專利名稱：電子開關型電源及其應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種根據權利要求1的電子開關型電源和根據權利要求7的一種開關型電源的應用。
在DE-4122544C1中公開了一個這種類型的的電子開關型電源，這種電子開關型電源在

圖1中以簡化的形式被示出了并且在下面將被詳細地描述。這個電子開關型電源包括一個具有變壓器1的初級開關型回掃變換器、一個晶體管2和一個被設置在負載電路中的二極管3。該回掃變換器借助于一個整流橋裝置4由一個直流電源或交流電源來激勵，其中交流電源的電壓可以在100伏與250伏之間，直流電源的電壓可以為12伏或24伏，當使用交流電源時，它的頻率幾乎可以是任意的。電源的輸出電壓通過一個濾波和平滑裝置5被提供給回掃變換器的輸入端或電子控制和調節(jié)電路的輸入端，為了簡化的目的，濾波和平滑裝置5在這個圖中僅用一個電容器來表示。
這樣的回掃變換器，例如可以被用在像剃須裝置這樣的小設備中。那么，根據不同的國家，這個剃須裝置可以與具有不同電壓值的電源連接。在這種情況下，即在露營旅行期間希望給這個剃須刀供電或在一個船的甲板上希望利用船上的電源系統(tǒng)給該剃須刀供電。所提供的電壓可以是12V或24V的直流電壓。
一個由變壓器1的初級繞組6、晶體管2的集電極-發(fā)射極電路和一個電容器7構成串聯(lián)電路與直流兩端并聯(lián)連接。與晶體管2的基極連接的是一個電阻器8，該電阻器8的另一端與輸入電源的正極連接。此外，晶體管2的基極借助于另一個晶體管9的集電極-發(fā)射極電路與輸入電源的負極連接。晶體管2的發(fā)射極與一個齊納二極管10的陰極連接，齊納二極管10的陽極與晶體管9的基極連接并借助于另一個電阻器11與輸入電源的負極連接。此外晶體管2的發(fā)射極借助于另一個電阻器12與變壓器1的次級繞組13的第一端連接。變壓器1的初級繞組6和次級繞組13的繞組方向由圖1中所示的圓點來表示。
一個反饋電容器14通過一個反饋電阻器15與晶體管2的基極連接，它的另一端與變壓器1的次級繞組13的第二端連接。與變壓器1的次級繞組13的第一端連接的是一個電能吸收裝置。在這個例子中，電能吸收裝置是一個蓄電池16。例如當電子開關型電源沒有與一個電源連接時，一個電動機可以與蓄電池16連接，該電動機在圖中沒有示出并且借助于一個導通/關斷開關由蓄電池來激勵。同樣地，一個二極管19與反饋電容器14和反饋電阻器15的節(jié)點連接，二極管19的另一端與變壓器1的次級繞組13的第一端連接。
為了限制返回的電壓，設置一個電路，它由一個齊納二極管17和一個二極管18串聯(lián)連接構成并與變壓器1的初級繞組6并聯(lián)連接，這兩個二極管的陰極相互連接。
下面將詳細地描述圖1中電路結構的操作方式。從輸入電壓端通過電阻器8產生一個低的基極初始電流，使晶體管2作為一個開關晶體管來操作。晶體管2導通的結果，通過晶體管2的集電極-發(fā)射極和變壓器1的初級繞組6產生一個正反饋作用，該正反饋作用是由在變壓器1的初級繞組6中的增加電流導致的感應電壓所產生的。這個正反饋作用使晶體管2又被驅動，使晶體管2再次導通。
晶體管2的集電極電流線性地增加。這導致了在電阻器12上產生一個成正比例的電壓。當由于集電極電流增加的結果使電阻器12上的電壓和蓄電池16上的電壓的總和達到超過齊納二極管10的擊穿電壓的一個值時，晶體管9進入到導通狀態(tài)。
這就使晶體管2的基極直接地與輸入電源的一端連接，由此取消了晶體管2的基極電流。因此晶體管2停止導通，并且流過變壓器1的初級繞組6的電流被突然地切斷。
這個電流的突然切斷在變壓器1的次級繞組13中感應一個電壓，該電壓的極性與當晶體管2導通時的時間間隔期間的電壓極性相反。相對于由這個感應電壓產生的一個電流，二極管3具有一個正向的電壓極性。因此，在反向周期期間該電流被提供給負載(蓄電池16)，直到在變壓器1中存儲的能量被提供給負載為止。
在變壓器1的反向過程期間，與變壓器1的初級繞組6并聯(lián)連接的齊納二極管17和二極管18限制了反饋的電壓峰值。
由于在變壓器1的次級繞組13上感應電壓的結果，使在晶體管2的導通周期期間電容器14在由“A”表示的一端上接收正電荷。對應地，負電荷被提供給由“B”表示的電容器14的另一端。二極管19具有與在晶體管2導通期間在變壓器1的次級繞組13上感應的電壓方向相反的極性。
當晶體管2在它的非導通狀態(tài)時，在變壓器1的次級繞組13上感應一個電壓，該電壓的極性符號正好與在晶體管2的導通狀態(tài)時變壓器1的次級繞組13上感應的電壓的極性符號相反。
其結果是，在晶體管2的關斷期間電容器14改變它的充電方向。點B通過二極管19與正電壓連接，在這種情況下，二極管19上的電壓極性是正向方向，而點A與負電壓連接。
因此，在變壓器1已經釋放了它能量之后，電容器14在點B上具有正電荷，而在點A上具有負電荷。
由于電容器14上電壓的方向維持了通過晶體管2的基極-發(fā)射極電流，所以電容器14上的電壓把在晶體管2的隨后的開關中的開關過程維持到導通狀態(tài)。特別是在低電平輸入電壓時，例如一個12V的直流電壓，由電容器14上的電壓極性方向來維持晶體管2的導通過程。因此，把回掃變換器的操作特別穩(wěn)定在低電平輸入電壓上。
在晶體管2的隨后的導通狀態(tài)期間，電容器如上所述地再次被充電，該電容器在點A上接收正電荷和在點B上接收負電荷。
相反，本發(fā)明示出了根據權利要求1的開關型電源，為了在一個反饋電容器網絡上獲得一個更高的電壓，該開關型電源涉及了比較簡單的電路，該電路的作用是當開關晶體管呈現(xiàn)導通時維持輸入端電壓，該晶體管能夠使電流能夠流過變壓器的初級繞組。特別是在利用低供電電壓的情況下，本發(fā)明明顯地改進了開關型電源。
當利用如在權利要求2或3中所述的開關型電源中的蓄電池來提升開關晶體管的發(fā)射極電位時，根據權利要求1的解決方法是特別有利的。
權利要求4描述了一種特別有利的電子電路結構。這個電路結構有利地利用在充電和放電期間變壓器的次級繞組上產生不同的電壓。
如果特別是在變壓器充電周期的開始時另外一些電容器作為串聯(lián)連接的電容器被連接起來，那么權利要求5和6描述了在變壓器的放電周期期間這些電容器怎樣地并聯(lián)連接。
在一個電剃須裝置中利用這樣的開關型電源是特別有利的，其原因是它的應用范圍被增加了，特別是在露營旅行或在船的甲板上使用低電平電源的情況下是特別有利的。
下面將結合附圖來詳細地描述本發(fā)明的一種實施例。在圖2中示出了一種電子開關型電源，在該電子開關型電源中，用與在圖1中相同符號表示執(zhí)行從前文引用的現(xiàn)有技術的電路結構公知的相同功能的相同元件。
在圖2的電路圖中，已經加入了由一個電容器20、一個電阻器21、二極管22和23，以及一個電阻器24構成的組件。此外設置了另一個電阻器25。
電阻器21的一端與點B連接，它的另一端與電阻器24的一端連接，電阻器24的另一端在點C上與電容器20的一端連接。電容器20的另一端通過電阻器25與晶體管2的基極連接并且與二極管22的負極連接。二極管22的正極與變壓器1的次級繞組13的一端連接。二極管23的正極連接在電阻器21與24的節(jié)點上。二極管23的負極與變壓器1的次級繞組13的另一端連接，電容器14通過電阻器15在點A上也與變壓器1的次級繞組13的另一端連接。
因此，在下面將解釋關于電壓關系的工作方式。當晶體管2導通時，由于在變壓器1的次級繞組13上感應電壓的原因，電容器14在“A”表示的一端上接收正電荷。相應地，電容器14在“B”表示的另一端上接收負電荷。二極管19具有與在晶體管2導通期間在變壓器1的次級繞組13上感應的電壓方向相反的電壓極性。此外，電容器20在由“C”表示的一端上接收正電荷，而在由“D”表示的另一端上接收負電荷。在這個特定的時刻，二極管22和23同樣地具有與在變壓器1的次級繞組13上感應的電壓方向相反的電壓極性。因此，在這個時刻，這些電容器作為串聯(lián)連接的電容器來工作，其原因是由于二極管22和23具有相反方向的極性，使電容器14和20起一個并聯(lián)連接作用的支路變?yōu)闊o效。
當晶體管2處于非導通狀態(tài)時，在變壓器1的次級繞組13上感應一個電壓，其極性正好與晶體管2處于導通狀態(tài)時在變壓器1的次級繞組13上感應的電壓極性相反。
其結果是，在晶體管2的關斷期間，電容器14改變了它的充電方向。點B通過二極管19與正電壓連接，在這種情況下它的電壓極性是在正方向，而點A與負電壓連接。同樣地，點D通過二極管22與正電壓連接，在這種情況下它的電壓極性同樣是在正方向，而點C通過二極管23與負電壓連接，在這種情況下它的電壓極性同樣也是在正方向。
在變壓器1釋放它的存儲能量之后，電容器14在點B上具有正電荷，而在點A上具有負電荷。同樣地，電容器20在點D上具有正電荷而在點C上具有負電荷。借助于電阻器21防止流過二極管19和二極管23的直流電流流入到“旁路電容器14”中。在充電改變極性過程期間，電阻器15、21和24僅作為電流限制器來工作。
由于起串聯(lián)連接電容器作用的這些電容器的電壓極性的原因使電容器14和電容器20的電壓相加，所以在電容器14和電容器20上的電壓把在晶體管2隨后的開關轉換中的轉換過程維持在導通狀態(tài)。電容器14和電容器20起串聯(lián)連接作用的原因是由二極管19、二極管22和二極管23使產生并聯(lián)連接的支路變?yōu)椴黄鹱饔?，它們的電壓極性又處在反方向上。特別是在低電平輸入電壓時，例如12V直流電壓，利用在電容器14和電容器20上的電壓極性來維持晶體管2的導通過程。因此，在低電平輸入電壓時，回掃變換器的操作特別穩(wěn)定。
在晶體管2隨后的導通周期期間，電容器14和電容器20在點A和C上再次接收正電荷，而在點B和D上接收負電荷，如上所述。
因此，特別有利的是該電路結構能夠利用在變壓器放電周期期間的一個規(guī)定適用的電壓來產生用于維持在變壓器充電周期開始時的導通過程的電壓，該電壓比規(guī)定的電壓更大。該電路結構是這樣實現(xiàn)的電容器被充電以便起并聯(lián)連接電容器的作用，并且后來被放電以便起串聯(lián)連接電容器的的作用。在產生并聯(lián)連接的這些支路電路中利用由二極管構成的簡單電路結構來實現(xiàn)本發(fā)明。有利的應用在于在放電周期期間在變壓器1的次級繞組13上感應的電壓相對于充電周期期間的電壓改變了它的電壓極性。
為了進一步增加在導通周期開始時的電壓，可以采取對應的措施用于其它的構成組件，即其它的電容器在變壓器放電周期期間起并聯(lián)連接電容器的作用，在變壓器充電周期期間起串聯(lián)連接電容器的作用。
權利要求
1．一種電子開關型電源，用于由具有不同電壓等級的交流電源或直流電源給一個電負載(16)供電，該電子開關型電源具有一個初級開關型回掃變換器，該回掃變換器包括一個變壓器(1)，該變壓器具有與一個電能吸收裝置(16)和一個第一二極管(3)串聯(lián)連接的次級繞組(13)并具有與一個第一晶體管(2)的集電極-發(fā)射極串聯(lián)連接的初級繞組(6)，該晶體管(2)的基極通過一個反饋電容器(14)與變壓器(1)的次級繞組(13)的一端連接，晶體管(2)的基極還與輸入電壓源(4)的一端連接，其特征是設置幾個反饋電容器，在變壓器(1)被放電周期期間，這些反饋電容器與變壓器(1)的次級繞組(13)連接，起并聯(lián)連接電容器的作用，在變壓器(1)充電周期期間，這些反饋電容器與一個由第一晶體管(2)的基極-發(fā)射極構成的支路連接，起串聯(lián)連接電容器的作用。
2．根據權利要求1的電子開關型電源，其特征是電能吸收裝置(16)包括一個蓄電池和一個與蓄電池并聯(lián)連接的電負載。
3．根據權利要求2的電子開關型電源，其特征是電能吸收裝置(16)與變壓器(1)的次級繞組(13)不和反饋電容器連接的一端連接。
4．根據權利要求1至3中任一種電子開關型電源，其特征是代表電容器(14,20)并聯(lián)電路的每個連接線設置有至少一個二極管(19,22,23)，在變壓器放電周期期間二極管的電壓極性相對于在變壓器放電周期期間變壓器(1)的次級繞組(13)的電壓是在正方向上。
5．根據權利要求4的電子開關型電源，其特征是一個第一電容器(14)具有與變壓器(1)的次級繞組(13)的第一端連接的一端(A)，它的另一端(B)通過一個二極管(19)與變壓器(1)的次級繞組(13)的第二端連接，設置有一個由部件(20,21,22,23,24)構成的另一個組件，該組件位于通過下列連接構成的電路中，即把另一個電容器(20)的一端(C)通過一個電阻器(21)與第一電容器(14)的另一端(B)連接，所述另一個電容器(20)的所述端(C)通過一個二極管(23)與變壓器(1)的次級繞組(13)的第一端連接，所述另一個電容器(20)的另一端(D)通過一個二極管(22)與變壓器(1)的次級繞組(13)的第二端連接。
6．根據權利要求5的電子開關型電源，其特征是至少另一個由部件構成的組件被設置在由下列連接構成的電路中，把所述組件的另一個電容器的一端通過一個電阻器與前一個電容器的另一端連接，所述另一個電容器的一端通過一個二極管與變壓器的繞組的第一端連接，而所述另一個電容器的另一端通過一個二極管與變壓器的繞組的第二端連接。
7．把根據前面權利要求中的任一權利要求所述的電子開關型電源應用到一個電剃須裝置中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子開關型電源,用于由具有不同電壓等級的交流或直流電源給一個電負載供電,其特征是:設置幾個反饋電容器,在變壓器被放電周期期間,這些反饋電容器與變壓器的次級繞組連接,起并聯(lián)連接電容器的作用,在變壓器充電周期期間,這些反饋電容器與一個由第一晶體管的基極－發(fā)射極構成的支路連接,起串聯(lián)連接電容器的作用。本發(fā)明適合用一種電剃須裝置中。
文檔編號H02M3/338GK1214811SQ97193399
公開日1999年4月21日 申請日期1997年4月4日 優(yōu)先權日1996年4月15日
發(fā)明者京特·貝克 申請人:布勞恩股份公司