專利名稱：具有有源箝位電路的開關(guān)式電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的方面涉及一種開關(guān)式電源裝置，并且尤其是，涉及具有有源箝 位電路的開關(guān)式電源裝置，其可以抑制開關(guān)設(shè)備的電壓應(yīng)力，以調(diào)整提供給 開關(guān)式電源裝置的變壓器的初級線圈的電源。
背景技術(shù)：
在常規(guī)的開關(guān)式電源裝置中，尤其是，在逆向變換器、正向變換器等等 中，當(dāng)執(zhí)行切換操作的時候，由于存儲在變壓器的磁化電感器或者泄漏電感 器中的能量，在主開關(guān)設(shè)備上產(chǎn)生一個電壓尖脈沖。由于電壓尖脈沖，功率 損耗增加，并且過度的電壓應(yīng)力被施加于主開關(guān)設(shè)備。為了抑制該電壓應(yīng)力， 使用了一個有源箝位電路，以形成用于存儲在泄漏電感器或者磁化電感器中 的能量的放電路徑。當(dāng)主開關(guān)設(shè)備打開的時候，該有源箝位電路起作用，以 便防止主開關(guān)設(shè)備由于存儲在泄漏電感器或者磁化電感器中的能量而被損 壞，并且重復(fù)使用該能量，從而提高功率轉(zhuǎn)換效率。此外，通過使用該有源 箝位電路，在主開關(guān)設(shè)備和有源箝位電路的箝位開關(guān)設(shè)備之間的零電壓轉(zhuǎn)換 是可能的。因此，切換損失被降低，從而提高效率，并且降低當(dāng)切換時的熱 量。但是，當(dāng)在其中開關(guān)式電源裝置的功率消耗變得非常低的待機模式使用 有源箝位電路的時候，由于開關(guān)式電源裝置的變壓器的負(fù)載損耗或者銅耗， 功率損耗增加。銅耗是由變壓器的初級側(cè)的環(huán)流所引起的，其是通過箝位操 作產(chǎn)生的，并且處于待機模式之中的開關(guān)式電源裝置的功率消耗的降低被限 制。此外，由于有源箝位電路的箝位操作，因為開關(guān)式電源裝置僅僅在連續(xù) 的導(dǎo)通模式(CCM)中起作用，其很難進入其中切換損耗可以被降低的脈沖模 式或者跳躍循環(huán)模式，并且因此，功率損耗在待機模式進一步增加。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的方面提供一種具有有源箝位電路的開關(guān)式電源裝置，其可以將 處于待機模式之中的功率消耗減到最小以提高效率。按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種開關(guān)式電源裝置，包括具有連接 到源的初級線圈和連接到輸出電路的次級線圏的變壓器；主開關(guān)設(shè)備，調(diào)整 從源提供到變壓器的初級線圈的電源；有源箝位電路，抑制主開關(guān)設(shè)備的電 壓應(yīng)力；和控制電路，當(dāng)開關(guān)式電源裝置處于待機模式之中的時候，使有源 箝位電路的箝位操作無效。按照本發(fā)明的 一個方面，該有源箝位電路可以包括第 一開關(guān)設(shè)備和執(zhí)行 箝位操作的箝位電容器。按照本發(fā)明的一個方面，第一開關(guān)設(shè)備可以是金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng) 晶體管(MOSFET)，并且來自控制電路的控制信號被輸入給MOS場效應(yīng)晶體 管器件的柵極以控制第一開關(guān)設(shè)備的切換操作來執(zhí)行箝位操作，和第二開關(guān) 設(shè)備可以連接到MOS場效應(yīng)晶體管器件的柵極，并且控制電路通過關(guān)閉處于 待機模式之中的第二開關(guān)設(shè)備使箝位操作無效。按照本發(fā)明的一個方面，該有源箝位電路可以包括耦合到變壓器的初級 線圈的輔助線圈，并且控制MOS場效應(yīng)晶體管器件的切換操作的控制信號是 由輔助線圈產(chǎn)生的。按照本發(fā)明的 一個方面，該開關(guān)式電源裝置可以進一步包括脈寬調(diào)制 (PWM)控制單元，產(chǎn)生控制主開關(guān)設(shè)備的開關(guān)操作的主控信號，和控制MOS 場效應(yīng)晶體管器件的開關(guān)操作的控制信號。按照本發(fā)明的一個方面，該有源箝位電路可以進一步包括連接到MOS場 效應(yīng)晶體管器件的柵極的空載時間(dead-time)控制電路。按照本發(fā)明的一個方面，該有源箝位電路進一步包括安排在PWM控制器 和MOS場效應(yīng)晶體管器件的柵極之間的脈沖變壓器。按照本發(fā)明的一個方面，該有源箝位電路可以進一步包括連接到MOS場 效應(yīng)晶體管器件的柵極的自舉(bootstrap)電路。按照本發(fā)明的一個方面，該控制電路可以按照連接到變壓器的次級線圈 的輸出電路的輸出電壓產(chǎn)生一個控制信號以使有源箝位電路的箝位操作無 效。該控制電路可以將輸出電壓與預(yù)定的基準(zhǔn)電壓比較，并且按照該比較結(jié)果產(chǎn)生控制信號以使有源箝位電路的箝位操作無效。按照本發(fā)明的一個方面，該控制電路可以按照流過主開關(guān)設(shè)備的電流產(chǎn) 生控制信號以使有源箝位電路的箝位操作無效。該控制電路可以將連接到開 關(guān)設(shè)備的電阻器兩端間的電壓與預(yù)定的基準(zhǔn)電壓比較，并且按照該比較結(jié)果 產(chǎn)生控制信號以使有源箝位電路的箝位操作無效。按照本發(fā)明的 一個方面，該控制電路可以按照由安裝在開關(guān)式電源裝置 外面的外部設(shè)備產(chǎn)生的信號產(chǎn)生用于使有源箝位電路的操作無效的控制信 號，該外部設(shè)備表示開關(guān)式電源裝置是否處于待機模式之中。本發(fā)明的另外方面和/或優(yōu)點部分將在后面的描述中闡述，還有部分可從 描述中明顯地看出，或者可以在本發(fā)明的實踐中得到。


從下面結(jié)合伴隨的附圖給出的實施例的描述中，本發(fā)明的這些和/或其他 的方面以及優(yōu)點將變得顯而易見和更容易理解，其中圖1是按照本發(fā)明 一個實施例的開關(guān)式電源裝置的電路圖；圖2是按照本發(fā)明另 一 個實施例的開關(guān)式電源裝置的電路圖；圖3是按照本發(fā)明另一個實施例的開關(guān)式電源裝置的電路圖，其中空載時間控制電路被增加給在圖1中舉例說明的開關(guān)式電源裝置的有源箝位電路；圖4是按照本發(fā)明另一個實施例的開關(guān)式電源裝置的電路圖，其中脈沖 變壓器被增加給在圖2中舉例說明的開關(guān)式電源裝置的有源箝位電路；圖5是按照本發(fā)明另一個實施例的開關(guān)式電源裝置的電路圖，其中自舉 電路被增加給在圖2中舉例說明的開關(guān)式電源裝置的有源箝位電路和主開關(guān) 設(shè)備的柵極；圖6是按照本發(fā)明一個實施例的包括控制電路的開關(guān)式電源裝置的電路圖；圖7是按照本發(fā)明另一個實施例的包括控制電路的開關(guān)式電源裝置的電 路圖；和圖8是按照本發(fā)明另一個實施例的包括控制電路的開關(guān)式電源裝置的電 路圖。
具體實施方式
現(xiàn)在將對本發(fā)明給出的實施例進行詳細(xì)地介紹，其一些實例在伴隨的附 圖中舉例說明，其中相同的參考數(shù)字自始至終指代相同的元件。通過參考附 圖在下面描述這些實施例以便解釋本發(fā)明。圖1是按照本發(fā)明一個實施例的開關(guān)式電源裝置的電路圖。雖然按照當(dāng) 前的實施例的開關(guān)式電源裝置被顯示為具有單個輸出，應(yīng)該明白，本發(fā)明的方面可以實現(xiàn)以輸出N個電源電壓，其中N是自然數(shù)。此外，如果輸出的數(shù) 目是N,變壓器可以具有N個次級線圈，并且每個次級線圏可以連接到多個 次級輸出電路的一個或者許多個。參考圖1,開關(guān)式電源裝置包括具有初級線圈L,和其相對于初級線圈L, 具有預(yù)定的匝數(shù)比的次級線圏L2的變壓器T。該初級線圏L！連接到初級電路， 并且該次級線圏L2連接到輸出電路。在這里，該初級電路通過變壓器T與輸 出電路絕緣。該初級電路包括主開關(guān)設(shè)備Qi;通過產(chǎn)生作為開關(guān)控制信號的PWM 信號控制主開關(guān)設(shè)備Qi的脈寬調(diào)制(PWM)控制器30;執(zhí)行箝位操作以抑制 主開關(guān)設(shè)備Qi的電壓應(yīng)力的有源箝位電路10。該有源箝位電路IO可以是自 激勵型有源箝位電路。該主開關(guān)設(shè)備Qi響應(yīng)由PWM控制器30提供的開關(guān)控制信號執(zhí)行切換操 作，從而控制該變壓器T去充電或者傳送能量。同時，該PWM控制器30可 以通過使用輸出電路的輸出電壓控制主開關(guān)設(shè)備Qi的切換操作。該輸出電路包括整流傳輸給變壓器T的次級線圈L2的電源電壓的整流器 20。在當(dāng)前的實施例中，該整流器20可以是包括二極管D2和電容器C2的 半波整流電路。但是，本發(fā)明的許多方面不限于此，并且該整流器20可以是 任何類型的整流電路。此外，輸出輸出電壓的輸出端子可以形成在電容器C2 的兩個端子上。該有源箝位電路10包括與初級線圈L，耦合的輔助線圈L3;第一開關(guān) 設(shè)備Qc;和箝位電容器Cc,以便執(zhí)行箝位操作。該有源箝位電路10進一步 包括使箝位操作有效或者無效的第二開關(guān)設(shè)備S。第 一開關(guān)設(shè)備Qc可以是金 屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET),如在圖1中舉例說明的，并且第一 開關(guān)設(shè)備Qc的柵極端子可以包括驅(qū)動第一開關(guān)設(shè)備Qc的驅(qū)動電路。與初級線圈L,耦合的輔助線圈L3產(chǎn)生用于接通或者斷開第一開關(guān)設(shè)備Qc的第一控制信號，并且第一控制信號被輸入給第一開關(guān)設(shè)備Qc的柵極。當(dāng)通過接通主開關(guān)設(shè)備Qi將輸入電壓Vi施加于初級線圈L,時，第一開關(guān)設(shè) 備Qc按照第一控制信號被斷開。如果該主開關(guān)設(shè)備Qi被斷開，并且第一開 關(guān)設(shè)備Qc按照第一控制信號被接通，該有源箝位電路10操作以放電在變壓 器T中聚集的能量，并且同時地將主開關(guān)設(shè)備Qc的電壓應(yīng)力箝位為輸入電 壓Vi與在箝位電容器Cc的兩個端子上電壓的和值。當(dāng)?shù)诙_關(guān)設(shè)備S被接 通時，該有源籍位電路10的箝位操作被執(zhí)行。當(dāng)開關(guān)式電源裝置處于正常操作模式的時候，該控制電路40接通第二開 關(guān)設(shè)備S,并且當(dāng)開關(guān)式電源裝置處于待機模式的時候，該控制電路40斷開 第二開關(guān)設(shè)備S。因此，該控制電路40允許有源箝位電路10的箝位操作處 于正常操作模式，并且使處于待機模式的有源箝位電路10的箝位操作無效。 第二開關(guān)設(shè)備S可以使用光耦合器、雙極結(jié)型晶體管(BJT)、 MOS場效應(yīng)晶 體管等等實現(xiàn)。如果第二開關(guān)設(shè)備S使用光耦合器實現(xiàn)，該控制電路40可以 包括光電二極管，并且第二開關(guān)設(shè)備S可以是光電晶體管。在這里,.該待機模式將功率消耗減到最小，并且當(dāng)非常小的負(fù)載施加于 輸出電路的輸出端子的時候，或者當(dāng)控制信號從控制裝置，諸如微型計算機 接收的時候，可以被設(shè)置，該微型計算機被安裝在開關(guān)式電源裝置的外面。圖2是按照本發(fā)明另一個實施例的開關(guān)式電源裝置的電路圖。在當(dāng)前的 實施例中，使用了外部驅(qū)動型有源箝位電路。類似在圖1中舉例說明的開關(guān) 式電源裝置，雖然按照圖2的開關(guān)式電源裝置包括單個輸出，應(yīng)該明白，按 照本發(fā)明的方面的開關(guān)式電源裝置可以實現(xiàn)以輸出N個電源電壓。但是，與在圖1中舉例說明的開關(guān)式電源裝置不同，在按照當(dāng)前的實施 例的開關(guān)式電源裝置中，有源箝位電路ll的'箝位操作按照來自PWM控制器 31的第二控制信號執(zhí)行。按照當(dāng)前的實施例的開關(guān)式電源裝置的操作大體上 類似于在圖1中舉例說明的開關(guān)式電源裝置。該PWM控制器31產(chǎn)生控制主開關(guān)設(shè)備Qi的切換操作的第 一或者切換控 制信號，和控制第一開關(guān)設(shè)備Qc的切換操作的第二控制信號。該主開關(guān)設(shè)備 Qi響應(yīng)從PWM控制器31提供的開關(guān)控制信號接通或者斷開，從而允許變壓 器T去充電或者傳輸能量。同時，該PWM控制器31可以使用輸出電路的輸 出電壓控制主開關(guān)設(shè)備Qi的切換操作。該有源箝位電路ll包括第一開關(guān)設(shè)備Qc和執(zhí)行箝位操作的箝位電容器Cc;以及使箝位操作有效或者無效的第二開關(guān)設(shè)備S,如在圖1中舉例說 明的開關(guān)式電源裝置。如在圖2中舉例說明的，第 一開關(guān)設(shè)備Qc可以是MOS 場效應(yīng)晶體管，并且可以包括驅(qū)動電路(未在圖2中舉例說明)，該驅(qū)動電路連 接到第一開關(guān)設(shè)備Qc的柵極，并且驅(qū)動第一開關(guān)設(shè)備Qc。該PWM控制器31將開關(guān)控制信號和第二控制信號分別地施加于主開關(guān) 設(shè)備Qi和第一開關(guān)設(shè)備Qc，使得主開關(guān)設(shè)備Qi和第一開關(guān)設(shè)備Qc以彼此 互補的方式被驅(qū)動。例如，如果開關(guān)控制信號表示斷開主開關(guān)設(shè)備Qi,該PWM 控制器31將用于接通第一開關(guān)設(shè)備Qc的第二控制信號施加于第一開關(guān)設(shè)備 Qc,并且如果開關(guān)控制信號表示接通主開關(guān)設(shè)備Qi,該PWM控制器31將 用于斷開第一開關(guān)設(shè)備Qc的第二控制信號施加于第一開關(guān)設(shè)備Qc。因此， 當(dāng)輸入電壓被施加于初級線圏L,時，.由于接通主開關(guān)設(shè)備Qi，第一開關(guān)設(shè)備 被斷開。如果該主開關(guān)設(shè)備Qi被斷開，并且第一開關(guān)設(shè)備Qc被接通，該有 源箝位電路11操作來放電在變壓器T中聚集的能量，并且同時地將主開關(guān)設(shè) 備Qc的電壓應(yīng)力箝位為輸入電壓Vi與在箝位電容器Cc的兩個端子上電壓 的和值。類似在圖1中舉例說明的開關(guān)式電源裝置，該有源箝位電路ll的箝 位操作當(dāng)?shù)诙_關(guān)設(shè)備S被接通時被執(zhí)行。圖3是按照本發(fā)明另一個實施例的開關(guān)式電源裝置的電路圖，其中空載 時間控制電路13被增加給在圖1中舉例說明的開關(guān)式電源裝置的有源箝位電 路10A。參考圖3，該空載時間控制電路13連接到第一開關(guān)設(shè)備Qc的柵極。當(dāng)另一個開關(guān)設(shè)備被完全地斷開的時候，接通開關(guān)設(shè)備需要的空載時間 降低開關(guān)損耗和出現(xiàn)在主開關(guān)設(shè)備Qi和第一開關(guān)設(shè)備Qc被同時地接通的周 期中的電壓應(yīng)力。該空載時間控制電路13控制上述的空載時間，并且包括雙 極結(jié)型晶體管(BJr)Td、電阻器Rdl和Rd2以及電容器Cdl和Cd2。雖然BJT Td被作為NPN BJT舉例說明，應(yīng)該明白，BJT Td不限制于此。如在圖3中 舉例說明的，當(dāng)發(fā)射極連接到晶體管T的初級線圈L,時，該BJT Td的集電 極連接到第一開關(guān)設(shè)備Qc的柵極和電阻器Rdl。該BJT Td的基極連接在電 阻器Rd2和電容器Cd2之間。該電阻器Rd2進一步連接在電阻器Rdl和電容 器Cdl之間，該電容器Cdl連接到第二開關(guān)設(shè)備S。圖4是按照本發(fā)明另一個實施例.的開關(guān)式電源裝置的電路圖，其中脈沖 變壓器被增加給在圖2中舉例說明的開關(guān)式電源裝置的有源箝位電路。參考 圖4，按照本發(fā)明的當(dāng)前的實施例的開關(guān)式電源裝置的有源箝位電路11A包括脈沖變壓器14,該脈沖變壓器14連接到從PWM控制器31接收控制信號 的輸入端子。該脈沖變壓器14從PWM控制器31接收控制信號，將該控制 信號轉(zhuǎn)換為能夠驅(qū)動第一開關(guān)設(shè)備Qc的電壓，并且將PWM控制器31與第 一開關(guān)設(shè)備Qc絕緣。圖5是按照本發(fā)明另一個實施例的開關(guān)式電源裝置的電路圖，其中自舉 電路15和16被增加給在圖2中舉例說明的開關(guān)式電源裝置的有源箝位電路 11B和主開關(guān)設(shè)備Qi的柵極。通過將該自舉電路15增加給第一開關(guān)設(shè)備Qc 的柵極，可以更加穩(wěn)定地執(zhí)行切換操作。圖6是按照本發(fā)明一個實施例的包括控制電路40A的開關(guān)式電源裝置的 電路圖。參考圖6,按照本發(fā)明當(dāng)前.的實施例的該開關(guān)式電源裝置包括有源 箝位電路10,其與在圖1中舉例說明的有源箝位電路10是相同的。但是， 本發(fā)明的方面不限制于此，并且包括在圖2至圖5中舉例說明的開關(guān)式電源 裝置中的有源箝位電路11、 IOA、 IIA和11B的一個也可以在圖6的開關(guān)式 電源裝置中使用。該控制電路40A按照開關(guān)式電源裝置的輸出電路的輸出電壓，產(chǎn)生用于 使有源箝位電路10的箝位操作有效或者無效的控制信號。如上所述，當(dāng)非常 小的負(fù)載被施加于輸出電路的輸出端子的時候，該開關(guān)式電源裝置進入待機 模式。施加于輸出電路的輸出端子的負(fù)載變得越小，控制電路40A輸出電壓變 得越高。在當(dāng)前的實施例中，當(dāng)該控制電路40A的輸出電壓大于預(yù)定電壓的 時候，該控制電路40A使有源箝位電路10的操作無效。該控制電路40A包括具有連接到輸出電路的輸出端子的第一端子的電 阻器Ral;具有連接到電阻器Ral的第二端子的正極的二極管Da;具有連接 到二極管Da的負(fù)極的第一端子的電阻器Ra2;連接在電阻器Ra2的第二端子 和接地之間的電阻器Ra3;具有連接到電源電壓源Vcc的第一端子的電阻器 Ra4;連接在電阻器Ra4的第二端子和接地之間的電阻器Ra5;其負(fù)極(-)端子 連接到電阻器Ra2的第二端子，并且其正極(+)端子連接到電阻器Ra5的第一 端子的比較器42;具有連接到比較器42的輸出端子的第 一端子的電阻器Ra6; 和其正極連接到電阻器Ra6的第二端子，并且其負(fù)極連接到接地的光電二極 管PC1-1。以下將描述該控制電路40A的操作細(xì)節(jié)。在當(dāng)前的實施例中，使用包括光電二極管PC1-1和光電晶體管PC1-2的光耦合器實現(xiàn)如利用圖1描述的第二開關(guān)設(shè)備S。輸出電壓由電阻器Ral、 Ra2和Ra3借助于預(yù)定比率被檢測， 并且提供給該比較器42的負(fù)極(-)端子。該二極管Da防止從比較器42流出的 電流流到輸出電路的輸出端子。該電源電壓Vcc由電阻器Ra4和Ra5劃分， 使得預(yù)定的基準(zhǔn)電壓被施加于該比較器42的正極(+)端子。如果借助于預(yù)定 比率檢測的輸出電壓低于預(yù)定的基準(zhǔn)電壓，電流流到光電二極管PC1-1和連 接到比較器42的輸出端子的電阻器Ra6,使得光電二極管PC1-1發(fā)光，并且 光電晶體管PCl-2被接通。但是，如果借助于預(yù)定比率檢測的輸出電壓高于 預(yù)定的基準(zhǔn)電壓，沒有電流流到比較器42的輸出端子，使得光電二極管PC 1 -1 不發(fā)出光，并且該光電晶體管PC1-2被截止。因此，如果輸出電壓大于預(yù)定 的基準(zhǔn)電壓，該光電晶體管PCl-2被截止，并且從而該有源箝位電路10的箝 位操作被無效。按照本發(fā)明當(dāng)前的實施例的開關(guān)式電源裝置包括輸出電壓反饋電路50, 其將有關(guān)輸出電壓的信息反饋給PWM控制器30。該輸出電壓反饋電路50 包括具有連接到輸出電路的輸出端子的第一端子的電阻器Ral;具有連接 到電阻器Ral的第二端子的正極的光電二極管PC2;具有連接到光電二極管 PC2負(fù)極的負(fù)極和連接到接地的正極的分路調(diào)節(jié)器SR;連接在輸出電路的輸 出端子和分路調(diào)節(jié)器SR的基準(zhǔn)端子之間的電阻器Rfl;連接在分路調(diào)節(jié)器 SR的基準(zhǔn)端子和接地之間的電阻器Rf3;串聯(lián)連接在光電二極管PC2的負(fù)極 和電阻器Rf3的第一端子之間的電阻器Rf2;以及電容器Cf。該光電二極管 PC2經(jīng)由光電晶體管PC1-2將對應(yīng)于有關(guān)輸出電壓信息的信號輸出給控制電 路40A，該光電晶體管PC1-2與光電二極管PC2耦合。圖7是按照本發(fā)明另一個實施例的包括控制電路40B的開關(guān)式電源裝置 的電路圖。按照本發(fā)明當(dāng)前的實施例的該開關(guān)式電源裝置包括有源箝位電路 IO，其與在圖1中舉例說明的該開關(guān)式電源裝置的有源箝位電路10是相同的。 但是，本發(fā)明的方面不限制于此，并且包括在圖2至圖5中舉例說明的開關(guān) 式電源裝置中的有源箝位電路11、 IOA、 IIA和11B的一個也可以在圖7的 開關(guān)式電源裝置中使用。該控制電路40B按照流過初級電路的電流，也就是說，按照流過開關(guān)式 電源裝置的主開關(guān)設(shè)備Qi的電流，產(chǎn)生一個使有源箝位電路10的箝位操作 有效或者無效的控制信號。當(dāng)開關(guān)式電源裝置處于待機模式的時候，流過初級電路的電流變得非常小。因此，為了感知在主開關(guān)設(shè)備Qi和接地之間流過 主開關(guān)設(shè)備Qi的電流，提供了電阻器RM。在這里，流過主開關(guān)設(shè)備Qi的 電流變得越小，施加在電阻器Rbl上的電壓變得越小。在當(dāng)前的實施例中， 當(dāng)該電阻器Rbl的兩端間的電壓低于預(yù)定電壓的時候，該有源箝位電路10 的操作被無效。該控制電路40B包括具有連接到主開關(guān)設(shè)備Qi的第一端子和連接到接 地的第二端子的電阻器Rbl;具有連接到電阻器Rbl的第一端子的第一端子 的電阻器Rb2;連接在電阻器Rb2的第二端子和接地之間的電阻器Rb3;具 有連接到電源電壓源Vcc的第 一端子的電阻器Rb4;連接在電阻器Rb4的第 二端子和接地之間的電阻器Rb5;其負(fù)極(-)端子連接到電阻器Rb2的第二端 子，并且其正極(+)端子連接到電阻器Rb4的第二端子和電阻器Rb5的第一端 子的比較器44;具有連接到比較器42的輸出端子的第一端子的電阻器Rb6; 和其正極連接到電阻器Rb6的第二端子，并且其負(fù)極連接到接地的光電二極 管PC3-1。以下將描述該控制電路40B的操作細(xì)節(jié)。在當(dāng)前的實施例中，使用包括 光電二極管PC3-1和光電晶體管PC3-2的光耦合器實現(xiàn)如利用圖1描述的第 二開關(guān)設(shè)備S。電阻器Rbl兩端間的電壓由電阻器Rb2和Rb3借助于預(yù)定比率^r測，并 且提供給該比較器44的正極(+)端子。該電源電壓Vcc被電阻器Rb4和Rb5 劃分，使得預(yù)定的基準(zhǔn)電壓被提供給該比較器44的負(fù)極(-)端子。如果電阻器 Rbl兩端間的電壓(其被以預(yù)定比率檢測)高于預(yù)定的基準(zhǔn)電壓，電流流過 連接到比較器44的輸出端子的光電二極管PC3-1和電阻器Rb6，使得光電二 極管PC3-1發(fā)光，并且該光電晶體管PC3-2被接通。但是，如果電阻器Rbl 兩端間的電壓低于預(yù)定的基準(zhǔn)電壓，沒有電流流過比較器44的輸出端子，使 得光電二極管PC3-1不發(fā)光，并且該光電晶體管PC3-2被截止。因此，如果 電阻器Rbl兩端間的電壓低于預(yù)定電壓，也就是說，如果流過主開關(guān)設(shè)備Qi 的電流值小于預(yù)定的電流值，該光電晶體管PC3-2被截止，并且有源箝位電 路10的箝位操作被無效。圖8是按照本發(fā)明另一個實施例的包括控制電路40C的開關(guān)式電源裝置 的電路圖。參考圖8,按照本發(fā)明當(dāng)前的實施例的該開關(guān)式電源裝置包括有 源箝位電路IO，其與在圖1中舉例說明的有源箝位電路IO是相同的。但是，本發(fā)明的方面不限制于此，并且包括在圖2至圖5中舉例說明的開關(guān)式電源裝置中的有源箝位電路11、 IOA、 IIA和11B的一個也可以在圖8的開關(guān)式 電源裝置中使用。該控制電路40C按照從控制裝置(未示出)，諸如微型計算機接收的控制信 號，產(chǎn)生一個使有源箝位電路10的箝位操作有效或者無效的控制信號，該微 型計算機安裝在開關(guān)式電源裝置的外面。待機模式信號是由安裝在開關(guān)式電源裝置外面的控制裝置產(chǎn)生的，并且 表示開關(guān)式電源裝置是否處于待機模式。例如，如果待機模式信號是處于"高" 狀態(tài)，其表示正常操作模式，并且如果待機模式信號是處于"低，，狀態(tài)，其表 示待機模式。該控制電路40C包括具有連接到開關(guān)式電源裝置的輸出電路的輸出端 子的第 一端子，和連接到控制裝置的待機模式信號輸出端子的第二端子的電 阻器Rc;和具有連接到電阻器Rc的第二端子的正極和連接到接地的負(fù)極的 光電二極管PC4-1。以下將描述該控制電路40C的操作細(xì)節(jié)。在當(dāng)前的實施例中，如借助于 圖1描述的第二開關(guān)設(shè)備S是使用包括光電二極管PC4-l和光電晶體管PC4-2 的光耦合器實現(xiàn)的。如果待機模式信號處于表示正常操作模式的"高"狀態(tài)， 電流流過光電二極管PC4-1,使得光電二極管PC4-1發(fā)光，并且光電晶體管 PC4-2被接通。但是，如果待機模式信號處于表示待機模式的"低"狀態(tài)，沒有 電流流過光電二極管PC4-1,使得光電二極管PC4-1不發(fā)光，并且從而光電 晶體管PC4-2被截止。因此，如果由控制裝置(其被安裝在開關(guān)式電源裝置 的外面)接收的待機模式信號表示待機模式，該光電晶體管PC4-2被截止， 并且從而有源箝位電路10的箝位操作被無效。如上所述，當(dāng)按照本發(fā)明方面的開關(guān)式電源裝置處于待機模式的時候， 該開關(guān)式電源裝置的有源箝位電路的箝位操作不執(zhí)行。因此，在待機模式中， 當(dāng)主開關(guān)設(shè)備被斷開的時候，沒有形成電流的循環(huán)路徑，并且從而由上述的 電流所引起的變壓器的功率損耗等等被顯著地降低。此外，因為在待機模式 時不執(zhí)行有源箝位電路的箝位操作，該開關(guān)式電源裝置可以以不連續(xù)的導(dǎo)通 模式(DCM)工作。因此，當(dāng)輸出端子的負(fù)載是非常小的時候，有可能進入能 夠降低開關(guān)損耗的脈沖模式或者跳躍循環(huán)模式，并且從而顯著地降低功率消 耗。同時，因為在待機模式中流過初級電路的電流是非常小的，存儲在變壓器的泄漏電感器或者磁化電感器中的能量是非常小的，并且因此，在主開關(guān) 設(shè)備上產(chǎn)生的電壓尖脈沖被顯著地降低。因此，雖然在待機模式中不執(zhí)行有 源箝位電路的箝位操作，該開關(guān)設(shè)備的電壓應(yīng)力可以被降低。按照本發(fā)明的方面，通過在正常操作模式時允許有源箝位電路去執(zhí)行箝 位操作，有可能抑制主開關(guān)設(shè)備的電壓應(yīng)力，降低開關(guān)損耗，重復(fù)使用能量， 并且從而提高功率轉(zhuǎn)換效率。此外，在待機模式中，通過降低由流過初級電 路的電流所引起的變壓器的功率損耗等等，并且允許該開關(guān)式電源裝置去以不連續(xù)的導(dǎo)通模式(DCM)工作，有可能顯著地降低開關(guān)式電源裝置的功率消 耗，并且從而在待機模式時提高功率消耗效率。如上所述，按照本發(fā)明的方面，當(dāng)開關(guān)式電源裝置處于待機模式的時候， 通過使有源箝位電路的箝位操作無效，有可能在待機模式時顯著地降低功率 消耗，并且從而提高開關(guān)式電源裝置的效率。雖然已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的幾個實施例，那些本領(lǐng)域技術(shù)人員將理 解，不脫離本發(fā)明的原理和精神，可以在這個實施例中進行變化，其范圍是 在權(quán)利要求及其等效中限定的。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)式電源裝置，包括具有連接到源的初級線圈和連接到輸出電路的次級線圈的變壓器；主開關(guān)設(shè)備，調(diào)整從源提供到變壓器的初級線圈的電源；有源箝位電路，抑制主開關(guān)設(shè)備的電壓應(yīng)力；和控制電路，當(dāng)開關(guān)式電源裝置處于待機模式的時候，使有源箝位電路的箝位操作無效。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的開關(guān)式電源裝置，其中有源箝位電路包括第一開關(guān) 設(shè)備和執(zhí)行箝位操作的箝位電容器。
3. 才艮據(jù)權(quán)利要求2的開關(guān)式電源裝置，其中第一開關(guān)設(shè)備是金屬氧化物 半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET),并且第一控制信號被輸入給MOS場效應(yīng)晶 體管器件的柵極以控制第 一開關(guān)設(shè)備的切換操作來執(zhí)行箝位操作，和第二開關(guān)設(shè)備連接到MOS場效應(yīng)晶體管器件的柵極，并且控制電路施加 第二控制信號以通過斷開處于待機模式的第二開關(guān)設(shè)備使箝位操作無效。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的開關(guān)式電源裝置，其中有源箝位電路包括耦合到變 壓器的初級線圈的輔助線圈，并且輔助線圈產(chǎn)生施加于MOS場效應(yīng)晶體管器 件的柵極的第一控制信號。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3的開關(guān)式電源裝置，進一步包括脈寬調(diào)制(PWM)控制 單元，產(chǎn)生控制主開關(guān)設(shè)備的開關(guān)操作的主控制信號，和產(chǎn)生施加于MOS 場效應(yīng)晶體管器件的柵極的第 一控制信號。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4的開關(guān)式電源裝置，其中有源箝位電路進一步包括連 接到MOS場效應(yīng)晶體管器件的柵極的空載時間控制電路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5的開關(guān)式電源裝置，其中有源箝位電路進一步包括安 排在PWM控制器和MOS場效應(yīng)晶體管器件的柵極之間的脈沖變壓器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5的開關(guān)式電源裝置，其中有源箝位電路進一步包括連 接到MOS場效應(yīng)晶體管器件的柵極的自舉電路。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的開關(guān)式電源裝置，其中控制電路按照連接到變壓器 的次級線圈的輸出電路的輸出電壓產(chǎn)生一個控制信號以使有源箝位電路的箝 位操作無效。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的開關(guān)式電源裝置，其中控制電路將輸出電壓與預(yù)定的基準(zhǔn)電壓比較，并且按照比較結(jié)果產(chǎn)生控制信號以使有源箝位電路的箝位 搡作無效。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1的開關(guān)式電源裝置，其中控制電路按照流過主開關(guān)設(shè) 備的電流產(chǎn)生控制信號以使有源箝位電路的箝位操作無效。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的開關(guān)式電源裝置，其中控制電路將連接到開關(guān)設(shè) 備的電阻器兩端間的電壓與預(yù)定的基準(zhǔn)電壓比較以確定流過主開關(guān)設(shè)備的電'、云
13. 根據(jù)權(quán)利要求1的開關(guān)式電源裝置，其中控制電路按照由安裝在開關(guān) 式電源裝置外面的外部設(shè)備產(chǎn)生的信號產(chǎn)生控制信號以使有源箝位電路的操 作無效，該外部設(shè)備表示開關(guān)式電源裝置是否處于待機模式。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1的開關(guān)式電源裝置，其中輸出電路包括整流器。
15. 根據(jù)權(quán)利要求5的開關(guān)式電源裝置，PWM控制器經(jīng)由第二開關(guān)設(shè)備 連接到MOS場效應(yīng)晶體管器件的柵極。
16. —種開關(guān)式電源裝置，包括 輸出電路，提供輸出功率給漏極； 電壓輸入端子，經(jīng)由該端子將功率提供給所述裝置； 具有初級線圈和次級線圈的變壓器；連接在電壓輸入端子和變壓器的初級線圈之間的有源箝位電路； 安排在變壓器的次級線圈和輸出電路之間的整流器； 脈寬調(diào)制(PWM)控制器； 控制有源箝位電路的控制電路；控制功率從源施加到有源箝位電路的主開關(guān)設(shè)備，該主開關(guān)設(shè)備是由從 PWM控制器接收的主控信號控制的。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其中有源箝位電路包括 箝位電容器；和連接在主開關(guān)設(shè)備和箝位電容器之間的第一開關(guān)設(shè)備。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，其中第一開關(guān)設(shè)備是金屬氧化物半導(dǎo)體場 效應(yīng)晶體管(MOSFET),并且有源箝位電路進一步包括連接到第一開關(guān)設(shè)備的柵極的第二開關(guān)設(shè)備，以控制將第一控制信號施 加到第一開關(guān)設(shè)備的柵極，其中控制電路將第二控制信號施加到第二開關(guān)設(shè)備，以有選擇地將第一控制信號施加到開關(guān)設(shè)備的柵極。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其中第二開關(guān)設(shè)備在PWM控制器和第一 開關(guān)設(shè)備的柵極之間連接到PWM控制器。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的裝置，其中PWM控制器產(chǎn)生施加于第一開關(guān)設(shè) 備的柵極的第一控制信號。
21. 根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其中控制電路按照輸出電路的輸出電壓將 第二控制信號施加到第二開關(guān)設(shè)備。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21的裝置，其中當(dāng)輸出電路的輸出電壓大于一個預(yù)定 值的時候，控制電路將第二控制信號施加到第二開關(guān)設(shè)備。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21的裝置，其中控制電路包括光電二極管，并且第二 開關(guān)設(shè)備包括光電晶體管。
24. 根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，進一步包括將有關(guān)輸出電路的輸出電壓的信息反饋給PWM控制器的輸出電壓反饋 電路。
全文摘要
一種開關(guān)式電源裝置包括變壓器；調(diào)整提供給變壓器的初級線圈的電源的主開關(guān)設(shè)備；抑制主開關(guān)設(shè)備的電壓應(yīng)力的有源箝位電路；以及當(dāng)開關(guān)式電源裝置處于待機模式的時候，控制有源箝位電路的箝位操作的控制電路。同時，有可能顯著地降低處于待機模式的開關(guān)式電源裝置的功率消耗，并且提高開關(guān)式電源裝置的效率。
文檔編號H02M3/28GK101330255SQ20081008147
公開日2008年12月24日 申請日期2008年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月20日
發(fā)明者洪亨源, 鄭智勛 申請人:三星電子株式會社