專利名稱：開關變換器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及開關變換器。本發(fā)明尤其而非排他地涉及使用達林頓(Darlington)結構的雙極晶體管的開關變換器。
背景技術：
現(xiàn)有技術的開關變換器電路圖示于圖1和圖2中。圖1和圖2之間的主要區(qū)別在于主開關元件的選擇。在圖1中，主開關元件為雙極晶體管，而在圖2中，主開關元件為MOSFET。雙極晶體管比MOSFET廉價得多。然而，MOSFET是優(yōu)選的，尤其是在較高功率級的情況下。這是由于如下原因:(a)雙極晶體管需要持續(xù)的基極電流以使其保持為導通狀態(tài)，而MOSFET僅需要柵極電容的充電來使其導通。(b)具有高擊穿電壓(如600-700V)的功率雙極晶體管的電流增益通常不高(如大約10至25，或者甚至在一些情況下小于10)。這使得用于驅動基極的功率相當大，當功率變換器將高功率傳遞至其輸出端時尤其如此。開關變換器電路的效率將隨之降低。通過使用達林頓結構的雙極晶體管，有效電流增益是各個晶體管的電流增益的乘積。因此，能夠容易地獲得幾百的有效電流增益，并且由于基極驅動引起的功率損耗能夠降低至與相同功率級的MOSFET對應部件的柵極驅動所引起的功率損耗相當。然而，市場上可供使用的達林頓晶體管通常為3引腳封裝，其中B為第一個基極且E為最后一個發(fā)射極，如圖3所示。易于通過小的基極電流使達林頓晶體管導通，但是由于內基極處的基極弛張(圖3中的Q2的基極引腳)，關斷很緩慢。因此，由于緩慢的開關轉換在開關器件中產(chǎn)生大量的熱，所以不適用于開關變換器應用。這造成了散熱問題以及效率降低。本發(fā)明的目的本發(fā)明的目的是克服或基本上改善上述缺點和/或更概括地提供一種改進的開關變換器。

發(fā)明內容
本文公開了一種開關變換器電路，包括:作為主開關元件的達林頓雙極器件，所述達林頓雙極器件具有第一基極端子和內基極端子；以及用于將電流驅動提供給所述第一基極端子以使所述達林頓雙極器件導通的部件；連接至所述第一基極端子和所述內基極端子的基極弛張電路，其使所述達林頓雙極器件關斷。達林頓雙極器件可以包括分立式雙極晶體管。可選地，達林頓雙極器件可以包括位于單塊式器件的共同基板上的兩個雙極晶體管。達林頓器件可以設置在例如單個四引腳封裝中。在優(yōu)選的電路結構中，達林頓雙極晶體管結構的內基極直接可達并且連接至有源器件以加快關斷時間。


圖1是現(xiàn)有技術的開關變換器的電路示意圖；圖2是現(xiàn)有技術的開關變換器的電路示意圖；圖3是達林頓晶體管的示意圖；以及圖4是使用包括分立式構件的達林頓雙極晶體管的開關變換器的電路示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將參照圖4以舉例說明的方式描述本發(fā)明的優(yōu)選形式。在圖4中，二極管Dl、D2、D3和D4形成將AC輸入整流成高壓DC的二極管電橋。Cl用作高壓DC的濾波電容器。Rl是提供初始電流以便在上電時開始工作的啟動電阻器。啟動電流進入雙極晶體管Q2的基極。雙極晶體管Q2和Q3形成達林頓晶體管開關器件。該基極電流產(chǎn)生流經(jīng)變壓器Tl的繞組LP的集電極電流，因此還產(chǎn)生流經(jīng)Tl的繞組LA、流經(jīng)電阻器R3和電容器C4的電流，以進一步提高到達Q2的基極電流。集電極電流隨后將持續(xù)增加，并且因此發(fā)射極電流(接近集電極電流)增加。這將使得電阻器R5處的電壓升高。當R5兩端的電壓足夠高以使兩個雙極晶體管Ql和Q4均導通時，Ql去除來自Q2 (達林頓對的第一晶體管)的基極電荷，而Q4去除來自Q3(達林頓對的內晶體管)的基極電荷。這將以快速響應時間關斷達林頓晶體管。變壓器Tl隨后將釋放已被存儲在Tl磁心的能量到次級繞組LS和LA中。在次級電路中，二極管D7用作整流二極管，而電容器C5用作濾波電容器。在初級電路中，D6用作整流二極管，而C2用作LA繞組的濾波電容器。另外，二極管D5、電阻器R2和高壓電容器C3一起形成初級繞組LP的緩沖器電路。在完成從LP到LS和LA的能量傳遞時，跨LP、LS和LA的電壓返至零。因此，LA和D6之間的節(jié)點將從大約-0.7V跳躍至C2正極的電壓。這樣隨后將開始使電流經(jīng)由C4和R3再次進入Q2的基極。這種能量傳遞循環(huán)將繼續(xù)，直到次級電路中的DC輸出達到由D8的齊納電壓限定的期望電壓加上光耦合器Ul中的發(fā)光二極管(LED)的正向電壓。R6用作限流電阻器。當DC輸出位于期望電壓以上時，Ul內的LED導通，這使得Ul內的光電晶體管導通。隨后，Ql和Q4兩者均導通,而Q2和Q3關斷。然后，禁止開關變換循環(huán)。當DC輸出降至期望值以下時，開關變換循環(huán)將重新開始，這使Ul內的LED關斷并且使Ul內的光電晶體管關斷。通過經(jīng)由Ul的反饋控制，實現(xiàn)了負載調節(jié)。使用如圖4所示的達林頓雙極晶體管結構的工作原理可擴展至其它開關變換器電路，并且可將形成達林頓晶體管對的兩個雙極晶體管集成到單個4引腳器件中，或者甚至與實際的開關變換器電路一起集成到單塊式器件中。圖示了使用兩個雙極晶體管的達林頓雙極結構。然而，構思可擴展至使用多個(多于兩個)雙極晶體管。
權利要求
1.一種開關變換器電路，包括: 作為主開關元件的達林頓雙極器件，所述達林頓雙極器件具有第一基極端子和內基極端子；以及 用于將電流驅動提供給所述第一基極端子以使所述達林頓雙極器件導通的部件；以及基極弛張電路，其連接至所述第一基極端子和所述內基極端子以使所述達林頓雙極器件關斷。
2.根據(jù)權利要求1所述的開關器件，其中，所述達林頓雙極器件包括分立式雙極晶體管。
3.根據(jù)權利要求1所述的開關器件，其中，所述達林頓雙極器件包括位于單個四引腳封裝中的兩個雙極晶體管。
4.根據(jù)權利要求1所述的開關器件，其中，所述達林頓雙極器件包括位于單塊式器件的共同基板上的兩個雙極晶體管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種開關變換器，其包括作為主開關元件的達林頓結構的雙極器件。將電流驅動提供給第一基極端子以使達林頓雙極器件導通。連接至第一基極端子和內基極端子的基極弛張電路使達林頓雙極器件關斷。
文檔編號H02M7/217GK103199715SQ20121049149
公開日2013年7月10日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權日2012年11月27日
發(fā)明者謝潮聲, 陳安邦 申請人:科域半導體有限公司