝置2中引起過電流。
放電比較器132將反饋信號與電容器136的電壓相比較.當反饋信號低于電容器的電壓時，放電比較器132輸出高電平信號。轉(zhuǎn)換信號輸出電路107在將放電比較器132設(shè)定成高電平的時刻輸出正常模式信號(低電平)。此后，以與圖2中所示的控制電路相同方式執(zhí)行操作的正常模式和操作的待機模式。
圖5為說明圖4中所示的控制電路的操作的波形圖。圖5示出開關(guān)式電源電路啟動時的輸出電壓波形、反饋信號波形、電容器136的電壓波形和變壓器6的勵磁電流波形。因為控制電路3用電容器136慢慢上升的電壓來控制峰值電流值，變壓器6的峰值勵磁電流值也慢慢地增加。
圖6為根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的控制電路的方框圖。
圖6中所示的控制電路與圖2中所示的控制電路的不同之處在于待機模式RS觸發(fā)器111和輸出和放電比較器132的輸出與轉(zhuǎn)換信號輸出電路107相連，并從轉(zhuǎn)換信號輸出電路107輸出一個啟動信號C(開始)和一個結(jié)束信號C(結(jié)束)。圖6中所示的控制電路與圖2中所示的控制電路的不同之處還在于添加了與門143和146、或門142和145、非門144和147這些組件。
下面將說明圖6中所示的控制電路的操作。
在待機模式中，變換信號輸出電路107將啟動信號C(開始)的輸出和結(jié)束信號C(結(jié)束)的輸出保持在低電平。因為在此情況下的操作與圖2中的待機模式的相同，省略對其的重復(fù)說明。
下面將說明從操作的待機模式到操作的正常模式的轉(zhuǎn)換。
在設(shè)置待機模式RS觸發(fā)器111的時刻，變換信號輸出電路107以高電平輸出啟動信號C(開始)。當輸出啟動信號C(開始)(高電平)時，或門142的輸出和與門143的輸出設(shè)置成高電平，而非門147的輸出及與門146的輸出設(shè)置成低電平。
當與門143的輸出設(shè)置成高電平時，恒電流源135用恒定電流為電容器136充電。當與門146的輸出設(shè)置成低電平時，禁止從恒電流源135放電。由恒電流源135用恒定電流充電的電容器136的電壓逐漸上升。放電比較器132將電容器136的電壓與反饋信號相比較。當電容器136的電壓高于反饋信號時，放電比較器132的輸出被設(shè)置成高電平。
在放電比較器132的輸出設(shè)置成高電平的時刻，轉(zhuǎn)換信號輸出電路107輸出待機模式信號(高電平)。因為轉(zhuǎn)換信號輸出電路107在電容器136和反饋信號的電壓相等的情況下轉(zhuǎn)換模式，可以防止勵磁電流快速變化并減少了變壓器勵磁聲音。在操作的正常模式中，變換信號輸出電路107保持輸出啟動信號C(開始)(高電平)。電容器的電壓上升至由恒電壓源133的充電電壓所確定的上限并保持一恒定值。因為操作的正常模式是獨立于電容器136的電壓而執(zhí)行的，操作的正常模式以與圖2中相同的方式執(zhí)行。
下面將說明從操作的正常模式到操作的待機模式的轉(zhuǎn)換。
轉(zhuǎn)換信號輸出電路107將啟動信號C(開始)設(shè)置成低電平并以高電平輸出結(jié)束信號C(結(jié)束)。當輸出結(jié)束信號C(結(jié)束)時，或門145的輸出和與門146的輸出被設(shè)置成高電平，而非門144的輸出和與門143的輸出被設(shè)置成低電平。當與門143的輸出設(shè)置成低電平時，恒電流源135用恒定電流為電容器136放電。當與門143的輸出被設(shè)置成低電平時，禁止從恒電流源134充電。因為恒電流源135用恒定電流進行放電，電容器136的電壓逐漸下降。
放電比較器132將電容器136的電壓與反饋信號相比較。當電容器136的電壓低于反饋信號時，放電比較器132的輸出被設(shè)置成低電平。在放電比較器132的輸出被設(shè)置成低電平的時刻，轉(zhuǎn)換信號輸出電路107將結(jié)束信號C(結(jié)束)設(shè)置成低電平并輸出待機模式信號(高電平)。因為轉(zhuǎn)換信號輸出電路107在電容器136和反饋信號的電壓相等的情況下轉(zhuǎn)換模式，可以防止勵磁電流快速變化并減少了變壓器勵磁聲音。
圖7示出轉(zhuǎn)換模式時的輸出電壓波形、反饋信號波形、電容器135的電壓波形、變壓器6的勵磁電流波形、啟動信號波形、結(jié)束信號波形、和待機模式信號波形。電容器136的電壓在操作的待機模式轉(zhuǎn)換到操作的正常模式的時刻上升，并在操作的正常模式轉(zhuǎn)換到操作的待機模式的時刻下降。因為轉(zhuǎn)換信號輸出電路107在電容器136和反饋信號的電壓相等的情況下轉(zhuǎn)換模式，峰值變壓器勵磁電流慢慢地變化。
圖6中所示的電路便于減少在操作模式轉(zhuǎn)換時引起的變壓器勵磁聲音。
圖8為根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的控制電路的方框圖。
因為圖8中所示的控制電路與圖6中所示的控制電路的不同之處在于圖8中所示的控制電路不包括非門128和或門129但包括恒電壓源151和信號轉(zhuǎn)換電路152、153，下面將主要說明上述不同處。
因為在操作的待機模式中非門125輸出一個低電平信號，信號轉(zhuǎn)換電路152輸出恒電壓源114的電壓而信號轉(zhuǎn)換電路153輸出電容器136的電壓。因為以與圖6中所示的相同的方式執(zhí)行操作的待機模式，省略對它們的說明。
下面將說明操作的正常模式。
因為在操作的正常模式中非門125輸出高電平，信號轉(zhuǎn)換電路152輸出恒電壓源151的電壓而信號轉(zhuǎn)換電路153輸出反饋信號。開關(guān)啟動比較器115將該反饋信號與恒電壓源151的設(shè)置電壓相比較。將由恒電壓源151所設(shè)定的第二開關(guān)啟動電壓Vth(H2)設(shè)置成一個不低于開關(guān)停止電壓Vth(L)的低值。
當反饋信號高于第二開關(guān)啟動電壓Vth(H2)時開關(guān)啟動比較器115的輸出被設(shè)置成高電平。當開關(guān)啟動比較器115的輸出設(shè)置成高電平時，設(shè)置待機模式RS觸發(fā)器111。當設(shè)置了待機模式RS觸發(fā)器111時，允許開關(guān)。當允許開關(guān)且設(shè)置了ON-OFF RS觸發(fā)器105時，與門102的輸出被設(shè)置成高電平且控制電路3啟動接通和切斷開關(guān)裝置2。因為允許開關(guān)時控制電路3的操作與參照圖6所述的相同，省略對它們的詳細說明。
當輸出電壓因輕負載而上升時，輸出電壓反饋電路5降低反饋信號。當反饋信號低于開關(guān)停止電壓Vth(L)時，開關(guān)停止比較器113的輸出被設(shè)置成高電平。當開關(guān)停止比較器113的輸出設(shè)置成高電平時，待機模式RS觸發(fā)器111復(fù)位。當待機模式RS觸發(fā)器111復(fù)位時，禁止開關(guān)。當禁止開關(guān)時，控制電路3停止接通和切斷開關(guān)裝置2。因此，輸出電壓下降。因此，可以防止在操作的正常模式中引起輸出過電壓。當輸出電壓降低且反饋信號高于第二開關(guān)啟動電壓Vth(H2)時，允許開關(guān)且控制電路3重新開始接通和切斷開關(guān)裝置2。
因為以與參照圖6所述的相同的方式執(zhí)行從操作的正常模式到操作的待機模式的轉(zhuǎn)換，省略對其的重復(fù)說明。因為從操作的待機模式到操作的正常模式的轉(zhuǎn)換也與參照圖6所述的相同的方式進行，省略對其的重復(fù)說明。
圖9示出用于輕負載的操作的正常模式的輸出電壓波形、反饋信號波形、待機模式RS觸發(fā)器111的輸出波形和變壓器6的勵磁電流波形。如圖9清楚地顯示，通過反饋信號降低將待機模式RS觸發(fā)器111設(shè)置成低電平并停止開關(guān)。
圖8中所示的控制電路采用一個確定操作的待機模式中的開關(guān)周期和開關(guān)暫停的電路，在負載輕時在操作的正常模式期間防止輸出電壓異常升高。
權(quán)利要求
1.一種用于控制開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)，所述開關(guān)式電源電路包括一個包含初級繞組和次級繞組的變壓器及與所述變壓器的初級繞組串聯(lián)連接的開關(guān)裝置，所述變壓器的初級繞組的串聯(lián)電路和所述開關(guān)裝置與DC電源并聯(lián)連接，所述開關(guān)式電源電路切換所述開關(guān)裝置的接通和斷開，以在所述變壓器的次級繞組兩端產(chǎn)生一個電壓，所述開關(guān)式電源電路使次級繞組兩端所產(chǎn)生的電壓平滑，以獲得一個穩(wěn)定的DC輸出電壓，所述控制系統(tǒng)包括放大DC輸出電壓和參考電壓之間的差，以獲得一個反饋信號；用所述反饋信號調(diào)節(jié)所述開關(guān)裝置的ON(接通)周期，以控制輸出電壓；在正常負載的狀態(tài)下連續(xù)地切換所述開關(guān)裝置的接通和斷開，以執(zhí)行操作的正常模式；在輕負載的狀態(tài)下間歇地切換所述開關(guān)裝置的接通和斷開，以執(zhí)行包含了開關(guān)周期和開關(guān)暫停的操作的正常模式；設(shè)定第一設(shè)定值，所述第一設(shè)定值限制變壓器的峰值勵磁電流；當所述第一設(shè)定值小于所述反饋信號時在操作的待機模式中在開關(guān)周期開始時優(yōu)先地將所述第一設(shè)定值用于所述變壓器的峰值勵磁電流的參考值；和逐漸提高所述第一設(shè)定值。
2.如權(quán)利要求1所述的用于控制開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括設(shè)定一個第二設(shè)定值，所述第二設(shè)定值限制所述變壓器的峰值勵磁電流；當所述第二設(shè)定值大于所述反饋信號時在操作的待機模式中在開關(guān)周期結(jié)束時優(yōu)先地將所述第二設(shè)定值用于所述變壓器的峰值勵磁電流的參考值；和逐漸提高所述第二設(shè)定值。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于控制開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)式電源電路還包括在所述開關(guān)周期開始時充電并在所述開關(guān)周期結(jié)束時放電的電容器；和所述控制系統(tǒng)還包括將所述電容器充電時電容器兩端的電壓用作第一設(shè)定值；并將所述電容器放電時電容器兩端的電壓用作第二設(shè)定值。
4.如權(quán)利要求3所述的用于控制開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)式電源電路還包括將所述電容器兩端的電壓與所述反饋信號相比較的比較器；和所述控制系統(tǒng)還包括在所述開關(guān)周期中當所述電容器兩端的電壓小于所述反饋信號時為所述電容器充電，并在所述開關(guān)周期中當所述電容器兩端的電壓大于所述反饋信號時為所述電容器放電，從而使所述電容器兩端的電壓慢慢地跟隨所述反饋信號，并將所述電容器的兩端的電壓用作所述變壓器的峰值勵磁電流的參考值。
5.如權(quán)利要求1-4中任一所述的用于控制開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括在所述開關(guān)式電源電路啟動時逐漸提高所述第一設(shè)定值，以逐漸提高所述變壓器的峰值勵磁電流的參考值。
6.如權(quán)利要求1-5中任一所述的用于控制開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括在從操作的正常模式轉(zhuǎn)換到操作的待機模式時逐漸提高或降低所述第一設(shè)定值，以逐漸提高或降低所述變壓器的峰值勵磁電流的參考值。
7.如權(quán)利要求1-5中任一所述的用于控制開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括設(shè)定用于檢測所述反饋信號的下降的第三設(shè)定值；設(shè)定用于檢測所述反饋信號的上升的第四設(shè)定值，所述第四設(shè)定值比所述第三設(shè)定值大；將從所述反饋信號低于所述第三設(shè)定信號的時刻直至所述反饋信號高于所述第四設(shè)定值的時刻的周期設(shè)定成開關(guān)暫停；和將從所述反饋信號高于所述第四設(shè)定值的時刻直至所述反饋信號低于所述第三設(shè)定值的時刻的周期設(shè)定成開關(guān)周期。
8.如權(quán)利要求7所述的用于控制開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)，其特征在于，在所述操作的正常模式中，將所述第四設(shè)定值降低接近所述第三設(shè)定值但不至于低所述第三設(shè)定值。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的用于控制開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)包括在從開關(guān)暫停轉(zhuǎn)換到開關(guān)周期時限制變壓器6的勵磁電流的設(shè)定裝置，慢慢地改變由設(shè)定裝置所設(shè)定的設(shè)定值以防止變壓器6的勵磁電流快速變化并減少變壓器6的勵磁聲音，及逐漸改變該設(shè)定值，以即使在負載變得比輕負載操作期間的某個值重時防止輸出電壓降低。根據(jù)本發(fā)明的用于控制開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)便于減少輕負載下開關(guān)式電源電路的電源消耗，減少變壓器勵磁聲音并當負載輕時防止輸出電壓降低。
文檔編號H02M3/335GK1832313SQ200510099658
公開日2006年9月13日 申請日期2005年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月7日
發(fā)明者藤田憲司, 西川幸廣 申請人:富士電機電子設(shè)備技術(shù)株式會社