專利名稱：電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源裝置，該電源裝置適合于例如被用在具有一個(gè)大范圍的輸入市電交流電壓的整個(gè)電子設(shè)備中。
一種在全世界范圍內(nèi)使用的電源電壓大致地被分成一個(gè)100V范圍和一個(gè)200V范圍。因此，對(duì)于一個(gè)不指定任何供貨地區(qū)的電子設(shè)備來(lái)說(shuō)，需要該電子設(shè)備正常地工作而不考慮提供給該電子設(shè)備的電源電壓是哪一個(gè)范圍的電源電壓。然而，如果該電子設(shè)備例如是由一個(gè)AC-DC變換器構(gòu)成的，那么將產(chǎn)生對(duì)在一個(gè)開關(guān)元件、一個(gè)變壓器和取決于供給電源的系統(tǒng)的類似設(shè)備的部件中增加損耗的擔(dān)憂。
因此，在已經(jīng)被用在這樣一個(gè)電子設(shè)備中的電源裝置中，例如在

圖1和2中所示一種電路結(jié)構(gòu)已經(jīng)被用在現(xiàn)有技術(shù)中。在圖1所示的電路結(jié)構(gòu)中，從市電電源100和類似電源來(lái)的一個(gè)交流電壓通過一個(gè)二極管整流橋路101被整流。在整流的輸出電壓被平滑之后，通過利用多個(gè)DC-DC變換器102、103來(lái)獲得一個(gè)直流輸出電壓。根據(jù)這個(gè)電路結(jié)構(gòu)，通過把一個(gè)負(fù)載分配給多個(gè)DC-DC變換器能夠減小總的損耗。
此外，在圖2所示的電路結(jié)構(gòu)中，利用由兩個(gè)電容器104、105構(gòu)成的一個(gè)串聯(lián)電路來(lái)進(jìn)行濾波并且同時(shí)電容器104、105的連接點(diǎn)通過一個(gè)開關(guān)106與二極管整流橋路101的一個(gè)交流輸入端連接。因而，根據(jù)在該交流輸入端上的電壓來(lái)控制開關(guān)106，以致于整流從一個(gè)原邊側(cè)被轉(zhuǎn)換到在一個(gè)100V系統(tǒng)中的兩倍電壓整流和被轉(zhuǎn)換到在一個(gè)200V系統(tǒng)中的全波整流，這就使提供給DC-DC變換器的電壓相等，因此利用單個(gè)DC-DC變換器102能夠進(jìn)行一個(gè)有效的控制。
如果利用如圖1中所示設(shè)置有多個(gè)變換器的系統(tǒng)，那么它與由一個(gè)變換器構(gòu)成的系統(tǒng)相比在部件的數(shù)量上增加了，因此增加了制造費(fèi)用。同樣，如果利用在圖2中所示的整流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，在這種情況下，例如由于一個(gè)異常現(xiàn)象使一個(gè)兩倍電壓整流在200V系統(tǒng)中進(jìn)行，那么一個(gè)整流的輸出電壓能夠最大幾乎達(dá)到800V，這就迫使采取預(yù)防措施以便設(shè)置一個(gè)特殊的安全裝置和類似裝置來(lái)避免對(duì)一個(gè)電路元件的損壞和避免一個(gè)故障。
在電源狀態(tài)不穩(wěn)定的區(qū)域內(nèi)，通常在一個(gè)額定電源電壓中產(chǎn)生大約±10％的波動(dòng)。在這種情況下具有一個(gè)擔(dān)憂，例如一個(gè)在200V系統(tǒng)中的電源被錯(cuò)誤地檢測(cè)為在100V系統(tǒng)中的電源，并且是在轉(zhuǎn)換到兩倍電壓整流的狀態(tài)中，如果在200V側(cè)上的電壓迅速地升高，那么整流的輸出電壓最大能夠達(dá)到800V。
此外，雖然利用一個(gè)變換器能夠擴(kuò)大控制范圍，但是這不可避免需要開關(guān)元件和變壓器是大尺寸和導(dǎo)致了整個(gè)設(shè)備的尺寸變大并且降低了電源裝置本身的變換效率。
由于這些方面，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種電源裝置，該電源裝置能夠解決在一個(gè)不指定任何供貨地區(qū)的電子設(shè)備中存在的問題，這些問題包括大尺寸的設(shè)備、變換效率的降低和對(duì)由于異常引起產(chǎn)生的極高的輸出電壓的擔(dān)憂。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，電源裝置是這樣一種電源裝置，即在該電源裝置中利用一個(gè)開關(guān)元件來(lái)轉(zhuǎn)換一個(gè)絕緣變換變壓器的初級(jí)繞組的激勵(lì)電流并且根據(jù)絕緣變換變壓器的次級(jí)繞組邊輸出電壓來(lái)控制與開關(guān)元件連接的一個(gè)振蕩驅(qū)動(dòng)電路的振蕩狀態(tài)，以致于把次級(jí)繞組邊輸出電壓控制到一個(gè)恒定電壓。在振蕩驅(qū)動(dòng)電路的控制下，在一個(gè)全橋工作方式與一個(gè)單端推挽和半橋工作方式的兩個(gè)方式之間轉(zhuǎn)換激勵(lì)電流的供電通路。
圖1是一個(gè)電源裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2是另一個(gè)電源裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)電源裝置的結(jié)構(gòu)圖，它作為一個(gè)實(shí)施例；圖4A-4J是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的電源裝置的波形圖；圖5A-4C是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的電源裝置的電路圖；圖6A-6C是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的電源裝置的電路圖；圖7A-7M是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的電源裝置的波形圖；圖8A-8M是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的電源裝置的波形圖；圖9是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的電源裝置的特性曲線圖。
根據(jù)本發(fā)明的一種電源裝置是這樣一種電源裝置，即在該電源裝置中利用一個(gè)開關(guān)元件來(lái)轉(zhuǎn)換一個(gè)絕緣變換變壓器的初級(jí)繞組的激勵(lì)電流并且根據(jù)絕緣變換變壓器的次級(jí)繞組邊輸出電壓來(lái)控制與開關(guān)元件連接的一個(gè)振蕩驅(qū)動(dòng)電路的振蕩狀態(tài)，以致于把次級(jí)繞組邊輸出電壓控制到一個(gè)恒定電壓，該電源裝置這樣地被設(shè)置以致通過振蕩驅(qū)動(dòng)電路在一個(gè)全橋工作方式與一個(gè)單端推挽和半波橋工作方式的兩個(gè)方式之間的控制來(lái)轉(zhuǎn)換激勵(lì)電流的供電通路。
下面參照附圖來(lái)描述本發(fā)明。圖3是一個(gè)表示本發(fā)明的電源裝置的例子的結(jié)構(gòu)方框圖。在該圖中，一個(gè)交流輸入電源1與一個(gè)二極管整流橋2的交流輸入端連接。一個(gè)平滑電容器3被設(shè)置在二極管整流橋2的正輸出端與負(fù)輸出端之間，同時(shí)二極管整流橋2的負(fù)輸出端接地。
此外，二極管整流橋2的正輸出端通過兩對(duì)兩橋臂式開關(guān)元件4a、4b和4c、4d的串聯(lián)電路被接地。因此，這兩對(duì)開關(guān)元件4a、4b和4c、4d的串聯(lián)電路的每個(gè)串聯(lián)電路被連接在二極管整流橋2正輸出端和負(fù)輸出端之間。
在這些開關(guān)元件4a、4b和4c、4d的串聯(lián)電路的每個(gè)中點(diǎn)之間設(shè)置有一個(gè)由絕緣變換變壓器5的初級(jí)繞組5a與一個(gè)諧振電容器6組成的串聯(lián)電路。該絕緣變換變壓器5的次級(jí)繞組5b的兩端分別與一個(gè)二極管整流橋7的交流輸入側(cè)的兩端連接，在該二極管整流橋7的正輸出端與負(fù)輸出端之間設(shè)置有一個(gè)平滑電容器8。二極管整流橋7的正輸出端與負(fù)輸出端與一個(gè)負(fù)載9連接。
此外，一個(gè)由電阻器10a和10b構(gòu)成的分壓電路10被設(shè)置在二極管整流橋7的正輸出端與負(fù)輸出端之間。分壓電路10的分壓點(diǎn)與一個(gè)誤差放大器11的一個(gè)輸入端連接，同時(shí)一個(gè)基準(zhǔn)電壓源12與誤差放大器11的另一個(gè)輸入端連接。
此外，二極管整流橋7的正輸出端通過一個(gè)電阻器13與形成一個(gè)光耦合器14的發(fā)光二極管14a的一端連接而發(fā)光二極管14a的另一端與誤差放大器11的輸出端連接。此外，一個(gè)形成光耦合器14的光電晶體管14b的發(fā)射極接地而它的集電極通過一個(gè)電阻器15與一個(gè)振蕩控制電路16的控制端連接。
然后，振蕩控制電路16的輸出端與開關(guān)元件4a、4b的驅(qū)動(dòng)電路17a、17b連接并且通過電阻器18a和18b與開關(guān)元件4c、4d的驅(qū)動(dòng)電路17a、17b連接。
因此，在絕緣變換變壓器5的次級(jí)繞組側(cè)上檢測(cè)提供給負(fù)載9的直流輸出電壓并且一個(gè)檢測(cè)的信號(hào)通過光耦合器14提供給振蕩控制電路16的控制端。然后，根據(jù)該檢測(cè)的信號(hào)由振蕩控制電路16形成的一個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)被提供給開關(guān)元件4a、4b和4c、4d并且控制每個(gè)開關(guān)元件的轉(zhuǎn)換。特別地，這樣的一個(gè)控制被進(jìn)行以致于在分壓電路10的分壓點(diǎn)上的一個(gè)電壓與基準(zhǔn)電壓源12的電壓相同。
此外，二極管整流橋2的正輸出端通過由電阻器19a和19b構(gòu)成的分壓電路19接地和該分壓電路19的分壓點(diǎn)與比較器20的反相輸入端連接。同時(shí)，一個(gè)電壓Vcc的電源端通過一個(gè)由電阻器21a和21b構(gòu)成的分壓電路21接地并且該分壓電路21的分壓點(diǎn)與比較器20的一個(gè)非反相輸入端連接。比較器20的輸出端通過一個(gè)電阻器22與電壓Vcc的電源端連接并且通過一個(gè)電阻器23也與其非反相輸入端連接。
因此，例如，如在圖4A中所示的，當(dāng)在分壓電路19的分壓點(diǎn)上由二極管整流橋2的正輸出端的電壓確定的一個(gè)電位比在分壓電路21的分壓點(diǎn)上獲得的一個(gè)預(yù)定的電位高時(shí)，從比較器20上獲得一個(gè)低電位，當(dāng)在分壓電路19的分壓點(diǎn)上由二極管整流橋2的正輸出端的電壓確定的一個(gè)電位比在分壓電路2 1的分壓點(diǎn)上獲得的一個(gè)預(yù)定的電位低時(shí)，從比較器20上獲得一個(gè)高電位。此外，由于比較器20的輸出被正反饋到它的非反相輸入端，所以該輸出的高電位和低電位的轉(zhuǎn)換操作具有一個(gè)滯后作用。
此外，比較器20的輸出端與一個(gè)比較器24的反相輸入端連接，同時(shí)電壓Vcc的電源端通過由電阻器25a和25b構(gòu)成的分壓電路25接地并且分壓電路2 5的分壓點(diǎn)與比較器24的非反相輸入端連接。此外，比較器24的輸出端通過一個(gè)電阻器2與電壓Vcc的電源端連接。因此，在相反的狀態(tài)下，從比較器24上獲得比較器20的輸出電壓，如在圖4B中所示的。
在這個(gè)裝置中，也就是當(dāng)在二極管整流橋2的正輸出端上的電位比上述預(yù)定的值更低時(shí)，它變?yōu)槿缭趫D4A到4J中左側(cè)上所示的電位。同樣地，當(dāng)在二極管整流橋2的正輸出端上的電位比上述預(yù)定的值更高時(shí)，它變?yōu)槿缭趫D4A到4J中右側(cè)上所示的電位。比較器20的輸出端通過一個(gè)反相的二極管27a與電阻器18a和驅(qū)動(dòng)電路17c的連接點(diǎn)連接，比較器24的輸出端通過一個(gè)反相的二極管27b與電阻器18b和驅(qū)動(dòng)電路17d的連接點(diǎn)連接。
因此，在這個(gè)裝置中，當(dāng)在二極管整流橋2的正輸出端上的電位比上述預(yù)定的值更低時(shí)，二極管27a、27b被關(guān)斷。結(jié)果，例如，由振蕩控制電路16輸出與在圖4C到4F中左側(cè)上分別所示的波形一樣的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)被提供給驅(qū)動(dòng)電路17a-17d。從驅(qū)動(dòng)電路17a-17d上獲得與在圖4G到4J中左側(cè)上分別所示波形一樣的上述驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，并且把這些驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)提供給開關(guān)元件4a-4d。
另一方面，當(dāng)在二極管整流橋2的正輸出端上的電位比上述預(yù)定的值更高時(shí)，二極管27a、27b被導(dǎo)通。結(jié)果，驅(qū)動(dòng)電路17c的一個(gè)輸入端被偏壓到一個(gè)低電位，如在圖4E的右側(cè)上所示的，而驅(qū)動(dòng)電路17d的一個(gè)輸入端被偏壓到一個(gè)高電位，如在圖4F的右側(cè)上所示的。同時(shí)與分別在圖4C-4D的右側(cè)上所示的波形一樣，振蕩控制電路16的輸出電壓被提供給驅(qū)動(dòng)電路17a和17b。
作為與這些信號(hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)，如在圖4G和4H中分別所示的，從驅(qū)動(dòng)電路17a、17b中獲得上述的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)并且把這些驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)提供給開關(guān)元件4a、4b。同時(shí)，如在圖4I的右側(cè)上所示的，從驅(qū)動(dòng)電路17c上獲得一個(gè)被固定在一個(gè)低電位上的輸出信號(hào)并且把該信號(hào)提供給開關(guān)元件4c。同樣，，如在圖4J的右側(cè)上所示的，從驅(qū)動(dòng)電路17d上獲得一個(gè)被固定在一個(gè)高電位上的輸出信號(hào)并且把該信號(hào)提供給開關(guān)元件4d。
結(jié)果，在圖3中所示的裝置中，當(dāng)在上述正輸出端上的電位比預(yù)定值低時(shí)，4橋臂式開關(guān)元件4a-4d被控制以便交替地導(dǎo)通和關(guān)斷并且該裝置進(jìn)入全波橋路工作。也就是，在這種情況下，在主要部分上的電路結(jié)構(gòu)變?yōu)槿缭趫D5A中所示的結(jié)構(gòu)，并且當(dāng)開關(guān)元件4a、4d被導(dǎo)通時(shí)，一個(gè)電流如在圖5B中所示的箭頭方向上流動(dòng)，而當(dāng)開關(guān)元件4b、4c被導(dǎo)通時(shí)，一個(gè)電流如在圖5C中所示的箭頭方向上流動(dòng)。
在這種情況下，由交流輸入電壓(在該圖中沒有示出)形成的一個(gè)直流輸入電壓Vin被分壓并且被提供給初級(jí)繞組5a和諧振電容器6。也就是，假設(shè)提供給初級(jí)繞組5a的電壓是V11而提供給諧振電容器6的電壓是Vc1，下列等式(1)被建立。
V11+Vc1＝Vin(1)同時(shí)，當(dāng)在上述正輸出端上的電位比預(yù)定值高時(shí)，開關(guān)元件4c被固定到一個(gè)關(guān)斷狀態(tài)而開關(guān)元件4d被固定到導(dǎo)通狀態(tài)并且該裝置進(jìn)入半橋工作。同樣開關(guān)元件4a、4b被交替地導(dǎo)通和關(guān)斷并且進(jìn)入單端推挽式工作。因此，在這種情況下，在主要部分上的電路結(jié)構(gòu)變?yōu)槿缭趫D6A中所示的結(jié)構(gòu)，并且當(dāng)開關(guān)元件4a被導(dǎo)通時(shí)，一個(gè)電流如在圖6B中所示的箭頭方向上流動(dòng)，而當(dāng)開關(guān)元件4b被導(dǎo)通時(shí)，一個(gè)電流如在圖6C中所示的箭頭方向上流動(dòng)。
在這種情況下，利用單端推挽方式在開關(guān)元件4d的一個(gè)位置上形成直流輸入電壓Vin的一半電壓，并且假設(shè)提供給初級(jí)繞組5a的電壓是V12而提供給諧振電容器6的電壓是Vc2，下列等式(2)被建立。V12+Vc2=12Vin----(2)]]>在這種情況下，也就是，如從上述等式(1)、(2)中明顯看到的，當(dāng)在單端推挽和半橋方式工作中上述直流輸入電壓是相等時(shí)，提供給初級(jí)繞組5a和諧振電容器6的電壓是在全橋方式工作中的電壓的1/2。
為了利用這個(gè)特性，例如，通過當(dāng)交流輸入電壓是100V時(shí)進(jìn)入全橋方式工作而當(dāng)交流輸入電壓是200V時(shí)轉(zhuǎn)換到單端推挽和半橋方式工作，能夠使提供給絕緣變換變壓器5的初級(jí)繞組5a的電壓相等。在這種情況下，由于在次級(jí)繞組5b上獲得的電壓變?yōu)橄嗟?，所以一個(gè)用于相對(duì)于交流輸入電壓來(lái)穩(wěn)定直流輸出電壓的控制范圍實(shí)際上能夠被擴(kuò)大。
在這種裝置中，也就是，在全橋方式工作中的無(wú)負(fù)載(點(diǎn)畫線)到輕負(fù)載期間，在各個(gè)部分上的波形變?yōu)槿缭趫D7A到7M中所示的波形。在此開關(guān)元件4a-4d分別地被提供有如在圖7A-7D中所示的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)并且這些開關(guān)元件的轉(zhuǎn)換被進(jìn)行。在這種情況下，在開關(guān)元件4d的一個(gè)漏極與源極之間形成一個(gè)如在圖7E中所示的電壓。
此外，在開關(guān)元件4a-4d的漏極與源極之間的電流分別地以如在圖7A-7D中所示的波形流動(dòng)。結(jié)果，一個(gè)如在圖7J中所示的電流流過初級(jí)繞組5a并且在諧振電容器6上形成一個(gè)如在圖7K中所示的電壓。然后，在初級(jí)繞組5a上產(chǎn)生一個(gè)在圖7L中所示的電壓，并且一個(gè)在圖7M中所示的電流流過次級(jí)繞組5b。
同時(shí)，在單端推挽和半橋方式工作中的無(wú)負(fù)載(點(diǎn)畫線)到輕負(fù)載期間，在各個(gè)部分上的波形變?yōu)槿缭趫D8A到8M中所示的波形。在此，如在圖8A-8D中所示的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)分別地被提供給開關(guān)元件4a-4d并且這些開關(guān)元件的轉(zhuǎn)換被進(jìn)行。在這種情況下，在開關(guān)元件4d的漏極與源極之間形成一個(gè)如在圖8E中所示的電壓。
此外，在開關(guān)元件4a-4d的漏極與源極之間的電流分別地以如在圖8A-8D中所示的波形流動(dòng)。結(jié)果，一個(gè)如在圖8J中所示的電流流過初級(jí)繞組5a并且在諧振電容器6上形成一個(gè)如在圖8K中所示的電壓。然后，在初級(jí)繞組5a上產(chǎn)生一個(gè)在圖8L中所示的電壓，并且一個(gè)在圖8M中所示的電流流過次級(jí)繞組5b。
流過初級(jí)繞組5a的電流的波形，如在圖7J和8J中所示的，和在圖7J和8J后面的圖中所示的隨后波形變?yōu)橥耆嗟?。因此，?dāng)交流輸入電壓變?yōu)閮杀稌r(shí)，通過轉(zhuǎn)換到單端推挽和半橋方式工作使提供給絕緣變換變壓器5的初級(jí)繞組5a上的電壓相等半橋并且一個(gè)用于相對(duì)于交流輸入電壓來(lái)穩(wěn)定直流輸出電壓的控制范圍實(shí)際上能夠被擴(kuò)大。
因此，在這種裝置中，通過以兩種方式或在全橋工作與單端推挽和半橋工作之間轉(zhuǎn)換激磁電流的供電通路，利用一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)行恒定效率的變換，同時(shí)能夠解決由于一個(gè)異?，F(xiàn)象引起的對(duì)非常高的輸出電壓的擔(dān)憂。
根據(jù)本發(fā)明，相對(duì)于在交流輸入電壓中的兩倍變化，能夠利用一個(gè)AC-DC變換器來(lái)構(gòu)成一個(gè)電源裝置，該電源裝置使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且同時(shí)使AC-DC變換器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，以及相對(duì)于交流輸入電壓的兩倍變化通過使提供給AC-DC變換器的電壓相等來(lái)增加它的變換效率。
因此，根據(jù)本發(fā)明，由于不進(jìn)行由常規(guī)裝置利用的兩倍電壓整流，所以沒有由于一個(gè)異?，F(xiàn)象引起的對(duì)非常高的輸出電壓的擔(dān)憂，因此沒有必要設(shè)置一個(gè)安全裝置和認(rèn)為由常規(guī)裝置需要的類似裝置。因而利用一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)行恒定效率的變換。
此外，在上述的裝置中，假設(shè)電阻器21a、21b、22、23的阻值分別地由R1、R2、R3、R4表示，當(dāng)全橋工作被轉(zhuǎn)換到單端推挽和半橋工作時(shí)在轉(zhuǎn)換點(diǎn)上的電壓Vb1變?yōu)橛上铝斜硎?。Vb1=R2•VccR1•R3•R4R1+R3+R4+R2----(3)]]>同樣，在從單端推挽和半橋工作轉(zhuǎn)換到全橋工作的轉(zhuǎn)換點(diǎn)上的電壓Vb2由下列等式表示。Vb2=R2•R3•RccR2•R3+(R2+R3)•R1----(4)]]>在上述裝置中，電阻器21a、21b、22、23的電阻值R1、R2、R3、R4分別地被確定以致于在轉(zhuǎn)換點(diǎn)上的電壓變?yōu)閂b1＞Vb2，它使上述轉(zhuǎn)換操作具有一個(gè)滯后。因此，利用該滯后使相互的轉(zhuǎn)換不頻繁地發(fā)生并且能夠使該裝置穩(wěn)定地工作。
此外，在上述裝置中，當(dāng)比較器24的輸出是一個(gè)高電位并且使驅(qū)動(dòng)電路17d的輸入被偏置到一個(gè)高電位時(shí)(在圖4A-4J中的右側(cè)上)，利用電阻器18b和26的電阻值來(lái)確定輸入給驅(qū)動(dòng)電路17d的一個(gè)低值(在圖4F中所示的)。因此，上述電阻器18b和26的電阻值被確定以致于該低值被判定在驅(qū)動(dòng)電路17d上是一個(gè)高電位。
此外，在上述裝置中，絕緣變換變壓器5的初級(jí)諧振阻抗曲線變?yōu)樵趫D9中所示的曲線。在圖9中，一個(gè)值f0是絕緣變換變壓器5的初級(jí)邊的諧振頻率。如果假設(shè)初級(jí)繞組5a的電感是L1和諧振電容器6的電容是C1，那么下列等式(5)被建立。f0=12π√(L1,C1)---(5)]]>此外，在圖9中，一個(gè)值fs是振蕩控制電路16的振蕩頻率和一個(gè)值fs(L)表示一個(gè)最小振蕩頻率而一個(gè)值fs(H)表示一個(gè)最大振蕩頻率。
在圖9中，在利用上述諧振阻抗曲線的上側(cè)情況下的控制如下。
也就是當(dāng)從分壓電路10的分壓點(diǎn)上獲得的電壓比從基準(zhǔn)電壓源12上獲得的基準(zhǔn)電壓更高時(shí)，這種情況由誤差放大器11來(lái)檢測(cè)，以致于通過光耦合器14流過電阻器15的電流被增加。結(jié)果，這樣一個(gè)控制被進(jìn)行，即使從振蕩控制電路16來(lái)的驅(qū)動(dòng)脈沖的振蕩頻率fs變高并且驅(qū)動(dòng)電路17a-17d的振蕩頻率變高，以致于絕緣變換變壓器5的初級(jí)邊諧振阻抗變得更大，它使流過初級(jí)繞組5a的激磁電流更小并且使直流輸出電壓更低。
同時(shí)，當(dāng)從分壓電路10的分壓點(diǎn)上獲得的電壓比從基準(zhǔn)電壓源12上獲得的基準(zhǔn)電壓更低時(shí)，這種情況由誤差放大器11來(lái)檢測(cè)，并且通過光耦合器14流過電阻器15的電流被減小。結(jié)果，從振蕩控制電路16來(lái)的驅(qū)動(dòng)脈沖的振蕩頻率fs被降低并且驅(qū)動(dòng)電路17a-17d的振蕩頻率被降低，以致于絕緣變換變壓器5的初級(jí)邊諧振阻抗變得更小。因此這樣一種控制被進(jìn)行，即使流過初級(jí)繞組5a的激磁電流更大并且使直流輸出電壓更高。
利用這種方式，在絕緣變換變壓器5的次級(jí)邊上檢測(cè)提供給負(fù)載9的直流輸出電壓和把這個(gè)檢測(cè)的信號(hào)通過光耦合器14提供給振蕩控制電路16的控制端。根據(jù)該檢測(cè)的信號(hào)由振蕩控制電路16形成的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)被提供給開關(guān)元件14a-14d以便控制這些開關(guān)元件的每個(gè)轉(zhuǎn)換。結(jié)果，分壓電路10的分壓點(diǎn)上的電位被控制以致于使其等于基準(zhǔn)電壓源12的電位。
此外，在上述圖3中所示的電源裝置中，在全橋工作與單端推挽和半橋工作兩種方式的相互轉(zhuǎn)換期間，通過抑制流過開關(guān)元件14a-14d的每個(gè)開關(guān)的電流能夠進(jìn)行用于穩(wěn)定轉(zhuǎn)換的控制。
在圖3中，比較器20的輸出端通過一個(gè)反向連接的二極管28與一個(gè)電阻器29的一端連接，而電阻器29的另一端通過一個(gè)電阻器30與一個(gè)晶體管31的基極連接。此外，電壓Vcc的電源端通過一個(gè)電阻器32與電阻器29和電阻器30的連接點(diǎn)連接。晶體管31的發(fā)射極接地，并且在晶體管31的基極與地之間設(shè)置有一個(gè)由一個(gè)反向連接的二極管33和一個(gè)電阻器34構(gòu)成的并聯(lián)電路。此外，晶體管31的集電極通過電阻器15與振蕩控制電路16連接。
因此，在這個(gè)電路中，當(dāng)具有從單端推挽和半橋工作方式到全橋工作方式的一個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)，二極管整流橋20的輸出電壓從一個(gè)低電位轉(zhuǎn)換到一個(gè)高電位。結(jié)果，二極管28被關(guān)斷，并且當(dāng)通過電阻器32和電容器30對(duì)電容器30進(jìn)行充電時(shí)，從電壓Vcc的電源端來(lái)的一個(gè)電流被提供給晶體管31的基極，該電流使晶體管31導(dǎo)通并且在這個(gè)周期期間振蕩控制電路16的振蕩頻率變得更高。
當(dāng)全橋工作方式返回到單端推挽和半橋工作方式時(shí)，由于比較器20的輸出電壓從高電位轉(zhuǎn)換的低電位，所以在電容器30中的電荷通過二極管28和電阻器29被放電。結(jié)果，在任何轉(zhuǎn)換到全橋工作方式的時(shí)刻晶體管31能夠被導(dǎo)通。
當(dāng)晶體管31被導(dǎo)通和振蕩控制電路16的振蕩頻率在這個(gè)周期中變高時(shí)，絕緣變換變壓器5的次級(jí)邊諧振阻抗變高并且流過開關(guān)元件4a-4d的每個(gè)開關(guān)元件的電流能夠被抑制。
此外，使振蕩控制電路16的振蕩頻率變高意味著絕緣變換變壓器5的初級(jí)側(cè)諧振阻抗變得更大。因此，如果這種狀態(tài)持續(xù)長(zhǎng)，那么產(chǎn)生一個(gè)對(duì)在次級(jí)邊上的負(fù)載9兩端之間的輸出電壓被下降的擔(dān)憂。因此，在上述的電路中，通過適當(dāng)?shù)卮_定電阻器32和電容器30的一個(gè)時(shí)間常數(shù)來(lái)進(jìn)行一個(gè)調(diào)整以致于這個(gè)時(shí)間周期保持在不使輸出電壓降低的一個(gè)范圍之內(nèi)。
利用這種方法，根據(jù)上述的裝置，在一個(gè)電源裝置中，利用開關(guān)元件來(lái)轉(zhuǎn)換絕緣變換變壓器的初級(jí)繞組的一個(gè)激磁電流并且根據(jù)絕緣變換變壓器的次級(jí)邊輸出通過控制與開關(guān)元件連接的振蕩驅(qū)動(dòng)電路的的振蕩狀態(tài)使次級(jí)邊輸出電壓被控制到一個(gè)恒定電壓，通過振蕩驅(qū)動(dòng)電路的控制，激磁電流的供電通路在像全橋工作方式與單端推挽和半橋高速方式這樣的兩種方式之間被轉(zhuǎn)換，這就使該裝置能夠利用一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)進(jìn)行一個(gè)恒定效率的變換，同時(shí)，消除了對(duì)由于異?，F(xiàn)象引起產(chǎn)生極高的輸出電壓的擔(dān)憂。
此外，在上述的裝置中，不僅通過檢測(cè)上述交流輸入電壓的整流電壓和交流輸入電壓本身而且也能通過檢測(cè)流過上述開關(guān)元件或上述絕緣變換變壓器的電流能夠進(jìn)行用于在像全橋工作方式與單端推挽和半橋高速方式這樣的兩種方式之間轉(zhuǎn)換的信號(hào)的檢測(cè)。
此外，在上述的振蕩驅(qū)動(dòng)電路從單端推挽和半橋高速方式轉(zhuǎn)換到全橋工作方式期間，用于抑制流過開關(guān)元件的電流的控制不限于通過增加上述開關(guān)元件的轉(zhuǎn)換頻率來(lái)抑制電流的方法，而其它方法也被建議，在該建議的方法中，檢測(cè)流過上述開關(guān)元件或流過絕緣變換變壓器的初級(jí)繞組的電流，然后抑制該電流。
根據(jù)本發(fā)明，通過在全橋工作方式與單端推挽和半橋高速方式這樣的兩種方式之間轉(zhuǎn)換激磁電流的供電通路，這就使該裝置能夠利用一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)進(jìn)行一個(gè)恒定效率的變換，同時(shí)，消除了對(duì)由于異?，F(xiàn)象引起產(chǎn)生極高的輸出電壓的擔(dān)憂。
在本發(fā)明中相對(duì)于在交流輸入電壓中的兩倍變化，通過利用一個(gè)AC-DC變換器來(lái)構(gòu)成一個(gè)電源裝置，利用該電源裝置能夠使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化并且同時(shí)通過相對(duì)于交流輸入電壓的兩倍變化使提供給AC-DC變換器的電壓相等能夠使AC-DC變換器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化和能夠改進(jìn)它的變換效率。
因此，在本發(fā)明中，由于不進(jìn)行由常規(guī)裝置利用的兩倍電壓整流，所以沒有由于一個(gè)異?，F(xiàn)象引起的對(duì)非常高的輸出電壓的擔(dān)憂，因此沒有必要設(shè)置一個(gè)安全裝置和認(rèn)為由常規(guī)裝置需要的類似裝置。因而利用一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)行恒定效率的變換。
此外，本發(fā)明的裝置能夠使上述轉(zhuǎn)換操作具有滯后現(xiàn)象，并且利用該滯后現(xiàn)象能夠使相互轉(zhuǎn)換不頻繁地發(fā)生和使該裝置穩(wěn)定地進(jìn)行操作。
雖然通過參照附圖已經(jīng)描述了最佳的實(shí)施例，但是應(yīng)該理解的是本發(fā)明不限于上述這些實(shí)施例并且由本領(lǐng)域里的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的各種變化和變型都屬于在附加權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電源裝置，在該裝置中利用一個(gè)開關(guān)元件來(lái)轉(zhuǎn)換一個(gè)絕緣變換變壓器的初級(jí)繞組的激勵(lì)電流并且根據(jù)所述絕緣變換變壓器的次級(jí)繞組邊輸出電壓來(lái)控制與所述開關(guān)元件連接的一個(gè)振蕩驅(qū)動(dòng)電路的振蕩狀態(tài)，以便把所述次級(jí)繞組邊輸出電壓控制到一個(gè)恒定電壓，該電源裝置包括一個(gè)裝置，該裝置用于在所述振蕩驅(qū)動(dòng)電路的控制下，在一個(gè)全橋工作方式與一個(gè)單端推挽和半橋工作方式的兩個(gè)方式之間轉(zhuǎn)換所述激勵(lì)電流的供電通路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電源裝置，還包括一個(gè)二極管整流橋，用于對(duì)一個(gè)交流輸入電壓進(jìn)行整流、兩對(duì)由所述開關(guān)元件串聯(lián)構(gòu)成的串聯(lián)電路，每對(duì)串聯(lián)電路具有兩個(gè)串聯(lián)連接在所述二極管整流橋的一個(gè)正輸出端與一個(gè)負(fù)輸出端之間的橋臂，和一個(gè)所述絕緣變換變壓器的初級(jí)繞組或一個(gè)串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路連接在所述兩對(duì)串聯(lián)連接成兩個(gè)橋臂的開關(guān)元件的中點(diǎn)之間，其中在所述振蕩驅(qū)動(dòng)電路的控制下，一個(gè)轉(zhuǎn)換操作在兩種方式之間進(jìn)行，在其中一種方式中利用一種全橋工作方式來(lái)驅(qū)動(dòng)所述四橋臂開關(guān)元件，在另一種方式中利用一種推挽工作方式來(lái)驅(qū)動(dòng)一對(duì)具有兩個(gè)串聯(lián)連接的橋臂的所述開關(guān)元件的串聯(lián)電路和利用一種單端推挽和半橋工作方式來(lái)驅(qū)動(dòng)另一對(duì)所述開關(guān)元件的串聯(lián)電路，在該串聯(lián)電路中它的一個(gè)橋臂處于關(guān)斷狀態(tài)而另一個(gè)橋臂處于導(dǎo)通狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電源裝置，其中通過檢測(cè)一個(gè)交流輸入電壓或檢測(cè)該交流輸入電壓的整流電壓或檢測(cè)一個(gè)流過所述開關(guān)元件的電流或檢測(cè)一個(gè)流過所述絕緣變換變壓器的電流，并且通過利用檢測(cè)的信號(hào)來(lái)控制所述振蕩驅(qū)動(dòng)電路，能夠在所述全橋工作方式與所述單端推挽和半橋工作方式的兩種方式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的電源裝置，其中一個(gè)滯后現(xiàn)象被提供給一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，在該檢測(cè)點(diǎn)上所述振蕩驅(qū)動(dòng)電路轉(zhuǎn)換所述橋路的操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的電源裝置，其中在所述振蕩驅(qū)動(dòng)電路從所述單端推挽和半橋工作方式轉(zhuǎn)換到全橋工作方式期間，所述開關(guān)元件的轉(zhuǎn)換頻率被增加以便抑制一個(gè)流過所述開關(guān)元件的電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的電源裝置，其中在所述振蕩驅(qū)動(dòng)電路從所述單端推挽和半橋工作方式轉(zhuǎn)換到全橋工作方式期間，檢測(cè)流過所述開關(guān)元件或流過所述絕緣變換變壓器的初級(jí)繞組的電流，然后抑制該電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的電源裝置，其中在為了抑制流過開關(guān)元件的電流而增加轉(zhuǎn)換頻率期間，它的時(shí)間周期被設(shè)置到所述絕緣變換變壓器的一個(gè)次級(jí)邊輸出電壓不被明顯地降低的一個(gè)范圍之內(nèi)。
全文摘要
一種根據(jù)本發(fā)明的電源裝置,在該裝置中利用一個(gè)開關(guān)元件來(lái)轉(zhuǎn)換一個(gè)絕緣變換變壓器的初級(jí)繞組的激勵(lì)電流并且根據(jù)所述絕緣變換變壓器的次級(jí)繞組邊輸出電壓來(lái)控制與所述開關(guān)元件連接的一個(gè)振蕩驅(qū)動(dòng)電路的振蕩狀態(tài),以便把所述次級(jí)繞組邊輸出電壓控制到一個(gè)恒定電壓,在振蕩驅(qū)動(dòng)電路的控制下,在一個(gè)全橋工作方式與一個(gè)單端推挽和半橋工作方式的兩個(gè)方式之間轉(zhuǎn)換激勵(lì)電流的供電通路。
文檔編號(hào)H02M7/5387GK1187062SQ9712647
公開日1998年7月8日 申請(qǐng)日期1997年10月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月28日
發(fā)明者永原清和 申請(qǐng)人:索尼公司