專利名稱：用于開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)，該開關(guān)式電源電路在不進(jìn)行開關(guān)期間暫停以在負(fù)載輕時(shí)減少其功耗。特別是，本發(fā)明涉及一種便于減少變壓器勵(lì)磁聲音并穩(wěn)定其開關(guān)操作的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
某些傳統(tǒng)的開關(guān)式電源電路設(shè)定一個(gè)開關(guān)暫停來停止其開關(guān)裝置的開關(guān)操作，用于在負(fù)載輕時(shí)減少其功耗。然而，流過變壓器的勵(lì)磁電流在開關(guān)周期和開關(guān)暫停之間轉(zhuǎn)換時(shí)變化很大，在開關(guān)暫停期間開關(guān)停止，引起變壓器勵(lì)磁聲音。
下列專利文件1公開了一種消除上述問題的開關(guān)式電源電路。所公開的開關(guān)式電源電路將變壓器勵(lì)磁電流的峰值限定于某一值以減少變壓器勵(lì)磁聲音。
圖10為專利文件1中所公開的開關(guān)式電源電路的方框圖。
現(xiàn)參見圖10，公開的開關(guān)式電源電路包括DC電源1、第一開關(guān)裝置2、控制電路3、輸出電壓反饋電路5、變壓器6、整流二極管7、整流電容器8、電流檢測電阻器10和限流電阻器11?？刂齐娐?接通和切斷開關(guān)裝置2。輸出電壓反饋電路5包括電阻器13、14、16、19和20；并聯(lián)穩(wěn)壓器15；電容器17；和光電耦合器18a和18b。變壓器6包括初級(jí)繞組6a、次級(jí)繞組6b和控制繞組6c。整流電容器8和二極管7使開關(guān)式電源電路的輸出平滑。負(fù)載9也在圖10中示出。
圖10所示的主電路按以下方式操作。通過使5第一開關(guān)裝置2接通和切斷來自電源1的DC電壓在變壓器6中通過初級(jí)繞組6a在次級(jí)繞組6b的兩端產(chǎn)生一個(gè)電壓。在變壓器6中次級(jí)繞組6b的兩端所產(chǎn)生電壓由二極管7和電容器8整流并轉(zhuǎn)換成DC電壓。輸出電壓反饋電路5在上述DC電壓上升時(shí)降低其反饋信號(hào)使輸出電壓可以穩(wěn)定在希望的值。
圖11為圖10所示的控制電路的方框圖?，F(xiàn)參見圖11，控制電路3包括驅(qū)動(dòng)開關(guān)裝置2的驅(qū)動(dòng)電路101、啟動(dòng)脈沖發(fā)生電路104、用于接通和切斷的ON-OFFRS觸發(fā)器、接通定時(shí)信號(hào)輸出電路106、用于在正常模式和待機(jī)模式之間相互轉(zhuǎn)換的正常待機(jī)模式轉(zhuǎn)換信號(hào)輸出電路107(下文簡稱為“轉(zhuǎn)換信號(hào)輸出電路”)、用于待機(jī)模式的待機(jī)模式RS觸發(fā)器111、用于停止開關(guān)的開關(guān)停止比較器113、用于啟動(dòng)開關(guān)的開關(guān)啟動(dòng)比較器115、用于待機(jī)模式的待機(jī)模式比較器121、用于正常模式的正常模式比較器123、恒電流源117、恒電壓源112、114、116和122、與門103、124和126、非門125和或門127。
圖11中所示的控制電路按以下方式操作。首先，將描述負(fù)載輕時(shí)操作的正常模式。
當(dāng)建立了到控制電路3的電源時(shí)，啟動(dòng)脈沖發(fā)生電路104輸出啟動(dòng)脈沖來設(shè)置ON-OFF RS觸發(fā)器105。當(dāng)設(shè)置了ON-OFF RS觸發(fā)器105后，驅(qū)動(dòng)電路10通過控制電路3的輸出端a使開關(guān)裝置2接通。當(dāng)電流流過開關(guān)裝置2時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)在檢測電阻器10兩端的電壓并且一個(gè)與電流值成比例的電壓輸入至控制電路3的輸入端d。
正常模式比較器123將從控制電路3的輸入端d輸入的電流值信號(hào)與輸入至控制電路3的輸入端b的反饋信號(hào)相比較。當(dāng)電流值高于反饋信號(hào)時(shí)，正常模式比較器123輸出一個(gè)OFF信號(hào)(高電平)。因?yàn)檗D(zhuǎn)換信號(hào)輸出電路107在此時(shí)刻正輸出一個(gè)正常模式信號(hào)(低電平)，將與門124的輸出和或門127的輸出設(shè)置在高電平。當(dāng)將或門127的輸出設(shè)置在高電平時(shí)，ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位。當(dāng)ON-OFFRS觸發(fā)器105復(fù)位時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路101通過輸出端a切斷開關(guān)裝置2。當(dāng)開關(guān)裝置2切斷時(shí)，在變壓器6中次級(jí)繞組6b的兩端產(chǎn)生一個(gè)電壓并通過二極管7將能量饋送至電容器9和負(fù)載9。
當(dāng)完成能量釋放時(shí)，在變壓器6中產(chǎn)生的次級(jí)繞組6b兩端的電壓降低。此時(shí)，在變壓器6中與輸入端c相連的控制繞組6c兩端所產(chǎn)生的電壓也降低了。當(dāng)接通定時(shí)信號(hào)輸出電路106檢測到控制繞組6c兩端所產(chǎn)生并輸入到輸入端c的電壓的后沿時(shí)，接通定時(shí)信號(hào)輸出電路106設(shè)置ON-OFF RS觸發(fā)器105。當(dāng)設(shè)置了ON-OFFRS觸發(fā)器105時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路101通過輸出端a接通開關(guān)裝置2。當(dāng)電流流過開關(guān)裝置2且電流值信號(hào)超過反饋信號(hào)時(shí)，正常模式比較器123輸出一個(gè)OFF信號(hào)。
當(dāng)輸出OFF信號(hào)時(shí)，ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位且驅(qū)動(dòng)電路101切斷開關(guān)裝置2?？刂齐娐?響應(yīng)于來自接通定時(shí)信號(hào)輸出電路106的ON信號(hào)或來自啟動(dòng)脈沖發(fā)生電路104的ON信號(hào)接通開關(guān)裝置2?？刂齐娐?響應(yīng)于來自正常模式比較器123的OFF信號(hào)切斷開關(guān)裝置2?？刂齐娐?控制開關(guān)裝置2的接通周期以將開關(guān)式電源電路的輸出電壓穩(wěn)定于希望的值。
下面將描述當(dāng)負(fù)載輕時(shí)操作的待機(jī)模式。
開關(guān)啟動(dòng)比較器115將反饋信號(hào)與來自恒電壓源114的電壓相比較。當(dāng)反饋電壓高于由恒電壓源114設(shè)定的開關(guān)啟動(dòng)電壓Vth(H)時(shí)，開關(guān)啟動(dòng)比較器115復(fù)位待機(jī)模式RS觸發(fā)器111。當(dāng)待機(jī)模式RS觸發(fā)器111復(fù)位時(shí)，ON-OFF RS觸發(fā)器105從其復(fù)位狀態(tài)釋放。當(dāng)ON-OFF RS觸發(fā)器105從其復(fù)位狀態(tài)釋放時(shí)，可以設(shè)置ON-OFF RS觸發(fā)器105，從而允許開關(guān)。
當(dāng)從啟動(dòng)脈沖發(fā)生電路104或接通定時(shí)信號(hào)輸出電路106輸出一個(gè)ON信號(hào)時(shí)，ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位。當(dāng)ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路101通過輸出端a接通開關(guān)裝置2。當(dāng)電流流過開關(guān)裝置2時(shí)，在電流檢測電阻器10的兩端產(chǎn)生一個(gè)電壓并且與電流值成比例的電壓輸入至輸入端d。待機(jī)模式比較器121將從輸入端d輸入的電流值信號(hào)與在恒電壓源122中所設(shè)定的設(shè)定值相比較。當(dāng)該電流值信號(hào)高于設(shè)定值時(shí)，待機(jī)模式比較器121輸出一個(gè)斷開信號(hào)(高電平)。
因?yàn)樵诖藭r(shí)刻轉(zhuǎn)換信號(hào)輸出電路107正在輸出一個(gè)待機(jī)模式信號(hào)(高電平)，將與門126的輸出和或門127的輸出設(shè)定在高電平。當(dāng)將或門127的輸出設(shè)置在高電平時(shí)，ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位。當(dāng)ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路101通過輸出端a切斷開關(guān)裝置2。在待機(jī)模式RS觸發(fā)器111處于其復(fù)位狀態(tài)期間，控制電路3使開關(guān)裝置2在某一峰值電流值執(zhí)行開關(guān)操作。
開關(guān)停止比較器113將反饋信號(hào)與恒電壓源112的設(shè)定值相比較。當(dāng)反饋信號(hào)低于由恒電壓源112設(shè)置的開關(guān)停止電壓時(shí)，開關(guān)停止比較器113設(shè)定待機(jī)模式RS觸發(fā)器111。當(dāng)設(shè)定了待機(jī)模式RS觸發(fā)器111時(shí)，ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位。當(dāng)ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位時(shí)，就可以設(shè)定ON-OFF RS觸發(fā)器105并禁止開關(guān)。當(dāng)待機(jī)模式RS觸發(fā)器111處于其設(shè)定狀態(tài)時(shí)，控制電路3使開關(guān)裝置2不進(jìn)行開關(guān)操作并保持停止開關(guān)裝置2的操作直至反饋信號(hào)超過開關(guān)啟動(dòng)信號(hào)Vth(H)時(shí)。
圖12是說明圖10所示的傳統(tǒng)開關(guān)式電源電路的操作的波形圖。圖12示出當(dāng)負(fù)載輕時(shí)的輸出電壓波形、反饋信號(hào)波形、待機(jī)模式RS觸發(fā)器111的輸出波形和變壓器6的勵(lì)磁電流波形。
如圖12所示，反饋信號(hào)的變化改變了待機(jī)模式RS觸發(fā)器111的狀態(tài)。當(dāng)待機(jī)模式RS觸發(fā)器111處于設(shè)定狀態(tài)時(shí)，控制電路3在某峰值電流值執(zhí)行其開關(guān)操作?？刂齐娐?控制由開關(guān)周期和開關(guān)暫停的比所確定的脈沖占空比，以將輸出電壓穩(wěn)定在希望的值。
專利文件1JP P 2002-136125A如以上詳細(xì)說明的，專利文件1中公開的開關(guān)式電源電路將峰值變壓器勵(lì)磁電流限制成低于某一值以減少操作的待機(jī)模式中的變壓器勵(lì)磁聲音。然而，當(dāng)負(fù)載變得比假定的重時(shí)，饋送至變壓器的次級(jí)側(cè)的能量不足，導(dǎo)致一個(gè)低輸出電壓。
因此，當(dāng)負(fù)載變得比操作的待機(jī)模式中假定的重時(shí)最好提供一種用于控制開關(guān)式電源電路以便于防止開關(guān)式電源電路的輸出電壓變低的控制系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)負(fù)載輕時(shí)停止開關(guān)以減少電源消耗的開關(guān)式電源電路設(shè)置有用于在從開關(guān)暫停轉(zhuǎn)換至開關(guān)周期時(shí)限制變壓器的勵(lì)磁電流的第一設(shè)定值和用于在從開關(guān)周期轉(zhuǎn)換至開關(guān)暫停時(shí)限制變壓器的勵(lì)磁電流的第二設(shè)定值。通過逐漸改變第一和第二設(shè)定值，防止變壓器勵(lì)磁電流快速變化并減少了變壓器勵(lì)磁聲音。通過逐漸改變第一和第二設(shè)定值，防止即使當(dāng)負(fù)載變得比在輕負(fù)載的狀態(tài)中假定的重時(shí)輸出電壓變低。
有利地，設(shè)置了一個(gè)在開關(guān)周期的開始時(shí)充電并在開關(guān)周期結(jié)束時(shí)放電的電容器，當(dāng)該電容器充電時(shí)電容器兩端的電壓用作第一設(shè)定值；當(dāng)該電容器放電時(shí)電容器兩端的電壓用作第二設(shè)定值。減少了在開關(guān)開始和結(jié)束時(shí)引起的變壓器勵(lì)磁聲音。
有利地，設(shè)置了一個(gè)用于將電容器兩端的電壓與反饋信號(hào)相比較的比較器，當(dāng)在開關(guān)周期中電容器兩端的電壓小于反饋信號(hào)時(shí)為電容器充電，而當(dāng)在開關(guān)周期中電容器兩端的電壓大于反饋信號(hào)時(shí)為電容器放電，以使電容器兩端的電壓慢慢地跟隨反饋信號(hào)，并將電容器兩端的電壓用作變壓器的勵(lì)磁電流的參考值。通過使電容器兩端的電壓慢慢跟隨反饋信號(hào)并通過將電容器兩端的電壓用作變壓器的勵(lì)磁電流的參考值，可以在開關(guān)裝置接通時(shí)防止任何快速變化并減少由間歇的開關(guān)所引起的變壓器勵(lì)磁聲音。
通過提高在開關(guān)式電源電路啟動(dòng)時(shí)的第一設(shè)定值和通過逐漸提高變壓器的峰值勵(lì)磁電流的參考值，可以防止在開關(guān)式電源電路啟動(dòng)時(shí)在開關(guān)裝置中引起過電流并簡化控制電路。
通過逐漸提高或降低從操作的正常模式轉(zhuǎn)換至操作的待機(jī)模式時(shí)或從操作的待機(jī)模式轉(zhuǎn)換至操作的正常模式的第一設(shè)定值和逐漸提高或減少變壓器的峰值勵(lì)磁電流的參考值，可以減少由模式轉(zhuǎn)換所引起的變壓器勵(lì)磁聲音。
通過設(shè)定一個(gè)用于檢測反饋信號(hào)的降低的第三設(shè)定值，通過設(shè)定一個(gè)比第三設(shè)定值大的用于檢測反饋信號(hào)的升高的第四設(shè)定值，通過將從反饋低于第三設(shè)定值的時(shí)刻直至反饋高于第四設(shè)定值的時(shí)刻的周期設(shè)定成開關(guān)暫停，并通過將從反饋信號(hào)高于第四設(shè)定值的時(shí)刻直至反饋信號(hào)低于第三設(shè)定值的時(shí)刻的周期設(shè)定成開關(guān)周期，自動(dòng)將開關(guān)周期轉(zhuǎn)換至開關(guān)暫?；?qū)㈤_關(guān)暫停轉(zhuǎn)換至開關(guān)周期。
通過將第四設(shè)定值降低接近第三設(shè)定值但不至于使第四設(shè)定值低于第三設(shè)定值，用于自動(dòng)將開關(guān)周期轉(zhuǎn)換至開關(guān)暫停或?qū)㈤_關(guān)暫停轉(zhuǎn)換至開關(guān)周期的電路部分被用于在負(fù)載在操作的正常模式中輕時(shí)防止輸出電壓異常升高并且簡化了控制電路。
根據(jù)本發(fā)明，可以獲得一種用于減少操作的待機(jī)模式中的變壓器勵(lì)磁聲音的功能，一種用于在開關(guān)式電源電路的啟動(dòng)時(shí)防止過電流在開關(guān)裝置中流動(dòng)的功能，和一種用于當(dāng)負(fù)載變得比操作的待機(jī)模式中假定的重時(shí)防止輸出電壓降低的功能。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的開關(guān)電源電路的方框圖。
圖2為圖1中所示的控制電路的方框圖。
圖3為說明圖1中所示的傳統(tǒng)的開關(guān)式電源電路的操作的波形圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的控制電路的方框圖。
圖5為說明圖4中所示的控制電路的操作的波形圖。
圖6為根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的控制電路的方框圖。
圖7為說明圖6中所示的控制電路的操作的波形圖。
圖8為根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的控制電路的方框圖。
圖9為說明圖8中所示的控制電路的操作的波形圖。
圖10為專利文件1中所公開的開關(guān)式電源電路的方框圖。
圖11為圖10中所示的控制電路的方框圖。
圖12為說明圖10中所示的傳統(tǒng)的開關(guān)式電源電路的操作的波形圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照示出本發(fā)明的較佳實(shí)施例的附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的開關(guān)電源電路的方框圖。
現(xiàn)參見圖1，根據(jù)第一實(shí)施例的開關(guān)式電源電路與圖10中所示的傳統(tǒng)的開關(guān)式電源電路的不同之處在于在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的開關(guān)式電源電路中用電流檢測電路4代替了傳統(tǒng)開關(guān)式電源電路中的電流檢測電阻器10。因?yàn)楦鶕?jù)第一實(shí)施例的開關(guān)式電源電路的操作也圖10中所示的傳統(tǒng)的開關(guān)式電源電路的操作相同，省略對(duì)其的重復(fù)說明。
圖2為圖1中所示的控制電路的方框圖。圖2中所示的控制電路是圖11中所示的控制電路的改進(jìn)。具體來說，在圖11中所示的控制電路中添加了非門128、或門129、用于判斷充電狀況的充電比較器131、用于判斷放電狀況的放電比較器132、恒電壓源133、恒電流源134和135、電容器136和與門137。
下面將首先說明圖2中所示的控制電路的操作的正常模式。
因?yàn)檗D(zhuǎn)換信號(hào)輸出電路107在操作的正常模式中正輸出正常模式信號(hào)(低電平)，或門129正輸出一個(gè)開關(guān)許可信號(hào)(高電平)。當(dāng)建立了控制電路3的電源時(shí)，啟動(dòng)脈沖發(fā)生電路104輸出啟動(dòng)脈沖并設(shè)置ON-OFF RS觸發(fā)器105。當(dāng)設(shè)置了ON-OFF RS觸發(fā)器105時(shí)，與門102的輸出設(shè)置成高電平且驅(qū)動(dòng)電路101通過輸出端a接通開關(guān)裝置2。
當(dāng)電流流過開關(guān)裝置2時(shí)，電流檢測電路4將一個(gè)與電流值成比例的電壓輸入至輸入端d。正常模式比較器123將從輸入端d輸入的電流值信號(hào)與輸入至輸入端b的反饋信號(hào)相比較。當(dāng)電流值信號(hào)超過反饋信號(hào)時(shí)，正常模式比較器123輸出一個(gè)OFF信號(hào)(高電平)。因?yàn)樵诖藭r(shí)刻時(shí)轉(zhuǎn)換信號(hào)輸出電路107正輸出正常模式信號(hào)(低電平)，與門124的輸出和或門127的輸出被設(shè)置成高電平。
當(dāng)或門127的輸出被設(shè)置成高電平時(shí)，ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位。當(dāng)ON-OFFRS觸發(fā)器105復(fù)位時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路101通過輸出端a切斷開關(guān)裝置2。當(dāng)開關(guān)裝置2切斷時(shí)，在變壓器6的次級(jí)繞組6b兩端產(chǎn)生一個(gè)電壓并通過二極管7將能量饋送至電容器和負(fù)載9。當(dāng)能量釋放完成時(shí)，在次級(jí)繞組6b兩端產(chǎn)生的電壓降低。同時(shí)，連接至輸入端C的控制繞組6C兩端產(chǎn)生的電壓也降低。
當(dāng)接通定時(shí)輸出電路106檢測到在控制繞組6c兩端產(chǎn)生的并輸入至輸入端c的電壓的后沿時(shí)，接通定時(shí)信號(hào)輸出電路106設(shè)置ON-OFF RS觸發(fā)器105。當(dāng)設(shè)置了ON-OFF RS觸發(fā)器105時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路101通過輸出端a接通開關(guān)裝置2。當(dāng)電流流過開關(guān)裝置2且電流值信號(hào)高于反饋信號(hào)時(shí)，正常模式比較器123輸出該OFF信號(hào)。當(dāng)輸出OFF信號(hào)時(shí)，ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位且驅(qū)動(dòng)電路101切斷開關(guān)裝置2。
控制電路3響應(yīng)來自啟動(dòng)脈沖發(fā)生電路104的ON信號(hào)或來自接通定時(shí)信號(hào)輸出電路106的ON信號(hào)接通開關(guān)裝置2。控制電路3響應(yīng)來自正常模式比較器123的OFF信號(hào)切斷開關(guān)裝置2。控制電路3控制開關(guān)裝置2的ON周期以將開關(guān)式電源電路的輸出電壓穩(wěn)定在希望的值。圖2中所示的控制電路以與圖11中所示的控制電路相同的方式執(zhí)行操作的正常模式。
下面將說明操作的待機(jī)模式。
因?yàn)檗D(zhuǎn)換信號(hào)輸出電路107在操作的待機(jī)模式中輸出待機(jī)模式信號(hào)(高電平)，或門129只有在待機(jī)模式RS觸發(fā)器111處于高電平時(shí)才輸出一個(gè)開關(guān)許可信號(hào)(高電平)。開關(guān)啟動(dòng)比較器115將反饋信號(hào)與由恒電壓源114所設(shè)定的設(shè)定值相比較。當(dāng)反饋信號(hào)高于由恒電壓源114所設(shè)定的啟動(dòng)電壓Vth(H)，開關(guān)啟動(dòng)比較器115設(shè)置待機(jī)模式RS觸發(fā)器111。當(dāng)設(shè)置了待機(jī)模式RS觸發(fā)器111時(shí)，或門129輸出開關(guān)許可信號(hào)(高電平)。因此，開關(guān)被許可。
充電比較器131將反饋信號(hào)與電容器136的電壓相比較。當(dāng)反饋信號(hào)高于電容器136的電壓時(shí)，充電比較器131輸出一個(gè)高電平信號(hào)。因?yàn)榫驮陂_關(guān)許可信號(hào)輸出之前電容器136的電壓為O，充電比較器131輸出高電平信號(hào)。當(dāng)設(shè)置了待機(jī)模式RS觸發(fā)器111時(shí)，與門137的輸出設(shè)置成高電平。當(dāng)與門137的輸出設(shè)置成高電平時(shí)，恒電流源134用恒定電流為電容器136充電且電容器136的電壓逐漸上升。
當(dāng)從啟動(dòng)脈沖發(fā)生電路104或接通定時(shí)信號(hào)輸出電路106輸出ON信號(hào)時(shí)，設(shè)置ON-OFF RS觸發(fā)器105。當(dāng)設(shè)置了ON-OFF RS觸發(fā)器105同時(shí)或門129正輸出該開關(guān)許可信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路101通過輸出端a接通開關(guān)裝置2。當(dāng)電流流過開關(guān)裝置2時(shí)，與電流值成比例的電壓從電流檢測電路4輸入至輸入端d。待機(jī)模式比較器121將從輸入端d輸入的電流值信號(hào)與電容器136的電壓相比較。當(dāng)電流值信號(hào)高于電容器136的電壓時(shí)，待機(jī)模式比較器121輸出一個(gè)斷開信號(hào)(高電平)。
因?yàn)樵诖藭r(shí)刻轉(zhuǎn)換信號(hào)輸出電路107正輸出待機(jī)模式信號(hào)(高電平)，與門126的輸出和或門127的輸出被設(shè)定成高電平。當(dāng)或門127的輸出設(shè)定成高電平時(shí)，ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位。當(dāng)ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路101通過輸出端a切斷開關(guān)裝置2。
因此，可以防止勵(lì)磁電流的快速增加并通過用逐漸上升一設(shè)定值的電容器136的電壓逐漸增加勵(lì)磁電流來減少變壓器勵(lì)磁聲音。
放電比較器132將反饋信號(hào)與電容器136的電壓相比較。當(dāng)反饋信號(hào)低于電容器136的電壓，放電比較器132輸出一個(gè)高電平信號(hào)。當(dāng)放電比較器132設(shè)定成高電平時(shí)，恒電流源135以恒定電流為電容器136放電。電容器136的電壓逐漸減少。因此，可以防止勵(lì)磁電流快速減少并通過用逐漸降低一設(shè)定值的電容器136的電壓逐漸減少勵(lì)磁電流來減少變壓器勵(lì)磁聲音。
開關(guān)停止比較器113將恒電壓源112的電壓與電容器136的電壓相比較。當(dāng)電容器136的電壓低于由恒電壓源112所設(shè)定的開關(guān)停止電壓Vth(L)時(shí)，開關(guān)停止比較器113復(fù)位待機(jī)模式RS觸發(fā)器111。當(dāng)待機(jī)模式RS觸發(fā)器111復(fù)位時(shí)，或門129輸出開關(guān)禁止信號(hào)(低電平)以禁止開關(guān)。在反饋信號(hào)高于開關(guān)啟動(dòng)信號(hào)Vth(H)并設(shè)置待機(jī)模式RS觸發(fā)器111之前開關(guān)被停止。
圖3為說明圖1中所示的傳統(tǒng)的開關(guān)式電源電路的操作的波形圖。圖3示出操作的待機(jī)模式中的輸出電壓波形、反饋信號(hào)波形、電容器136的輸出波形和變壓器6的電壓波形。如圖3所示，反饋信號(hào)的變化慢慢地改變電容器136的電壓。因?yàn)榭刂齐娐?用電容器136的電壓控制峰值電流值，變壓器6的峰值勵(lì)磁電流也慢慢地改變?？刂齐娐?控制脈沖占空比和峰值勵(lì)磁電流以將輸出電壓穩(wěn)定于希望的值。在操作的待機(jī)模式中，控制電路3響應(yīng)反饋信號(hào)增加峰值勵(lì)磁電流值并饋送與操作的正常模式中所饋送的能量相等的能量。
因此，得到一種便于減少操作的待機(jī)模式中所引起的變壓器勵(lì)磁聲音并在負(fù)載變得比待機(jī)模式假定的重時(shí)防止其輸出電壓降低的開關(guān)式電源電路。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的控制電路的方框圖。
根據(jù)第二實(shí)施例的控制電路與根據(jù)圖2中所示的第一實(shí)施例的控制電路的不同之處在于在圖4中所示的控制電路中放電比較器132的輸出與轉(zhuǎn)換信號(hào)輸出電路107相連。因?yàn)槠渌娐方Y(jié)構(gòu)與圖2所示的相同，省略對(duì)其的重復(fù)說明。
在開關(guān)式電源電路啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)換信號(hào)輸出電路107輸出待機(jī)模式信號(hào)(高電平)。開關(guān)啟動(dòng)比較器107將反饋信號(hào)與恒電壓源114的設(shè)定值相比較。當(dāng)反饋信號(hào)高于由恒電壓源114所設(shè)定的開關(guān)啟動(dòng)電壓Vth(H)時(shí)，開關(guān)啟動(dòng)比較器115設(shè)置待機(jī)模式RS觸發(fā)器111。當(dāng)設(shè)置了待機(jī)模式RS觸發(fā)器111時(shí)，或門129輸出一個(gè)開關(guān)許可信號(hào)(高電平)以允許開關(guān)。
充電比較器131將反饋信號(hào)與電容器136的電壓相比較。當(dāng)反饋信號(hào)超過電容器136的電壓時(shí)，充電比較器131輸出一個(gè)高電平信號(hào)。因?yàn)樵陂_關(guān)式電源電路啟動(dòng)時(shí)電容器136的電壓為0，充電比較器131輸出高電平信號(hào)。當(dāng)設(shè)置了待機(jī)模式RS觸發(fā)器111時(shí)，與門137的輸出設(shè)置成高電平。當(dāng)與門137的輸出設(shè)置成高電平時(shí)，恒電流源134用恒定電流為電容器136充電。電容器136的電壓逐漸上升。
啟動(dòng)脈沖發(fā)生電路104輸出啟動(dòng)脈沖且ON-OFF RS觸發(fā)器105被設(shè)置。當(dāng)設(shè)置了ON-OFF RS觸發(fā)器105同時(shí)開關(guān)許可信號(hào)正被輸出時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路101通過輸出端a接通開關(guān)裝置2.當(dāng)電流流過開關(guān)裝置2時(shí)，一個(gè)與電流值成比例的電壓從電流檢測電路4輸入至輸入端d。待機(jī)模式比較器121將輸入至輸入端d的電流值信號(hào)與電容器136的電壓相比較。當(dāng)該電流值信號(hào)高于電容器136的電壓時(shí)，待機(jī)模式比較器121輸出一個(gè)斷開信號(hào)(高電平)。
因?yàn)檗D(zhuǎn)換信號(hào)輸出電路107正輸出待機(jī)模式信號(hào)(高電平)，與門126的輸出和或門127的輸出被設(shè)定成高電平。當(dāng)或門127的輸出設(shè)定成高電平時(shí)，ON-OFFRS觸發(fā)器105復(fù)位。當(dāng)ON-OFF RS觸發(fā)器105復(fù)位時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路101通過輸出端a切斷開關(guān)裝置2.通過用電容器136的逐漸升高的電壓在開關(guān)式電源電路啟動(dòng)時(shí)逐漸增加勵(lì)磁電流，可以防止在開關(guān)裝置2中引起過電流。
放電比較器132將反饋信號(hào)與電容器136的電壓相比較.當(dāng)反饋信號(hào)低于電容器的電壓時(shí)，放電比較器132輸出高電平信號(hào)。轉(zhuǎn)換信號(hào)輸出電路107在將放電比較器132設(shè)定成高電平的時(shí)刻輸出正常模式信號(hào)(低電平)。此后，以與圖2中所示的控制電路相同方式執(zhí)行操作的正常模式和操作的待機(jī)模式。
圖5為說明圖4中所示的控制電路的操作的波形圖。圖5示出開關(guān)式電源電路啟動(dòng)時(shí)的輸出電壓波形、反饋信號(hào)波形、電容器136的電壓波形和變壓器6的勵(lì)磁電流波形。因?yàn)榭刂齐娐?用電容器136慢慢上升的電壓來控制峰值電流值，變壓器6的峰值勵(lì)磁電流值也慢慢地增加。
圖6為根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的控制電路的方框圖。
圖6中所示的控制電路與圖2中所示的控制電路的不同之處在于待機(jī)模式RS觸發(fā)器111和輸出和放電比較器132的輸出與轉(zhuǎn)換信號(hào)輸出電路107相連，并從轉(zhuǎn)換信號(hào)輸出電路107輸出一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)C(開始)和一個(gè)結(jié)束信號(hào)C(結(jié)束)。圖6中所示的控制電路與圖2中所示的控制電路的不同之處還在于添加了與門143和146、或門142和145、非門144和147這些組件。
下面將說明圖6中所示的控制電路的操作。
在待機(jī)模式中，變換信號(hào)輸出電路107將啟動(dòng)信號(hào)C(開始)的輸出和結(jié)束信號(hào)C(結(jié)束)的輸出保持在低電平。因?yàn)樵诖饲闆r下的操作與圖2中的待機(jī)模式的相同，省略對(duì)其的重復(fù)說明。
下面將說明從操作的待機(jī)模式到操作的正常模式的轉(zhuǎn)換。
在設(shè)置待機(jī)模式RS觸發(fā)器111的時(shí)刻，變換信號(hào)輸出電路107以高電平輸出啟動(dòng)信號(hào)C(開始)。當(dāng)輸出啟動(dòng)信號(hào)C(開始)(高電平)時(shí)，或門142的輸出和與門143的輸出設(shè)置成高電平，而非門147的輸出及與門146的輸出設(shè)置成低電平。
當(dāng)與門143的輸出設(shè)置成高電平時(shí)，恒電流源135用恒定電流為電容器136充電。當(dāng)與門146的輸出設(shè)置成低電平時(shí)，禁止從恒電流源135放電。由恒電流源135用恒定電流充電的電容器136的電壓逐漸上升。放電比較器132將電容器136的電壓與反饋信號(hào)相比較。當(dāng)電容器136的電壓高于反饋信號(hào)時(shí)，放電比較器132的輸出被設(shè)置成高電平。
在放電比較器132的輸出設(shè)置成高電平的時(shí)刻，轉(zhuǎn)換信號(hào)輸出電路107輸出待機(jī)模式信號(hào)(高電平)。因?yàn)檗D(zhuǎn)換信號(hào)輸出電路107在電容器136和反饋信號(hào)的電壓相等的情況下轉(zhuǎn)換模式，可以防止勵(lì)磁電流快速變化并減少了變壓器勵(lì)磁聲音。在操作的正常模式中，變換信號(hào)輸出電路107保持輸出啟動(dòng)信號(hào)C(開始)(高電平)。電容器的電壓上升至由恒電壓源133的充電電壓所確定的上限并保持一恒定值。因?yàn)椴僮鞯恼ＤＪ绞仟?dú)立于電容器136的電壓而執(zhí)行的，操作的正常模式以與圖2中相同的方式執(zhí)行。
下面將說明從操作的正常模式到操作的待機(jī)模式的轉(zhuǎn)換。
轉(zhuǎn)換信號(hào)輸出電路107將啟動(dòng)信號(hào)C(開始)設(shè)置成低電平并以高電平輸出結(jié)束信號(hào)C(結(jié)束)。當(dāng)輸出結(jié)束信號(hào)C(結(jié)束)時(shí)，或門145的輸出和與門146的輸出被設(shè)置成高電平，而非門144的輸出和與門143的輸出被設(shè)置成低電平。當(dāng)與門143的輸出設(shè)置成低電平時(shí)，恒電流源135用恒定電流為電容器136放電。當(dāng)與門143的輸出被設(shè)置成低電平時(shí)，禁止從恒電流源134充電。因?yàn)楹汶娏髟?35用恒定電流進(jìn)行放電，電容器136的電壓逐漸下降。
放電比較器132將電容器136的電壓與反饋信號(hào)相比較。當(dāng)電容器136的電壓低于反饋信號(hào)時(shí)，放電比較器132的輸出被設(shè)置成低電平。在放電比較器132的輸出被設(shè)置成低電平的時(shí)刻，轉(zhuǎn)換信號(hào)輸出電路107將結(jié)束信號(hào)C(結(jié)束)設(shè)置成低電平并輸出待機(jī)模式信號(hào)(高電平)。因?yàn)檗D(zhuǎn)換信號(hào)輸出電路107在電容器136和反饋信號(hào)的電壓相等的情況下轉(zhuǎn)換模式，可以防止勵(lì)磁電流快速變化并減少了變壓器勵(lì)磁聲音。
圖7示出轉(zhuǎn)換模式時(shí)的輸出電壓波形、反饋信號(hào)波形、電容器135的電壓波形、變壓器6的勵(lì)磁電流波形、啟動(dòng)信號(hào)波形、結(jié)束信號(hào)波形、和待機(jī)模式信號(hào)波形。電容器136的電壓在操作的待機(jī)模式轉(zhuǎn)換到操作的正常模式的時(shí)刻上升，并在操作的正常模式轉(zhuǎn)換到操作的待機(jī)模式的時(shí)刻下降。因?yàn)檗D(zhuǎn)換信號(hào)輸出電路107在電容器136和反饋信號(hào)的電壓相等的情況下轉(zhuǎn)換模式，峰值變壓器勵(lì)磁電流慢慢地變化。
圖6中所示的電路便于減少在操作模式轉(zhuǎn)換時(shí)引起的變壓器勵(lì)磁聲音。
圖8為根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的控制電路的方框圖。
因?yàn)閳D8中所示的控制電路與圖6中所示的控制電路的不同之處在于圖8中所示的控制電路不包括非門128和或門129但包括恒電壓源151和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路152、153，下面將主要說明上述不同處。
因?yàn)樵诓僮鞯拇龣C(jī)模式中非門125輸出一個(gè)低電平信號(hào)，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路152輸出恒電壓源114的電壓而信號(hào)轉(zhuǎn)換電路153輸出電容器136的電壓。因?yàn)橐耘c圖6中所示的相同的方式執(zhí)行操作的待機(jī)模式，省略對(duì)它們的說明。
下面將說明操作的正常模式。
因?yàn)樵诓僮鞯恼ＤＪ街蟹情T125輸出高電平，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路152輸出恒電壓源151的電壓而信號(hào)轉(zhuǎn)換電路153輸出反饋信號(hào)。開關(guān)啟動(dòng)比較器115將該反饋信號(hào)與恒電壓源151的設(shè)置電壓相比較。將由恒電壓源151所設(shè)定的第二開關(guān)啟動(dòng)電壓Vth(H2)設(shè)置成一個(gè)不低于開關(guān)停止電壓Vth(L)的低值。
當(dāng)反饋信號(hào)高于第二開關(guān)啟動(dòng)電壓Vth(H2)時(shí)開關(guān)啟動(dòng)比較器115的輸出被設(shè)置成高電平。當(dāng)開關(guān)啟動(dòng)比較器115的輸出設(shè)置成高電平時(shí)，設(shè)置待機(jī)模式RS觸發(fā)器111。當(dāng)設(shè)置了待機(jī)模式RS觸發(fā)器111時(shí)，允許開關(guān)。當(dāng)允許開關(guān)且設(shè)置了ON-OFF RS觸發(fā)器105時(shí)，與門102的輸出被設(shè)置成高電平且控制電路3啟動(dòng)接通和切斷開關(guān)裝置2。因?yàn)樵试S開關(guān)時(shí)控制電路3的操作與參照?qǐng)D6所述的相同，省略對(duì)它們的詳細(xì)說明。
當(dāng)輸出電壓因輕負(fù)載而上升時(shí)，輸出電壓反饋電路5降低反饋信號(hào)。當(dāng)反饋信號(hào)低于開關(guān)停止電壓Vth(L)時(shí)，開關(guān)停止比較器113的輸出被設(shè)置成高電平。當(dāng)開關(guān)停止比較器113的輸出設(shè)置成高電平時(shí)，待機(jī)模式RS觸發(fā)器111復(fù)位。當(dāng)待機(jī)模式RS觸發(fā)器111復(fù)位時(shí)，禁止開關(guān)。當(dāng)禁止開關(guān)時(shí)，控制電路3停止接通和切斷開關(guān)裝置2。因此，輸出電壓下降。因此，可以防止在操作的正常模式中引起輸出過電壓。當(dāng)輸出電壓降低且反饋信號(hào)高于第二開關(guān)啟動(dòng)電壓Vth(H2)時(shí)，允許開關(guān)且控制電路3重新開始接通和切斷開關(guān)裝置2。
因?yàn)橐耘c參照?qǐng)D6所述的相同的方式執(zhí)行從操作的正常模式到操作的待機(jī)模式的轉(zhuǎn)換，省略對(duì)其的重復(fù)說明。因?yàn)閺牟僮鞯拇龣C(jī)模式到操作的正常模式的轉(zhuǎn)換也與參照?qǐng)D6所述的相同的方式進(jìn)行，省略對(duì)其的重復(fù)說明。
圖9示出用于輕負(fù)載的操作的正常模式的輸出電壓波形、反饋信號(hào)波形、待機(jī)模式RS觸發(fā)器111的輸出波形和變壓器6的勵(lì)磁電流波形。如圖9清楚地顯示，通過反饋信號(hào)降低將待機(jī)模式RS觸發(fā)器111設(shè)置成低電平并停止開關(guān)。
圖8中所示的控制電路采用一個(gè)確定操作的待機(jī)模式中的開關(guān)周期和開關(guān)暫停的電路，在負(fù)載輕時(shí)在操作的正常模式期間防止輸出電壓異常升高。
權(quán)利要求
1.一種用于控制開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)，所述開關(guān)式電源電路包括一個(gè)包含初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的變壓器及與所述變壓器的初級(jí)繞組串聯(lián)連接的開關(guān)裝置，所述變壓器的初級(jí)繞組的串聯(lián)電路和所述開關(guān)裝置與DC電源并聯(lián)連接，所述開關(guān)式電源電路切換所述開關(guān)裝置的接通和斷開，以在所述變壓器的次級(jí)繞組兩端產(chǎn)生一個(gè)電壓，所述開關(guān)式電源電路使次級(jí)繞組兩端所產(chǎn)生的電壓平滑，以獲得一個(gè)穩(wěn)定的DC輸出電壓，所述控制系統(tǒng)包括放大DC輸出電壓和參考電壓之間的差，以獲得一個(gè)反饋信號(hào)；用所述反饋信號(hào)調(diào)節(jié)所述開關(guān)裝置的ON(接通)周期，以控制輸出電壓；在正常負(fù)載的狀態(tài)下連續(xù)地切換所述開關(guān)裝置的接通和斷開，以執(zhí)行操作的正常模式；在輕負(fù)載的狀態(tài)下間歇地切換所述開關(guān)裝置的接通和斷開，以執(zhí)行包含了開關(guān)周期和開關(guān)暫停的操作的正常模式；設(shè)定第一設(shè)定值，所述第一設(shè)定值限制變壓器的峰值勵(lì)磁電流；當(dāng)所述第一設(shè)定值小于所述反饋信號(hào)時(shí)在操作的待機(jī)模式中在開關(guān)周期開始時(shí)優(yōu)先地將所述第一設(shè)定值用于所述變壓器的峰值勵(lì)磁電流的參考值；和逐漸提高所述第一設(shè)定值。
2.如權(quán)利要求1所述的用于控制開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括設(shè)定一個(gè)第二設(shè)定值，所述第二設(shè)定值限制所述變壓器的峰值勵(lì)磁電流；當(dāng)所述第二設(shè)定值大于所述反饋信號(hào)時(shí)在操作的待機(jī)模式中在開關(guān)周期結(jié)束時(shí)優(yōu)先地將所述第二設(shè)定值用于所述變壓器的峰值勵(lì)磁電流的參考值；和逐漸提高所述第二設(shè)定值。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于控制開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)式電源電路還包括在所述開關(guān)周期開始時(shí)充電并在所述開關(guān)周期結(jié)束時(shí)放電的電容器；和所述控制系統(tǒng)還包括將所述電容器充電時(shí)電容器兩端的電壓用作第一設(shè)定值；并將所述電容器放電時(shí)電容器兩端的電壓用作第二設(shè)定值。
4.如權(quán)利要求3所述的用于控制開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)式電源電路還包括將所述電容器兩端的電壓與所述反饋信號(hào)相比較的比較器；和所述控制系統(tǒng)還包括在所述開關(guān)周期中當(dāng)所述電容器兩端的電壓小于所述反饋信號(hào)時(shí)為所述電容器充電，并在所述開關(guān)周期中當(dāng)所述電容器兩端的電壓大于所述反饋信號(hào)時(shí)為所述電容器放電，從而使所述電容器兩端的電壓慢慢地跟隨所述反饋信號(hào)，并將所述電容器的兩端的電壓用作所述變壓器的峰值勵(lì)磁電流的參考值。
5.如權(quán)利要求1-4中任一所述的用于控制開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括在所述開關(guān)式電源電路啟動(dòng)時(shí)逐漸提高所述第一設(shè)定值，以逐漸提高所述變壓器的峰值勵(lì)磁電流的參考值。
6.如權(quán)利要求1-5中任一所述的用于控制開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括在從操作的正常模式轉(zhuǎn)換到操作的待機(jī)模式時(shí)逐漸提高或降低所述第一設(shè)定值，以逐漸提高或降低所述變壓器的峰值勵(lì)磁電流的參考值。
7.如權(quán)利要求1-5中任一所述的用于控制開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括設(shè)定用于檢測所述反饋信號(hào)的下降的第三設(shè)定值；設(shè)定用于檢測所述反饋信號(hào)的上升的第四設(shè)定值，所述第四設(shè)定值比所述第三設(shè)定值大；將從所述反饋信號(hào)低于所述第三設(shè)定信號(hào)的時(shí)刻直至所述反饋信號(hào)高于所述第四設(shè)定值的時(shí)刻的周期設(shè)定成開關(guān)暫停；和將從所述反饋信號(hào)高于所述第四設(shè)定值的時(shí)刻直至所述反饋信號(hào)低于所述第三設(shè)定值的時(shí)刻的周期設(shè)定成開關(guān)周期。
8.如權(quán)利要求7所述的用于控制開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)，其特征在于，在所述操作的正常模式中，將所述第四設(shè)定值降低接近所述第三設(shè)定值但不至于低所述第三設(shè)定值。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的用于控制開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)包括在從開關(guān)暫停轉(zhuǎn)換到開關(guān)周期時(shí)限制變壓器6的勵(lì)磁電流的設(shè)定裝置，慢慢地改變由設(shè)定裝置所設(shè)定的設(shè)定值以防止變壓器6的勵(lì)磁電流快速變化并減少變壓器6的勵(lì)磁聲音，及逐漸改變?cè)撛O(shè)定值，以即使在負(fù)載變得比輕負(fù)載操作期間的某個(gè)值重時(shí)防止輸出電壓降低。根據(jù)本發(fā)明的用于控制開關(guān)式電源電路的控制系統(tǒng)便于減少輕負(fù)載下開關(guān)式電源電路的電源消耗，減少變壓器勵(lì)磁聲音并當(dāng)負(fù)載輕時(shí)防止輸出電壓降低。
文檔編號(hào)H02M3/335GK1832313SQ200510099658
公開日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2005年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月7日
發(fā)明者藤田憲司, 西川幸廣 申請(qǐng)人:富士電機(jī)電子設(shè)備技術(shù)株式會(huì)社