反激式開關(guān)電源電路及應(yīng)用該電路的背光源驅(qū)動裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種反激式開關(guān)電源電路及應(yīng)用該電路的背光源驅(qū)動裝置，包括：變壓器，其包括一初級繞組、一次級繞組和置于該初級繞組一側(cè)的一輔助繞組；輸出整流器，其從變壓器的次級繞組連接至反激式開關(guān)電源電路的輸出端；開關(guān)晶體管，其用于控制初級繞組上的電壓；控制器，其用于提供脈沖寬度調(diào)制信號以驅(qū)動開關(guān)晶體管的柵極；鉗位延遲電路，其用于將開關(guān)晶體管的柵極電位鉗制為低電位，使得所述開關(guān)晶體管在其漏極電位阻尼振動的波谷處導(dǎo)通。本發(fā)明通過在反激式開關(guān)電源電路中設(shè)置了鉗位延遲電路，并在變壓器中增設(shè)了輔助繞組，使得MOS管其漏極電位阻尼振動的波谷處導(dǎo)通，降低MOS管的開關(guān)損耗。
【專利說明】反激式開關(guān)電源電路及應(yīng)用該電路的背光源驅(qū)動裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電源【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種反激式開關(guān)電源電路及應(yīng)用該電路的背光源驅(qū)動裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著電源技術(shù)的飛速發(fā)展，開關(guān)穩(wěn)壓電源正朝著小型化、高頻化、集成化的方向發(fā)展，高效率的開關(guān)電源已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。反激式電源電路以其電路簡單、可以高效提供直流輸出等許多優(yōu)點、特別適合例如家用電器、電池充電器和很多其他設(shè)計小功率的開關(guān)電源。
[0003]反激式開關(guān)電源是指反激高頻變壓器隔離輸入輸出回路的開關(guān)電源?！胺醇?FLYBACK)”具體所指是當(dāng)輸入為高電平(開關(guān)管接通)時輸出線路中串聯(lián)的電感為放電狀態(tài)，相反輸入為高電平(開關(guān)管斷開)時，輸出線路中的電感為充電狀態(tài)。圖1顯示為現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用在液晶顯示器上的反激式開關(guān)電源電路的示意圖，如圖1所示，該開關(guān)電源電路主要包括:一電壓輸入端、一控制1C、一功率MOS管、一變壓器、一整流二極管和一輸出電容。
[0004]具體地，MOS管由控制IC來控制，通過控制IC產(chǎn)生的脈沖寬度調(diào)節(jié)信號來閉合或?qū)∕OS管。在功率MOS管導(dǎo)通時，變壓器的初級繞組電感電流開始上升，此時由于次級繞組的關(guān)系，整流二極管截止，變壓器儲存能量。在功率MOS管截止時，變壓器的初級繞組的電感感應(yīng)電壓反向，此時整流二極管導(dǎo)通，變壓器中的能量經(jīng)由該整流二極管向負(fù)載供電。
[0005]然而，上述的反激式開關(guān)電源拓?fù)渚€路設(shè)計中，使用控制IC來直接控制MOS開關(guān)管的通斷。由于變壓器內(nèi)部的寄生電容效應(yīng)，在MOS管關(guān)斷后，其漏極(D極)的電位不會立即穩(wěn)定，而會按照阻尼振動趨于穩(wěn)定(如圖2所示)。由于在此過程中未考慮其阻尼振動效應(yīng)，則會產(chǎn)生較高的MOS管的開關(guān)損耗。
[0006]因此，如何解決上述問題，以降低反激式開關(guān)電源中MOS管的開關(guān)損耗，乃業(yè)界所致力的課題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是需要提供一種反激式開關(guān)電源電路，該電路能夠有效降低MOS管的開關(guān)損耗。另外，還提供了應(yīng)用該電路的背光源驅(qū)動裝置。
[0008]I)為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種反激式開關(guān)電源電路，包括:一變壓器，其包括一初級繞組、一次級繞組和置于該初級繞組一側(cè)的一輔助繞組；一輸出整流器，其從所述變壓器的次級繞組連接至所述反激式開關(guān)電源電路的輸出端；一開關(guān)晶體管，其用于控制所述初級繞組上的電壓，其中所述開關(guān)晶體管的漏極連接至所述初級繞組的一端；一控制器，其用于提供脈沖寬度調(diào)制信號以驅(qū)動所述開關(guān)晶體管的柵極，其中所述控制器包括連接所述開關(guān)晶體管的柵極的GATE端；一鉗位延遲電路，其用于將所述開關(guān)晶體管的柵極電位鉗制為低電位，使得所述開關(guān)晶體管在其漏極電位阻尼振動的波谷處導(dǎo)通，其中所述鉗位延遲電路從所述輔助繞組連接至所述開關(guān)晶體管的柵極。[0009]2)在本發(fā)明的第I)項的一個優(yōu)選實施方式中，所述鉗位延遲電路進一步包括:
[0010]一穩(wěn)壓電容，其根據(jù)所述輔助繞組所產(chǎn)生的電壓進行充電，所述穩(wěn)壓電容與所述輔助繞組并聯(lián)連接，并且所述穩(wěn)壓電容的一端與所述輔助繞組的第一端子一并連接至一接地參考；
[0011]一二極管，其從所述輔助繞組的第二端子連接至所述穩(wěn)壓電容的另一端；
[0012]一分壓電路，其用于對所述穩(wěn)壓電容內(nèi)部存儲的電壓進行分壓，所述分壓電路與所述穩(wěn)壓電容并聯(lián)連接；
[0013]一三極管，其在導(dǎo)通期間用于將所述開關(guān)晶體管的柵極電位鉗制為低電位，使得所述開關(guān)晶體管在其漏極電位阻尼振動的波谷處導(dǎo)通，其中所述三極管的基極連接至所述分壓電路，所述三極管的集電極連接至所述開關(guān)晶體管的柵極。
[0014]3 )在本發(fā)明的第I)項或第2 )項中的一個優(yōu)選實施方式中，所述分壓電路由一第一分壓電阻和一第二分壓電阻串聯(lián)連接組成，所述三極管的基極連接至所述第一分壓電阻和第二分壓電阻之間。
[0015]4)在本發(fā)明的第I)項-第3)項中任一項的一個優(yōu)選實施方式中，在所述控制器輸出低電位時，所述開關(guān)晶體管截止，進而所述輔助繞組向所述穩(wěn)壓電容充電并通過所述第一分壓電阻和第二分壓電阻分壓來導(dǎo)通所述三極管，所述三極管將所述開關(guān)晶體管的柵極電位鉗制為低電位，使得所述開關(guān)晶體管在其漏極電位阻尼振動的波谷處導(dǎo)通。
[0016]5)在本發(fā)明的第I)項-第4)項中任一項的一個優(yōu)選實施方式中，在所述控制器輸出高電位時，所述開關(guān)晶體管導(dǎo)通，所述鉗位延遲電路不工作。
[0017]6)在本發(fā)明的第I)項-第5)項中任一項的一個優(yōu)選實施方式中，還包括:一第一電阻，其從所述控制器的GATE端連接至所述開關(guān)晶體管的柵極。
[0018]7)在本發(fā)明的第I)項-第6)項中任一項的一個優(yōu)選實施方式中，還包括:一第二電阻，其從所述開關(guān)晶體管的源極連接至一接地參考。
[0019]8)在本發(fā)明的第I)項-第7)項中任一項的一個優(yōu)選實施方式中，還包括:一輸出電容，其用于對輸出電壓進行濾波，所述輸出電容一端與所述反激式開關(guān)電源電路的輸出端連接，另一端連接至一接地參考。
[0020]9)在本發(fā)明的第I)項-第8)項中任一項的一個優(yōu)選實施方式中，所述輸出整流
器為一整流二極管。
[0021]10)根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種背光源驅(qū)動裝置，包括如上所述的反激式開關(guān)電源電路。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一個或多個實施例可以具有如下優(yōu)點:
[0023]本發(fā)明通過在反激式開關(guān)電源電路中設(shè)置了鉗位延遲電路，并在變壓器中增設(shè)了輔助繞組，通過上述電路在MOS管從截止到再次導(dǎo)通時將MOS管的柵極電位鉗制為低，控制MOS管在其漏極電位阻尼振動的波谷處導(dǎo)通，這樣會使得MOS管導(dǎo)通時的電壓累積減小，避免電壓峰值，降低MOS管的開關(guān)損耗。
[0024]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0025]附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0026]圖1是一現(xiàn)有技術(shù)中反激式開關(guān)電源電路的示意圖；
[0027]圖2是反激式開關(guān)電源電路中MOS管漏極(D極)電位的阻尼振動示意圖；
[0028]圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的反激式開關(guān)電源電路的示意圖。
【具體實施方式】
[0029]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細說明。
[0030]請參考圖3，圖3顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的反激式電源開關(guān)電路，該反激式電源電路通過其內(nèi)部的鉗位延遲電路，能夠降低開關(guān)晶體管的開關(guān)損耗，進而提升電路效率。[0031 ] 如圖3所示，該反激式電源開關(guān)電路主要包括電壓輸入端Vin、變壓器200、整流二極管D2、輸出電容C2、電壓輸出端Vo、N溝道場效應(yīng)晶體管(簡稱MOS管)Q1、控制IC100及鉗位延遲電路300。
[0032]容易理解，圖3示出了 N溝道場效應(yīng)晶體管構(gòu)成的開關(guān)晶體管的一個示例，很明顯，開關(guān)晶體管不限于上面的設(shè)備。
[0033]其中，變壓器200包括一初級繞組、一次級繞組和置于該初級繞組一側(cè)的一輔助繞組。容易理解的是，該輔助繞組的匝數(shù)可由實際變壓器的需要來設(shè)計。根據(jù)同名端相位相同的原理，該輔助繞組與次級繞組一致，在MOS管Ql截止時開始輸出。
[0034]輸出二極管D2，其從變壓器200的次級繞組連接至該反激式開關(guān)電源電路的電壓輸出端Vo。如圖3所示，該輸出二極管D2的陽極連接次級繞組的第二端子(3號端)，該輸出二極管D2的陰極連接該反激式開關(guān)電源電路的電壓輸出端Vo。
[0035]輸出電容C2,其用于對輸出電壓進行濾波,該輸出電容C2 —端與反激式開關(guān)電源電路的輸出端連接，另一端連接至一接地參考。
[0036]MOS管Ql，其用于控制該變壓器200的初級繞組上的電壓，其中該MOS管Ql的一漏極連接至初級繞組的第二端子(2號端)。該MOS管Ql的一源極通過一電阻R4連接至一接地參考。在脈沖寬度調(diào)制信號關(guān)閉時，一反激電壓將被從次級繞組反射至初級繞組和輔助繞組。
[0037]控制IC100的VCC用于提供脈沖寬度調(diào)制信號以驅(qū)動MOS管Ql的柵極，其中控制IC100包括用于接收電壓的VCC輸入端、連接MOS管Ql的柵極的GATE端和連接接地參考的GND接地端。當(dāng)控制IC100所接收的電壓超過啟動閾值電壓時，該控制IC100就將產(chǎn)生一脈沖寬度調(diào)節(jié)信號，并從與MOS管Ql的一柵極連接GATE端發(fā)射出去。該脈沖寬度調(diào)節(jié)信號將驅(qū)動MOS管Ql的一柵極(G極)，以用于脈沖寬度調(diào)節(jié)控制。
[0038]鉗位延遲電路300用于將MOS管Ql的柵極電位鉗制為低電位，使得MOS管Ql在其漏極電位阻尼振動的波谷處導(dǎo)通，其中鉗位延遲電路300從輔助繞組連接至MOS管Ql的柵極。該鉗位延遲電路300包括一三極管Tl、一第一分壓電阻R1、一第二分壓電阻R2、一穩(wěn)壓電容Cl和一二極管Dl。
[0039]穩(wěn)壓電容Cl根據(jù)輔助繞組所產(chǎn)生的電壓進行充電，該穩(wěn)壓電容Cl與變壓器200的輔助繞組并聯(lián)連接，并且該穩(wěn)壓電容Cl的一端與輔助繞組的第一端子(6號端)一并連接至一接地參考。
[0040]二極管Dl從變壓器200的輔助繞組的第二端子(5號端)連接至穩(wěn)壓電容Cl的另一端。如圖所示，二極管Dl的陽極連接至該變壓器200的輔助繞組的第二端子，陰極連接該穩(wěn)壓電容Cl的一端。第一分壓電阻Rl和第二分壓電阻R2電阻串聯(lián)連接組成了分壓電路，該分壓電路與穩(wěn)壓電容Cl并聯(lián)。該分壓電路用于對穩(wěn)壓電容Cl內(nèi)部存儲的電壓進行分壓，即利用第一分壓電阻Rl和第二分壓電阻R2進行其內(nèi)部存儲的電壓的分壓。當(dāng)然，上述分壓電路僅為一優(yōu)選示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況來合理調(diào)整分壓電阻的大小，從而達到最好的效果。
[0041]三極管Tl在導(dǎo)通期間用于將MOS管Ql的柵極電位鉗制為低電位，使得MOS管Ql在其漏極電位阻尼振動的波谷處導(dǎo)通。該三極管Tl的基極連接至分壓電路(第一分壓電阻Rl和第二分壓電阻R2之間)，并且該三極管Tl的集電極連接至MOS管Ql的柵極。
[0042]另外，該反激式開關(guān)電源電路還包括一第一電阻R3，其從控制IC100的GATE端連接至MOS管Ql的柵極，起到限流作用，進而控制MOS管Ql的導(dǎo)通和截止的速度。一第二電阻R4，其從MOS管Ql的源極連接至一接地參考，該第二電阻R4在電路中也起到限流作用。
[0043]接著，說明該反激式電源開關(guān)電路的詳細操作。參閱圖3，首先，控制IC100檢測其VCC輸入端的電壓是否超過啟動閾值電壓，若檢測為是時，則該控制IC100將產(chǎn)生一脈沖寬度調(diào)制信號，并從與MOS管Ql的一柵極連接GATE端發(fā)射出去。
[0044]當(dāng)控制IC100輸出高電位至MOS管Ql的柵極時，MOS管Ql導(dǎo)通。此時，變壓器200的初級繞組的I號端為高電位，且變壓器600的輔助繞組6號端也為高電位端，則二極管Dl截止，鉗位延遲電路300不工作。
[0045]當(dāng)控制IC100輸出低電位至MOS管Ql的柵極時，MOS管Ql截止。MOS管Ql截止時，變壓器200的初級繞組的I號端為低電位，輔助繞組5號端為高電位端，其電壓波形同樣類似圖2所示為阻尼振動。此時二極管D2導(dǎo)通，鉗位延遲電路300開始工作。
[0046]具體地，由于合理的設(shè)置第一分壓電阻R1、第二分壓電阻R2和穩(wěn)壓電容Cl的大小，使得變壓器200的輔助繞組向Cl充電并通過第一分壓電阻Rl和第二分壓電阻R2分壓來導(dǎo)通三極管Tl，進而使得MOS管Ql的柵極鉗位為低電位，控制MOS管Ql在其漏極電位阻尼振動的波谷處延遲導(dǎo)通。
[0047]這主要考慮到，由于變壓器200內(nèi)部的寄生電容效應(yīng)，MOS管Ql關(guān)斷后，其漏極的電位不會立即穩(wěn)定，而會按照阻尼振動趨于穩(wěn)定，通過上述電路在MOS管從截止到再次導(dǎo)通時將MOS管的柵極電位鉗制為低，控制MOS管在其漏極電位阻尼振動的波谷處導(dǎo)通，這樣會使得MOS管導(dǎo)通時的電壓累積減小，避免電壓峰值，降低MOS管的開關(guān)損耗。這是因為，開關(guān)損耗近似等于Λν*ΛΙ/4，在波谷處AV最小，從而可以降低開關(guān)損耗。
[0048]另外，還涉及一種背光源驅(qū)動裝置，其包括上述的反激式開關(guān)電源電路。
[0049]綜上，本發(fā)明通過在反激式開關(guān)電源電路中設(shè)置了鉗位延遲電路，并在變壓器中增設(shè)了輔助繞組，通過利用該鉗位延遲電路能夠降低開關(guān)晶體管的開關(guān)損耗，進而提升電路效率。
[0050]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種反激式開關(guān)電源電路，包括: 一變壓器，其包括一初級繞組、一次級繞組和置于該初級繞組一側(cè)的一輔助繞組； 一輸出整流器，其從所述變壓器的次級繞組連接至所述反激式開關(guān)電源電路的輸出端; 一開關(guān)晶體管，其用于控制所述初級繞組上的電壓，其中所述開關(guān)晶體管的漏極連接至所述初級繞組的一端； 一控制器，其用于提供脈沖寬度調(diào)制信號以驅(qū)動所述開關(guān)晶體管的柵極，其中所述控制器包括連接所述開關(guān)晶體管的柵極的GATE端； 一鉗位延遲電路，其用于將所述開關(guān)晶體管的柵極電位鉗制為低電位，使得所述開關(guān)晶體管在其漏極電位阻尼振動的波谷處導(dǎo)通，其中所述鉗位延遲電路從所述輔助繞組連接至所述開關(guān)晶體管的柵極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反激式開關(guān)電源電路，其特征在于，所述鉗位延遲電路進一步包括: 一穩(wěn)壓電容，其根據(jù)所述輔助繞組所產(chǎn)生的電壓進行充電，所述穩(wěn)壓電容與所述輔助繞組并聯(lián)連接，并且所述穩(wěn)壓電容的一端與所述輔助繞組的第一端子一并連接至一接地參考； 一二極管，其從所述輔助繞組的第二端子連接至所述穩(wěn)壓電容的另一端； 一分壓電路，其用于對所述穩(wěn)壓電容內(nèi)部存儲的電壓進行分壓，所述分壓電路與所述穩(wěn)壓電容并聯(lián)連接； 一三極管，其在導(dǎo)通期間用于將所述開關(guān)晶體管的柵極電位鉗制為低電位，使得所述開關(guān)晶體管在其漏極電位阻尼振動的波谷處導(dǎo)通，其中所述三極管的基極連接至所述分壓電路，所述三極管的集電極連接至所述開關(guān)晶體管的柵極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反激式開關(guān)電源電路，其特征在于， 所述分壓電路由一第一分壓電阻和一第二分壓電阻串聯(lián)連接組成，所述三極管的基極連接至所述第一分壓電阻和第二分壓電阻之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反激式開關(guān)電源電路，其特征在于， 在所述控制器輸出低電位時，所述開關(guān)晶體管截止，進而所述輔助繞組向所述穩(wěn)壓電容充電并通過所述第一分壓電阻和第二分壓電阻分壓來導(dǎo)通所述三極管，所述三極管將所述開關(guān)晶體管的柵極電位鉗制為低電位，使得所述開關(guān)晶體管在其漏極電位阻尼振動的波谷處導(dǎo)通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的反激式開關(guān)電源電路，其特征在于， 在所述控制器輸出高電位時，所述開關(guān)晶體管導(dǎo)通，所述鉗位延遲電路不工作。
6.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的反激式開關(guān)電源電路，其特征在于，還包括: 一第一電阻，其從所述控制器的GATE端連接至所述開關(guān)晶體管的柵極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反激式開關(guān)電源電路，其特征在于，還包括: 一第二電阻，其從所述開關(guān)晶體管的源極連接至一接地參考。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的反激式開關(guān)電源電路，其特征在于，還包括: 一輸出電容，其用于對輸出電壓進行濾波，所述輸出電容一端與所述反激式開關(guān)電源電路的輸出端連接，另一端連接至一接地參考。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的反激式開關(guān)電源電路，其特征在于，所述輸出整流器為一整流二極管。
10.一種背光源驅(qū)動裝置，包括如權(quán)利要求1至9中任一項所述的反激式開關(guān)電源電路。
【文檔編號】H02M1/08GK103683867SQ201310656759
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】王照, 曹丹 申請人:深圳市華星光電技術(shù)有限公司