專利名稱：開(kāi)關(guān)電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可以用作電子設(shè)備電源的開(kāi)關(guān)電源電路。


圖11所示的是電壓諧振型開(kāi)關(guān)電源電路。這種開(kāi)關(guān)電源電路可以在日本或美國(guó)通用的100V工業(yè)用交流電源AC下工作，最大負(fù)載功率為150W(瓦)或更高。
圖11中所示的開(kāi)關(guān)電源電路包括對(duì)工業(yè)用交流電源AC進(jìn)行整流和濾波的整流濾波電路。該整流濾波電路是用由一對(duì)整流二極管Di1和Di2以及一對(duì)濾波電容Ci1和Ci2構(gòu)成的倍壓整流電路形成的。倍壓整流電路可產(chǎn)生一約等于直流輸入電壓Ei兩倍的直流輸入電壓，該直流輸入電壓Ei為交流輸入電壓VAC的峰值。例如，如果交流輸入電壓VAC為144V(伏)，則直流輸入電壓2Ei約為400V。
用倍壓整流電路作為整流濾波電路能夠使100V交流輸入電壓的負(fù)載相對(duì)較大，使最大負(fù)載功率達(dá)到150W或更高。換句話說(shuō)，將直流輸入電壓設(shè)定為標(biāo)稱電壓的2倍可以抑制流入下一級(jí)開(kāi)關(guān)變換器的電流量，從而能夠提高開(kāi)關(guān)電源電路元件的可靠性。
一起動(dòng)沖擊電流限制電阻Ri插接在圖11中所示的倍壓整流電路的整流電流通路上。結(jié)果，能夠使初始供電期間流入到濾波電容器中的起動(dòng)沖擊電流得到抑制。
圖11中的開(kāi)關(guān)電源電路包括一電壓諧振型開(kāi)關(guān)變換器，此開(kāi)關(guān)變換器具有自激結(jié)構(gòu)且包括一個(gè)單一開(kāi)關(guān)元件Q1。此開(kāi)關(guān)元件可以是耐高壓的雙極晶體管(BJT結(jié)型晶體管)。開(kāi)關(guān)元件Q1的集電極連接到絕緣變換器功率隔離變壓器(PIT)初級(jí)繞組N1的一端，開(kāi)關(guān)元件Q1的發(fā)射極接地。開(kāi)關(guān)元件Q1的基極通過(guò)起動(dòng)電阻RS連接到濾波電容器Ci2(整流濾波電壓Ei)的正電極側(cè)。結(jié)果，在起動(dòng)操作期間，可以對(duì)輸入到開(kāi)關(guān)元件Q1基極中的電流進(jìn)行整流和濾波。此外，用于自激振蕩的諧振電路連接在開(kāi)關(guān)元件Q1的基極和初級(jí)側(cè)接地點(diǎn)之間，由串聯(lián)連接的電感LB、諧振電容CB、檢測(cè)驅(qū)動(dòng)繞組NB以及阻尼電阻RB形成。檢測(cè)驅(qū)動(dòng)繞組NB繞在絕緣變換器PIT上，與電感繞組LB一起提供用于設(shè)定開(kāi)關(guān)頻率的電感值。
箝位二極管DD設(shè)置在開(kāi)關(guān)元件Q1的基極和初級(jí)側(cè)接地端之間，當(dāng)開(kāi)關(guān)元件Q1截止時(shí)形成一個(gè)阻尼電流流動(dòng)通路。
并聯(lián)諧振電容Cr并聯(lián)連接在開(kāi)關(guān)元件Q1的集電極和發(fā)射極之間。根據(jù)并聯(lián)諧振電容Cr和由隔離變換變壓器PIT初級(jí)繞組N1與正交控制電源調(diào)節(jié)變壓器(PRT)受控繞組NR串聯(lián)連接所得到的組合電感(L1和LR)、并聯(lián)諧振晶體管形成了一個(gè)電壓諧振型變換器的并聯(lián)諧振電路。當(dāng)開(kāi)關(guān)元件Q1截止時(shí)，由該并聯(lián)諧振電路可以獲得電壓諧振型操作，其中電壓諧振電路可將電壓Vcr加到諧振電容Cr的兩端，使其具有一個(gè)正弦波形的脈沖波。
PIT初級(jí)繞組N1的一端連接到開(kāi)關(guān)元件Q1的集電極上，初級(jí)繞組N1的另一端連接到PRT的受控繞組NR上。
PIT將開(kāi)關(guān)元件Q1的開(kāi)關(guān)輸出傳輸?shù)酱渭?jí)側(cè)。
在隔離變換變壓器PIT的次級(jí)側(cè)上，次級(jí)繞組N2上有由初級(jí)繞組N1感應(yīng)的交流電壓。次級(jí)側(cè)并聯(lián)諧振電容C2并聯(lián)連接到次級(jí)繞組N2上，以形成一個(gè)并聯(lián)諧振電路。次級(jí)繞組N2中感應(yīng)的交流電壓由并聯(lián)諧振電路轉(zhuǎn)換成一揩振電壓。此諧振電壓輸入到兩個(gè)半波整流電路中，其中一個(gè)半波整流電路包括整流二極管D01和濾波電容C01，另一半波整流電路包括整流二極管D02和濾波電容C02。兩個(gè)半波整流電路產(chǎn)生兩個(gè)不同的直流輸入電壓E01和E02。整流二極管D01和D02可以是高速型整流二極管以便能夠?qū)σ粋€(gè)開(kāi)關(guān)周期的交流電壓進(jìn)行整流。
控制電路1是一誤差放大器，它將次級(jí)側(cè)的直流輸出電壓與一參考電壓相比較，再將與其間之差相對(duì)應(yīng)的一直流電流作為一控制電流輸入到正交控制變壓器PRT的控制繞組NC中。此處直流輸出電壓E01和直流輸出電壓E02可以分別作為檢測(cè)電壓和操作電源輸入到控制電路1中。
例如，如果次級(jí)側(cè)的直流輸出電壓E02隨著交流輸入電壓VAC或負(fù)載功率的變化而變化，則由控制電路1所提供的流過(guò)控制繞組NC的控制電流可在10mA(毫安)到40mA的范圍內(nèi)變化。因此，受控繞組NR的電感值LR可以在0.1mH(毫亨)到0.6mH的范圍內(nèi)變化。
如前所述，由于受控繞組形成了一個(gè)可以進(jìn)行電壓諧振型開(kāi)關(guān)操作的并聯(lián)諧振電路，所以該并聯(lián)諧振電路的諧振狀態(tài)相對(duì)于固定開(kāi)關(guān)頻率而不同。在開(kāi)關(guān)元件Q1和并聯(lián)諧振電容Cr的并聯(lián)電路兩端，由于與開(kāi)關(guān)元件Q1截止周期相對(duì)應(yīng)的并聯(lián)諧振電路的作用而出現(xiàn)一個(gè)正弦波形的諧振脈沖，該諧振脈沖的寬度由并聯(lián)諧振電路諧振狀態(tài)的變化來(lái)可變地進(jìn)行控制。如此，可獲得諧振脈沖的脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制操作。諧振脈沖寬度的PWM控制可以在開(kāi)關(guān)元件Q1的截止期間進(jìn)行，因此，在開(kāi)關(guān)頻率固定的情況下可以可變地控制開(kāi)關(guān)元件Q1的導(dǎo)通時(shí)間。由于開(kāi)關(guān)元件Q1的導(dǎo)通時(shí)間可以以此方式可變地進(jìn)行控制，所以由初級(jí)繞組N1(它形成了次級(jí)側(cè)的并聯(lián)諧振電路)傳輸?shù)拈_(kāi)關(guān)輸出將發(fā)生變化，且次級(jí)側(cè)的直流輸出電壓E01和E02的一個(gè)電平或一些電平也將發(fā)生變化。因此，可以將次級(jí)側(cè)直流輸出電壓E01或E02控制為恒定電壓。這種恒定電壓控制方法在下文當(dāng)中被稱作為電感控制方法。
圖12所示的是另一電壓諧振型開(kāi)關(guān)電源電路。圖12中與圖11中相同的元件用相同的參考標(biāo)記來(lái)表示，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，不再對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。
在圖12的電源電路中，正交控制變壓器PRT的受控繞組設(shè)置在次級(jí)側(cè)上。正交控制變壓器PRT的此受控繞組可以包括兩個(gè)受控繞組NR和NR1。受控繞組NR串聯(lián)設(shè)置在次級(jí)繞組N2的一端和整流二極管D01的陽(yáng)極之間。受控繞組NR1串聯(lián)設(shè)置在次級(jí)繞組N2的分接輸出和整流二極管D02的陽(yáng)極之間。在這種結(jié)構(gòu)中，形成包括受控繞組NR和NR1電感部分的次極側(cè)并聯(lián)諧振電路。
在其中正交控制變壓器PRT的受控繞組(NR和NR1)設(shè)置在次級(jí)側(cè)的圖12所示配置中，正交控制變壓器PRT進(jìn)行操作使得當(dāng)受控繞組NR的電感值根據(jù)不同的電感控制方法而改變時(shí)，能夠?qū)Υ渭?jí)側(cè)并聯(lián)諧振電容C2諧振電壓V2的脈沖寬度，即次級(jí)側(cè)整流二極管的導(dǎo)通角(continuity angle)變化可變地進(jìn)行控制。這種對(duì)次級(jí)側(cè)上的輸出電平進(jìn)行控制的方法能夠?qū)崿F(xiàn)恒壓控制。
設(shè)置在圖11和12電源電路中的隔離變換變壓器如圖13中所示。如其所示，隔離變換變壓器PIT包括一EE形磁芯，該磁芯具有一對(duì)由鐵氧體材料制成的E形磁心CR1和CR2。這些E形磁芯可相互組合在一起，使其磁路支臂彼此相對(duì)，并使得在中間磁路支臂之間不形成一個(gè)氣隙。初級(jí)繞組N1和次級(jí)繞組N2各自利用繞線架B相互分別地繞制在EE形磁芯的中間二磁路支臂上。因此，初級(jí)繞組N1和次級(jí)繞組N2之間可以實(shí)現(xiàn)一弱耦合(弱耦合系數(shù)k值約為0.9)。
在隔離變換變壓器PIT中，初級(jí)繞組N1的電感L1和次級(jí)繞組N2的電感L2之間的互感M值是+M(相加方式(addtive mode))還是-M(相減方式(subtractive mode))取決于初級(jí)繞組N1和次級(jí)繞組N2的極性(繞制方向)和整流二極管D01和D02的連接之間的關(guān)系。例如，如果這些部分具有圖14A中所示的結(jié)構(gòu)，則互感值為+M；而如果這些部分具有圖14B中所示結(jié)構(gòu)，則互感值為-M。
圖15A到15C所示的是圖11中電源電路一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)的操作波形。在這些圖中，參考符號(hào)TON和TOFF分別表示開(kāi)關(guān)元件Q1導(dǎo)通和截止時(shí)間，參考符號(hào)DON和DOFF則分別表示次級(jí)側(cè)上整流二極管D01的導(dǎo)通和截止時(shí)間。
開(kāi)關(guān)元件Q1和并聯(lián)揩振電容Cr兩端諧振電壓Vcr的波形與開(kāi)關(guān)元件Q1截止時(shí)間TOFF(如圖15A中所示)中的正弦波脈沖相似，開(kāi)關(guān)變換器的操作是電壓諧振型操作。諧振電壓Vcr的脈沖峰值大約為1800V，它由作用在倍壓整流所得到的直流輸入電壓2Ei上的電壓諧振變換器初級(jí)側(cè)并聯(lián)諧振電路的阻抗產(chǎn)生。
關(guān)于次級(jí)側(cè)的操作情況，如圖15C中所示，整流二極管D01操作使得在約等于開(kāi)關(guān)元件Q1時(shí)間TON的時(shí)間DON內(nèi)流過(guò)整流電流。此操作以上述參考圖14的+M(相加方式)互感為基礎(chǔ)。整流二極管D02的操作時(shí)間基本上相同。
上述整流操作的結(jié)果，如圖15B中所示，使得次級(jí)側(cè)并聯(lián)電容C2兩端的諧振電壓V2在整流二極管D01截止的時(shí)間DOFF內(nèi)成為峰值電平約為2到3.5倍直流輸出電壓E0(E01或E02)、在整流二極管D01導(dǎo)通的時(shí)間DON內(nèi)成為電壓電平等于直流輸出電壓E0(E01或E02)的正弦波。
在上述參考圖11到15C的電壓諧振變換器中，用倍壓整流系統(tǒng)來(lái)獲得2Ei電平的直流輸入電壓，以滿足交流輸入電壓VAC為100V及最大負(fù)載功率為150W或更高功率的需要。從而，如上參考圖15A所述，當(dāng)開(kāi)關(guān)元件Q1截止時(shí)，開(kāi)關(guān)元件Q1和并聯(lián)諧振電容Cr的兩端將有1800V的諧振電壓Vcr。
從而，開(kāi)關(guān)元件Q1和并聯(lián)諧振電容Cr應(yīng)耐高壓。因此，開(kāi)關(guān)元件Q1和并聯(lián)諧振電容Cr的尺寸相對(duì)來(lái)說(shuō)較大。另外，特別是當(dāng)用高耐壓的開(kāi)關(guān)元件Q1時(shí)，由于這種元件的飽和電壓VCE(SAT)相對(duì)較高且保持時(shí)間tSTG和下降時(shí)間tf較長(zhǎng)，以及電流放大系數(shù)hFE相對(duì)較低，所以難以將開(kāi)關(guān)頻率設(shè)定成較高數(shù)值。開(kāi)關(guān)頻率數(shù)值較低或下降使得開(kāi)關(guān)損耗及驅(qū)動(dòng)功率增大，這就增大電源電路功耗。
進(jìn)而，在圖11和12所示的電源電路中，正交控制變壓器PRT的受控繞組NR串聯(lián)連接到初級(jí)繞組N1和次級(jí)繞組N2之一上。這種設(shè)置會(huì)增大隔離變換變壓器PIT的漏電感部分。
作為對(duì)策，可以將整個(gè)電源電路設(shè)置在具有通風(fēng)孔的鋁屏蔽殼內(nèi)，且可以將連接輸入輸出線的連接件安裝在電路板上。而這種對(duì)策會(huì)使電源電路的尺寸和重量都增大并且會(huì)增加其制造的復(fù)雜程度。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種開(kāi)關(guān)電源電路，它包括用于接收交流電源，生成電平等于交流電源電平的整流濾波電壓，并將該整流濾波電壓輸出作為直流輸入電壓的整流濾波電路；一個(gè)將初級(jí)側(cè)輸出傳輸?shù)酱渭?jí)側(cè)的隔離變換變壓器，其中隔離變換變壓器具有一個(gè)形成于其間的氣隙，能夠獲得一個(gè)弱耦合系數(shù)(k)；一開(kāi)關(guān)電路，包括一用于使直流輸入電壓接入和斷開(kāi)以使其輸出到隔離變換變壓器初級(jí)繞組上的開(kāi)關(guān)元件；一個(gè)由來(lái)自隔離變換變壓器的初級(jí)繞組的漏電感分量和并聯(lián)諧振電容器的電容形成的初級(jí)側(cè)并聯(lián)諧振電路，能使開(kāi)關(guān)電路按電壓諧振型電源電路進(jìn)行操作；一次級(jí)側(cè)并聯(lián)諧振電路，它包括相互連接的隔離變換變壓器繞組和次級(jí)側(cè)并聯(lián)諧振電容器，使得由隔離變換變壓器次級(jí)繞組的漏電感部分和次級(jí)側(cè)并聯(lián)諧振電容器的電容形成并聯(lián)諧振電路；一直流輸出電壓生成電路，它用于接收在隔離變換變壓器的次級(jí)繞組上獲得的交流電壓，并借助一相加方式對(duì)該交流電壓進(jìn)行半波整流操作，從而產(chǎn)生一個(gè)次級(jí)側(cè)直流輸出電壓；和一個(gè)恒壓控制電路，它用于根據(jù)次級(jí)側(cè)直流輸出電壓的電平來(lái)改變開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)頻率，對(duì)次級(jí)側(cè)輸出電壓進(jìn)行恒壓控制。
在本開(kāi)關(guān)電源電路中，隔離變換變壓器具有弱耦合，且在用于在初級(jí)側(cè)上形成電壓諧振變換器的并聯(lián)諧振電路和次級(jí)側(cè)上的并聯(lián)諧振電路形成一個(gè)復(fù)合諧振變換器。而且，通過(guò)控制形成初級(jí)側(cè)電壓諧振變換器的開(kāi)關(guān)元件頻率可以進(jìn)行恒壓控制。因此該開(kāi)關(guān)電源電路能夠在一個(gè)很高的頻率范圍內(nèi)改變開(kāi)關(guān)頻率。
代替倍壓整流電路，本開(kāi)關(guān)電源電路初級(jí)側(cè)上包括一個(gè)用于產(chǎn)生等于其交流輸入電壓電平的整流濾波電壓的全波整流電路。
因此，本開(kāi)關(guān)電源電路可以包括一個(gè)復(fù)合諧振變換器，其中在初級(jí)側(cè)上設(shè)置一個(gè)電壓諧振變換器，在次級(jí)側(cè)上設(shè)置一個(gè)并聯(lián)諧振電路，并且在隔離變換變壓器的中間磁路支臂中形成一個(gè)氣隙，使得隔離變換變壓器具有一個(gè)弱耦合狀態(tài)，弱耦合系數(shù)高于預(yù)定值，且在次級(jí)側(cè)上設(shè)置一個(gè)相加方式的半波整流電路?？梢愿淖冮_(kāi)關(guān)頻率以進(jìn)行恒壓控制。
在本開(kāi)關(guān)電源電路中，可以通過(guò)控制開(kāi)關(guān)頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓控制。此外，與其他電路相比可以將開(kāi)關(guān)頻率設(shè)定到相對(duì)高的數(shù)值，其中在對(duì)隔離變換變壓器的電感進(jìn)行控制的同時(shí)，可以使開(kāi)關(guān)頻率固定或者對(duì)電壓諧振脈沖的寬度可變地進(jìn)行控制。
當(dāng)將開(kāi)關(guān)頻率設(shè)定在相對(duì)較高數(shù)值時(shí)，開(kāi)關(guān)功耗降低，因此能夠?qū)崿F(xiàn)寬范圍負(fù)載條件下功率轉(zhuǎn)換效率的提高。
另外，由于次級(jí)側(cè)上的并聯(lián)諧振電路在恒壓控制下工作，所以可以擴(kuò)大恒壓控制范圍。
開(kāi)關(guān)電源電路工作期間，當(dāng)負(fù)載相對(duì)較重時(shí)，可以控制開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)頻率以提高開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間。由于在此期間可以提供相對(duì)高電平的初級(jí)側(cè)諧振電流和次級(jí)側(cè)諧振電流，所以該開(kāi)關(guān)電源電路能夠適應(yīng)較重的負(fù)載情況。因此，本開(kāi)關(guān)電源電路能夠提高最大負(fù)載功率。從而本開(kāi)關(guān)電源電路可用于負(fù)載波動(dòng)相當(dāng)大的設(shè)備當(dāng)中。
由于該開(kāi)關(guān)電源電路能夠提高最大負(fù)載功率，所以即使它采用在初級(jí)側(cè)上由普通全波整流電路來(lái)代替倍壓整流電路、以輸入一與交流輸入電壓電平相對(duì)應(yīng)的整流濾波電壓的結(jié)構(gòu)，它也能夠充分地適應(yīng)上述情況。
對(duì)于適應(yīng)上述情況的傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源電路，是利用一倍壓整流電路來(lái)產(chǎn)生一個(gè)兩倍于交流輸入電壓電平的整流濾波電壓。在此電路中，初級(jí)側(cè)上的開(kāi)關(guān)元件或并聯(lián)諧振電容應(yīng)具有足以承受響應(yīng)于整流濾波電壓電平而產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)電壓的耐壓性能。
另一方面，對(duì)于本開(kāi)關(guān)電源電路，由于等壓整流電路和將開(kāi)關(guān)頻率提高到較高數(shù)值的能力，取決于整流濾波電壓電平的初級(jí)側(cè)并聯(lián)諧振電壓大大低于傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源電路的對(duì)應(yīng)電壓，所以開(kāi)關(guān)元件或初級(jí)側(cè)諧振電容的耐壓性能可低于傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源電路開(kāi)關(guān)元件或初級(jí)側(cè)諧振電容的耐壓性能，且與傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源電路相比較可以具有較小的尺寸、較輕的重量和較高的性能。
因此本開(kāi)關(guān)電源電路(可包括一電壓諧振變換器)與傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)電源電路相比較，可具有相對(duì)小的尺寸和重量，可提供相對(duì)較高的功率轉(zhuǎn)換效率和經(jīng)改進(jìn)的特性如負(fù)載功率特性。
當(dāng)聯(lián)系相關(guān)附圖詳細(xì)閱讀時(shí)，根據(jù)以下所述實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明使本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更為清楚，在附圖中，相應(yīng)的部分用相同的參考標(biāo)記來(lái)標(biāo)注。
在圖1的電源電路中，由橋式整流電路Di和濾波電容Ci構(gòu)成的全波整流電路可以用作為接收交流輸入電壓VAC并由其生成一直流輸入電壓Ei的整流濾波電路。整流濾波電壓Ei的電平可等于交流輸入電壓VAC的電平。換句話說(shuō)，圖1的電源電路不象圖11和12的電源電路中一樣包括一個(gè)倍壓整流電路。(在本說(shuō)明書中，生成等于交流輸入電壓VAC電平的整流濾波電壓Ei的全波整流電路被稱作為“等壓整流電路”。)圖1的電壓諧振變換器包括與圖11和12中的電源電路相似的、用于關(guān)元件Q1的自激振蕩驅(qū)動(dòng)電路。而圖1的這種自激振蕩驅(qū)動(dòng)電路包括以不同于圖11和12電源電路的方式插接在開(kāi)關(guān)元件Q1的基極和初級(jí)側(cè)接地端之間的基極電流限制電阻RB、用于諧振的電容CB和驅(qū)動(dòng)繞組NB。
圖1的開(kāi)關(guān)電源電路進(jìn)一步包括用作為飽和電抗器的正交控制變壓器PRT，具有卷繞其上的檢測(cè)繞組ND、驅(qū)動(dòng)繞組NB和控制繞組NC。該正交控制變壓器PRT用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件Q1和實(shí)現(xiàn)恒壓控制。
變壓器PRT具有一個(gè)三維磁心，其構(gòu)成使每個(gè)各有四條磁路支臂的兩個(gè)雙通道形磁芯在其磁路支臂的末端相互連接在一起。檢測(cè)繞組ND和驅(qū)動(dòng)繞組NB繞著三維磁芯的兩條預(yù)定磁路支臂之一、沿相同繞制方向卷繞，而控制繞組NC沿著垂直于檢測(cè)繞組和驅(qū)動(dòng)繞組繞制方向的方向繞制。檢測(cè)繞組ND可串聯(lián)設(shè)置在濾波電容Ci的正極和隔離變換變壓器PIT的初級(jí)繞組N1之間、使得開(kāi)關(guān)元件Q1的開(kāi)關(guān)輸出通過(guò)初級(jí)繞組N1傳輸?shù)綑z測(cè)繞組ND上?？梢岳迷跈z測(cè)繞組ND上所獲得的開(kāi)關(guān)輸出通過(guò)傳輸耦合來(lái)激勵(lì)驅(qū)動(dòng)繞組，從而在驅(qū)動(dòng)繞組NB中產(chǎn)生用作為驅(qū)動(dòng)電壓的交流電壓。結(jié)果，一驅(qū)動(dòng)電流通過(guò)基極電流限制電阻RB從由繞組NB和電容CB(它形成自激振蕩驅(qū)動(dòng)電路)形成的直流諧振電路輸入到開(kāi)關(guān)元件Q1的基極。因此，開(kāi)關(guān)元件Q1可以在取決于直流諧振電路(NB和CB)諧振頻率的開(kāi)關(guān)頻率下進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作。
在具有上述變壓器PRT的電源電路中，受控繞組的電感部分可不串聯(lián)連接到初級(jí)繞組N1或次級(jí)繞組N2。盡管初級(jí)繞組N1和檢測(cè)繞組ND可以串聯(lián)連接，但由于檢測(cè)繞組ND的圈數(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)較少，相對(duì)于隔離變換變壓器PIT的漏電感來(lái)說(shuō)，檢測(cè)繞組ND的電感相對(duì)較低，因此，檢測(cè)繞組ND的電感對(duì)隔離變換變壓器PIT的漏電感的影響幾乎可以忽略不計(jì)。
圖2所示的是設(shè)置在圖1電源電路中的隔離變換變壓器PIT。如其中所示，變壓器PIT可包括一EE形磁芯，它具有一對(duì)由鐵氧體材料等制成并相互組合在一起、其磁路支臂彼此相對(duì)的E形磁芯CR1和CR2。初級(jí)繞組N1和次級(jí)繞組N2利用分裂式繞線架B彼此分別繞制在EE形磁芯的中心或中間磁路支臂上，該分裂式繞線架B具有用于初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)的分裂繞制部分。此外，在隔離變換變壓器PIT中，可以在EE形磁芯的中間磁路支臂之間形成一個(gè)氣隙G。此氣隙G可以通過(guò)使E形磁芯CR1和CR2的中心磁路支臂短于兩條外側(cè)磁路支臂來(lái)形成。此外，隔離變換變壓器PIT初級(jí)繞組N1的繞制方向和次級(jí)繞組N2的繞制方向可以一樣，如圖2中箭頭所示。
結(jié)果，圖2的變壓器PIT具有耦合系數(shù)低于圖11和12隔離變換變壓器耦合系數(shù)的弱耦合。因此，難以達(dá)到飽和狀態(tài)。圖2變壓器PIT的耦合系數(shù)k約為0.78。
關(guān)于圖1電源電路的次級(jí)側(cè)，該次級(jí)側(cè)與圖11電源電路的次級(jí)側(cè)相似。特別是在該次級(jí)側(cè)上，可由次級(jí)側(cè)繞組N2和次級(jí)側(cè)并聯(lián)諧振電容C2形成次級(jí)側(cè)并聯(lián)諧振電路。此外，可以在次級(jí)側(cè)上設(shè)置半波整流電路(可由電容C01和整流二極管D01，以及電容C02和整流二極管D02形成)以獲得次級(jí)側(cè)直流電壓E01和E02。在此，也可獲得類似于參考圖14A所述的相加方式(+M，正向操作)整流操作。
下面將對(duì)由具有參考圖1所述正交控制變壓器PRT的電源電路所實(shí)現(xiàn)的恒壓控制操作進(jìn)行說(shuō)明。
控制電路1根據(jù)次級(jí)側(cè)直流輸出電壓電平(E01)的變化而改變輸入到控制繞組NC中的控制電流(直流電流)電平，從而可變地控制卷繞在正交控制變壓器PRT上的驅(qū)動(dòng)繞組NB的電感LB。結(jié)果，可影響包括該驅(qū)動(dòng)繞組NB電感LB的開(kāi)關(guān)元件Q1自激振蕩驅(qū)動(dòng)電路的串聯(lián)諧振電路的諧振狀態(tài)。因此，開(kāi)關(guān)元件Q1的開(kāi)關(guān)頻率可如下參考圖3A到3L所述的進(jìn)行變化。該操作可以穩(wěn)定次級(jí)側(cè)的直流輸出電壓。
關(guān)于開(kāi)關(guān)頻率控制，當(dāng)次級(jí)側(cè)輸出電壓由于負(fù)載下降或其他變化而升高時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率可提高從而進(jìn)行控制有效地抑制次級(jí)側(cè)輸出。
圖1的電源電路可作為一個(gè)復(fù)合諧振開(kāi)關(guān)變換器構(gòu)成，其中在初級(jí)側(cè)上設(shè)置一個(gè)用于進(jìn)行電壓諧振型開(kāi)關(guān)操作的并聯(lián)諧振電路，并且在次級(jí)側(cè)上設(shè)置一個(gè)用于獲得倍壓全波整流操作的串聯(lián)諧振電路。此外，為了恒壓控制，電源電路可具有一個(gè)“自激振蕩開(kāi)關(guān)頻率控制”系統(tǒng)，其中可以有效地控制自激振蕩的開(kāi)關(guān)頻率。另外，電源電路可如此進(jìn)行操作，使得當(dāng)它改變開(kāi)關(guān)頻率時(shí)，它能夠可變地控制開(kāi)關(guān)元件Q1的導(dǎo)通時(shí)間TON，而又可以使開(kāi)關(guān)元件截止的時(shí)間TOFF保持固定不變。此電源電路可以實(shí)現(xiàn)恒壓控制操作、以可變地控制開(kāi)關(guān)頻率以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)輸出的諧振阻抗控制，且同時(shí)在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通角控制(PWM控制)?？梢岳靡粋€(gè)控制電路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)此復(fù)合控制操作。
在圖1的電源電路中，隔離變換變壓器PIT的鐵氧體EE型磁芯可以是一EE35型磁芯。此外，變壓器PIT形成的耦合系數(shù)約為0.78時(shí)，氣隙G值約為1毫米。變壓器PIT的初級(jí)繞組N1和次級(jí)繞組N2分別為43匝和38匝。另外，關(guān)于變壓器PIT的漏電感，初級(jí)繞組N1側(cè)的電感L1和次級(jí)繞組N2側(cè)的電感L2的數(shù)值分別為130μH(微亨)和100μH。還有初級(jí)側(cè)上的并聯(lián)諧振電容Cr和次級(jí)側(cè)并聯(lián)諧振電容C2的數(shù)值分別為5600PF(微微法)和0.022μF(微法)。
圖3A到3L是涉及圖1電源電路操作的波形圖。更具體地說(shuō)，圖3A到3F所示的是當(dāng)交流輸入電壓VAC為80V且負(fù)載功率為最大負(fù)載功率Pomax=270W時(shí)、電源電路不同部分的操作波形，而圖3G到3L所示的是當(dāng)交流輸入電壓VAC為144V且負(fù)載功率為最小負(fù)載功率值Pomin0W時(shí)、同一部分的操作波形。
下面將描述圖3A到3F中所示的操作。
開(kāi)關(guān)元件Q1截止的時(shí)間TOFF約為3μs(微秒)，開(kāi)關(guān)元件Q1導(dǎo)通的時(shí)間TON約為8.1μs，且開(kāi)關(guān)頻率約為100KHz(千赫)。此處，當(dāng)開(kāi)關(guān)元件Q1由于初級(jí)側(cè)并聯(lián)諧振電路作用在整流濾波電壓Ei上而截止時(shí)，在開(kāi)關(guān)元件Q1的并聯(lián)電路和次級(jí)側(cè)并聯(lián)諧振電容Cr的兩端上可產(chǎn)生諧振電壓Vcp(圖3A)。在本電源電路中，由于整流濾波電壓Ei約是上述倍壓整流所獲得電壓的1/2，所以可將諧振電壓Vcp的峰值抑制到大約700V，而圖11電源電路中產(chǎn)生的諧振電壓Vcp約為1800V。因此，在圖1的電源電路中，可以選擇耐壓性能大約為800V的器件作為開(kāi)關(guān)元件和并聯(lián)諧振電容Cr。
開(kāi)關(guān)元件Q1一旦導(dǎo)通，阻尼電流便通過(guò)箝位二極管DD和開(kāi)關(guān)元件Q1的基極-集電極流入初級(jí)繞組N1。在阻尼電流流動(dòng)結(jié)束后的阻尼時(shí)間終止后，開(kāi)關(guān)元件Q1的集電電流Icp首先從負(fù)電平突然向正電平上升，之后如圖3C中所示有適度下降。此時(shí)，時(shí)間TON期間的集電極電流Icp的波形具有一個(gè)向右的下降斜度。結(jié)果，流過(guò)初級(jí)繞組N1的初級(jí)側(cè)諧振電流11和流過(guò)次級(jí)繞組N2的次級(jí)側(cè)諧振電流I2在時(shí)間TOFF期間有一個(gè)變?yōu)樨?fù)電平的電平突變，之后在與阻尼時(shí)間相對(duì)應(yīng)的時(shí)間內(nèi)再上升為正電平。之后，分別如圖3B和3D中波形所示，電流I1和電流I2下降。如其中所示，此時(shí)，在時(shí)間TON期間，波形具有一個(gè)向右下降的斜度。
如圖3B和3D中所示，初級(jí)側(cè)諧振電流I1和次級(jí)側(cè)諧振電流I2在較大部分時(shí)間TON內(nèi)都是高電平。結(jié)果與傳統(tǒng)電源電路相比較，圖1的電源電路能夠提高可用負(fù)載功率。
此電源電路的上述操作和特征歸因于形成于隔離變換變壓器PIT中間磁路支臂之間的氣隙G，如上參考圖2中所述，它提供了一種弱耦合狀態(tài)。
關(guān)于次級(jí)側(cè)的操作情況，次級(jí)繞組N2和次級(jí)側(cè)并聯(lián)諧振電容C2兩端的次級(jí)側(cè)諧振電壓V2如圖3F中所示，流過(guò)整流二極管D01的整流電流I3如圖3E中所示。由圖3E和3F的波形可見(jiàn)，次級(jí)側(cè)諧振電壓V2在整流二極管D01截止時(shí)間DOFF期間具有一個(gè)正弦波形式的負(fù)極性諧振脈沖波形，在整流二極管導(dǎo)通的時(shí)間DON期間，整流電流流過(guò)整流二極管D01且次級(jí)側(cè)諧振電壓V2具有一個(gè)電平等于直流輸出電壓(E0)的箝位波形。圖3E和3F的波形表示對(duì)次級(jí)側(cè)上產(chǎn)生的諧振電壓的半波整流操作。
另一方面，如圖3G到3L中所示，當(dāng)交流輸入電壓VAC為144V且負(fù)載功率為最小負(fù)載功率時(shí)，由圖3G中所示的初級(jí)側(cè)上的并聯(lián)諧振電壓Vcp的波形可見(jiàn)，可以提高開(kāi)關(guān)頻率。此外，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率改變時(shí)，如上文當(dāng)中所述，時(shí)間TOFF可以固定不變，而時(shí)間TON(開(kāi)關(guān)元件Q1的導(dǎo)通角)可以改變。結(jié)果，時(shí)間TON可以變短。例如，時(shí)間TOFF和時(shí)間TON大約都為3μs，開(kāi)關(guān)頻率約為170KHz。
換句話說(shuō)，在圖1的電源電路中，根據(jù)負(fù)載功率的變化情況，可以將開(kāi)關(guān)頻率控制在100KHz到170KHz的范圍之內(nèi)。因此，與圖11和圖12開(kāi)關(guān)頻率固定在大約50KHz的電路相比較，用圖1的電路可以得到較高的開(kāi)關(guān)頻率。
如圖3I中所示，集電極電流Icp呈現(xiàn)的波形與在TON的前半個(gè)周期時(shí)流過(guò)阻尼電流時(shí)的操作波形相對(duì)應(yīng)，在TON的后半個(gè)周期，集電極電流Icp沿從集電極到射極的方向流動(dòng)。此外，初級(jí)側(cè)諧振電流I1和次級(jí)側(cè)諧振電流12分別具有如圖3H和3J中所示的與開(kāi)關(guān)周期相對(duì)應(yīng)的正弦波形。此外，次級(jí)側(cè)諧振電壓V2具有與次級(jí)側(cè)諧振電流I2相對(duì)應(yīng)的正弦波形。
當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率升高而致使開(kāi)關(guān)元件Q1的導(dǎo)通角(時(shí)間TON)下降時(shí)，次級(jí)側(cè)整流二極管D01進(jìn)行整流操作，從而使整流電流I3在開(kāi)關(guān)元件Q1截止的時(shí)間DOFF內(nèi)保持不變，并使開(kāi)關(guān)元件Q1的導(dǎo)通時(shí)間DON縮短，如圖3K中所示。由于整流電流I3此種操作波形的結(jié)果，可以大大擴(kuò)大恒壓控制范圍。
當(dāng)交流輸入電壓VAC是100V且負(fù)載功率范圍為Pomin=0W到Pomax=270W時(shí)，圖1電源電路具有如圖4中所示的、開(kāi)關(guān)元件Q1相對(duì)于負(fù)載功率變化的功率轉(zhuǎn)換效率特性及開(kāi)關(guān)頻率fs和時(shí)間TON特性。如圖4中的特性可見(jiàn)，當(dāng)負(fù)載功率從最小負(fù)載功率Pomin=0W增大到最大負(fù)載功率Pomax=270W時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率fs從大約170KHz下降到大約90KHz，而開(kāi)關(guān)元件Q1導(dǎo)通的時(shí)間TON增大。這與上述參考圖3所述的操作相一致。
當(dāng)負(fù)載功率在最大值Pomax=275W、且交流輸入電壓VAC在80V到144V之間時(shí)，如圖5中所示，圖1的電源電路可以具有開(kāi)關(guān)元件Q1相對(duì)于交流輸入電壓VAC的功率轉(zhuǎn)換效率特性、開(kāi)關(guān)頻率fs和時(shí)間TON特性。如圖5中可見(jiàn)，當(dāng)交流電壓由80V升高至144V時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率fs從約60KHz變?yōu)榧s150KHz，且開(kāi)關(guān)元件Q1導(dǎo)通的時(shí)間TON下降。
進(jìn)而，由圖4和5可見(jiàn)，圖1電源電路的功率轉(zhuǎn)換效率約為92％。此功率轉(zhuǎn)換效率明顯高于功率轉(zhuǎn)換效率約為84％的圖11中電源電路的功率轉(zhuǎn)換效率。這是由于在上述參考圖1所述的正交控制變壓器PRT的結(jié)構(gòu)，在大約100KHz或更高的頻率變化范圍內(nèi)對(duì)開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行控制而得到的。
圖1的電源電路可以進(jìn)行下述改型。
改型的電源電路可以采用自激振蕩型開(kāi)關(guān)頻率控制系統(tǒng)，可以形成一個(gè)包括初級(jí)側(cè)上的電壓諧振變換器的復(fù)合諧振變換器。隔離變換變壓器PIT初級(jí)側(cè)及次級(jí)側(cè)上的結(jié)構(gòu)如圖8中所示(應(yīng)當(dāng)注意，在圖8中，只給出了用于產(chǎn)生直流輸出電壓E01的濾波電容Ci、開(kāi)關(guān)元件Q1、初級(jí)側(cè)并聯(lián)諧振電路(N1)、隔離變換變壓器PIT，次級(jí)側(cè)諧振電路(N2和C2)及次級(jí)側(cè)半波整流電路(D01和C01))。在次級(jí)側(cè)上，半波整流可以由一正向(forward)方式操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在圖8的改型電源電路中，隔離變換變壓器PIT的磁芯結(jié)構(gòu)除繞組繞向之外都于上述參考圖2所述的磁芯結(jié)構(gòu)相同。也就是說(shuō)，如圖6中所示，初級(jí)繞組N1的繞制方向和次級(jí)繞組N2的繞制方向彼此相反。在此隔離變換變壓器PIT中，如圖7中所示，流過(guò)初級(jí)繞組N1的初級(jí)側(cè)諧振電流所產(chǎn)生的磁通量φ1和流過(guò)次級(jí)繞組N2的次級(jí)側(cè)諧振電流所產(chǎn)生的磁通量φ2相互抵消。另一方面，當(dāng)初級(jí)繞組N1和次級(jí)繞組N2的繞制方向與圖2裝置中相同時(shí)，磁通量φ1和磁通量φ2則相互疊加。
當(dāng)在該改型電源電路中，磁通量φ1和磁通量φ2相互抵消時(shí)，形成隔離變換變壓器PIT的鐵氧體磁芯的磁通量密度低于磁通量φ1和磁通量φ2疊加在一起時(shí)的磁通量密度。由此可使鐵氧體磁芯的鐵損耗減少。例如，在具有圖6所示隔離變換變壓器PIT的圖8電源電路中，最大負(fù)載功率Pomax=270W時(shí)功耗大約減少1.5W。
上述改型電源電路的操作與參考波形圖3A到3L所述的操作相同。
圖9所示的是圖1電源電路的另一改型實(shí)例。在圖9中，與圖1和8中相同的元件用同一標(biāo)號(hào)來(lái)表示。圖9的這些元件以同于前述參考圖1和圖8的方式進(jìn)行操作和運(yùn)行，因此，不再對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖9改型電源電路結(jié)構(gòu)類似于圖1中電源電路結(jié)構(gòu)，具有與圖6中隔離變換變壓器相似的隔離變換變壓器PIT。而圖9這種改型電源電路不同于圖8改型電源電路之處在于次級(jí)側(cè)上半波整流電路的結(jié)構(gòu)不同。在圖9改型電源電路中，濾波電容C01的正極端連接到次級(jí)繞組N2的一端，而次級(jí)繞組N2的另一端通過(guò)整流二極管D01連接到次級(jí)側(cè)接地端上。整流二極管D01的陽(yáng)極連接到次級(jí)側(cè)接地端上，其陰極連接到次級(jí)繞組N2上。此外，并聯(lián)諧振電容C2并聯(lián)連接到整流二極管D01上。而且，可以由并聯(lián)諧振電容C2和次級(jí)繞組N2的漏電感形成次級(jí)側(cè)并聯(lián)諧振電路。
圖9改型電源電路與圖8改型電源電路一樣，由于鐵氧體磁芯鐵損耗下降，可以降低功耗。
關(guān)于圖9改型電源電路的操作，初級(jí)側(cè)并聯(lián)諧振電壓Vcp的波形圖如圖10A中所示，而次級(jí)側(cè)諧振電壓V2的波形圖如圖10B中所示。由于如上參考圖9所述次級(jí)側(cè)形成的是半波整流電路，所以圖10B中所示的次級(jí)側(cè)諧振電壓V2的波形圖不同于圖3F中所示的波形圖。
盡管圖1、8和9的電源電路結(jié)構(gòu)中，都在初級(jí)側(cè)上設(shè)置了一個(gè)自激電壓諧振變換器，但并不僅限于此，也可以有其他結(jié)構(gòu)，例如，用一個(gè)集成電路(IC)形式的振蕩和驅(qū)動(dòng)電路來(lái)代替自激振蕩驅(qū)動(dòng)電路以驅(qū)動(dòng)電壓諧振變換器的開(kāi)關(guān)元件。
在此實(shí)例中，為了恒壓控制，可以根據(jù)次級(jí)側(cè)輸出電壓電平來(lái)可變地控制由振蕩和驅(qū)動(dòng)電路所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形。由于此控制，當(dāng)次級(jí)側(cè)輸出電壓電平升高時(shí)，所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形在開(kāi)關(guān)元件截止的時(shí)間TOFF保持不變而開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間TON下降，以與前述參考圖3A到3L所述的開(kāi)關(guān)頻率控制(導(dǎo)通角變化)操作相對(duì)應(yīng)。由于此控制，該電源電路能夠以參考圖5所述相同方式進(jìn)行操作。
當(dāng)采用剛才所述的它激式結(jié)構(gòu)時(shí)，可以不用正交控制變壓器PRT。
此外，當(dāng)采用上述它激式結(jié)構(gòu)時(shí)，可以用將兩個(gè)雙極晶體管(BJT)按達(dá)靈頓連接方式連接成達(dá)靈頓電路來(lái)代替一個(gè)雙極晶體管(BJT)形式的開(kāi)關(guān)元件Q1。此外還可以用MOS-FET(MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，金屬氧化物半導(dǎo)體)、IGBT(絕緣柵雙極晶體管)或SIT(靜電感應(yīng)半導(dǎo)體閘流管)等來(lái)代替一個(gè)雙極晶體管(BJT)形式的開(kāi)關(guān)元件Q1。當(dāng)用達(dá)靈頓電路或其他器件之一作為開(kāi)關(guān)元件時(shí)，可以獲得更高的效率。此外，當(dāng)用任何一種器件作為開(kāi)關(guān)元件時(shí)，可以改型用作開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)以滿足代替開(kāi)關(guān)元件Q1的相應(yīng)器件的特性。例如，如果用MOS-FET作為開(kāi)關(guān)元件，則開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)以上述的它激式方式來(lái)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件。
盡管在本說(shuō)明書中對(duì)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例及其變型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于此實(shí)施例和該變型，不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的、本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以實(shí)現(xiàn)的其他變型和變化由附加的權(quán)利要求書進(jìn)行限定。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，本發(fā)明的開(kāi)關(guān)電源電路可以作為一個(gè)復(fù)合諧振變換器構(gòu)成，其中在初級(jí)側(cè)上設(shè)置了一個(gè)電壓諧振變換器，在次級(jí)側(cè)上設(shè)置了一個(gè)并聯(lián)諧振電路。該開(kāi)關(guān)電源電路包括具有一對(duì)E形磁芯的隔離變換變壓器，E形磁芯具有外側(cè)和中間磁路支臂，在其中間磁路支臂之間形成一個(gè)氣隙，從而得到了一個(gè)耦合系數(shù)高于預(yù)定值的弱耦合狀態(tài)。在次級(jí)側(cè)上設(shè)置了一個(gè)相加方式的半波整流電路?？梢愿淖冇糜趯⒌礁綦x變換變壓器的直流輸入電壓接通通和斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)頻率以進(jìn)行恒壓控制。因此，諧振型開(kāi)關(guān)電源電路能夠適應(yīng)高負(fù)載功率并具有高功率轉(zhuǎn)換效率，小尺寸和輕重量。
權(quán)利要求
1．一種開(kāi)關(guān)電源電路，包括整流濾波裝置，用于接收一交流電源、產(chǎn)生一電平等于交流電源電平的整流濾波電壓并將該整流濾波電壓輸出作為一直流輸入電壓；隔離變換變壓器，用于將初級(jí)側(cè)輸出傳輸給次級(jí)側(cè)，該隔離變換變壓器具有一個(gè)形成于其中的氣隙，從而具有一弱耦合的耦合系數(shù)(k)；開(kāi)關(guān)裝置，包括一開(kāi)關(guān)元件，該開(kāi)關(guān)元件用于使直流輸入電壓接入和斷開(kāi)以使其輸出到所述隔離變換變壓器初級(jí)繞組中；初級(jí)側(cè)并聯(lián)諧振電路，由隔離變換變壓器初級(jí)繞組的漏電感部分和并聯(lián)諧振電容器的電容構(gòu)成，能使所述開(kāi)關(guān)裝置按電壓諧振型進(jìn)行操作；次級(jí)側(cè)并聯(lián)諧振電路，包括隔離變換變壓器的的次級(jí)繞組和相連接的次級(jí)側(cè)并聯(lián)諧振電容，使得由隔離變換變壓器次級(jí)繞組的漏電感部分和次級(jí)側(cè)并聯(lián)諧振電容器的電容構(gòu)成一并聯(lián)諧振電路；直流輸入電壓生成裝置，用于接收在隔離變換變壓器次級(jí)繞組上獲得的交流電壓、并利用一相加方式對(duì)該交流電壓進(jìn)行半波整流操作而生成一個(gè)次級(jí)側(cè)輸出電壓；及恒壓控制裝置，用于根據(jù)次級(jí)側(cè)直流電壓的電平來(lái)改變開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)頻率從而對(duì)次級(jí)側(cè)輸出電壓進(jìn)行恒壓控制。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)電源電路，其中隔離變換變壓器的初級(jí)繞組和次級(jí)繞組沿相同的繞制方向進(jìn)行卷繞。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)電源電路，其中隔離變換變壓器的初級(jí)繞組和次級(jí)繞組沿相反的繞制方向進(jìn)行卷繞。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)電源電路，其中隔離變換變壓器包括兩個(gè)E形磁芯，每個(gè)磁芯具有外側(cè)和中間磁路支臂，其中上述的氣隙是兩個(gè)E形磁芯中間磁路支臂之間的距離。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的開(kāi)關(guān)電源電路，其中所述氣隙大約為1毫米。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)電源電路，其中耦合系數(shù)k值約為0.78。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)電源電路，其中所述的恒壓控制裝置包括一個(gè)正交控制變壓器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種諧振型開(kāi)關(guān)電源電路,它能夠處理高負(fù)載功率,并具有較高的功率轉(zhuǎn)換效率,較小的尺寸和較輕的重量。該開(kāi)關(guān)電源電路可以作為一個(gè)復(fù)合諧振變換器構(gòu)成,其中在初級(jí)側(cè)上設(shè)置一個(gè)電壓諧振變換器,在次級(jí)側(cè)上設(shè)置一個(gè)并聯(lián)諧振電路。該開(kāi)關(guān)電源電路可包括具有一對(duì)E形磁芯的隔離變換變壓器,其中每個(gè)磁芯都具有外側(cè)和中間磁路支臂,在兩個(gè)中間磁路支臂之間形成一個(gè)氣隙,從而能夠得到一個(gè)耦合系數(shù)高于預(yù)定值的弱耦合狀態(tài)。還可以在次級(jí)側(cè)上設(shè)置一個(gè)相加方式的半波整流電路。用于使輸入到隔離變換變壓器上的直流輸入電壓接入和斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)頻率可以改變,從而可以進(jìn)行恒壓控制。
文檔編號(hào)H02M7/217GK1304578SQ00800798
公開(kāi)日2001年7月18日 申請(qǐng)日期2000年5月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月11日
發(fā)明者安村昌之 申請(qǐng)人:索尼公司