專利名稱：電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種各種電器所用的電源裝置，具體來說，涉及一種就例如無繩電話、移動電話、PHS、攝像機一體型影視設(shè)備、個人計算機等小型便攜電器所用的非接觸式電源裝置而言有用的電源裝置。
背景技術(shù)：
一般知道有使開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈與其兩端連接的電容器的電壓諧振在次級一側(cè)獲得輸出的電源裝置。
作為在次級一側(cè)獲得穩(wěn)定輸出的手段，還采用種種控制初級一側(cè)的電路組成和控制次級一側(cè)的電路組成等。
先利用

圖15電路圖說明在初級一側(cè)設(shè)置控制電路作為對初級一側(cè)的控制，作為穩(wěn)定振蕩手段之一，通過電阻與二極管的串聯(lián)電路所組成的阻抗電路將開關(guān)元件控制極信號反饋至上述開關(guān)元件的輸出，控制開關(guān)的導(dǎo)通、截止區(qū)間進行穩(wěn)定的現(xiàn)有電源裝置。由圖可知，輸入電源1是市電經(jīng)整流平滑的直流電壓，該輸入電源1兩端連接有電阻2所組成的啟動電路與電容器3的串聯(lián)電路，并且連接有開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈4與開關(guān)元件5的串聯(lián)電路，開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈4兩端連接有電容器6。
電阻2與電容器3的接點通過電阻7與二極管8的串聯(lián)電路同開關(guān)元件5的漏極連接，通過開關(guān)變壓器的控制繞組9與開關(guān)元件5的控制極連接。開關(guān)變壓器次級一側(cè)線圈10的兩端連接有電容器11，并通過二極管12連接有電容器13，構(gòu)成為通過電容器13兩端獲得輸出。開關(guān)變壓器次級一側(cè)線圈10后面的負(fù)載側(cè)可斷開，可以根據(jù)需要獲得輸出。
以下說明上述現(xiàn)有電源裝置的動作。加上輸入電源1時便通過電阻2向電容器3開始充電。該電容器3的電壓通過開關(guān)變壓器的控制繞組9輸入開關(guān)元件5的控制極，一旦達到控制極的閾值電壓，開關(guān)元件5便開始導(dǎo)通。因此，開關(guān)變壓器的控制線圈9和開關(guān)變壓器次級一側(cè)線圈10感生出電壓，隨著開關(guān)變壓器控制線圈9電壓的上升，開關(guān)元件5的控制極電壓進一步增加，開關(guān)元件5靠正反饋作用瞬間處于完全導(dǎo)通狀態(tài)。
因此，開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈4的電流，也就是開關(guān)元件5的漏極電流直線增加，在開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈4中貯存能量。開關(guān)元件5處于完全導(dǎo)通狀態(tài)時，由電阻7與二極管8的阻抗電路14(或者也可以用圖15所示阻抗電路15來替代該阻抗電路14)，使電容器3電壓即開關(guān)元件5的控制極電壓開始放電。通過這種反饋作用，開關(guān)元件5的控制極電壓一旦低于閾值電壓，開關(guān)元件5急速處于截止。
開關(guān)元件5截止時，開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈4所感生的電壓反相，同時引起與電容器6的諧振。該諧振電壓再次反相時，便通過開關(guān)變壓器控制線圈9驅(qū)動使得開關(guān)元件5再次導(dǎo)通。與此同時，在次級一側(cè)也發(fā)生開關(guān)變壓器次級一側(cè)線圈10與電容器11的諧振，靠二極管12與電容器13的整流平滑電路向次級一側(cè)負(fù)載16提供直流輸出。
以下利用圖16電路圖說明控制次級一側(cè)輸出的現(xiàn)有技術(shù)。由圖可知，20是初級一側(cè)電源部，由DC輸入電源21、與此連接的高頻電流發(fā)生電路22、初級一側(cè)諧振電容器23和初級一側(cè)線圈24構(gòu)成。25是次級一側(cè)電源部，與初級一側(cè)電源部20分體設(shè)置，由次級一側(cè)線圈26、該次級一側(cè)線圈26兩端連接的次級一側(cè)諧振電容器27、次級一側(cè)整流器28、一端與次級一側(cè)整流器28連接而另一端與次級一側(cè)線圈26連接的輸出電容器29所構(gòu)成，并且使輸出穩(wěn)定電路30與上述輸出電容器29連接，同時使次級一側(cè)負(fù)載(未圖示)與該輸出穩(wěn)定電路連接。
綜上所述，上述現(xiàn)有技術(shù)由于控制的是初級一側(cè)和次級一側(cè)中的任意一側(cè)，因而不僅可用作一般電器的電源裝置，也可用于初級一側(cè)和次級一側(cè)設(shè)于不同殼體中的非接觸式電源裝置。
但圖15中電路構(gòu)成在如上所述的現(xiàn)有構(gòu)成中，就起到反饋作用的二極管8而言，由于開關(guān)元件5截止時加上的是開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈4諧振產(chǎn)生的反向高電壓，因而需要高耐壓的器件。而且，控制電路阻抗非常高，因而二極管8的反向漏電流會給開關(guān)元件5導(dǎo)通、截止的開關(guān)動作帶來很大影響，二極管8需要反向漏電流極少的器件。而且，進行幾百KHz高頻動作，因而需要能夠進行高頻開關(guān)動作的器件。但滿足這種特性的二極管不僅制造非常困難，而且成本高。
而圖16電路構(gòu)成則存在為了獲得精度高的輸出，輸出穩(wěn)定電路30會有較大電力損耗發(fā)生這種問題。
本發(fā)明目的在于提供一種可以解決上述問題，能有效獲得穩(wěn)定的次級輸出的電源裝置。
發(fā)明概述本發(fā)明電源裝置為了解決上述問題，對于對初級一側(cè)進行控制的電源裝置，輸入電源兩端連接有開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈與開關(guān)元件的串聯(lián)電路，上述輸入電源間還連接有電阻與電容器的串聯(lián)電路，上述電阻與電容器的接點與上述開關(guān)變壓器控制繞組的一端連接，上述開關(guān)變壓器控制繞組的另一端與上述開關(guān)元件的控制端子連接，由上述開關(guān)變壓器控制繞組的信號所驅(qū)動的放電電路構(gòu)成為使上述電容器放電的手段，按照上述構(gòu)成，可以實現(xiàn)一種不用高耐壓二極管，而且沒有反向漏電流影響，穩(wěn)定動作的電源裝置。
還有，對于對次級一側(cè)進行控制的電源裝置，構(gòu)成為次級一側(cè)線圈兩端連接有電容器與阻抗可變電路的串聯(lián)電路，還設(shè)有檢測次級一側(cè)線圈輸出的輸出檢測電路，由該輸出檢測電路的輸出控制上述阻抗可變電路，利用上述構(gòu)成可以實現(xiàn)一種可相對于輸入電壓和輸出狀態(tài)的變動極為穩(wěn)定地保持次級一側(cè)輸出的電源裝置。
附圖簡要說明圖1是本發(fā)明電源裝置一實施例的電路構(gòu)成圖。
圖2是本發(fā)明電源裝置另一實施例的電路構(gòu)成圖。
圖3是本發(fā)明電源裝置另一實施例的電路構(gòu)成圖。
圖4是本發(fā)明電源裝置輸出特性圖。
圖5是本發(fā)明電源裝置輸入電壓一輸出功率特性圖。
圖6是本發(fā)明電源裝置另一實施例的電路構(gòu)成圖。
圖7是本發(fā)明電源裝置另一實施例主要部分的電路構(gòu)成圖。
圖8(a)是本發(fā)明電源裝置另一實施例的電路構(gòu)成圖。
圖8(b)是本發(fā)明電源裝置另一實施例主要部分阻抗可變電路的具體電路構(gòu)成圖。
圖8(c)是本發(fā)明電源裝置另一實施例主要部分阻抗可變電路的具體電路構(gòu)成圖。
圖8(d)是本發(fā)明電源裝置另一實施例主要部分輸出檢測電路的具體電路構(gòu)成圖。
圖8(e)和(f)是本發(fā)明電源裝置另一實施例主要部分輸出檢測電路的具體電路構(gòu)成圖。
圖9(a)是圖8(a)電源裝置的輸出電壓-電流特性圖。
圖9(b)是圖8(a)電源裝置的輸出電壓-電流特性圖。
圖10是本發(fā)明電源裝置另一實施例的電路構(gòu)成圖。
圖11是本發(fā)明電源裝置另一實施例的輸出特性圖。
圖12是本發(fā)明電源裝置另一實施例的電路構(gòu)成圖。
圖13是本發(fā)明電源裝置另一實施例的輸出特性圖。
圖14是本發(fā)明電源裝置另一實施例的電路構(gòu)成圖。
圖15是現(xiàn)有電源裝置的電路構(gòu)成圖。
圖16是現(xiàn)有另一電源裝置的電路構(gòu)成圖。
實施發(fā)明的最佳方式以下利用圖1說明本發(fā)明電源裝置一實施例。
圖1在初級一側(cè)設(shè)置控制電路，由圖可知，輸入電源31為市電經(jīng)整流平滑的直流電壓，該輸入電源31兩端連接有電阻32和電容器33的串聯(lián)電路，并且連接有開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈34和開關(guān)元件35的串聯(lián)電路，開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈34的兩端連接有電容器36。
電阻32與電容器33的接點與開關(guān)變壓器控制線圈37的一端連接，控制線圈另一端與開關(guān)元件35控制極連接。由開關(guān)變壓器控制繞組37的信號驅(qū)動控制晶體管38和電阻39a、39b所構(gòu)成的放電電路40，使電容器33的電荷放電。開關(guān)變壓器次級一側(cè)線圈41兩端連接有電容器42，并且通過二極管43連接有電容器44，構(gòu)成為由電容器44兩端得到輸出。而且，開關(guān)變壓器次級一側(cè)線圈41后面負(fù)載一側(cè)是可斷開，還可以根據(jù)需要得到輸出的結(jié)構(gòu)。
以下說明動作，加上輸入電源31便通過電阻32對電容器33開始充電。此電容器33的電壓通過開關(guān)變壓器控制繞組37輸入開關(guān)元件35控制極，此電壓一旦達到控制極閾值電壓，開關(guān)元件35便開始導(dǎo)通。因此開關(guān)變壓器控制繞組37和開關(guān)變壓器次級一側(cè)線圈41中有感生電壓產(chǎn)生，開關(guān)元件35的控制極電壓隨該開關(guān)變壓器控制繞組37的電壓上升而進一步增加，開關(guān)元件35靠正反饋作用，瞬時處于完全導(dǎo)通狀態(tài)。
因此，開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈34電流即開關(guān)元件35漏極電流線性增加，在開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈34中貯存能量。這時，開關(guān)變壓器控制繞組37的電壓一旦達到控制晶體管38閾值電壓，控制晶體管38便瞬時導(dǎo)通，通過電阻39b使電容器33開始放電。通過這種反饋作用，開關(guān)元件35控制極電壓一旦使閾值電壓中斷，開關(guān)元件35便急劇截止(另外，本實施例中開關(guān)元件35由于采用的是場效應(yīng)晶體管(FET)，因而閾值電壓就是控制極截止電壓，該開關(guān)元件采用晶體管時晶體管基極電壓就為閾值電壓)。
開關(guān)元件35截止時，開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈34所產(chǎn)生的感生電壓反相，同時引起與電容器36的諧振。這種諧振電壓若再次反相，便通過開關(guān)變壓器控制繞組37驅(qū)動開關(guān)元件35，使之再次導(dǎo)通。而且，與圖15現(xiàn)有例一樣，這時次級一側(cè)也產(chǎn)生開關(guān)變壓器次級一側(cè)線圈41與電容器42的諧振，由二極管43與電容器42的整流平滑電路向負(fù)載45提供直流輸出。
(實施例2)圖2為另一實施例電路構(gòu)成圖，與圖1實施例不同之處在于，增加了電阻46和二極管47所組成的箝位電路48。開關(guān)變壓器控制繞組37所產(chǎn)生的不要的脈沖尖峰電壓，除了對開關(guān)元件35的控制極以外，還對開關(guān)的導(dǎo)通、截止動作帶來不良影響。因此，是通過上述箝位電路48，靠二極管47正向壓降(VF)對加在控制極上的電壓進行箝位，除去不要的脈沖尖峰電壓的。
這里，箝位電路48為補償開關(guān)元件35控制極電壓閾值隨溫度的變化而采用的元件，當(dāng)然不是一個二極管，用多個二極管，或齊納二極管，及其組合電路都行。
上述各實施例中，輸出是由開關(guān)動作導(dǎo)通、截止區(qū)間確定的。如上所述，導(dǎo)通區(qū)間是開關(guān)元件35導(dǎo)通之后通過電阻39b使電容器33電壓放電，直至開關(guān)元件35閾值電壓中斷的時間。而截止區(qū)間是從開關(guān)元件35截止開始，由輸入電源31通過電阻32，對電容器33充電，直到開關(guān)元件35達到閾值電壓的時間。因而可以知道，輸出由電容器33充放電時間確定。因此，對電容器33充放電的電阻32或電阻39b采取可變電阻，能夠任意進行輸出設(shè)定。
綜上所述，上述各實施例中，開關(guān)變壓器控制繞組一端同輸入電源間連接的電阻和電容器串聯(lián)電路的接點連接，上述控制繞組另一端與開關(guān)元件控制端子連接，由上述開關(guān)變壓器控制繞組信號驅(qū)動的放電電路與上述控制繞組的上述一端連接，因而在初級一側(cè)構(gòu)成振蕩電路和控制電路時，不必采用高耐壓二極管，而且沒有反向漏電流影響，可以使得動作穩(wěn)定，并且可以完成近乎理想的開關(guān)動作，可以以較便宜的器件實現(xiàn)高可靠性的電源裝置。
(實施例3)圖3是本發(fā)明另一實施例的電路構(gòu)成圖，由該圖可知，輸入電源51是市電經(jīng)整流平滑的直流電壓或汽車蓄電池等直流電源，該輸入電源51兩端串聯(lián)連接有電阻52和電容器53，使電阻54與電容器53并聯(lián)連接。此外，輸入電源兩端連接有開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈55與開關(guān)元件56的串聯(lián)電路，開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈55的兩端連接有電容器57。
電阻52與電容器53的接點與開關(guān)變壓器控制繞組58一端連接，并且控制繞組58另一端與開關(guān)元件56控制極連接。
開關(guān)元件56的漏極、源極間連接有電阻59與電阻60的串聯(lián)電路，構(gòu)成電阻59與電阻60的接點通過穩(wěn)壓二極管61連接有晶體管62和電阻63的峰值電壓控制電路64，并使晶體管62的集電極同電阻52與電容器53的接點連接。而且，開關(guān)變壓器次級一側(cè)線圈65的兩端連接有電容器66，并通過二極管67連接有電容器68，形成為由電容器68兩端得到輸出的構(gòu)成。而且，開關(guān)變壓器次級一側(cè)線圈65后面負(fù)載一側(cè)可斷開，屬于可以根據(jù)需要獲得輸出的結(jié)構(gòu)。
以下說明動作，先加上輸入電源51，通過電阻52向電容器53開始充電。此電容器53電壓通過開關(guān)變壓器控制繞組58輸入開關(guān)元件56控制極，控制極一旦達到閾值電壓，開關(guān)元件56便開始導(dǎo)通。因此，開關(guān)變壓器控制繞組58和開關(guān)變壓器次級一側(cè)線圈65產(chǎn)生感生電壓，開關(guān)元件56的控制極電壓隨開關(guān)變壓器控制繞組58電壓的上升而進一步增加，開關(guān)元件56靠正反饋作用瞬時處于完全導(dǎo)通狀態(tài)。
因此，開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈55的電流即開關(guān)元件56的漏極電流線性增加，在開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈55中貯存能量。這時，電容器53電壓通過電阻52和電阻54的分壓固定為某個電壓，因而開關(guān)元件56的控制極電壓也受此電壓限制。因此，根據(jù)FET的特性，通過對控制極電壓的限制也可限制漏極電流，因此漏極-源極間電壓上升。由此，開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈55電壓減少，同時開關(guān)變壓器控制繞組58電壓也減少，因而開關(guān)元件56控制極電壓減少，一旦使閾值電壓中斷，開關(guān)元件56便急劇截止。另外，本實施例中開關(guān)元件56采用場效應(yīng)晶體管(TET)，因而閾值電壓就是控制極截止電壓，而雙極型晶體管用作該開關(guān)元件時，基極電壓便為閾值電壓。
開關(guān)元件56一旦截止，開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈55所產(chǎn)生的感生電壓便反相，同時引起與電容器57的諧振。這時，開關(guān)元件56漏極-源極間電壓因諧振現(xiàn)象上升為正弦波形。令此開關(guān)元件56漏極-源極間電壓峰值為Vp，則Vp＞[Vz+Vbe]*[R13+R16]/R16(R13電阻59的電阻值，R16電阻60的電阻值)峰值電壓控制電路64動作，進行使電容器53電壓下降的負(fù)反饋控制，每一開關(guān)脈沖均控制使得Vp一定。很快此諧振電壓再次反相，便通過開關(guān)變壓器控制繞組58驅(qū)動開關(guān)元件56，使之再次導(dǎo)通。這時，在次級一側(cè)也發(fā)生開關(guān)變壓器次級一側(cè)線圈65與電容器66的諧振，靠二極管67與電容器66的整流平滑電路向次級一側(cè)負(fù)載提供直流輸出。
由于上述原因，諧振電壓的峰值Vp對于輸入電源51的變動就每一開關(guān)脈沖控制使之總保持一定。因此，開關(guān)變壓器次級一側(cè)線圈65所產(chǎn)生的輸出電壓也如圖4所示總是一定，可以向次級一側(cè)輸出提供極為穩(wěn)定的電壓。
圖5是示意輸入電壓與輸出電壓關(guān)系的特性圖，示出輸出功率通過峰值電壓控制電路64的控制保持一定的狀態(tài)。
(實施例4)圖6是本發(fā)明一實施例電路構(gòu)成圖，為圖3實施例的展開例，僅僅說明與圖3實施例不同之處，峰值電壓控制電路64的輸出即晶體管62的集電極采取與開關(guān)元件56控制極直接連接的結(jié)構(gòu)，因而具有與圖3實施例相同的效果。
(實施例5)圖7是本發(fā)明實施例主要部分峰值電壓控制電路的電路構(gòu)成圖，其他電路部分的構(gòu)成與圖3電路構(gòu)成相同。
采用比較器(運算放大器)69與基準(zhǔn)電壓70代替圖3中晶體管62與穩(wěn)壓二極管61構(gòu)成峰值電壓控制電路64a，具有與圖3實施例相同的效果。
以上是對初級一側(cè)設(shè)置控制電路的情形進行的說明，以下說明一例在次級一側(cè)設(shè)置控制電路的實施例。
(實施例7)圖8(a)是一例次級一側(cè)設(shè)置控制電路的電源裝置實施例的電路構(gòu)成圖，71是初級一側(cè)電源部，由DC輸入電源72、高頻電流發(fā)生電路73、初級一側(cè)線圈74和初級一側(cè)諧振電容器75組成，76是次級一側(cè)電源部，由次級一側(cè)線圈77、次級一側(cè)諧振電容器78、阻抗可變電路79、次級一側(cè)整流器80、輸出電容器81和輸出檢測電路82組成，上述阻抗可變電路79插入次級一側(cè)諧振電容器78和次級一側(cè)線圈77間，并且由輸出電容器81兩端連接的輸出檢測電路82來控制。
對于如上所述構(gòu)成的非接觸型直流電源裝置說明其動作。
初級一側(cè)線圈74有高頻電流發(fā)生電路73所發(fā)生高頻電流流過，由于該電流在初級一側(cè)線圈74中有高頻電壓發(fā)生。此高頻電壓由于是初級一側(cè)諧振電容器75和初級一側(cè)線圈74阻抗的諧振現(xiàn)象，故而為正弦波。
次級一側(cè)線圈77有與該正弦波相似的電壓波形發(fā)生，與其半波長相當(dāng)?shù)牟糠謺淮渭壱粋?cè)整流器80阻止。所阻止的半波長的功率一旦貯存于次級一側(cè)諧振電容器78，便在下一振蕩周期時傳送給輸出。圖9(a)示出此時輸出電壓與電流的特性。
若上述次級一側(cè)諧振電容器78串聯(lián)接入阻抗，輸出電壓與電流的特性隨該阻抗如圖9(b)所示變化。因而，若由輸出檢測電路82檢測輸出電壓或電流，對阻抗可變電路79的阻抗進行控制，使之保持一定的話，次級一側(cè)諧振電容器78所貯存的電力便可調(diào)節(jié)，可以高精度地控制輸出。
圖8(b)、8(c)示出阻抗可變電路79的具體例，(b)采用的是晶體管83與二極管84的并聯(lián)電路，(c)示出的是采用場效應(yīng)晶體管85的情形，圖8(d)、8(e)、8(f)示出輸出檢測電路82的具體例。
圖8(d)是由晶體管86和向其基極提供輸出電壓分壓的電阻87、88組成的情形，(e)是采用誤差放大器89的情形，(f)是采用輸出電流檢測電路檢測晶體管90輸出電流的情形。
另外，圖中(A)為阻抗可變電路79接收輸出電壓(電流)檢測電路控制用輸出的端子部，(B)示出阻抗可變電路79輸入電壓(電流)檢測電路的輸出端子部。
91、92、93是電阻，89a是發(fā)生基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電池。
綜上所述，本實施例中，通過在次級一側(cè)諧振電容器78中設(shè)置阻抗可變電路79和輸出檢測電路82，可以實現(xiàn)一種使以往非常難以穩(wěn)定的輸出穩(wěn)壓，可獲得高精度輸出的電源裝置。
(實施例8)圖10是本發(fā)明一實施例的電路圖，由圖可知，初級一側(cè)交流電源94通過整流電路95與電容器96組成的整流平滑電路和初級開關(guān)元件97連接有開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈98，使控制電路99與初級開關(guān)元件97連接，構(gòu)成在初級一側(cè)穩(wěn)定的穩(wěn)恒功率振蕩電路。此外，開關(guān)變壓器次級一側(cè)，次級一側(cè)線圈100通過電容器C1連接有晶體管(FET)101，并且開關(guān)變壓器次級一側(cè)線圈100通過二極管102連接有電容器103、電阻104和輸出端子105。此外，還通過電阻104與晶體管106、晶體管(FET)101連接，晶體管106基極經(jīng)電阻107與檢測電阻108連接，經(jīng)晶體管109與輸出端子110連接構(gòu)成，通過晶體管(FET)101與上述電容器C1串聯(lián)連接，使晶體管(FET)101阻抗變化，以便傳送至負(fù)載一側(cè)的能量變化，進行穩(wěn)恒電壓穩(wěn)恒電流控制。
此構(gòu)成當(dāng)中，由二極管102和電容器103使開關(guān)變壓器次級一側(cè)線圈100和電容器C1所獲得的電壓整流平滑，此輸出通過檢測電阻108與輸出端子105、110連接，電流總是得到穩(wěn)定。外部負(fù)載111連接電池等，通過輸出電流切換電路112監(jiān)視外部負(fù)載(電池等)111的狀態(tài)，如圖11所示驅(qū)動晶體管109，將提供給外部負(fù)載111的充電電流切換為快速充電或涓流充電，對外部負(fù)載111進行最適當(dāng)?shù)某潆姟?br> (實施例9)圖12是本發(fā)明另一實施例，是對圖10實施例的改進。
圖10實施例中，是通過使晶體管(FET)101阻抗變化進行穩(wěn)恒電壓電流控制的，但快速充電時晶體管(FET)101完全處于導(dǎo)通狀態(tài)，可獲得最大輸出，可向外部負(fù)載111提供最大功率。相當(dāng)于圖11輸出特性圖中f線和g線，按i線(快速充電區(qū)域)充電。此時，晶體管101處于導(dǎo)通狀態(tài)，故漏極-源極間阻抗非常小，使發(fā)熱減小。
可是涓流充電中，外部負(fù)載111一旦達到滿充電狀態(tài)，便由輸出電流切換電路112使晶體管109截止，檢測電阻108有電流流過，其兩端電壓一旦達到晶體管106閾值電壓，晶體管106便導(dǎo)通，動作使得晶體管(FET)101截止，限制輸出電流，從而成為穩(wěn)恒電流下垂特性。按圖11輸出特性圖中的h線(涓流充電區(qū)域)充電。這時，晶體管(FET)101在工作區(qū)域動作，故漏極-源極間阻抗較大，晶體管(FET)101的發(fā)熱非常大，消耗功率也增加，但與此對應(yīng)的是本實施例。
以下說明本實施例與圖10不同之處，在次級一側(cè)線圈100兩端間設(shè)有第一電容器C2和與之并聯(lián)的由晶體管(FET)101和第二電容器C3組成的串聯(lián)電路來替代電容器C1，并且該第一和第二電容器電容之和取為與圖10電容器C1電容基本上相同。
按照上述構(gòu)成，由二極管102與電容器103對開關(guān)變壓器次級一側(cè)線圈100與第一電容器C2、第二電容器C3所獲得的電壓進行整流平滑，該輸出通過檢測電阻108與輸出端子105、110連接，電流始終保持穩(wěn)定，而且與圖10實施例一樣快速充電時，晶體管(FET)101完全處于導(dǎo)通狀態(tài)，可獲得最大輸出，向外部負(fù)載111提供最大功率。相當(dāng)于圖13輸出特性圖中的a線和b線，按e線(快速充電區(qū)域)充電。此時，晶體管(FET)101處于導(dǎo)通狀態(tài)，故漏極-源極間阻抗非常小，發(fā)熱減少。
涓流充電當(dāng)中，外部負(fù)載111電池一旦達到滿充電，便通過輸出電流切換電路112使晶體管109截止，檢測電阻108有電流流過，其兩端電壓一旦達到晶體管106閾值電壓，晶體管106便導(dǎo)通，動作使得晶體管(FET)101截止，限制輸出電流，故輸出為穩(wěn)恒電流下垂特性，按圖13輸出特性圖中c線(涓流充電區(qū)域)充電。此時，晶體管(FET)101在工作區(qū)域內(nèi)動作，故漏極-源極間阻抗便變大，晶體管(FET)101的發(fā)熱非常大，但電容器C2與C3并聯(lián)設(shè)置，因而現(xiàn)有技術(shù)的電容C1＝C2+C3，各電容器所流過的電流分別為i2、i3，各電容器所流過電流為高頻電流，故由開關(guān)頻率與電容器電容確定，開關(guān)頻率越高，而且電容器電容越大，電流就越大，但晶體管(FET)101漏極-源極間阻抗一定的話，圖10電容器C1所流電流il和本實施例第二電容器C3所流電流i3具有il＞i3關(guān)系，本電路中晶體管(FET)101的發(fā)熱抑制得較低。
而且，這里輸出的動態(tài)范圍較小，故而考慮第一電容器C2的負(fù)載線(圖13中的d線)，對電容器C2、C3進行適當(dāng)設(shè)定，以便能夠確保涓流充電區(qū)域(圖13中的c線)。
(實施例10)圖14是本發(fā)明另一實施例的電路構(gòu)成圖，由圖可知，輸入電源113是市電經(jīng)整流平滑的直流電壓，通過開關(guān)部114連接有次級一側(cè)線圈115和電容器116的并聯(lián)電路，構(gòu)成初級一側(cè)電源裝置117。
次級一側(cè)電源裝置118在次級一側(cè)線圈119兩端串聯(lián)連接有電容器120a和開關(guān)元件120，并且連接有二極管121與電容器122的串聯(lián)電路，通過脈寬控制部123、穩(wěn)恒電壓控制部124和穩(wěn)恒電流控制部125向負(fù)載提供輸出。
以下詳細(xì)說明動作和電路構(gòu)成，初級一側(cè)電源裝置117中，加上輸入電源113，開關(guān)部114便動作，向初級一側(cè)線圈115提供高頻電流。同時，初級一側(cè)線圈115發(fā)生與電容器116的諧振，產(chǎn)生高頻感生電壓。
初級一側(cè)線圈115產(chǎn)生的感生電壓為對置的次級一側(cè)線圈119感應(yīng)，開關(guān)元件120截止時，次級一側(cè)線圈119與電容器120a不諧振，僅僅獲得從初級一側(cè)線圈115感應(yīng)出的電壓，而且，開關(guān)元件120導(dǎo)通時，次級一側(cè)線圈119和電容器120a發(fā)生諧振，可獲得高輸出。接下來，這些諧振電壓和非諧振輸出由導(dǎo)通區(qū)間、截止區(qū)間的占空比平均，經(jīng)二極管121和電容器122整流平滑，在電容器122兩端獲得輸出。
而且，從穩(wěn)恒電壓控制部124向脈寬控制部123傳送信號，以便電容器122所獲得的電壓總是保持不變。這里，脈寬控制部123按一定頻率控制，輸出電壓下降時使輸出脈沖導(dǎo)通時間加長，控制使得開關(guān)元件120導(dǎo)通時間即電容器120a導(dǎo)通時間加長，起到次級一側(cè)線圈119與電容器120a諧振時間加長，電壓上升這種作用。
反之，輸出電壓上升時，控制使得輸出脈沖導(dǎo)通時間縮短，起到次級一側(cè)線圈119與電容器120a諧振時間縮短，電壓下降這種作用。
此外，從穩(wěn)恒電流控制部125向脈寬控制部123傳送信號，以便提供給負(fù)載的電流總是保持不變，輸出電流減少時使輸出脈沖導(dǎo)通時間加長，控制使得開關(guān)元件120導(dǎo)通區(qū)間即電容器120a導(dǎo)通時間加長，起到次級一側(cè)線圈119與電容器120a諧振時間加長，電流增加這種作用。
反之輸出電流增加時便控制使得導(dǎo)通時間縮短，起到次級一側(cè)線圈119與電容器120a諧振時間縮短，電流減小這種作用。
是這樣靠脈寬控制部123控制開關(guān)脈沖導(dǎo)通、截止時間，來控制電容器120a導(dǎo)通、截止時間，控制輸出電壓、輸出電流，向負(fù)載提供穩(wěn)恒電壓穩(wěn)恒電流輸出的。
另外，穩(wěn)恒電壓控制部124和穩(wěn)恒電流控制部125不妨根據(jù)負(fù)載需要的是穩(wěn)恒電壓或是穩(wěn)恒電流，分別采用其中某一種構(gòu)成。
綜上所述，本發(fā)明在次級一側(cè)，線圈兩端串聯(lián)連接有第一電容器和開關(guān)元件，此外上述線圈與上述第一電容器的接點還通過二極管連接第二電容器，具有穩(wěn)恒電壓控制部或穩(wěn)恒電流控制部，還包括由上述穩(wěn)恒電壓控制部或穩(wěn)恒電流控制部信號對上述開關(guān)元件進行通斷控制的脈寬控制部所構(gòu)成，是對次級一側(cè)線圈119與電容器120a的諧振進行通斷控制獲得輸出的，因而，并非如圖12所示晶體管(FET)那樣可模擬控制，可以對發(fā)熱進一步減少和裝置小型化作出貢獻。
工業(yè)實用性綜上所述，本發(fā)明電源裝置可以提供一種可在初級一側(cè)或次級一側(cè)進行控制，獲得穩(wěn)定輸出的電源裝置。
具體來說，(1)輸入電源間連接的電阻與電容器的串聯(lián)電路的接點連接開關(guān)變壓器控制繞組的一端，上述控制繞組另一端與開關(guān)元件控制端子連接，上述控制繞組的上述一端連接有由上述開關(guān)變壓器控制繞組信號驅(qū)動的放電電路，初級一側(cè)構(gòu)成振蕩電路和控制電路時，不必用高耐壓二極管，而且沒有反向漏電流影響，可以使得工作穩(wěn)定，同時可以做到近乎理想的開關(guān)動作，可以以便宜的元件實現(xiàn)高可靠性的電源裝置。
(2)此外，還設(shè)有箝位電路，可以對加在開關(guān)元件控制極上的電壓進行箝位，去除不要的脈沖尖峰電壓。
(3)而且，輸入電源兩端串聯(lián)連接有開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈與開關(guān)元件，還在上述輸入電源間串聯(lián)連接有第一電阻和電容器，將第二電阻與上述電容器并聯(lián)連接，上述第一電阻與上述電容器的接點與上述開關(guān)變壓器控制繞組一端連接，上述開關(guān)變壓器控制繞組另一端與上述開關(guān)元件控制端子連接，作為使上述電容器放電的裝置，包括一對上述開關(guān)元件漏極進行電阻分壓、檢測峰值電壓的電壓檢測部和上述電阻分壓的接點通過穩(wěn)壓二極管由晶體管和電阻構(gòu)成的控制部所組成的峰值電壓控制電路，在初級一側(cè)構(gòu)成振蕩電路和控制電路時，可以每一開關(guān)脈沖進行控制，因而可以進行精度高的穩(wěn)定動作，同時可以獲得近乎理想的開關(guān)特性和輸出特性。
(4)而且，使提供高頻電流的初級一側(cè)線圈與裝在和上述初級一側(cè)線圈不同殼體中的次級一側(cè)線圈對置，從上述初級一側(cè)線圈向上述次級一側(cè)線圈傳送電力的電源裝置當(dāng)中，還設(shè)有與上述次級一側(cè)線圈兩端連接的電容器與阻抗可變電路的串聯(lián)電路，和檢測上述次級一側(cè)線圈輸出的輸出檢測裝置，靠上述輸出檢測裝置的輸出控制上述阻抗可變電路，通過控制阻抗可變電路的阻抗，調(diào)節(jié)貯存于次級一側(cè)諧振電容器的電力，可以高精度地控制輸出。
(5)此外，構(gòu)成為設(shè)有輸出電流切換電路與輸出檢測裝置連接，來控制上述輸出檢測裝置，可以將充電電流切換為快速充電或涓流充電。
(6)次級一側(cè)線圈兩端連接的電容器與阻抗可變電路即晶體管的串聯(lián)電路上并聯(lián)連接有另一電容器，涓流充電時可抑制發(fā)熱，不需要散熱片，晶體管可以做成較小形狀，有利于電源裝置的小型化。
(7)在次級一側(cè)線圈兩端串聯(lián)連接有第一電容器與開關(guān)元件，上述線圈與上述第一電容器的接點還通過二極管連接有第二電容器，具有穩(wěn)恒電壓控制部或穩(wěn)恒電流控制部，并包括由上述穩(wěn)恒電壓控制部或穩(wěn)恒電流控制部信號對上述開關(guān)元件進行通斷控制的脈寬控制部所構(gòu)成，從而對次級一側(cè)線圈與電容器的諧振進行通斷控制，獲得輸出，因為不是模擬控制，因而可以對發(fā)熱少和裝置小型化有所貢獻。
(8)而且，將初級一側(cè)線圈與次級一側(cè)線圈設(shè)置在不同殼體中，作為非接觸式電源裝置，對于無繩電話機等便攜用電器很有用。
權(quán)利要求
1.一種電源裝置，其特征在于，輸入電源兩端連接有開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈與開關(guān)元件的串聯(lián)電路，所述輸入電源間還連接有電阻與電容器的串聯(lián)電路，所述電阻與電容器的接點與所述開關(guān)變壓器控制繞組一端連接，所述開關(guān)變壓器控制繞組另一端與所述開關(guān)元件控制端子連接，作為使所述電容器放電的裝置，將靠所述開關(guān)變壓器控制繞組信號驅(qū)動的放電電路與所述控制繞組的所述一端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于，開關(guān)變壓器控制繞組與開關(guān)元件控制端子之間設(shè)有箝位電路。
3.一種電源裝置，其特征在于，輸入電源兩端串聯(lián)連接有開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈與開關(guān)元件，所述輸入電源間還串聯(lián)連接有第一電阻與電容器，所述第二電阻與所述電容器并聯(lián)連接，所述第一電阻與所述電容器的接點與所述開關(guān)變壓器控制繞組一端連接，作為使所述電容器放電的裝置，所述開關(guān)變壓器控制繞組另一端與所述開關(guān)元件控制端子連接，包括一對所述開關(guān)元件漏極進行電阻分壓、檢測峰值電壓的電壓檢測部和經(jīng)所述電阻分壓的接點通過穩(wěn)壓二極管由晶體管和電阻構(gòu)成的控制部所組成的峰值電壓控制電路，所述晶體管輸出與所述電容器或所述開關(guān)元件的控制極連接。
4.一種電源裝置，使提供高頻電流的初級一側(cè)線圈與裝在和所述初級一側(cè)線圈不同殼體中的次級一側(cè)線圈對置，從所述初級一側(cè)線圈向所述次級一側(cè)線圈傳送電力，其特征在于，還具有與所述次級一側(cè)線圈兩端連接的電容器與阻抗可變電路的串聯(lián)電路，和檢測所述次級一側(cè)線圈輸出的輸出檢測裝置，靠所述輸出檢測裝置的輸出控制所述阻抗可變電路。
5.如權(quán)利要求4所述的電源裝置，其特征在于，設(shè)有與輸出檢測裝置連接的輸出電流切換電路，控制所述輸出檢測裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的電源裝置，其特征在于，次級一側(cè)線圈兩端連接的電容器與阻抗可變電路的串聯(lián)電路并聯(lián)連接有另一電容器。
全文摘要
本發(fā)明涉及小型電器的電源裝置,目的在于實現(xiàn)一種低價格、可靠性高的電源裝置。為了達到此目的,輸入電源(31)兩端串聯(lián)連接有開關(guān)變壓器初級一側(cè)線圈(34)和開關(guān)元件(35),上述輸入電源(31)間還連接有電阻(32)與電容器(33)的串聯(lián)電路,上述電阻(32)與電容器(33)的接點與上述開關(guān)變壓器控制繞組(37)一端連接,上述開關(guān)變壓器控制繞組(37)另一端與上述開關(guān)元件(35)控制端子連接,作為使上述電容器(33)放電的裝置,采用上述開關(guān)變壓器控制繞組(37)信號所驅(qū)動的放電電路(40),實現(xiàn)一種不要以往高耐壓二極管,而且防止反向漏電流的可靠性高的電源裝置。
文檔編號H02M3/335GK1183863SQ96193692
公開日1998年6月3日 申請日期1996年5月9日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月10日
發(fā)明者大倉秀樹, 大野信, 辻本悅夫, 橋本文明 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社