專利名稱：在正激開關(guān)電源中實現(xiàn)恒定伏秒積輔助電源的方法及電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開一種開關(guān)電源的輔助電源，特別是一種在正激開關(guān)電源中實現(xiàn)恒定伏秒積輔助電源的方法及對應(yīng)的正激開關(guān)電源恒定伏秒積輔助電源電路。
背景技術(shù)：
開關(guān)電源以其節(jié)能、環(huán)保、高效等優(yōu)點，早已被廣泛應(yīng)用于各種電器產(chǎn)品中，其中輸出功率在100W-500W之間的正激開關(guān)電源應(yīng)用最為廣泛。目前，一般的開關(guān)電源中通常都包括一個輔助電源，用于給開關(guān)電源內(nèi)部的元器件供電，目前的正激開關(guān)電源中的輔助供電電路普遍存在結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜、體積較大、成本高等缺點。目前的正激開關(guān)電源中通常都包括有一個輸出濾波電路，請參看附圖1，附圖1中所示的為現(xiàn)有技術(shù)中，正激開關(guān)電源中經(jīng)常采用的輸出濾波電路。輸出濾波電路中都包含有一個濾波電感，但是，由于開關(guān)電源中的控制電路的電流一般只有十幾毫安，如果為了滿足寬電壓輸入都能工作，則需要將電感的電感值做得非常大，這樣的話，一方面大電感實現(xiàn)起來比較困難，另一方面，大的濾波電感會導(dǎo)致開關(guān)電源在啟機時，啟動電容充電較慢，開關(guān)電源容易打嗝，因此寬母線電壓輸入的正激開關(guān)電源中的輔助供電電源通常不適用電感濾波的方案來給開關(guān)電源內(nèi)部的控制電路供電。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的正激開關(guān)電源通常是單獨設(shè)計輔助供電電源。目前的正激開關(guān)電源中的輔助電源一般都是采用小功率反激電源拓撲結(jié)構(gòu)，請參看附圖2，輔助電源組成包括單獨的控制芯片和反饋環(huán)路、變壓器、開關(guān)管及整流部分，相當(dāng)于一套完整的電源，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不僅成本較高，而且體積大。目前還有一種常用的輔助電源就是使用線性穩(wěn)壓電路來做輔助電源，請參看附圖3，線性穩(wěn)壓電路中利用正激變壓器的輔助繞組電壓從IN節(jié)點接入，經(jīng)過三極管Q2降壓后輸出+15V穩(wěn)定電壓。但是這類電路通常只能在輸入電壓比較窄的正激開關(guān)電源中使用，當(dāng)其應(yīng)用于寬輸入電壓的正激開關(guān)電源中時，其效率非常低， 發(fā)熱量大。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述提到的現(xiàn)有技術(shù)中的開關(guān)電源穩(wěn)壓效果不好等缺點，本發(fā)明提供一種新的正激開關(guān)電源恒定伏秒積輔助電源，其通過具有恒定伏秒積功能的斬波電路恒定加在電感上的伏秒積，來實現(xiàn)輸出電壓可以得到一定程度的穩(wěn)定，電路簡單、實現(xiàn)容易、成本低、體積小、效率高。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是一種在正激開關(guān)電源中實現(xiàn)恒定伏秒積輔助電源的方法，方法在輔助電源電路中設(shè)有輸入接口、具有恒定伏秒積功能的斬波電路、濾波電感Ll和輸出接口，輸入接口連接在正激開關(guān)電源內(nèi)的正激變壓器的輔助繞組上，用于電源輸入，輸入電源經(jīng)斬波電路斬波后輸出給濾波電感Ll，經(jīng)濾波電感Ll濾波后， 由輸出接口輸出給正激開關(guān)電源控制芯片供電，斬波電路能夠減小加在濾波電感Ll上的伏秒積，從而減小濾波電感Ll的感量。一種正激開關(guān)電源恒定伏秒積輔助電源電路，該電路包括輸入接口、具有恒定伏秒積功能的斬波電路、濾波電感Ll和輸出接口，所述輸入接口連接在正激開關(guān)電源內(nèi)的正激變壓器的輔助繞組上，用于電源輸入，輸入電源經(jīng)斬波電路斬波后輸出給濾波電感Li，經(jīng)濾波電感Ll濾波后，由輸出接口輸出給正激開關(guān)電源控制芯片供電本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案進一步還包括所述的具有恒定伏秒積功能的斬波電路包括電源通道和控制電源通道通斷的控制通道，電源通道連接在輸入接口和濾波電感Ll之間，控制通道控制電源通道的通斷。所述的電源通道包括依次串聯(lián)連接的二極管D1、三極管Q4和二極管D3，二極管Dl 正極與輸入接口連接，二極管Dl負極通過三極管Q4的ce極與二極管D3的正極連接，二極管D3的負極與濾波電感Ll連接，所述控制通道控制三極管Q4的通斷。所述的控制通道包括串聯(lián)連接的電容C5和電阻R15以及二極管D2、三極管Q3，電容C5 —端與輸入接口連接，另一端與電阻R15連接，電阻R15 —端與電容C5連接，另一端與輸出接口連接，二極管D2與電容C5并聯(lián)連接，二極管D2的負極與輸入接口連接，二極管 D2的正極連接在電容C5和電阻R15的公共端上，三極管Q3的be極并聯(lián)在電容C5的兩端， 三極管Q3的集電極控制電源通道的通斷。所述的三極管Q3的集電極通過電阻Rll連接在輸出接口上，電源通道的控制端連接在三極管Q3和電阻Rll的公共端上。所述的控制通道中還包括有三極管Q2，三極管Q3的集電極與三極管Q2的基極連接，三極管Q3控制三極管Q2的通斷，三極管Q2的集電極與三極管Q4和二極管D3的公共端連接，三極管Q2的發(fā)射極與三極管Q4的基極連接，三極管Q2控制三極管Q4的通斷。所述的電路中還包括穩(wěn)壓電容C31，穩(wěn)壓電容C31串接在輸出接口與地之間。所述的電路中還包括續(xù)流二極管D7，續(xù)流二極管D7連接在二極管D3和電感Ll的公共端與地之間。所述的輸出接口與地之間串接有穩(wěn)壓二極管Z5。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明中的輔助電源所需能量來自正激變壓器的輔助繞組，不需要額外的變壓器，大大減小體積和輔助電源成本。本發(fā)明通過RC充電來恒定加在電感上的伏秒積，而且控制過程不需要反饋，電路簡單可靠。伏秒積恒定，電壓可以得到一定程度的穩(wěn)定。本發(fā)明能滿足寬電壓輸出正激開關(guān)電源的輔助供電要求，而且電路簡單、實現(xiàn)容易、成本低、體積小、效率高。下面將結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步說明。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中正激開關(guān)電源濾波輸出電路原理圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)中正激開關(guān)電源內(nèi)的小功率反激電源拓撲結(jié)構(gòu)電路原理圖。圖3為現(xiàn)有技術(shù)中正激開關(guān)電源內(nèi)的線性穩(wěn)壓電路原理圖。圖4為本發(fā)明電路原理圖。圖5為采用本發(fā)明的簡化雙管正激開關(guān)電源電路原理圖。圖6為圖5的局部電路原理圖。
具體實施例方式
4
本實施例為本發(fā)明優(yōu)選實施方式，其他凡其原理和基本結(jié)構(gòu)與本實施例相同或近似的，均在本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。本發(fā)明主要為一種在正激開關(guān)電源中實現(xiàn)恒定伏秒積輔助電源的方法，在輔助電源電路中設(shè)有輸入接口、具有恒定伏秒積功能的斬波電路、濾波電感Ll和輸出接口，輸入接口連接在正激開關(guān)電源內(nèi)的正激變壓器的輔助繞組上，用于電源輸入，輸入電源經(jīng)斬波電路斬波后輸出給濾波電感Li，經(jīng)濾波電感Ll濾波后，由輸出接口輸出給正激開關(guān)電源控制芯片供電，斬波電路能夠減小加在濾波電感Ll上的伏秒積，從而減小濾波電感Ll的感量。本實施例中，輸入接口連接在正激開關(guān)電源內(nèi)的開關(guān)正激變壓器的輔助繞組上，從正激變壓器輔助繞組處取電，不需要額外的變壓器，大大減小體積和輔助電源成本。本發(fā)明與正激變壓器一起形成二次斬波，對第二次斬波采用具有恒定伏秒積功能的斬波電路，其配合濾波電感Li，實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定，滿足寬電壓輸出正激開關(guān)電源的輔助供電要求。本發(fā)明中還提供一種實現(xiàn)上述方法的電路，即一種正激開關(guān)電源恒定伏秒積輔助電源電路，請參看附圖4，本發(fā)明主要包括輸入接口 UIN、具有恒定伏秒積功能的斬波電路、 濾波電感Ll和輸出接口 VCC15V，輸入接口 UIN的輸入電源輸出給具有恒定伏秒積功能的斬波電路，本實施例中，具有恒定伏秒積功能的斬波電路包括電源通道和控制通道，本實施例中，輸入接口 UIN的輸入電源分成兩路，一路與電源通道連接，另一路與控制通道連接，電源通道輸出與濾波電感Ll連接，通過濾波電感Ll輸出電源，經(jīng)輸出接口 VCC15V輸出+15V 電源，給正激電源控制芯片供電，本實施例中，電源通道采用三極管Q4，三極管Q4采用PNP 型三極管，三極管Q4的發(fā)射極通過二極管Dl連接在輸入接口 UIN上，三極管Q4的集電極通過二極管D3與濾波電感Ll連接，濾波電感Ll另一端連接在輸出接口 VCC15V上，本實施例中，輸出接口 VCCl5V與地之間連接有穩(wěn)壓電容C31，通過穩(wěn)壓電壓電容C31可實現(xiàn)輸出電源更加穩(wěn)定，二極管D3與濾波電感Ll的公共端與地之間連接有續(xù)流二極管D7，可通過續(xù)流二極管D7泄放濾波電感Ll內(nèi)的電量。電容C5—端與輸入接口 UIN連接，另一端與電阻R15 連接，電阻R15 —端與電容C5連接，另一端與輸出接口 VCC15V連接。本實施例中，與電容 C5并聯(lián)連接有二極管D2，電容C5和電阻R15的公共端與三極管Q3的基極連接，本實施例中，三極管Q3采用PNP型三極管，三極管Q3的發(fā)射極連接在輸入接口 UIN上，三極管Q3的集電極與電阻Rll連接，電阻Rll另一端連接在輸出接口 VCC15V上，三極管Q3與電阻Rll 的公共端上連接有三極管Q2的基極，本實施例中，三極管Q2采用PNP型三極管，三極管Q2 的發(fā)射極連接在三極管Q4的基極上，三極管Q2的集電極連接在三極管Q4與二極管D3的公共端處。三極管Q2和三極管Q4形成典型的達林頓管結(jié)構(gòu)，通過三極管Q2對三極管Q3的輸出信號進行放大，從而控制三極管Q4的通斷。本實施例中，輸出接口 VCC15V與地之間連接有穩(wěn)壓管Z5，本實施例中，穩(wěn)壓管Z5采用16V穩(wěn)壓管，以防止輸出接口 VCC15V輸出電壓過高而對正激電源控制芯片造成損壞。本發(fā)明中，輸出接口 VCC15V處還連接有啟動電源， 即輸出接口 VCC15V處通過串聯(lián)連接的啟動電阻R31和電阻R39連接在直流電源VDC上，通過直流電源VDC啟動本發(fā)明。請參看附圖5和附圖6，將本發(fā)明應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)的典型的簡化雙管正激開關(guān)電源電路中，本發(fā)明中的輸入接口 UIN連接在正激變壓器的輔助繞組上，從正激變壓器的輔助繞組中取電給本發(fā)明供電。本發(fā)明的工作原理如下，當(dāng)開關(guān)管Ql-A和開關(guān)管Ql-B打開時，主變壓器TR2的初級線圈的第1、3腳加正電壓，此時則主變壓器TR2的4腳，即UIN網(wǎng)絡(luò)輸出正電壓，即本發(fā)明輸入接口 UIN輸入正電壓；當(dāng)開關(guān)管Ql-A和開關(guān)管Ql-B斷開時，由于主變壓器TR2的初級線圈的勵磁電流作用，在主變壓器TR2的初級線圈的第1、3腳產(chǎn)生負電壓，即UIN網(wǎng)絡(luò)輸出負電壓，即本發(fā)明輸入接口 UIN輸入負電壓。請參看附圖5和附圖6，本發(fā)明為虛線框內(nèi)電路，由于UIN網(wǎng)絡(luò)輸出電壓為方波電壓，本實施例中，特將UIN網(wǎng)絡(luò)輸出電壓的正峰值定義為Uin，電容C31電壓定義為Uout，電容 C5電壓定義為Uc5三極管Q4_2腳(即集電極)電壓定義為UQ4 2 ；電阻R15的阻值為R15，電容C5的電容容量為C5, 二極管D2導(dǎo)通電壓為Uf = 0. 6V，三極管Q3的be極導(dǎo)通電壓U03be
=0. 6vo本發(fā)明的工作過程如下1、當(dāng)主開關(guān)管Ql-A和開關(guān)管Ql-B剛打開時，此時電容C5兩端電壓近似為_0. 6v, 三極管Q3處于關(guān)斷狀態(tài)，三極管Q2、三極管Q4處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時三極管Q4_2腳電壓Uq4 2 電壓為高，電感Ll內(nèi)的電流變大，電感Ll存儲能量；2、隨著電阻R15對電容C5充電，電容C5兩端電壓逐漸升高，由于二極管D2的箝位作用，電容C5的電壓在-0. 6v到0. 6v之間變化，由于加在電阻R15上的電壓遠大于電容 C5的電壓，所以，充電電流可以認為是Ic5 = (Uin-Uout)/R15 ；3、當(dāng)電容C5的電壓達到三極管Q3的be結(jié)導(dǎo)通電壓時，三極管Q3導(dǎo)通，三極管Q3 導(dǎo)通會導(dǎo)致三極管Q2、三極管Q4關(guān)斷，此時，電感Ll開始通過二極管D7續(xù)流來釋放能量。本發(fā)明中，通過電感Ll的不斷地充電放電，來輸出一個相對穩(wěn)定的電壓。恒定伏秒積原理實現(xiàn)推導(dǎo)為了簡化推導(dǎo)公式，本實施例中，將二極管D1、三極管Q4、二極管D3和二極管D7 看做是理想器件，即沒有壓降損耗。由上面推導(dǎo)可知電容C5的充電電流為Ic5 = (Uin-Uout)/R15 ；則三極管Q3 關(guān)閉的時間長度為=T1 = Udet C5*C5/ICS = UDET C5*C5*R15/(Uin-Uout)；其中，UDET_C5為電容C5電壓變化量，即二極管D2導(dǎo)通的結(jié)壓降加上三極管Q3的be 極導(dǎo)通壓降，Udet c5約為1. 2V。在Tl時間段內(nèi)三極管Q4為打開狀態(tài)，則加在電感Ll上的伏秒積為UT = (Uin-Uout)^T1 = (Uin-Uout) *uDETC5*c5*r15/ (Uin-Uout) = uDET—C5*c5*r15分析上式可得UT = UDETC5*C5*R15，與輸入輸出的電壓無關(guān)，所以實現(xiàn)了恒定伏秒積控制。恒定伏秒積穩(wěn)壓原理令K = Udet C5*C5*R15，分析可得其值為常數(shù)；則UT = K ；電感Ll最大電流值IP = !(/L1 為電感Ll的電感值；電感Ll每次輸出的能量& = 0. 5禮一1/ = 0. 5 2/!^所以，輔助電源輸出功率P。ut = Fsw^El = 0. S^F^KVLi而對于指定的正激電源，其控制電路功率Prtri基本不變，所以只要設(shè)計好K、L值， 便可以穩(wěn)壓。計算方法上式中K值選取可根據(jù)開關(guān)電源最小占空比(Dmin)來選擇，使得Tl小于Dmin*Tsw。其中Tsw為開關(guān)周期。設(shè)定好K值后，Petel = Fsw^El = 0. S^FsZK2Zl1解方程可以求出L1值。這樣設(shè)計的電路便可以穩(wěn)定輔助電源電壓。本發(fā)明中的輔助電源所需能量來自正激變壓器的輔助繞組，不需要額外的變壓器，大大減小體積和輔助電源成本。本發(fā)明通過RC充放電來實現(xiàn)恒定伏秒積斬波電路，以實現(xiàn)恒定加在電感上的伏秒積，能在無反饋情況下自動穩(wěn)壓，電路簡單可靠。伏秒積恒定， 電壓可以得到一定程度的穩(wěn)定。本發(fā)明能滿足寬電壓輸出正激開關(guān)電源的輔助供電要求， 而且電路簡單、實現(xiàn)容易、成本低、體積小、效率高。
權(quán)利要求
1.一種在正激開關(guān)電源中實現(xiàn)恒定伏秒積輔助電源的方法，其特征是所述的方法在輔助電源電路中設(shè)有輸入接口、具有恒定伏秒積功能的斬波電路、濾波電感Ll和輸出接口，輸入接口連接在正激開關(guān)電源內(nèi)的正激變壓器的輔助繞組上，用于電源輸入，輸入電源經(jīng)斬波電路斬波后輸出給濾波電感Li，經(jīng)濾波電感Ll濾波后，由輸出接口輸出給正激開關(guān)電源控制芯片供電，斬波電路能夠減小加在濾波電感Ll上的伏秒積，從而減小濾波電感Ll 的感量。
2.一種正激開關(guān)電源恒定伏秒積輔助電源電路，其特征是所述的電路包括輸入接口、具有恒定伏秒積功能的斬波電路、濾波電感Ll和輸出接口，所述輸入接口連接在正激開關(guān)電源內(nèi)的正激變壓器的輔助繞組上，用于電源輸入，輸入電源經(jīng)斬波電路斬波后輸出給濾波電感Li，經(jīng)濾波電感Ll濾波后，由輸出接口輸出給正激開關(guān)電源控制芯片供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征是所述的具有恒定伏秒積功能的斬波電路包括電源通道和控制電源通道通斷的控制通道，電源通道連接在輸入接口和濾波電感Ll之間，控制通道控制電源通道的通斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其特征是所述的電源通道包括依次串聯(lián)連接的二極管D1、三極管Q4和二極管D3，二極管Dl正極與輸入接口連接，二極管Dl負極通過三極管 Q4的ce極與二極管D3的正極連接，二極管D3的負極與濾波電感Ll連接，所述控制通道控制三極管Q4的通斷。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電路，其特征是所述的控制通道包括串聯(lián)連接的電容 C5和電阻R15以及二極管D2、三極管Q3，電容C5 —端與輸入接口連接，另一端與電阻R15 連接，電阻R15 —端與電容C5連接，另一端與輸出接口連接，二極管D2與電容C5并聯(lián)連接，二極管D2的負極與輸入接口連接，二極管D2的正極連接在電容C5和電阻R15的公共端上，三極管Q3的be極并聯(lián)在電容C5的兩端，三極管Q3的集電極控制電源通道的通斷。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路，其特征是所述的三極管Q3的集電極通過電阻Rll連接在輸出接口上，電源通道的控制端連接在三極管Q3和電阻Rll的公共端上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路，其特征是所述的控制通道中還包括有三極管Q2，三極管Q3的集電極與三極管Q2的基極連接，三極管Q3控制三極管Q2的通斷，三極管Q2的集電極與三極管Q4和二極管D3的公共端連接，三極管Q2的發(fā)射極與三極管Q4的基極連接， 三極管Q2控制三極管Q4的通斷。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或6或7所述的電路，其特征是所述的電路中還包括穩(wěn)壓電容C31，穩(wěn)壓電容C31串接在輸出接口與地之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或6或7所述的電路，其特征是所述的電路中還包括續(xù)流二極管D7，續(xù)流二極管D7連接在二極管D3和電感Ll的公共端與地之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或6或7所述的電路，其特征是所述的輸出接口與地之間串接有穩(wěn)壓二極管Z5。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在正激開關(guān)電源中實現(xiàn)恒定伏秒積輔助電源的方法，在輔助電源電路中設(shè)置有輸入接口、具有恒定伏秒積功能的斬波電路、濾波電感L1和輸出接口，輸入接口連接在正激開關(guān)電源內(nèi)的正激變壓器的輔助繞組上，輸入電源經(jīng)斬波電路斬波后輸出給濾波電感L1，經(jīng)濾波電感L1濾波后，由輸出接口輸出給正激開關(guān)電源控制芯片供電，相應(yīng)的，本發(fā)明還公開了一種正激開關(guān)電源恒定伏秒積輔助電源電路，由于輔助電源的輸入電源來自正激變壓器的輔助繞組，不需要額外變壓器，大大減小了輔助電源的體積和成本，且本發(fā)明通過RC充放電來實現(xiàn)恒定伏秒積斬波電路，能在無反饋情況下自動穩(wěn)壓，電路簡單可靠。
文檔編號H02M3/06GK102570798SQ20101061630
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者唐傳明 申請人:深圳市英威騰電氣股份有限公司