專利名稱：類似推挽拓?fù)涞陌霕蜷_關(guān)變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及開關(guān)變換器領(lǐng)域，特別是一種類似推挽拓?fù)涞陌霕蜷_關(guān)變換器。把它應(yīng)用到熒光燈、節(jié)能燈、高壓鈉燈、金鹵燈等的電子鎮(zhèn)流器，石英燈、霓虹燈等的電子變壓器，應(yīng)急燈等的逆變器和開關(guān)電源等產(chǎn)品中，很有價值。
目前在電子照明、燈飾和開關(guān)電源等產(chǎn)品中使用的開關(guān)變換器有半橋式、全橋式和推挽式等，用得最廣泛的是半橋式電路，它有許多優(yōu)點電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低、容易起振、開關(guān)三極管承受的反壓與輸入直流電壓相等。但它的致命缺點是因兩只開關(guān)三極管直接串聯(lián)后跨接在直流電壓上，因而常常由于三極管開關(guān)時間的差異出現(xiàn)共同導(dǎo)通問題(簡稱“共導(dǎo)”)而被燒毀，產(chǎn)品有80％的損壞是由此造成的，這就是這類產(chǎn)品可靠性差的根本原因。
本實用新型的目的是針對使用最廣泛的半橋電路，提供一種類似推挽拓?fù)涞陌霕蜷_關(guān)變換器，它既保留了半橋電路的上述優(yōu)點，又克服了它的致命缺點，使“共導(dǎo)”問題從根本上得到解決，可靠性得到極大提高。
本實用新型的實施方案是它包括整流濾波后的直流電源(也可以是其他形式直流電源)、啟動電路、類似推挽拓?fù)涞拈_關(guān)振蕩電路、續(xù)流電路、輸出電路等。本實用新型的特征在于開關(guān)振蕩電路的開關(guān)三極管的橋臂是由三極管BG1、線圈N1(L1)、線圈N2(L2)和三極管BG2這四個元件串聯(lián)起來構(gòu)成，其中BG1的集電極接在直流電源正極輸出端A上，BG1的發(fā)射極與線圈N1(L1)的同名端1相接，線圈N1(L1)的另一端與線圈N2(L2)的一端相接，這兩個線圈的連接點0構(gòu)成半橋電路的中心抽頭，線圈N2(L2)的另一端2為同名端，接在三極管BG2的集電極上，BG2的發(fā)射極與直流電源負(fù)極輸出端B相連。續(xù)流二極管D7的正極接在直流電源負(fù)極B上，D3的負(fù)極與線圈N1(L1)的同名端1相接，續(xù)流二極管D8的正極與線圈N2(L2)的同名端2相接，D8的負(fù)極接在直流電源正極A上。半橋電容C3的一端接在電源正極A點上，另一端與半橋電容C4相連，C4的另一端接在電源負(fù)極B點上。C3和C4相連的K點形成半橋電容橋臂的中點。兩只半橋電容C3和C4當(dāng)中，可以只用電容C3或只用電容C4，也能正常工作。
本實用新型的特別優(yōu)點(1)由于創(chuàng)造出類似推挽拓?fù)涞拈_關(guān)振蕩電路，能有效地解決了半橋電路中的兩只開關(guān)三極管存在的“共導(dǎo)”問題，使產(chǎn)品的可靠性極大地提高；(2)本實用新型改善了三極管的開關(guān)特性，令兩只開關(guān)三極管的集電極電壓波形的上升沿、下降沿比較陡直，且飽和壓降小，從而降低了三極管的溫升，有效地延長了產(chǎn)品壽命。
以下結(jié)合附圖
對本實用新型加以說明。
附圖為本實用新型的電路結(jié)構(gòu)圖。
如附圖所示本實用新型是由橋式整流濾波電路(二極管D1～D4、電解電容器C1；也可以用其他形式的直流電源代替)、啟動電路(電阻R1、電容C2、二極管D5、觸發(fā)二極管D6)、類似推挽拓?fù)涞拈_關(guān)振蕩電路(開關(guān)三極管BG1、BG2、線圈N1(L1)、N2(L2)、基極電阻R2R3、基極二極管D9D10、磁環(huán)耦合變壓器T1及其線圈n0n1n2)、續(xù)流電路(二極管D7D8)、半橋電容(C3C4也可以只要C3或C4)和輸出電路(推挽電感L1L2、輸出電容C5、變壓器T2的推挽繞組N1N2和輸出繞組N3)等共同構(gòu)成。
電路工作原理交流電壓UAC經(jīng)橋式整流濾波后獲得脈動直流電壓UDC(也可以由其他形式的直流電源代替)。當(dāng)電容C2經(jīng)電阻R1充電至觸發(fā)二極管D6的擊穿電壓時，D6立即導(dǎo)通，呈現(xiàn)負(fù)阻特性，給三極管BG2提供一個較大的啟動電流，BG2開始導(dǎo)通。由于磁環(huán)線圈同名端的接法保證三極管的正反饋作用，使得BG2飽和、BG1截止。又由于主電路電流變化率符號的改變，通過磁環(huán)線圈的作用導(dǎo)致BG1飽和、BG2截止。如此反復(fù)，BG1和BG2輪流飽和與截止，形成高頻開關(guān)振蕩，負(fù)載Z1或Z2得到高頻輸出功率，電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)。Z1為負(fù)阻特性負(fù)載，如熒光燈、節(jié)能燈、高壓鈉燈、金鹵燈等，Z2為其他負(fù)載，如石英燈、霓虹燈、高頻整流輸出電路等。當(dāng)只有Z1負(fù)載時，T2不設(shè)繞組N3當(dāng)只有Z2負(fù)載時，就把Z1短接即可。
解決開關(guān)三極管“共導(dǎo)”問題的原理如下為簡單起見，設(shè)只有負(fù)載Z1。當(dāng)BG1飽和BG2截止時，電容C4充電、C3放電，C4充電電流從A點→BG1→L1→n0→Z1(C5)→C4→B點，C3放電電流從C3上端→BG1→L1→n0→Z1(C5)→C3下端，可見，這兩路電流從L1的同名端1流入當(dāng)BG1截止BG2飽和時，電容C3充電C4放電，C3充電電流從A點→C3→Z1(C5)→n0→L2→BG2→B點，C4放電電流從C4上端→Z1(C5)→n0→L2→BG2→C4下端?？梢?，這兩路電流從L2的異名端0流入。當(dāng)BG1從飽和轉(zhuǎn)為截止瞬間，L1上的電流不能突變，其續(xù)流路徑從L1的0點→n0→Z1(C5)→C4→D7→L1的1點；此時L2的互感電壓的極性是節(jié)點0為正，節(jié)點2為負(fù)，其續(xù)流路徑從0點→n0→Z1(C5)→C4→D10(n2→R3)→BG2的bc結(jié)→2點。BG2從飽和轉(zhuǎn)為截止瞬間，L2上的電流也不能突變，其續(xù)流路徑從L2的2點→D8→C3→Z1(C5)→n0→L2的0點。此時L1的互感電壓的極性是節(jié)點1為正，節(jié)點0為負(fù)，其續(xù)流路徑從1點→D9(n1→R2)→BG1的bc結(jié)→C3→Z2(C5)→0點。可見，不管是電容C3C4的充放電的電流還是電感L1L2的充放磁的電流，以及所有續(xù)流電流均通過負(fù)載Z1，給Z1提供高頻輸出功率。
當(dāng)BG1飽和BG2截止時，電流在L1上產(chǎn)生的電壓U10為自感電壓，同時在L2上感應(yīng)的電壓U02為互感電壓。同理，當(dāng)BG1截止BG2飽和時，U10為互感電壓，U02為自感電壓。由于節(jié)點1和節(jié)點2為同名端，所以自感電壓和互感電壓在任何瞬間都是大小相等方向相反，即U10＝-U02，亦即U10和U20的波形是相互重合的。因此，節(jié)點1和節(jié)點2的電位在任何瞬間都是相等的。但在電路結(jié)構(gòu)上，節(jié)點1和節(jié)點2被L1和L2串起來隔開，我們稱這種等電位為“動態(tài)等電位”。從電工原理可知等電位的節(jié)點之間是沒有電流的。所以在任何瞬間，電流不可能從節(jié)點1直接流向節(jié)點2，也就是說不可能因BG1和BG2同時飽和造成大電流從節(jié)點1直接流向節(jié)點2而把直流電源電壓UDC短路，亦即在本實用新型的電路結(jié)構(gòu)中，“共導(dǎo)”問題根本不會發(fā)生。我們通過大量模擬“共導(dǎo)”試驗和批量產(chǎn)品實踐應(yīng)用均證明了上述結(jié)論的正確性。在模擬試驗中，傳統(tǒng)半橋電路的開關(guān)三極管立即被燒毀(4只整流二極管、保險絲也被燒掉)，而本實用新型的開關(guān)三極管等所有元件均完好無損。
權(quán)利要求1.一種類似推挽拓?fù)涞陌霕蜷_關(guān)變換器，包括直流電源、啟動電路、類似推挽拓?fù)涞陌霕蜷_關(guān)振蕩電路、續(xù)流電路、輸出電路等，其特征在于所說的類似推挽拓?fù)涞陌霕蜷_關(guān)振蕩電路的三極管橋臂是由三極管BG1、線圈N1(L1)、線圈N2(L2)和三極管BG2這四個元件串聯(lián)起來構(gòu)成，其中BG1的集電極接在直流電源正極輸出端A上，BG1的發(fā)射極與線圈N1(L1)的同名端1相接，線圈N1(L1)的另一端與線圈N2(L2)的一端相接，這兩個線圈的連接點0構(gòu)成橋臂的中心抽頭，線圈N2(L2)的另一端2為同名端，接在三極管BG2的集電極上，BG2的發(fā)射極與直流電源負(fù)極輸出端B相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的類似推挽拓?fù)涞陌霕蜷_關(guān)變換器，其特征在于續(xù)流二極管D7的正極接在直流電源負(fù)極B上，D7的負(fù)極與線圈N1(L1)的同名端1相接，續(xù)流二極管D8的正極與線圈N2(L2)的同名端2相接，D8的負(fù)極接在直流電源正極A上；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的類似推挽拓?fù)涞陌霕蜷_關(guān)變換器，其特性在于兩只半橋電容C3和C4當(dāng)中，可以只用電容C3或只用電容C4，電路也能正常工作。
專利摘要本實用新型提供了一種類似推挽拓?fù)涞陌霕蜷_關(guān)變換器,它包括了直流電源、啟動電路、類似推挽拓?fù)涞陌霕蜷_關(guān)振蕩電路、續(xù)流電路、輸出電路等。其特征在于開關(guān)三極管的橋臂是由三極管BG
文檔編號H02M1/00GK2372823SQ99235520
公開日2000年4月5日 申請日期1999年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月11日
發(fā)明者羅初東, 陳鳥常, 羅穗生 申請人:羅初東, 陳鳥常, 羅穗生