專利名稱：開關(guān)模式電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電路裝置，它具有一個與電子開關(guān)串聯(lián)的電感以及一個用來測量流過該電子開關(guān)的電流的電流敏感元件。當(dāng)此電流超過一個予先給定的最大值時，控制該電子開關(guān)導(dǎo)通的脈沖就被切斷。
這樣的電路裝置用來作為例如電子設(shè)備的開關(guān)模式電源，它們要在總電源電壓的一個較寬的范圍內(nèi)能高效率地工作。在開關(guān)模式電源中用到了一個電子開關(guān)，它由可變脈寬的脈沖控制，脈寬取決于整流后的總電流電壓和該開關(guān)模式電源的負(fù)載，這些脈沖由一個控制電路供給。脈沖的前沿根據(jù)控制作用而漂移，它們較早或較遲地置該電子開關(guān)于導(dǎo)通狀態(tài)。慣用的電子開關(guān)總有缺點，即它們被斷開時總帶有慣性地在控制脈沖的截止沿(后沿)之后它們保持導(dǎo)通到最長達(dá)10秒的時間，因此，在此時間間隔，集電極電流繼續(xù)流過開關(guān)模式電源的變壓器的充電線圈。用來保護(hù)電子開關(guān)不受過高的集電極電流的保護(hù)電路必須按開關(guān)模式電源的最大允許輸入電壓來選定。但這意味著當(dāng)輸入電壓小時，集電極電流達(dá)不到最大允許值，這就等于縮小了控制范圍。然而，這是同在使用這種電路時常常用到直到負(fù)載極限的要求相矛盾的，這種要求對于開關(guān)模式電源的費用是非常重要的。因此，保護(hù)電路必須這樣來設(shè)計，即在最不利的條件下，例如在最大輸入電壓時，遠(yuǎn)在達(dá)到最大允許電流之前就已起作用。此保護(hù)電流可如下計算
Ischutz＝Icmax-(Umax-T)/L其中，Icmax是流過電子開關(guān)的最大允許集電極電流，Umax是出現(xiàn)的最大輸入電壓，T是截止命令的延遲時間間隔，L是開關(guān)模式電源的儲能線圈的電感值?？梢钥闯?，該保護(hù)電流被等式右邊的第二項所減小。
本發(fā)明基于下述目的，即避免控制范圍被縮小的缺點，以使電子開關(guān)總能用到接近最大允許集電極電流。這意味著這種電子開關(guān)可以充分使用。這一目的由權(quán)利要求中所述的發(fā)明來實現(xiàn)。本發(fā)明的進(jìn)一步內(nèi)容可從權(quán)利要求的子條款中得出的。
下文將用一些實例說明這種電路裝置，這些實例都適于實現(xiàn)上述目的。


圖1是用來說明作為本發(fā)明的基礎(chǔ)的問題的示意圖;
圖2是電路裝置的第一個實例;
圖3是電路裝置的第二個實例;
圖4是用來說明本發(fā)明的效果的示意圖。
在圖1的上部畫出了電子開關(guān)的一個控制脈沖UB，其上升沿出現(xiàn)在一個高輸入電壓時刻，例如在t2時刻，這個上升沿是用控制時間上延遲的方法由一個脈寬調(diào)制器所產(chǎn)生。當(dāng)電子開關(guān)起動后，流經(jīng)開關(guān)模式電源的充電線圈的電流Ic就線性地增加，該電流必須至遲不過在達(dá)到允許的最大電流Icmax時就被截止。由于在t3時刻電子開關(guān)截止之后直至電子開關(guān)最后中斷而存在的時間間隔T內(nèi)集電極電流Ic仍然存在，因此必須注意到，電子開關(guān)已經(jīng)在一個相當(dāng)?shù)偷谋Ｗo(hù)電流時被斷開。該保護(hù)電流這樣來選擇，即在最大輸入電壓時-此時集電極電流的增加是最大的，當(dāng)達(dá)到最大電流時電子開關(guān)正好被截止，這意味著在截止沿之后有時間間隔T。在圖1的下部可以看出，在一個較小的輸入電壓時，電流Ic的增加是很慢的，電子開關(guān)基本上較早地在例如t1時刻就被接通，而且，在超過予先給定的保護(hù)電流值之后，電子開關(guān)將在時間間隔T之后被斷開，然而，這將達(dá)不到最大允許集電極電流Icmax。其結(jié)果是，開關(guān)模式電源的效率變得較低，因為根據(jù)已知的公式W＝L×I2/2，儲能依賴于電流的平方。
下面的兩個可能辦到的實例用于說明這種電路的工作情況。
圖2中表示出一個具有一個初級繞組2和不同的次級繞組3和4的開關(guān)模式電源的變壓器1。次級繞組3和4能為一個電子設(shè)備通過整流器5和6提供不同的工作電壓給電容器7和8。初級繞組2作為充電線圈連接，一頭與整流后的輸入電壓U相連，另一頭經(jīng)由電子開關(guān)9和用作電流敏感元件的敏感電阻10與公共地電位相連。電子開關(guān)9經(jīng)由一個電阻11被一個未表示出的脈寬調(diào)制器控制。由敏感電阻10產(chǎn)生的與電子開關(guān)9的集電極電流Ic成正比的電壓經(jīng)由電阻13被引到比較器12的(+)輸入端。比較器12的另一輸入端(-)與參考電壓Uref相連。若比較器12的(+)輸入端的電壓超過這個參考電壓Uref，比較器12就經(jīng)由電路級14使電子開關(guān)9的控制脈沖短路，從而電子開關(guān)9被截止。此外，比較器12的(+)輸入端與分壓器15，16則在輸入電壓U與參考電位之間切換。用這種方法，比較器12將根據(jù)此輸入電壓U的大小而接通或關(guān)斷該開關(guān)電路級14。若該輸入電壓較高，則敏感電阻10上測得的電壓值將較早地達(dá)到該比較器12的閾值。以這種方式將產(chǎn)生一個取決于輸入電壓U的可調(diào)閾值。在較高的輸入電壓時，電子開關(guān)截止較早。
該電路的進(jìn)一步修改示于圖3中，相同的元件將用與圖2相應(yīng)的參考數(shù)字表示出。根據(jù)圖3，電路中在比較器12的(+)輸入端所測得的集電極電流Ic的絕對值不受輸入電壓U的影響，但比較器12的(-)輸入端的參考電壓Uref將發(fā)生變化，為此，設(shè)置了一個具有負(fù)反饋的放大器級16，在它的同相輸入端(+)連有一固定參考電壓，這個參考電壓由分壓器17，18分接引出來。差動放大器16的反向輸入端(-)接輸入電壓U，其經(jīng)過分壓器19，20分壓并可以變化。若此輸入電壓增加，則該比較器(16)輸出端的增加電壓將減小，這將導(dǎo)致比較器12在一個較小的集電極電流Ic值時就已經(jīng)使開關(guān)電路級14接轉(zhuǎn)狀態(tài)，反之亦然。
圖4的示意圖中，可達(dá)到的集電極電流Ic表示為與輸入電壓U有關(guān)。直線a表示出已知的至今通用的恒定閾值的形狀，因此，保護(hù)電流總是在一個相等的集電極電流Ic1＝Ischutz時響應(yīng)。在這種情況下，在小輸入電壓時集電極電流也小，而且將達(dá)不到允許的集電極電流Icmax，如直線b所示。借助于所施加的測量可知，在保護(hù)電路響應(yīng)時刻的集電極電流的大小將根據(jù)輸入電壓而改變，如直線C所示。因此，達(dá)到最大的集電極電流Icmax(直線d)可以達(dá)到，因而也是在低輸入電壓時。
所述保護(hù)電路尤其適于集成。
權(quán)利要求
1.一種電路裝置，它具有一個與電子開關(guān)串聯(lián)的電感以及一個用來測量流過該電子開關(guān)的電流的電流敏感元件，當(dāng)此電流超過一予先給定的最大值時，控制該電子開關(guān)導(dǎo)通的脈沖就被斷開，其特征在于該予先給定的電流最大值的響應(yīng)閾值可以自動地依賴于此電路裝置的輸入電壓而改變。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1的電路裝置，其特征在于當(dāng)輸入電壓增加時，上述可予先給定的響應(yīng)閾值就減小，反之亦然。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1和2的電路裝置，其特征在于該響應(yīng)閾值經(jīng)由一個比較器產(chǎn)生，該比較器的一個輸入是參考電壓，另一輸入是一個依賴于該電路裝置輸入電壓的電壓，由電流敏感元件引出的電壓也與這個輸入端相連。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1和2的電路裝置，其特征在于該響應(yīng)閾值經(jīng)由一個比較器產(chǎn)生，該比較器的一個輸入是電流敏感元件產(chǎn)生的電壓，另一輸入端與一參考電壓相連，該參考電壓的值依賴于該電路裝置的輸入電壓而變，當(dāng)輸入電壓增加時，此參考電壓值就減小，反之亦然。
全文摘要
采用一個受控電子開關(guān)的電路裝置，保護(hù)電路的響應(yīng)閾值可依賴于提供給開關(guān)模式電源的輸入電壓而調(diào)整。
文檔編號H02M3/335GK1035402SQ8910073
公開日1989年9月6日 申請日期1989年2月10日 優(yōu)先權(quán)日1988年2月10日
發(fā)明者哈爾特曼·烏沃, 麥·烏多, 沃納姆斯·弗里茨 申請人:德國索姆森-布蘭特有限公司