專利名稱：一種具有變頻裝置的交換式電源供應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種電源供應(yīng)裝置，尤指ー種具有變頻裝置的電源供應(yīng)器。
背景技術(shù)：
如圖I所示交換式電源供應(yīng)器，整流裝置11接收ー輸入交流電壓，并整流成直流電后輸出至變壓器Tl的輸入端。變壓器Tl的一次側(cè)繞組接收整流后的直流電，并且利用 開關(guān)裝置13導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)存能量于一次側(cè)繞組中，當(dāng)開關(guān)裝置13關(guān)閉時(shí)，將儲(chǔ)存于變壓器Tl的一次側(cè)繞組傳送至二次側(cè)繞組。輸出電路15設(shè)置于二次測(cè)繞組與負(fù)載之間，用以將直流電壓輸出給負(fù)載。反饋電路17接收交換式電源供應(yīng)器的輸出，將電源供應(yīng)器的輸出變化經(jīng)反饋電路傳送至脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation, PWM)電路19,以控制開關(guān)裝置13?！憬粨Q式電源供應(yīng)器應(yīng)用于輕載(Light Load)或無載(No Load)時(shí),輸出能量較低，若以正常的切換頻率工作，相對(duì)地交換式電源供應(yīng)器功率消耗(如，切換損)比例變大，導(dǎo)致整機(jī)效率下降。當(dāng)交換式電源供應(yīng)器搭配系統(tǒng)在峰值負(fù)載(Peak Load)應(yīng)用時(shí)，會(huì)因材料或成本的考慮，限制了輸出驅(qū)動(dòng)能力的設(shè)計(jì)，常導(dǎo)致交換式電源供應(yīng)器應(yīng)用于系統(tǒng)峰值負(fù)載時(shí)，發(fā)生輸出電壓低落(Voltage Drop)的情況。例如，當(dāng)交換式電源供應(yīng)器供給電源至一臺(tái)打印機(jī)時(shí)，由于打印機(jī)于起動(dòng)瞬間需要較大的電源功率，而此時(shí)即容易造成電源供應(yīng)器輸出電壓降低，而無法啟動(dòng)。有鑒于此，即需要發(fā)展ー種能于峰值負(fù)載(peak lord)時(shí)穩(wěn)定輸出功率的交換式電源供應(yīng)器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的在于提供一種通過可調(diào)整脈沖寬度調(diào)制控制裝置(以下稱PWM控制裝置)的切換頻率的控制電路來解決一般傳統(tǒng)交換式電源供應(yīng)器于輕載時(shí)損耗過大的問題，以及改善當(dāng)處于峰值負(fù)載(peak lord)時(shí),輸出電壓低落,造成輸出功率降低的問題。為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供ー種具有變頻裝置的交換式電源供應(yīng)器，其包含一整流裝置，用以將交流電源整流成直流電源，該整流裝置可以是橋式整流器；ー變壓裝置，用以傳輸經(jīng)該整流裝置整流后的直流電源，從該變壓裝置的一次側(cè)繞組傳輸至二次側(cè)繞組；ー輸出電路，包含一整流ニ極管及ー濾波電容，用以將該二次側(cè)繞組的直流電源，輸出至負(fù)載裝置；ー開關(guān)裝置，連接于該一次側(cè)繞組；一 PWM控制裝置，其連接于該開關(guān)裝置；一反饋電路，其一端耦接于該輸出電路，另一端耦接于該P(yáng)WM控制裝置；一變頻調(diào)制裝置，用于調(diào)制PWM控制裝置的切換頻率，包含一第一頻率調(diào)制電阻，連接于該P(yáng)WM控制裝置；一第一參考電壓電路及一第二參考電壓電路，分別連接于該P(yáng)WM控制裝置，分別包含ー穩(wěn)壓ニ極管串聯(lián)ー穩(wěn)壓電容，該穩(wěn)壓電容并聯(lián)ー觸發(fā)電阻；一第二頻率調(diào)制電阻，跨接于該P(yáng)WM控制裝置及一第一旁路開關(guān)之間，該旁路開關(guān)可以是半導(dǎo)體組件；一第三頻率調(diào)制電阻，跨接于PWM控制裝置及一第二旁路開關(guān)之間，其中該旁路開關(guān)可以是半導(dǎo)體組件；其中該第一旁路開關(guān)連接于該第一參考電壓電路；以及該第二旁路開關(guān)連接于該第二參考電壓電路。
根據(jù)本發(fā)明的另一具有變頻裝置的交換式電源供應(yīng)器的實(shí)施例，其中，用于調(diào)制PWM控制裝置的切換頻率的變頻調(diào)制裝置，包含一第一參考電壓電路及一第二參考電壓電路；一第一頻率調(diào)制電阻、一第二頻率調(diào)制電阻及一第三頻率調(diào)制電阻，該些電阻串連連接，其中該第一頻率調(diào)制電阻連接PWM控制裝置；一第一旁路開關(guān)，連接于第一參考電壓電路；一第二旁路開關(guān)，連接于第二參考電壓電路；其中該第二頻率調(diào)制電阻的兩端分別連接該第一旁路開關(guān)及該第二旁路開關(guān)，上述旁路開關(guān)可以是半導(dǎo)體組件。


圖I為公知交換式電源供應(yīng)器的系統(tǒng)方塊圖；圖2為依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的交換式電源供應(yīng)器電路圖；圖3為依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的交換式電源供應(yīng)器電路圖。主要組件符號(hào)說明整流裝置11、201、301變壓器Tl開關(guān)裝置13、203、303輸出電路15、205、305反饋電路17、207、307脈沖寬度調(diào)制控制裝置19、209、309第一頻率調(diào)制電阻Rtl第二頻率調(diào)制電阻Rt2第三頻率調(diào)制電阻Rt3第一旁路開關(guān)Qtl第二旁路開關(guān)Qt2穩(wěn)壓ニ極管Z1、Z2穩(wěn)壓電容Ctl、Ct2觸發(fā)電阻Rrl、Rr2頻率調(diào)節(jié)輸入端RT反饋控制信號(hào)端COMP
具體實(shí)施例方式本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)ー種可通過調(diào)整脈沖寬度調(diào)制控制裝置(以下稱PWM控制裝置)209的切換頻率的升頻及降頻，而使交換式電源供應(yīng)器得以實(shí)現(xiàn)當(dāng)負(fù)載處于輕載時(shí)能降頻節(jié)能，當(dāng)負(fù)載過載輸出時(shí)能升頻增加功率輸出以穩(wěn)定負(fù)載的特點(diǎn)。如圖2所示，為本發(fā)明的具有可變頻裝置的交換式電源供應(yīng)器實(shí)施例的電路圖。圖2中交換式電源供應(yīng)器由整流裝置201、變壓器(變壓裝置)Tl、輸出電路205、開關(guān)裝置203、脈沖寬度調(diào)制控制裝置209、反饋電路207以及變頻調(diào)制裝置所構(gòu)成。其中該變頻調(diào)制裝置分別連接反饋電路207及PWM控制裝置209。圖2虛線方塊代表本發(fā)明提出的變頻調(diào)制裝置基本架構(gòu)，該變頻調(diào)制裝置由第一頻率調(diào)制電阻Rtl、第二頻率調(diào)制電阻Rt2、第三頻率調(diào)制電阻Rt3、第一旁路開關(guān)Qtl、第二旁路開關(guān)Qt2、第一參考電壓電路、第二參考電壓電路所構(gòu)成。其中第一參考電壓電路具有穩(wěn)壓ニ極管Z1、穩(wěn)壓電容Ctl及觸發(fā)電阻Rrl，并且該穩(wěn)壓ニ極管Zl串聯(lián)穩(wěn)壓電容Ctl，該穩(wěn)壓電容Ctl并聯(lián)觸發(fā)電阻Rrl ;第二參考電壓電路具有穩(wěn)壓ニ極管Z2、穩(wěn)壓電容Ct2及觸發(fā)電阻Rr2，并且該穩(wěn)壓ニ極管Z2串聯(lián)穩(wěn)壓電容Ct2，該穩(wěn)壓電容Ct2并聯(lián)觸發(fā)電阻Rr2。該變頻調(diào)制電路的第一頻率調(diào)制電阻Rtl的一端連接于PWM控制裝置209的頻率調(diào)節(jié)輸入端RT，另一端接地；第二頻率調(diào)制電阻Rt2的一端連接于PWM控制裝置209的頻率調(diào)節(jié)輸入端RT，另一端連接第一旁路開關(guān)Qtl ;以及第三頻率調(diào)制電阻Rt3的一端連接于PWM控制裝置209的頻率調(diào)節(jié)輸入端RT，另一端連接第二旁路開關(guān)Qt2。反饋電路207連接PWM控制裝置209的反饋控制信號(hào)端COMP，用以偵測(cè)反饋電路207從輸出端所傳來的反饋信號(hào)。第一參考電壓電路及第ニ參考電壓電路分別通過穩(wěn)壓ニ極管Zl及Z2連接于反饋控制信號(hào)端COMP以接收輸出端輸出信號(hào)。第一旁路開關(guān)Qtl連接觸發(fā)電阻Rrl的一端,第二旁路開關(guān)Qt2連接觸發(fā)電阻Rr2的一端。
當(dāng)交換式電源供應(yīng)器所連接的負(fù)載處于正常滿載(Full Lord)時(shí)，由反饋電路207反饋至PWM控制器209的反饋控制信號(hào)端COMP電位會(huì)使穩(wěn)壓ニ極管Z2崩潰，此時(shí)觸發(fā)電阻Rr2與穩(wěn)壓電容Ct2充電使旁路開關(guān)Qt2導(dǎo)通，而PWM控制裝置209頻率調(diào)節(jié)輸入端RT的外接等效阻抗因第二旁路開關(guān)Qt2導(dǎo)通而形成第一頻率調(diào)節(jié)電阻Rtl與第三頻率調(diào)節(jié)電阻Rt3并聯(lián)，而設(shè)定PWM控制裝置209的輸出切換頻率為一般設(shè)定值(約60kHz 70kHz)。當(dāng)交換式電源供應(yīng)器所連接的負(fù)載處于輕載吋，PWM控制裝置209的反饋控制信號(hào)端COMP電位低于預(yù)定值，不足以使穩(wěn)壓ニ極管Zl及Z2崩潰，因此旁路開關(guān)Qt2不會(huì)動(dòng)作，PWM控制裝置209頻率調(diào)節(jié)輸入端RT的外接等效阻接為Rtl，由下列公式(1_1)可知，頻率調(diào)節(jié)輸入端RT的外接等效阻抗越大，輸出切換頻率越低，切換頻率下降，可減少交換式電源供應(yīng)器的功率消耗而達(dá)到節(jié)能的功效。
I2P = —X L X I X Fn
」I 0ハP5W(1-1)Po Output powerLp The inductance in the transformer primary sideIp Primary peak currentFsw PWM controller frequency當(dāng)交換式電源供應(yīng)器所連接的負(fù)載處于峰值負(fù)載(Peak Lord)時(shí)，由反饋電路207反饋至PWM控制裝置209的反饋控制信號(hào)端COMP電位會(huì)使穩(wěn)壓ニ極管Zl及Z2崩潰，穩(wěn)壓電容Ctl、Ct2充電，并使切換開關(guān)Qtl、Qt2導(dǎo)通，而PWM控制裝置209頻率調(diào)節(jié)輸入端RT的外接等效阻抗因第一旁路開關(guān)Qtl及第ニ旁路開關(guān)Qt2導(dǎo)通而形成第一頻率調(diào)節(jié)電阻RU、第二頻率調(diào)節(jié)電阻Rt2及第三頻率調(diào)節(jié)電阻Rt3并聯(lián)，由上述公式(1-1)可知，頻率調(diào)節(jié)輸入端RT的外接等效阻抗愈小，輸出切換頻率愈高，當(dāng)PWM控制裝置的切換頻率上升，則可增加輸出功率。如圖3所示，為本發(fā)明的具有可變頻裝置的交換式電源供應(yīng)器的另ー實(shí)施例的電路圖。圖3虛線方塊代表本發(fā)明提出的變頻調(diào)制控制電路基本架構(gòu)，該變頻調(diào)制控制電路由第一頻率調(diào)制電阻Rtl、第二頻率調(diào)制電阻Rt2、第三頻率調(diào)制電阻Rt3、第一旁路開關(guān)Qtl、第二旁路開關(guān)Qt2、第一參考電壓電路、第二參考電壓電路所構(gòu)成。其中第一參考電壓電路具有穩(wěn)壓ニ極管Z1、穩(wěn)壓電容Ctl及觸發(fā)電阻Rrl，并且穩(wěn)壓ニ極管Zl串聯(lián)穩(wěn)壓電容Ctl，該穩(wěn)壓電容Ctl并聯(lián)觸發(fā)電阻Rrl ;第二參考電壓電路具有穩(wěn)壓ニ極管Z2、穩(wěn)壓電容Ct2及觸發(fā)電阻Rr2，并且穩(wěn)壓ニ極管Z2串聯(lián)穩(wěn)壓電容Ct2，該穩(wěn)壓電容Ct2并聯(lián)觸發(fā)電阻Rr2。該變頻調(diào)制電路的第一頻率調(diào)制電阻RU、第二頻率調(diào)制電阻Rt2及第三頻率調(diào)制電阻Rt3三者串聯(lián)連接。第一頻率調(diào)節(jié)電阻Rtl的一端連接于PWM控制裝置309的頻率調(diào)節(jié)輸入端RT。第二頻率調(diào)節(jié)電阻Rt2的一端接地，第三頻率調(diào)節(jié)電阻Rt3的兩端分別與第一頻率調(diào)節(jié)電阻Rtl及第ニ頻率調(diào)節(jié)電阻Rt2連接。第三頻率調(diào)節(jié)電阻Rt3的一端連接第二旁路開關(guān)Qt2，另一端連接第一旁路開關(guān)Qtl。反饋電路307連接PWM控制裝置309的反饋控制信號(hào)端COMP，用以偵測(cè)反饋電路307從輸出端所傳來的反饋信號(hào)。第一參考電壓電路及第ニ參考電壓電路分別通過穩(wěn)壓ニ極管Zl及Z2連接于反饋控制信號(hào)端COMP以接收輸出端輸出信號(hào)。第一旁路開關(guān)Qtl連接觸發(fā)電阻Rrl的一端，第二旁路開關(guān)Qt2連接觸發(fā)電阻Rr2的一端。
當(dāng)交換式電源供應(yīng)器所連接的負(fù)載處于正常滿載(Full Lord)時(shí)，由反饋電路307反饋至PWM控制器309的反饋控制信號(hào)端COMP電位會(huì)讓穩(wěn)壓ニ極管Zl崩潰，此時(shí)觸發(fā)電阻Rrl與穩(wěn)壓電容Ctl持續(xù)充電并使第一旁路開關(guān)Qtl導(dǎo)通，而PWM控制裝置209頻率調(diào)節(jié)輸入端RT的外接等效阻抗因第一旁路開關(guān)Qtl導(dǎo)通而形成頻率調(diào)節(jié)電阻Rtl與Rt3串聯(lián)，然后設(shè)定PWM控制器309的輸出切換頻率為一般設(shè)定值(約60KHz 70KHz)。當(dāng)交換式電源供應(yīng)器所連接的負(fù)載處于輕載吋，PWM控制裝置309的反饋控制信號(hào)端COMP電位低于設(shè)定值，不足以讓穩(wěn)壓ニ極管Zl及Z2崩潰，故第一旁路開關(guān)Qtl、第二旁路開關(guān)Qt2不會(huì)動(dòng)作，PWM控制裝置309頻率調(diào)節(jié)輸入端RT的外接等效阻抗為第一頻率調(diào)節(jié)電阻RU、第二頻率調(diào)節(jié)電阻Rt2及第三頻率調(diào)節(jié)電阻Rt3串聯(lián)，由前述公式(1-1)可知，頻率調(diào)節(jié)輸入端RT的外接等效阻抗愈大,輸出切換頻率愈低，切換頻率下降可減少交換式電源供應(yīng)器上的功率消耗，進(jìn)而提升效率，達(dá)到節(jié)能的功效。當(dāng)交換式電源供應(yīng)器所連接的負(fù)載處于峰值負(fù)載(Peak Lord)吋，由反饋電路307反饋至PWM控制裝置的反饋控制信號(hào)端COMP電位會(huì)上升使穩(wěn)壓ニ極管Z1、Z2崩潰，穩(wěn)壓電容Ctl、Ct2充電，并使第一旁路開關(guān)Qtl、第一旁路開關(guān)Qt2導(dǎo)通，而PWM控制裝置309頻率調(diào)節(jié)輸入端RT的外接等效阻抗因第一旁路開關(guān)Qtl、第二旁路開關(guān)Qt2導(dǎo)通而形成第一頻率調(diào)節(jié)電阻Rtl，由前述公式(1-1)式可知，RT的外接等效阻抗愈小，輸出切換頻率愈高，當(dāng)PWM控制裝置309的切換頻率上升，而增加輸出功率，則可提升負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力。
權(quán)利要求
1.ー種具有變頻裝置的電源供應(yīng)器，其特征在于，包含 一整流裝置，用以將交流電源整流成直流電源； ー變壓裝置，用以傳輸經(jīng)該整流裝置整流后的直流電源，從該變壓裝置的一次側(cè)繞組傳輸至二次側(cè)繞組； ー輸出電路，用以將該二次側(cè)繞組的直流電源，輸出至負(fù)載裝置； ー開關(guān)裝置，連接于該一次側(cè)繞組； 一脈沖寬度調(diào)制控制裝置，其連接于該開關(guān)裝置； 一反饋電路，其一端耦接于該輸出電路，另一端耦接于該脈沖寬度調(diào)制控制裝置； 一變頻調(diào)制裝置，用于調(diào)制脈沖寬度調(diào)制控制裝置的切換頻率，其包含 一第一頻率調(diào)制電阻，連接于該脈沖寬度調(diào)制控制裝置； 一第一參考電壓電路及一第二參考電壓電路，其分別連接于該脈沖寬度調(diào)制控制裝置； 一第二頻率調(diào)制電阻，跨接于該脈沖寬度調(diào)制控制裝置及一第一旁路開關(guān)之間； 一第三頻率調(diào)制電阻，跨接于脈沖寬度調(diào)制控制裝置及一第二旁路開關(guān)之間； 其中該第一旁路開關(guān)連接于該第一參考電壓電路；以及 該第二旁路開關(guān)連接于該第二參考電壓電路。
2.如權(quán)利要求I所述的電源供應(yīng)器，其特征在于，該第一參考電壓電路及該第二參考電壓電路，分別用以接收該反饋電路的反饋信號(hào)，該第一參考電壓電路及該第二參考電壓電路分別包含ー穩(wěn)壓ニ極管連接于ー穩(wěn)壓電容，該穩(wěn)壓電容并連ー觸發(fā)電阻。
3.如權(quán)利要求I所述的電源供應(yīng)器，其特征在干，該旁路開關(guān)為半導(dǎo)體組件。
4.ー種具有變頻裝置的電源供應(yīng)器，其特征在于，包含 一整流裝置，用以將交流電源整流成直流電源； ー變壓裝置，用以傳輸經(jīng)該整流裝置整流后的直流電源，從該變壓裝置的一次側(cè)繞組傳輸至二次側(cè)繞組； ー輸出電路，用以將該二次側(cè)繞組的直流電源，輸出至負(fù)載裝置； ー開關(guān)裝置，連接于該變壓裝置的該一次側(cè)繞組； 一脈沖寬度調(diào)制控制裝置，其連接于該開關(guān)裝置； 一反饋電路，其一端耦接于該輸出電路，另一端耦接于該脈沖寬度調(diào)制控制裝置； 一變頻調(diào)制裝置，用于調(diào)制脈沖寬度調(diào)制控制裝置的切換頻率，其包含 一第一參考電壓電路及一第二參考電壓電路； 一第一頻率調(diào)制電阻、一第二頻率調(diào)制電阻及一第三頻率調(diào)制電阻，該些電阻串連連接，其中該第一頻率調(diào)制電阻連接脈沖寬度調(diào)制控制裝置； 一第一旁路開關(guān)，連接于第一參考電壓電路； 一第二旁路開關(guān)，連接于第二參考電壓電路；其中 該第二頻率調(diào)制電阻的兩端分別連接該第一旁路開關(guān)及該第二旁路開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有變頻裝置的交換式電源供應(yīng)器，包含整流裝置、變壓裝置、輸出電路、開關(guān)裝置、脈沖寬度調(diào)制控制裝置、反饋電路、脈沖寬度調(diào)制控制裝置以及用于調(diào)制脈沖寬度調(diào)制控制裝置的切換頻率的變頻調(diào)制裝置。該變頻調(diào)制裝置包含第一頻率調(diào)制電阻，連接于該脈沖寬度調(diào)制控制裝置，第一參考電壓電路及第二參考電壓電路，分別連接于該脈沖寬度調(diào)制控制裝置，第二頻率調(diào)制電阻，跨接于該脈沖寬度調(diào)制控制裝置及第一旁路開關(guān)之間，第三頻率調(diào)制電阻，跨接于脈沖寬度調(diào)制控制裝置及第二旁路開關(guān)之間，其中該第一旁路開關(guān)連接于該第一參考電壓電路以及該第二旁路開關(guān)連接于該第二參考電壓電路。
文檔編號(hào)H02M1/32GK102655375SQ201110132188
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者吳芝雅, 莊乙雄 申請(qǐng)人:亞源科技股份有限公司