專利名稱：轉(zhuǎn)換電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)換電源裝置，詳細(xì)地說是涉及將輸入交流電源(以下簡稱″AC″)變換為直流電源(以下簡稱″DC″)的轉(zhuǎn)換電源裝置。
電視機(jī)或個人計算機(jī)等電子設(shè)備基本上都備有將外部施加的交流電源變換為直流電源的轉(zhuǎn)換電源裝置。近來對這種轉(zhuǎn)換電源裝置提出了限制高次諧波電流和降低耗電量的要求。高次諧波電流是使轉(zhuǎn)換電源裝置電源線路的電流波形發(fā)生畸變的原因。為防止這種畸變必需附加其他電路和部件。有關(guān)高次諧波電流的限制，雖然各國根據(jù)國際電子技術(shù)委員會(IEC)制定的標(biāo)準(zhǔn)(IEC100—3—2)，也制定了內(nèi)容相同的標(biāo)準(zhǔn)值，但是為了符合這樣的標(biāo)準(zhǔn)值，通常必須追加其他電路和部件，因此使電子設(shè)備的成本增加，而且由于追加電路造成的損耗更會使變換效率降低。為抑制由轉(zhuǎn)換電源裝置產(chǎn)生的二氧化碳的排放量，對各種電氣產(chǎn)品等有強(qiáng)制要求削減耗電量的趨勢。
圖1所示為迄今使用的轉(zhuǎn)換電源裝置的電路。
圖1(A)為最一般的正向型轉(zhuǎn)換電源電路，AC輸入由整流器R1變換成DC并用扼流圈L1和電容器C1平滑紋波電壓。扼流圈L1還具有改善功率因數(shù)的功能。電容器C1當(dāng)常用電源瞬間斷路時具有保持能力。
當(dāng)開關(guān)器件M1導(dǎo)通時，施加在變壓器T1上的電壓感應(yīng)到次級繞組并通過整流二極管D6變換為含有紋波的DC，再用濾波扼流圈L2和濾波電容器C2變換成直流。續(xù)流二極管D7用于使濾波扼流圈L2的電流能連續(xù)流動。
圖1(B)由于插入了由扼流圈L1、升壓開關(guān)晶體管M2、升壓整流二極管D8和電容器C1組成的升壓型變換器，所以通過升壓開關(guān)晶體管M2在高頻下的開關(guān)動作，所以所用的扼流圈L1與圖1(A)中的相比非常之小，并能充分地限制相應(yīng)的高次諧波電流。
圖1(C)是奧利琴(Origin)電氣公司在電子情報通信學(xué)會的新學(xué)技報第92卷第48期及第94卷第63期上發(fā)表的，該電路省掉了圖1(B)的升壓開關(guān)晶體管M2，而以開關(guān)晶體管M1兼起同樣作用。該電路只有一個開關(guān)器件M1(開關(guān)晶體管M1)，因而具有開關(guān)器件驅(qū)動控制電路簡單的優(yōu)點。
但是，如按照圖1(A)的電路，則因紋波電壓出現(xiàn)在常用頻率下，所以存在著扼流圈L1必須具有很大電感值的缺點。
如按照圖1(B)的電路，由于需追加升壓開關(guān)晶體管M2、升壓整流二極管D8，所以其缺點是效率降低。
另外，如按照圖1(C)的電路，與圖1(B)的電路相同需追加升壓整流二極管D8，所以缺點也是效率降低。
因此，本發(fā)明的目的是用簡單的電路結(jié)構(gòu)提供高功率因數(shù)的開關(guān)電源裝置。
本發(fā)明的另一目的是用簡單的電路結(jié)構(gòu)提供能夠抑制高次諧波電流發(fā)生的轉(zhuǎn)換電源裝置。
本發(fā)明更進(jìn)一步的目的是用簡單的電路結(jié)構(gòu)提供具有高效率的轉(zhuǎn)換電源裝置。
為達(dá)到本發(fā)明的上述目的，基于本發(fā)明的轉(zhuǎn)換電源裝置的特征在于備有一個電極連接于交流輸入電源整流器輸出端的電感元件、連接在上述電感元件另一個電極與接地電壓之間的開關(guān)器件、一個電極連接于上述電感線圈的上述另一個電極上的電容元件、初級繞組連接于上述電容元件另一電極的變壓器。
圖1為迄今使用的轉(zhuǎn)換電源裝置的電路圖。
圖2所示為基于本發(fā)明的轉(zhuǎn)換電源裝置一個實施例的電路圖。
圖3所示為圖2的可能變形例子的電路圖。
圖4所示為基于本發(fā)明的轉(zhuǎn)換電源裝置另一個實施例的電路圖。
圖5所示為圖4的可能變形例子的電路圖。
圖6為與基于本發(fā)明的轉(zhuǎn)換電源裝置主要部件有關(guān)的電壓及電流波形圖。
圖中符號說明1、3、5、7二極管9扼流圈10一次整流器11開關(guān)晶體管13電容器15變壓器17整流二極管18整流晶體管19濾波電容器
23變壓器25第1整流二極管26第1整流晶體管27續(xù)流二極管28續(xù)流晶體管29濾波扼流圈31第1濾波電容器33第2整流二極管34第2整流晶體管35第2濾波電容器n1初級繞組n2次級繞組n2′第2次級繞組以下，根據(jù)附圖詳細(xì)說明基于本發(fā)明的最佳實施例。
圖2為基于本發(fā)明的轉(zhuǎn)換電源裝置一個實施例中的阻尼振蕩扼流型轉(zhuǎn)換電源裝置。如圖2所示，交流電源(AC)施加在由二極管(1、3、5、7)構(gòu)成的一次整流器(10)上。扼流圈(9)的一個電極連接于整流器(10)的輸出端而另一電極連接在開關(guān)晶體管(11)的漏極上。開關(guān)晶體管(11)為N型溝道結(jié)型場效應(yīng)晶體管，其源極接地，柵極連接于輸出規(guī)定間隔脈沖信號的脈寬調(diào)制器(圖中未畫出)。扼流圈(9)通過電容器(13)連接在變壓器(15)的初級繞組(n1)的一端。變壓器(15)初級繞組(n1)的另一端接地。變壓器(15)的次級繞組(n2)連接在整流二極管(17)的正極與接地之間。濾波電容器(19)連接在整流二極管(17)的負(fù)極與接地之間。直流電壓(DC)從濾波電容器(19)的兩端檢出。
在表示出圖2的可能變形例子的圖3中，使用由N型溝道結(jié)型場效應(yīng)晶體管構(gòu)成的整流晶體管(18)代替整流二極管(17)。整流晶體管(18)的漏極連接在變壓器(15)次級繞組(n2)的一端，源極與濾波電容器(19)的一端連接，而柵極和變壓器(15)次級繞組(n2)的另一端一起接地。
在圖2中，通過開關(guān)晶體管(11)在高頻下的開關(guān)動作，扼流圈(9)可以在與圖1(A)和(B)相同的電感下具有相同的功率因數(shù)。另外，圖2的開關(guān)晶體管(11)由于和圖1(A)和(B)的開關(guān)晶體管(M1)動作相同，所以可進(jìn)行改善功率因數(shù)的運(yùn)作和變換器的運(yùn)作。在圖2中以整流二極管(17)進(jìn)行整流運(yùn)作，而圖3中則以整流晶體管(18)進(jìn)行整流運(yùn)作。
與圖2及圖3電路有關(guān)的運(yùn)作和后面所述的圖4及圖5的電路基本相同，所以與圖4及圖5合并在一起說明。
圖4為基于本發(fā)明的轉(zhuǎn)換電源裝置的另一個實施例中的正向型轉(zhuǎn)換電源裝置。在圖4中，變壓器(23)由初級繞組(n1)、第1次級繞組(n2)和第2次級繞組(n2′)構(gòu)成。應(yīng)用于變壓器(23)初級繞組(n1)的電路結(jié)構(gòu)與圖2及圖3的相同。變壓器(23)第1次級繞組(n2)的一端連接于第1整流二極管(25)的正極，第1次級繞組(n2)的另一端與續(xù)流二極管(27)的正極連接。第1整流二極管(25)和續(xù)流二極管(27)的負(fù)極共同連接于濾波扼流圈(29)的一個電極。第1濾波電容器(31)連接在濾波扼流圈(29)的另一電極與接地之間。第1直流電壓(DC1)從第1濾波電容器(31)兩端檢出。另一方面，變壓器(23)第2次級繞組的一端連接于第2整流二極管(33)的正極，另一端接地。第2濾波電容器(35)連接在第2整流二極管(33)的負(fù)極與接地之間。第2直流電壓(DC2)從第2濾波電容器(35)兩端檢出。
在表示出圖4的可能變形例子的圖5中，使用N型溝道結(jié)型場效應(yīng)晶體管代替二極管，用作二次整流和續(xù)流整流。代替圖4中第1整流二極管(25)所采用的第1整流晶體管(26)的漏極連接于第1次級繞組(n2)的一端，源極與濾波扼流圈(29)的一個電極連接，而柵極和第1次級繞組(n2)的另一端一起接地。代替圖4中續(xù)流二極管(27)所采用的續(xù)流晶體管(28)的漏極接地，源極與第1整流晶體管(26)的源極與濾波扼流圈(29)的一個電極連接，而柵極在第1次級繞組(n2)的一端連接于第1整流晶體管(26)的漏極。另外，代替圖4中第2整流管(33)所采用的第2整流晶體管(34)的漏極連接于變壓器(23)第2次級繞組(n2′)的一端，柵極和第2次級繞組(n2′)的另一端一起接地，而源極與第2濾波電容器(35)的電極連接。與圖4的情況相同，第1和第2直流電壓(DG1和DC2)分別從第1和第2濾波電容器(31和35)的兩端檢出。在圖4和圖5中，變壓器(23)的第2次級繞組(n2′)一邊所構(gòu)成的整流電路用于將變壓器(23)的勵磁電流產(chǎn)生的回掃電壓箝位。
下面參照圖6說明基于本發(fā)明的轉(zhuǎn)換電源裝置的運(yùn)作。在上述圖2～圖5中示出的基于本發(fā)明的各種轉(zhuǎn)換電源裝置，其運(yùn)作過程和結(jié)果是相同的，因此為便于理解，根據(jù)圖5說明其運(yùn)作。開關(guān)(11)為N型溝道結(jié)型場效應(yīng)晶體管，因其柵極連接于脈寬調(diào)制器(圖中未畫出)，當(dāng)脈寬調(diào)制器(圖中未畫出)輸出″高″狀態(tài)的脈沖信號，則漏與源之間的電壓差超過門限電壓而導(dǎo)通。因此，如圖6所示，開關(guān)晶體管(11)的漏—源之間的電壓將按照脈寬調(diào)制器(圖中未畫出)輸出的脈沖信號波形從高電平(電源電壓電平)到低電平(接地電壓電平)、再從低電平到高電平，如此反復(fù)變化，呈現(xiàn)為數(shù)字脈沖。因而當(dāng)開關(guān)晶體管(11)導(dǎo)通，而在漏—源之間流過電流的t1～t2期間(開關(guān)晶體管導(dǎo)通期間)，扼流圈(9)的電流增加。通過扼流圈(9)的電流，在開始流過開關(guān)晶體管(11)之后，隨著開關(guān)晶體管(11)的導(dǎo)電溝道趨向夾斷狀態(tài)，變成向電容器(13)充電的方向流動。通過電容器(13)的電壓施加在變壓器(23)的初級繞組(n1)上，因而變壓器(23)第1次級繞組(n2)和第2次級繞組(n2′)在t1～t2之間產(chǎn)生正電壓。該正電壓的電平位于電源電壓與接地電壓之間，其電平值達(dá)到能使第1和第2整流晶體管(26和34)導(dǎo)通的程度。即開關(guān)晶體管(11)導(dǎo)通時流過扼流圈(9)的電流與開關(guān)晶體管(11)截止時流過電容器(13)的電流是相等的。
因此，隨著整流晶體管(26和34)在如圖6所示的柵極電壓下導(dǎo)通，可獲得第1和第2直流電壓(DC1、DC2)。這時，續(xù)流晶體管(28)與第1整流管(26)互補(bǔ)運(yùn)作。
另一方面，當(dāng)開關(guān)晶體管(11)到達(dá)夾斷狀態(tài)而截止時，就是說在圖6的t2～t3期間，扼流圈(9)的電流減少。這時在變壓器(23)的初級繞組(n1)一側(cè)形成負(fù)電壓，所以在整流晶體管(26和34)的柵極上施加了″低″狀態(tài)電壓。相反，由于在續(xù)流晶體管(28)的柵極上施加″高″狀態(tài)電壓，因而續(xù)流晶體管(28)導(dǎo)通。
在圖6的波形圖上表示出扼流圈(9)的電流隨著開關(guān)晶體管(11)的導(dǎo)通和截止而增加和減少，但如適當(dāng)選擇扼流圈(9)的電感值，則盡管開關(guān)晶體管(11)反復(fù)導(dǎo)通和截止，仍可得到恒定的扼流圈(9)的電流。由此可知，由于對連續(xù)輸入的交流電流可以獲得恒定流通的扼流圈(9)的電流，因此功率因數(shù)提高。
如按照本發(fā)明，則不需要使用如現(xiàn)有轉(zhuǎn)換電源裝置的圖1(B)電路那樣的升壓整流二極管等部件，因而功率損耗降低、變換效率提高。另外，如上所述，由于本發(fā)明可使用場效應(yīng)晶體管代替二極管，用作二次整流，所以能夠?qū)崿F(xiàn)效率更高的轉(zhuǎn)換電源裝置。
如上所述，本發(fā)明可用簡單的電路改善功率因數(shù)、適應(yīng)對高次諧波電流的限制，并能提高效率。同時，因電路簡單，所以具有能夠供給低廉轉(zhuǎn)換電源的效果。另外，必須注意到，除已介紹的實施例以外，凡具有本發(fā)明領(lǐng)域一般知識的人都可以對按照本發(fā)明可能實施的方式進(jìn)行變更。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)換電源裝置，其特征在于備有一個電極連接于交流輸入電源整流器輸出端上的電感元件、連接在上述電感元件另一個電極與接地電壓之間的開關(guān)器件、一個電極連接于上述電感元件的上述另個一電極上的電容元件、初級繞組連接于上述電容元件的另一個電極上的變壓器。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換電源裝置，其特征在于上述電感元件為扼流圈。
3.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換電源裝置，其特征在于上述開關(guān)器件為導(dǎo)電溝道連接在上述電感元件另一電極與接地電壓之間的場效應(yīng)晶體管。
4.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換電源裝置，其特征在于上述電容元件為電容器。
5.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換電源裝置，其特征在于另外還備有正極連接于上述變壓器次級繞組的二極管、連接在上述二極管負(fù)極與接地電壓之間的電容器。
6.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換電源裝置，其特征在于另外還備有導(dǎo)電溝道連接于上述變壓器的次級繞組一端而柵極連接于次級繞組另一端的場效應(yīng)晶體管、連接在上述場效應(yīng)晶體管導(dǎo)電溝道的另一端與接地電壓之間的電容器。
7.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換電源裝置，其特征在于備有正極連接于上述變壓器次級繞組一端的第1二極管、正極連接于上述次級繞組另一端而負(fù)極連接于上述第1二極管負(fù)極的第2二極管、一個電極同時連接于上述第1和第2二極管負(fù)極的扼流圈、連接在上述扼流圈另一個電極與接地電壓之間的電容器。
8.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換電源裝置，其特征在于上述變壓器具有第1次級繞組和第2次級繞組，而轉(zhuǎn)換電源裝置備有正極連接于上述第1次級繞組一端的第1二極管、正極連接于上述第1次級繞組另一端而負(fù)極連接于上述第1二極管負(fù)極的第2二極管、一個電極同時連接于上述第1和第2二極管負(fù)極上的扼流圈、連接在上述扼流圈另一電極與接地電壓之間的第1電容器、正極連接于上述第2次級繞組一端的第3二極管、連接在上述第3二極管負(fù)極與上述接地電壓之間的第2電容器。
9.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換電源裝置，其特征在于備有導(dǎo)電溝道一端連接于上述變壓器的上述次級繞組一端而柵極連接于次級繞組另一端的第1晶體管，柵極連接于上述次級繞組一端、導(dǎo)電溝道一端連接接地電壓而另一端與上述第1晶體管的上述導(dǎo)電溝道另一端連接的第2晶體管，一個電極同時連接于上述第1和第2晶體管的上述導(dǎo)電溝道另一端的扼流圈、連接在上述扼流圈另一電極與上述接地電壓之間的電容器。
10.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換電源裝置，其特征在于上述變壓器具有第1次級繞組和第2次級繞組，而轉(zhuǎn)換電源裝置備有導(dǎo)電溝道一端連接于上述第1次級繞組一端而柵極連接于上述次級繞組另一端的整流晶體管，柵極連接于上述第1次級繞組一端、導(dǎo)電溝道一端連接接地電壓而另一端與上述第1晶體管的上述導(dǎo)電溝道另一端連接的第2晶體管，一個電極同時連接于上述第1和第2晶體管的上述導(dǎo)電溝道另一端的扼流圈、連接在上述扼流圈另一電極與上述接地電壓之間的第1電容器、導(dǎo)電溝道一端連接于上述第2次級繞組一端而柵極連接于上述第2次級繞組另一端的第3晶體管、連接在上述第3晶體管的導(dǎo)電溝道另一端與上述接地電壓之間的第2電容器。
全文摘要
以簡單的電路結(jié)構(gòu)提供具有高功率因數(shù)和高效率并能抑制高次諧波電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換電源裝置。備有一電極連接于交流輸入電源整流器輸出端的電感元件、連接在上述電感元件另一個電極與接地電壓之間的開關(guān)器件、一個電極連接于上述電感線圈的上述另一個電極的電容元件、初級繞組連接于上述電容元件另一個電極的變壓器。
文檔編號H02M3/335GK1122530SQ9511629
公開日1996年5月15日 申請日期1995年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月5日
發(fā)明者梁準(zhǔn)絃 申請人:三星電子株式會社