專利名稱：開關(guān)電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開關(guān)電源裝置，該開關(guān)電源裝置適用于通過包括滯后低壓誤動作防止電路的開關(guān)控制電路，對初級側(cè)整流/平滑電路的整流和平滑輸出進行開關(guān)的開關(guān)元件的開關(guān)操作進行控制。
背景技術(shù)：
到目前為止，已經(jīng)廣泛使用了適用于通過例如大約100kHz的高頻，對商用AC(交流)進行整流和平滑而獲得的直流進行開關(guān)，從而通過變壓器將其轉(zhuǎn)換為需要的電壓的開關(guān)電源裝置。
作為控制這種開關(guān)電源裝置中的輸出電壓的系統(tǒng)，使用了根據(jù)輸出電壓的變化對開關(guān)脈沖的占空比進行控制的脈寬調(diào)制(PWM)控制系統(tǒng)，以及對開關(guān)脈沖的頻率或相位進行控制的頻率控制系統(tǒng)或相位控制系統(tǒng)等。
圖1為使用PWM控制系統(tǒng)的傳統(tǒng)開關(guān)電源裝置的電路結(jié)構(gòu)的例子。
這種開關(guān)電源裝置200包括一個初級側(cè)整流/平滑電路215，用于對從商用電源AC通過AC濾波器210提供的AC輸入進行整流/平滑，其中，開關(guān)FET 225的漏極通過變換器變壓器220的初級繞組220A連接到該初級側(cè)整流/平滑電路215，并且將對開關(guān)FET 225的開關(guān)操作進行PWM控制的開關(guān)控制電路230的電源端230A，通過啟動電路240連接到該初級側(cè)整流/平滑電路215。電源端230A通過電容235接地。
開關(guān)控制電路230在其中包括滯后低壓誤動作防止電路，其目的在于當電源電壓下降時防止誤動作，并且運行以便當加到電源端230A的電源電壓Vcc從0V上升時，在Vcc＝16.5V時開始運行，并且在電源電壓下降時，在Vcc＝9.0時，將輸出切斷(中斷)。
將次級側(cè)整流/平滑電路250連接到變換器變壓器220的次級繞組220B，從而通過該次級側(cè)整流/平滑電路250，對在變換器變壓器220的次級繞組220B獲得的變換器輸出進行整流和平滑，以便通過輸出濾波器255將其輸出。輸出檢測電路270通過用于輸出電壓檢測的電阻分壓電路260和用于輸出電流檢測的電阻265，連接到次級側(cè)整流/平滑電路250，并且通過光電耦合器280將該輸出檢測電路270的檢測輸出反饋到開關(guān)控制電路230。利用經(jīng)過連接到變換器變壓器220的次級繞組220B的整流/平滑電路290的整流和平滑輸出作為驅(qū)動電源，輸出檢測電路270和光電耦合器280開始運行。
在啟動時，當通過啟動電路240從初級側(cè)整流/平滑電路215提供啟動電流時，開關(guān)控制電路230啟動以開始給開關(guān)FET 225提供開關(guān)脈沖，并在啟動之后，利用連接到變換器變壓器220的第三繞組220C的整流/平滑電路238的整流和平滑輸出作為驅(qū)動電源運行，以便根據(jù)通過光電耦合器280反饋的輸出檢測電路270的檢測輸出，改變開關(guān)脈沖的占空比，從而對開關(guān)FET 225的開關(guān)操作進行PWM控制，以穩(wěn)定轉(zhuǎn)換器的輸出。
同時，在傳統(tǒng)開關(guān)電源裝置200中，在正常的恒流下降(drooping)操作(電池的恒流充電操作)，在也從輸出線獲得輸出檢測控制電路270的功率的情況下，其電壓變化的寬度很寬，并且為了穩(wěn)定控制，需要能夠提供穩(wěn)定電壓的不同電源。為此，制造了用于如插入串聯(lián)穩(wěn)壓器、使同一變壓器的不同繞組之間的耦合變疏從而利用不易受負載影響的電源、或者即使通過同一繞組也分別提供整流/平滑電路等的設備，以便使電壓變化的寬度稍微變窄一些，從而進行穩(wěn)定控制。
此外，為了控制在待機狀態(tài)進行間歇運行的低功率開關(guān)電源的輸出以便提供恒定電壓和恒定電流，在由來自同一個變壓器的同一個繞組的不同整流提供輸出檢測電路270的功率的電源系統(tǒng)中，在進行間歇運行期間，在開關(guān)停止時，由整流/平滑電路290的平滑電容量提供這種控制所需的功率。由于這個原因，整流/平滑電路290的平滑電容器291的電容量變得很大。此外，由于需要很大的電容量，使用了具有良好的體積電容量比的電解電容。由于這個原因，又出現(xiàn)了隨著經(jīng)過時間的變化使電容量改變受影響的問題。
在傳統(tǒng)待機狀態(tài)節(jié)電型開關(guān)電源裝置中，使用了一種對導致空載狀態(tài)的情況進行檢測，以便停止開關(guān)操作，由此進行間歇運行，從而實現(xiàn)節(jié)電的方法。
作為檢測負載的方法，已知一種插入與負載串聯(lián)的電阻以便檢測在其兩端產(chǎn)生的壓降的方法。為了利用這種方法檢測輕載狀態(tài)下的很小的電流(大約10mA)，除非將檢測電阻的阻值設置為幾十歐姆到幾百歐姆，否則不能進行良好精度的檢測。此外，在重載的情況下，在該檢測電阻上的壓降和/或發(fā)熱現(xiàn)象成為問題。在現(xiàn)有技術(shù)中，這些問題是通過半導體元件短路檢測電阻的方法予以解決的。但是，其電路變得復雜并且導致成本增加。
在對負載狀態(tài)進行檢測從而判斷電流負載狀態(tài)為正常負載狀態(tài)的情況下，使光電耦合器的發(fā)光二極管導通，以便將該信號發(fā)送給初級側(cè)的開關(guān)控制電路。此外，在判斷電流負載狀態(tài)為空載的情況下，使光電耦合器的發(fā)光二極管關(guān)斷，從而停止開關(guān)。為了進行這樣的控制，需要通過利用與用于恒壓控制而進行反饋的光電耦合器不同的光電耦合器進行發(fā)送。因此，需要附加電路。
另外，在啟動時，用于對負載狀態(tài)進行判斷的光電耦合器的驅(qū)動電壓變?yōu)槎搪?，使其運行狀態(tài)經(jīng)過不提供輸出的狀態(tài)。由于將這樣的狀態(tài)判斷為空載狀態(tài)，因此，必須加上用于避免這種情況的電路。
此外，在正常運行狀態(tài)期間，光電耦合器總是處在導通狀態(tài)。因此，消耗了額外的功率，于是在運行時不出現(xiàn)節(jié)電狀態(tài)。
發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述的傳統(tǒng)問題，提出了本發(fā)明，其目的是提供一種開關(guān)電源裝置，適用于在對現(xiàn)有電路不做很大變動的情況下，只調(diào)節(jié)各個關(guān)鍵器件的值，以在待機狀態(tài)時，間歇地進行開關(guān)操作，以將功耗抑制為盡可能最小，從而在待機狀態(tài)時實現(xiàn)節(jié)能，并且在用于進行其間歇運行的電路不被影響的狀態(tài)下，具有進行如恒壓、恒流以及各種保護功能的操作等的正常運行的能力。
本發(fā)明針對的是一種開關(guān)電源裝置，它適用于從初級側(cè)的啟動電路提供啟動電流，來啟動包括滯后低壓誤動作防止電路的開關(guān)控制電路，從而控制開關(guān)元件的開關(guān)操作，該開關(guān)元件對提供給變換器變壓器的初級側(cè)的初級側(cè)整流/平滑電路的整流和平滑輸出進行開關(guān)，以在啟動之后，由一個整流/平滑電路對變換器變壓器的第三繞組的輸出進行整流和平滑，以通過該整流和平滑的輸出驅(qū)動該開關(guān)控制電路，來通過次級側(cè)整流/平滑電路對在變換器變壓器的次級繞組獲得的變換器輸出進行整流和平滑，將其輸出以通過光電耦合器，將來自次級側(cè)的輸出檢測電路的誤差信號反饋到該開關(guān)控制電路，以便通過該開關(guān)控制電路對開關(guān)元件的開關(guān)操作進行控制，其中，通過用于驅(qū)動光電耦合器的整流/平滑電路，對在變換器變壓器的次級繞組獲得的變換器輸出進行整流和平滑，將其輸出作為驅(qū)動功率提供給所述光電耦合器，以及，通過用于驅(qū)動輸出檢測電路的整流/平滑電路，對在變換器變壓器的次級繞組獲得的變換器輸出進行整流和平滑，將其輸出作為驅(qū)動功率提供給輸出檢測電路。
在根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)電源裝置中，例如，從低壓保護電壓到開關(guān)控制電路的低壓誤動作防止電路的釋放電壓的時間T1、由用于驅(qū)動光電耦合器的整流/平滑電路驅(qū)動的光電耦合器的發(fā)光二極管的驅(qū)動時間T2，以及由用于驅(qū)動輸出檢測電路的整流/平滑電路驅(qū)動的輸出檢測電路的次級控制運行時間T3，依據(jù)如下假設。
T1＞T2＞T3此外，在依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)電源裝置中，在待機狀態(tài)期間，在進行間歇運行時，通過一個附加電路，將來自次級側(cè)整流/平滑電路的功率提供給輸出檢測電路，從而可以使控制操作穩(wěn)定。
根據(jù)以下將參照附圖給出的對實施例的描述，本發(fā)明的其它目的以及利用本發(fā)明獲得的實際優(yōu)點將變得更加清楚。
圖1示出了傳統(tǒng)開關(guān)電源裝置的框圖。
圖2示出了依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)電源裝置的框圖。
圖3示出了依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)電源裝置的運行的波形圖。
圖4A和4B示出了開關(guān)電源裝置的間歇運行波形的波形圖。
具體實施例方式
以下將參照附圖，結(jié)合本發(fā)明的實施例給出詳細說明。
將本發(fā)明應用于，例如，如圖2所示結(jié)構(gòu)的開關(guān)電源裝置100。
該開關(guān)電源裝置100包括初級側(cè)整流/平滑電路115，用于對通過AC濾波器110從商用電源AC提供的AC(交流)輸入進行整流和平滑，其中，將開關(guān)FET 125的漏極通過變換器變壓器120的初級繞組120A，連接到該初級側(cè)整流/平滑電路115。
此外，該開關(guān)電源裝置100包括開關(guān)控制電路130，用于對開關(guān)FET 125的開關(guān)操作進行PWM控制，其中，將AC濾波器110與初級側(cè)整流/平滑電路115的連接點，通過啟動電路140連接到開關(guān)控制電路130的電源端130A。
將連接到變換器變壓器120的第三繞組120C的整流/平滑電路138的整流和平滑輸出，作為驅(qū)動電源提供給開關(guān)控制電路130的電源端130A。將電源端130A通過電容器135接地。
該開關(guān)控制電路130在其中包括用于在電源電壓下降時防止誤動作的滯后低壓誤動作防止電路，并且運行，以便當加至電源端130A電源電壓Vcc從0V上升時，在Vcc＝16.5V時開始運行，并且在電源電壓下降時，在Vcc＝9.0V時將控制輸出切斷。
此外，開關(guān)控制電路130具有軟啟動功能，其中，將用于軟啟動控制的CS端130B，通過給出軟啟動的時間常數(shù)的電容器131接地，并且通過用于過壓保護的穩(wěn)壓二極管132連接到電源端130A。
開關(guān)控制電路130具有過流限制功能，其中，將用于過流檢測的IS端130C連接到初級側(cè)整流/平滑電路115與變換器變壓器120的初級繞組120A的連接點，并且連接到包括三個連接到開關(guān)FET 125的源極的電阻134A、134B和134C的恒功率保護電路134。
這里，啟動電路140包括連接到AC濾波器110與初級側(cè)整流/平滑電路115的連接點的恒流電路141，其中，通過逆流防止二極管148將該恒流電路141連接到開關(guān)控制電路130的電源端130A。
恒流電路141包括將各自的集電極分別通過電阻142、143連接到AC濾波器110與初級側(cè)整流/平滑電路115的連接點的第一和第二NPN晶體管144、145，其中，將第一NPN晶體管144的基極與第二NPN晶體管145的集電極連接，將第一NPN晶體管144的發(fā)射極與第二NPN晶體管145的基極連接，并且將第一NPN晶體管144的發(fā)射極與第二NPN晶體管145的連接點通過用于電流檢測的電阻146連接到第二NPN晶體管145的發(fā)射極，并且連接到逆流防止二極管148的陰極。
恒流電路141通過第二NPN晶體管145對電流檢測電阻146兩端的電壓進行檢測，從而在第一NPN晶體管144的基極對來自電阻143的電流進行控制，從而使恒定電流Ic流入電流檢測電阻146。
將次級側(cè)整流/平滑電路150、用于給輸出檢測電路170提供驅(qū)動功率的整流/平滑電路152以及用于給光電耦合器180提供驅(qū)動功率的整流/平滑電路154，連接到變換器變壓器120的次級繞組120B。將次級側(cè)整流/平滑電路150的輸出端通過二極管153連接到整流/平滑電路152的連接端。
在變換器變壓器120的次級繞組120B獲得的變換器輸出被次級側(cè)整流/平滑電路150進行整流和平滑，并且通過輸出濾波器155輸出。將輸出檢測電路170通過用于檢測輸出電壓的電阻分壓電路160和用于檢測輸出電流的電阻165連接到次級側(cè)整流/平滑電路150，并且將由這個輸出檢測電路170獲得的檢測輸出通過光電耦合器180反饋到開關(guān)控制電路130。
在這種結(jié)構(gòu)的開關(guān)電源裝置100中，在啟動時，當通過恒流啟動電路140將啟動電流提供給開關(guān)控制電路130時，開關(guān)控制電路130啟動，從而開始向開關(guān)FET 125提供開關(guān)脈沖。在啟動之后，開關(guān)控制電路130利用連接到變換器變壓器120的第三繞組120C的整流/平滑電路138的整流和平滑輸出作為驅(qū)動電源而運行。將輸出檢測電路170獲得的檢測輸出通過光電耦合器180進行反饋，從而對開關(guān)FET 125的開關(guān)操作進行PWM控制，穩(wěn)定轉(zhuǎn)換器的輸出。
在啟動時，依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)電源裝置100如下所述運行。
即，當從商用電源提供AC輸入時，依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)電源裝置100使恒定電流(Ic＝0.6mA)通過啟動電路140的電阻142、第一NPN晶體管144、電流檢測電阻146以及逆流防止二極管148流入電容器135，從而開始充電操作。
隨著對電容器135的充電操作的進行，加至開關(guān)控制電路130的電源端130A的電壓Vcc逐漸上升。當該電壓高于低壓誤動作防止電路的最小啟動電壓(16.5V)時，開關(guān)控制電路130開始運行，向開關(guān)FET 125輸出開關(guān)脈沖。此時，開關(guān)控制電路130的電流消耗增加，并且電容器135兩端的電壓降低。但是，由于該低壓誤動作防止電路是一個具有滯后的低壓誤動作防止電路，因此，繼續(xù)開關(guān)操作直到最小工作電壓(V1＝9V)。
這里，通過恒流電路141的電流值Ic對電容器135進行充電，由此使加至開關(guān)控制電路130的電源端130A的電壓Vcc上升。在這種情況下，直到最小啟動電壓的上升時間為，例如，5秒以內(nèi)。此外，使瞬態(tài)響應時間、驅(qū)動電流和最小驅(qū)動電壓的乘積小于低壓誤動作防止電路的滯后電壓的平方差(square difference)與電容器135的電容量的乘積的一半。由此，該開關(guān)電源裝置100能夠安全地啟動。
在此期間，使電流經(jīng)過開關(guān)，由此使高頻電流通過變換器變壓器120流入次級和第三繞組120B、120C。該高頻電流被次級整流/平滑電路150進行整流，并且通過輸出濾波器155從輸出端輸出作為變換器輸出。
在輸出檢測電路170，通過電阻分壓電路160將該電壓與參考電壓進行比較。在輸出電壓高的情況下，使光電耦合器180的發(fā)光二極管180A導通。在輸出電壓低的情況下，使發(fā)光二極管180A關(guān)斷。由此，將該信號發(fā)送到初級側(cè)的開關(guān)控制電路130，以改變提供給開關(guān)FET 125的柵極的開關(guān)脈沖的占空比，從而對輸出電壓Vout進行控制，使其變得等于恒定電壓。
另一方面，來自第三繞組120C的輸出被在初級側(cè)的整流/平滑電路138進行整流和平滑，并且對電容器135充電。提供此輸出作為開關(guān)控制電路130的驅(qū)動電源。由于該電壓Vcc(在正常運行時的電壓為12V)高于來自啟動電路140的電壓(在啟動穩(wěn)定時的電壓為11V)，因此，來自通過逆流防止二極管148連接的啟動電路140的電源被切斷。整流/平滑電路138的整流和平滑輸出不可能反向流向啟動電路140。
此外，在正常負載時，該開關(guān)電源裝置100如下所述運行。
即，在該開關(guān)電源裝置100中，在啟動之后，將由次級側(cè)的輸出檢測電路170通過比較輸出電壓與參考電壓而獲得的誤差信號，通過光電耦合器180反饋到初級側(cè)的開關(guān)控制電路130的用于反饋輸入的FB端130D，從而啟動開關(guān)控制電路130對開關(guān)FET 125的開關(guān)控制。從連接到變換器變壓器120的第三繞組120D的整流/平滑電路138向開關(guān)控制電路130的電源端130A提供驅(qū)動功率。此外，開關(guān)控制電路130對開關(guān)FET 125的開關(guān)操作進行PWM控制，從而相對于空載運行或輸入電壓的變化，輸出電壓Vout變?yōu)楹愣?。當從輸出中取出一定值或更多的負載電流時，電流檢測電阻165兩端的電壓變得等于或大于一定參考電壓，并且通過比較電流檢測電阻165兩端的電壓與參考電壓的輸出檢測電路170進行檢測。開關(guān)控制電路130根據(jù)次級側(cè)的輸出檢測電路170的檢測輸出，降低輸出電壓Vout，對開關(guān)FET 125的開關(guān)操作進行PWM控制，從而使負載電流為恒定電流。
此時，輸出電壓Vout降低。但是，與輸出電壓Vout相比，從與次級整流/平滑電路150不同的整流/平滑電路152提供的輸出檢測電路170的電源電壓不降低。由此可以進行穩(wěn)定控制。
在空載時，依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)電源裝置100如下所述進行操作。
在啟動之后，在依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)電源裝置100中，將由次級側(cè)的輸出檢測電路170通過將輸出電壓與參考電壓進行比較獲得的誤差信號，通過光電耦合器180反饋到初級側(cè)的開關(guān)控制電路130的用于反饋輸入的FB端130D，以開始開關(guān)控制電路130對開關(guān)FET 125的開關(guān)控制。但是，由于瞬態(tài)響應的延遲或者空載狀態(tài)，使在次級側(cè)產(chǎn)生的輸出電壓Vout變得高于在輸出檢測電路170進行比較的參考電壓。因此，輸出至光電耦合器180的發(fā)光二極管180A被導通，從而對開關(guān)控制電路130進行操作，以便停止開關(guān)FET125的開關(guān)操作。當開關(guān)FET 125的開關(guān)操作被停止時，僅將來自連接到變換器變壓器120的第三繞組120C的整流/平滑電路138的驅(qū)動功率提供給開關(guān)控制電路130有限的電源時間周期。由此，使開關(guān)控制電路130的電源電壓Vcc逐漸下降，并且下降到低壓誤動作防止電路開始運行的電壓(9V)。當電源電壓Vcc下降時，開關(guān)控制電路130停止其操作，從而將其置于待機狀態(tài)。當開關(guān)控制電路130被置于待機狀態(tài)時，開關(guān)控制電路130的電流消耗很小(6μA)，以便通過啟動電路140提高開關(guān)控制電路130的電源電壓Vcc。
這里，包括在開關(guān)控制電路130內(nèi)的低壓誤動作防止電路(工作電壓16.5V)具有滯后特性，并且在達到開始運行的電壓之前需要很長的時間。在這段時間中，次級側(cè)的輸出檢測電路170利用存儲在整流/平滑電路152的電容器152A中的能量繼續(xù)其操作。但是，當電壓逐漸下降，使該電壓與輸出之間的電位差等于或大于二極管153的正向電壓Vf時，使二極管153導通，從而利用存儲在次級側(cè)整流/平滑電路150的電容器150A、150B中的能量，繼續(xù)向輸出檢測電路170提供能量。在這段時間中，由次級側(cè)整流/平滑電路150進行整流和平滑的輸出，即次級輸出電壓Vout也下降。因此，從整流/平滑電路154提供給光電耦合器180的發(fā)光二極管180A的電壓變得等于或小于限制值(5V)。由此，減小流入發(fā)光二極管180A的電流，并且使光電耦合器180的光電晶體管180B處在高阻抗狀態(tài)。通過適當?shù)剡x擇這些電容器150A、150B、152A和154A的電容量或者通過串聯(lián)連接整流/平滑電路154的多個二極管154B來調(diào)節(jié)正向電壓值，可以從次級側(cè)控制間歇周期。
應當注意，在待機狀態(tài)期間，在間歇運行時，也可以用晶體管開關(guān)或半導體開關(guān)來代替將來自次級側(cè)整流/平滑電路150的功率提供給輸出檢測電路170的二極管153。
作為在次級側(cè)對間歇周期進行調(diào)節(jié)的方法，可以使用一種方法，這樣，與輸出檢測電路170，尤其是由CMOS制作的IC的功耗相比，發(fā)光二極管的功耗一般較大，并且將向光電耦合器180的發(fā)光二極管180A提供驅(qū)動電流的整流/平滑電路154與向輸出檢測電路170提供驅(qū)動功率的整流/平滑電路152分開，以減小整流/平滑電路154的電容器154A的電容量，從而在次級輸出電壓Vout太低而不能使光電耦合器180處在高阻抗狀態(tài)之前，比控制系統(tǒng)更早地降低電源電壓，由此縮短間歇周期，從而減小輸出波紋。
另一方面，當通過初級側(cè)的啟動電路140提供給開關(guān)控制電路130的電壓Vcc變得等于或者大于低壓誤動作防止電路的工作電壓(16.0V)時，開關(guān)控制電路130立即喚醒，對開關(guān)FET的開關(guān)操作進行PWM控制。但是，如果使次級側(cè)的輸出檢測電路170的運行優(yōu)先，并且光電耦合器180的發(fā)光二極管180A開始導通，則開關(guān)控制電路130立即輸出開關(guān)脈沖，并且被停止。由此，開關(guān)控制電路130的電源電壓Vcc逐漸降低至低壓誤動作防止電路的最小工作電壓。在隨后的幾次，使這樣的操作重復，由此進行間歇運行。
在該開關(guān)電源裝置100中，重復進行圖3所示的ST1～ST10的操作，由此進行間歇運行。
即，當加至開關(guān)控制電路130的電源端130A的電壓Vcc變得等于或者大于低壓誤動作防止電路的最小啟動電壓(16.5V)時(ST1)，從CS端130B以恒流對電容器131充電(ST2)。此外，當CS端130B的端電壓變得等于或者大于0.82V時(ST3)，輸出5V的Vref(ST4)。此外，從CS端130B的端電壓為1.0V(直到2V)的狀態(tài)，使開關(guān)控制電路130進行軟啟動，從而從OUT端130E輸出開關(guān)脈沖(ST5)。當輸出次級側(cè)輸出從而使其值變得高于設置電壓時，光電耦合器180導通，從而降低開關(guān)控制電路130的FB端130D的電壓。此外，由于第三輸出電壓變高，啟動電路140被停止(ST6)。當開關(guān)控制電路130的FB端130D的電壓降低時，開關(guān)控制電路130停止從OUT端130E輸出開關(guān)脈沖(ST7)。由此使開關(guān)控制電路130適用于當加至電源端130A的電壓下降到9.0V時，使Vref停止。因此，停止工作從而進入待機狀態(tài)(ST8)。由于開關(guān)控制電路130處在待機狀態(tài)中，因此減小了電流消耗，從而通過啟動電路140對電容器135充電(ST9)。由此，使開關(guān)控制電路130的電源端130A的電壓Vcc上升(ST10)。即使在這段時間當中負載變大，這種現(xiàn)象也不予考慮。
這里，如果將向開關(guān)控制電路130提供驅(qū)動功率的整流/平滑電路138的電容器138A充電到初級側(cè)的開關(guān)控制電路130的低壓誤動作釋放電壓的時間，長于次級側(cè)的輸出檢測電路170使光電耦合器180的發(fā)光二極管180A繼續(xù)導通的時間，則可以由開關(guān)控制電路130來控制間歇周期。由此，對整流/平滑電路138的電容器138A的電容量以及來自啟動電路140的充電電流進行調(diào)節(jié)，從而可以從初級側(cè)對間歇周期進行控制。
當進行開關(guān)操作時，相對于變換器變壓器120的次級繞組120B和第三繞組120C提供輸出，來重復上述操作。如圖4A和4B所示，輸出電壓Vout變?yōu)橥ㄟ^自放電的壓降(實際測量值為7.7V)與通過間歇開關(guān)操作的電壓值(實際測量值為8.7V)之間的鋸齒形電壓。通過進行這樣的間歇運行，與進行連續(xù)開關(guān)操作時的功耗(在輸入電壓AC為240V時為500mW)相比，它的功率被降低相應于間歇運行的功耗。由此導致在空載時(在待機狀態(tài)時)進行節(jié)電運行(在輸入電壓AC為240V時為100mW)。
依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)電源裝置100依據(jù)如下所述的方式從空載運行開關(guān)到正常運行。
在依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)電源裝置100中，在正常運行時，輸出的負載電流增加，并且通過提高輸出電壓使光電耦合器180的發(fā)光二極管180A導通的時間被縮短。因此，在短時間內(nèi)，使發(fā)光二極管180A關(guān)斷。在發(fā)光二極管180A處在關(guān)斷狀態(tài)期間，初級側(cè)的開關(guān)控制電路130的電源電壓Vcc為比低電流誤動作保護的電壓值更高的電壓。當發(fā)光二極管180A被關(guān)斷時，光電耦合器180的光電晶體管180B被關(guān)斷，從而從初級側(cè)的開關(guān)控制電路130輸出開關(guān)脈沖，對開關(guān)FET 125的開關(guān)操作進行PWM控制，由此實現(xiàn)恒壓輸出的正常連續(xù)運行。依據(jù)上述方式，可以通過次級側(cè)的存儲功率將開關(guān)電流(shift current)調(diào)節(jié)為連續(xù)運行。
為了進行上述調(diào)節(jié)，從初級側(cè)的低壓保護電壓到釋放電壓(由開關(guān)控制電路130的工作電流值、向開關(guān)控制電路130提供驅(qū)動功率的整流/平滑電路138的電容器138A、138B的電容值以及輸出檢測電路170的功耗確定的值)的時間T1，向光電耦合器180的發(fā)光二極管180A提供驅(qū)動功率的整流/平滑電路154的驅(qū)動時間T2，以及次級控制驅(qū)動時間T3(由次級整流/平滑電路150的電容器150A、150B的電容值以及輸出檢測電路170的功耗確定的值)需要滿足以下關(guān)系。
T1＞T2＞T3應當注意，盡管將本發(fā)明應用于使用PWM控制系統(tǒng)的開關(guān)電源裝置，但是，也可以將本發(fā)明應用于使用頻率控制系統(tǒng)的開關(guān)電源裝置。
工業(yè)適用性如上所述，依據(jù)本發(fā)明，使用了在不對現(xiàn)有電路進行很大變動的情況下僅調(diào)節(jié)各個關(guān)鍵器件的值的方法，從而在待機狀態(tài)時，間歇地進行開關(guān)操作，以便將功耗抑制到盡可能小，從而在待機狀態(tài)時實現(xiàn)節(jié)能，并在用于進行其間歇運行的電路不受影響的狀態(tài)下，具有進行如恒壓、恒流以及各種保護功能的操作等的正常運行的性能。
此外，可以利用電容器的電容量對間歇周期進行控制。由此，電路變得簡單并且可以穩(wěn)定和方便地對間歇周期進行調(diào)節(jié)。
此外，可以方便地通過間歇運行對輸出的波紋電壓進行調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)以下所附內(nèi)容為根據(jù)PCT條約第19條修改的內(nèi)容說明國際局收到于2002年12月25日寄來有關(guān)權(quán)利要求書的修改，將權(quán)利要求書第1-3項進行了修改，權(quán)利要求書第4-6項未變。
1.一種開關(guān)電源裝置，適用于從初級側(cè)的啟動電路提供啟動電流，來啟動包括滯后低壓誤動作防止電路的開關(guān)控制電路，從而控制開關(guān)元件的開關(guān)操作，該開關(guān)元件用于對提供給變換器變壓器的初級側(cè)的初級側(cè)整流/平滑電路的整流和平滑輸出進行開關(guān)，以在啟動之后，通過一個整流/平滑電路對所述變換器變壓器的第三繞組的輸出進行整流和平滑，以通過該整流和平滑輸出驅(qū)動所述開關(guān)控制電路，從而通過次級側(cè)的第一整流/平滑電路對在所述變換器變壓器的次級繞組獲得的變換器輸出進行整流和平滑，從而將其輸出，以通過光電耦合器將來自次級側(cè)的輸出檢測電路的誤差信號反饋到所述開關(guān)控制電路，以通過所述開關(guān)控制電路對所述開關(guān)元件的開關(guān)操作進行控制，其中，通過用于驅(qū)動光電耦合器的第二整流/平滑電路，對在所述變換器變壓器的所述次級繞組獲得的變換器輸出進行整流和平滑，將其輸出作為驅(qū)動功率提供給所述光電耦合器，以及其中，通過用于驅(qū)動輸出檢測電路的第三整流/平滑電路，對在所述變換器變壓器的所述次級繞組獲得的變換器輸出進行整流和平滑，將其輸出作為驅(qū)動功率提供給所述輸出檢測電路。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源裝置，其中，將從使所述開關(guān)控制電路的所述低壓誤動作防止電路的低壓保護運行的低壓保護電壓到使保護操作釋放的釋放電壓的時間T1、由所述用于驅(qū)動光電耦合器的所述第二整流/平滑電路驅(qū)動的所述光電耦合器的發(fā)光二極管的可驅(qū)動時間T2，以及由所述用于驅(qū)動所述輸出檢測電路的第三整流/平滑電路驅(qū)動的所述輸出檢測電路的次級控制可操作時間T3，如下進行設置。
T1＞T2＞T33.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源裝置，其中，提供了一個附加電路，用于在待機狀態(tài)期間，在間歇運行時，將來自次級側(cè)的所述第一整流/平滑電路的功率提供給用于驅(qū)動所述輸出檢測電路的所述第三整流/平滑電路。
4.如權(quán)利要求3所述的開關(guān)電源裝置，其中，將二極管用作所述附加電路。
5.如權(quán)利要求3所述的開關(guān)電源裝置，其中，將晶體管開關(guān)用作所述附加電路。
6.如權(quán)利要求3所述的開關(guān)電源裝置，其中，將半導體開關(guān)用作所述附加電路。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)電源裝置，適用于從初級側(cè)的啟動電路提供啟動電流，來啟動包括滯后低壓誤動作防止電路的開關(guān)控制電路，從而控制開關(guān)元件的開關(guān)操作，該開關(guān)元件用于對提供給變換器變壓器的初級側(cè)的一個初級側(cè)整流/平滑電路的整流和平滑輸出進行開關(guān)，以在啟動之后，通過一個整流/平滑電路對來自所述變換器變壓器的第三繞組的輸出進行整流和平滑，來通過該整流和平滑輸出驅(qū)動所述開關(guān)控制電路，從而通過一個次級側(cè)整流/平滑電路對在所述變換器變壓器的次級繞組獲得的變換器輸出進行整流和平滑，從而將其輸出，以通過光電耦合器將來自次級側(cè)的輸出檢測電路的誤差信號反饋到所述開關(guān)控制電路，來通過所述開關(guān)控制電路控制所述開關(guān)元件的開關(guān)操作，其中，通過一個用于驅(qū)動光電耦合器的整流/平滑電路，對在所述變換器變壓器的所述次級繞組獲得的變換器輸出進行整流和平滑，將其輸出作為驅(qū)動功率提供給所述光電耦合器，以及其中，通過一個用于驅(qū)動所述輸出檢測電路的整流/平滑電路，對在所述變換器變壓器的所述次級繞組獲得的變換器輸出進行整流和平滑，將其輸出作為驅(qū)動功率提供給所述輸出檢測電路。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源裝置，其中，將從使所述開關(guān)控制電路的所述低壓誤動作防止電路的低壓保護運行的低壓保護電壓直到使保護操作釋放的釋放電壓的時間T1、由所述用于驅(qū)動光電耦合器的整流/平滑電路驅(qū)動的所述光電耦合器的發(fā)光二極管的可驅(qū)動時間T2、以及由所述用于驅(qū)動所述輸出檢測電路的整流/平滑電路驅(qū)動的所述輸出檢測電路的次級控制可操作時間T3依據(jù)下式進行設置。T1＞T2＞T3
3.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源裝置，其中，提供了一個附加電路，用于在待機狀態(tài)期間，在間歇運行時，將來自所述次級側(cè)整流/平滑電路的功率提供給所述輸出檢測電路。
4.如權(quán)利要求3所述的開關(guān)電源裝置，其中，將二極管用作所述附加電路。
5.如權(quán)利要求3所述的開關(guān)電源裝置，其中，將晶體管開關(guān)用作所述附力口電路。
6.如權(quán)利要求3所述的開關(guān)電源裝置，其中，將半導體開關(guān)用作所述附加電路。
全文摘要
一種開關(guān)電源裝置(100)，用于利用具有滯后低壓誤動作防止電路的開關(guān)控制電路(130)，控制用于開關(guān)初級側(cè)整流平滑電路(115)的整流平滑輸出的開關(guān)FET(125)的開關(guān)動作。在空載的情況下，通過自放電下降至使能保持恒壓的規(guī)定電壓的時間，長于升至初級側(cè)開關(guān)控制電路的低壓誤動作電路的運行電壓的時間。在正常負載情況下，通過自放電下降至使能保持恒壓的規(guī)定電壓的時間，少于升至低壓誤動作電路的運行電壓的時間。因此，功耗被抑制為最小，以便在待機過程中實現(xiàn)節(jié)能。
文檔編號H02M3/28GK1473387SQ02802903
公開日2004年2月4日 申請日期2002年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月18日
發(fā)明者今野明 申請人:索尼公司