專利名稱：用于彩色電視機的多倍功率開關(guān)電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種開關(guān)電源裝置，確切地說，涉及一種用于彩色電視機的多倍功率開關(guān)電源裝置，屬于模擬電子技術(shù)中的開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域。
開關(guān)電源的電路技術(shù)業(yè)已成熟，并逐漸廣泛地應(yīng)用于諸多電子產(chǎn)品中。在視聽領(lǐng)域內(nèi)，更加普遍地利用開關(guān)電源電路作為設(shè)備的電源裝置。在不同的應(yīng)用場合中，對開關(guān)電源裝置的電路各元器件的性能指標(biāo)要求也是有所不同的，相應(yīng)地，其價格成本也是相差甚大。在普通CRT彩電中，開關(guān)電源裝置的功率是從幾十瓦到100-200瓦不等；對背部投影式電視機，由于需要有較大的偏轉(zhuǎn)驅(qū)動及伴音功放的功率較大，其開關(guān)電源裝置的功率需要達到300W左右。如果使背投的伴音功放按照中檔音響的等級來設(shè)計的話，則該開關(guān)電源裝置的功率還需要額外加大100瓦，即400瓦，甚至更高。
目前，國內(nèi)外擴大彩電的開關(guān)電源裝置功率的方案主要有兩種，一種是增加電路各元器件電氣參數(shù)的極限條件，如索尼公司的產(chǎn)品；另一種是直接采用兩套幾乎獨立的開關(guān)電源裝置來供應(yīng)一臺彩電使用，即簡單地兩合一而使電源功率加倍，如東芝，三星公司的產(chǎn)品。上述兩種方法都有一定的缺陷，前者擴展的功率還是有限，且對器件的參數(shù)要求苛刻。后者雖然對器件電氣參數(shù)的要求較低，功率充裕；但是其體積較大，成本也較高，且工作可靠性又較原型電路有一定的下降?？傊瑪U大彩電的電源裝置功率不但受限于器件的技術(shù)條件，也受限于不同應(yīng)用場合的要求，以及彩電的本身空間的限度。
本實用新型的目的是提供一種可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，用一種全新結(jié)構(gòu)方式來實現(xiàn)開關(guān)電源裝置的功率擴展的用于彩色電視機的多倍功率開關(guān)電源裝置，其不但具有更大的功率輸出，比較容易地擴大電源裝置容量，可以達到原型電路的2倍、3倍……，同時還具有較小的體積，較低的成本和更高的工作可靠性。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的包括有順序連接的驅(qū)動電路、功率驅(qū)動輸出管和開關(guān)變壓器部分所組成，其特征在于其輸出級是由其次級各繞組的匝數(shù)比值皆相同的多個開關(guān)變壓器所組成；且這些開關(guān)變壓器的初級繞組的驅(qū)動供流是受控于來自監(jiān)測同一輸出電氣參數(shù)的誤差取樣的反饋回路。所述的各個變壓器相應(yīng)的輸出繞組的聯(lián)接方式，可以是串聯(lián)輸出方式，也可以是并聯(lián)輸出方式；所述的串聯(lián)輸出方式，包含有直串式輸出或逐級串接式輸出。
所述的并聯(lián)輸出方式，包含有直并式輸出或強制并流式輸出。
所述的各個開關(guān)變壓器的初級繞組與功率管的配合關(guān)系，可以是獨立驅(qū)動式，也可以是串聯(lián)驅(qū)動式，還可以是并聯(lián)驅(qū)動式。
所述的獨立驅(qū)動方式是開關(guān)電源中的各個末級功率管與開關(guān)變壓器初級的串接通道是獨立的。
所述的串接驅(qū)動方式是各開關(guān)變壓器的初級各繞組是相互串聯(lián)后，再與末級功率管串聯(lián)的。
所述的并聯(lián)驅(qū)動方式是各開關(guān)變壓器的初級各繞組是并聯(lián)后，再與末級功率管串聯(lián)的。
所述的初級繞組的驅(qū)動供流是受控于來自監(jiān)測同一輸出電氣參數(shù)的誤差取樣的反饋回路是指對輸出的同一電壓或電流數(shù)值進行誤差取樣，同時對所有功率驅(qū)動管進行調(diào)頻或調(diào)寬的反饋控制。
本實用新型的特點是在開關(guān)電源的前級驅(qū)動部分仍然沿用現(xiàn)有的成熟技術(shù)，只是在其功率輸出部分采用本實用新型首創(chuàng)的由其次級各繞組的匝數(shù)比值皆相同的多個開關(guān)變壓器組成其輸出級的串(并)式倍功率技術(shù)的電源裝置，這樣從電路理論機理上，可以共用同一套驅(qū)動電路部分；而且，沿用原有成熟的前級驅(qū)動電路，能夠保證該電路工作的可靠性及其他電氣性能品質(zhì)，并使器件的數(shù)量約減少了40％左右，而其電源各個參數(shù)的性能與東芝、三星及索尼產(chǎn)品相比較，則反而有所改善。因為與東芝、三星以及索尼產(chǎn)品相比較，本實用新型使用的器件大量減少，可以增加該電源電路的可靠性，并使體積大大減少，并且，該開關(guān)變壓器繞組線徑的加大，又有利于輸出狀況的改善。此外，本實用新型的開關(guān)電源裝置還具有易于擴展為3倍或3倍以上功率的獨特性能。
以下結(jié)合附圖和多個較佳實施例對本實用新型的電路結(jié)構(gòu)、特征及功效作進一步說明


圖1是本實用新型的第一實施例直串式多倍率功率開關(guān)電源的電原理圖；圖2是本實用新型的第二實施例逐級串接式多倍率功率開關(guān)電源的電原理圖；圖3是本實用新型的第三實施例直并式多倍率功率開關(guān)電源的電原理圖；圖4是本實用新型的第四實施例強制并流式并聯(lián)多倍率功率開關(guān)電源的電原理圖；圖5是本實用新型的第五實施例串并混合型多功率開關(guān)電源的電原理圖；圖6、圖7分別是本實用新型的初級與功率管的另外兩種配合方法。
本實用新型是一種用于彩色電視機的多倍率功率開關(guān)電源裝置，其也是由順序連接的驅(qū)動電路、功率驅(qū)動輸出管和開關(guān)變壓器部分所組成，其中前級驅(qū)動電路和功率驅(qū)動輸出管都是采用成熟的現(xiàn)有技術(shù)，其主要特征在于其輸出級是由其次級各繞組的匝數(shù)比值皆相同的多個開關(guān)變壓器所組成；且這些開關(guān)變壓器的初級繞組的驅(qū)動供流是受控于來自監(jiān)測同一輸出電氣參數(shù)的誤差取樣的反饋回路。
參見圖1所示的本實用新型的第一實施例直串式多倍率功率開關(guān)電源的電原理圖，其工作原理是開關(guān)變壓器T1、T2的兩個次級繞組n1、n2和n′1∶n′2分別同相串聯(lián)，從而使其感生的電動勢同向，能夠相互疊加加強。功率驅(qū)動開關(guān)管Q1、Q2分別被兩個保持嚴(yán)格同步相位的脈沖信號驅(qū)動，這樣，開關(guān)變壓器T1、T2的次級各繞組n1、n2、n′1∶n′2在任意時刻都具備相同相位的感生電動勢，由于采用同向串接法，各串接繞組的電動勢的輸出將是各獨立繞組電動勢數(shù)值的疊加。當(dāng)驅(qū)動脈沖使Q1、Q2導(dǎo)通時，電源(+300V)向開關(guān)變壓器T1、T2供給電流并轉(zhuǎn)化為磁場能量，為使各繞組串聯(lián)后的最后輸出能按比例相互協(xié)調(diào)，每一個開關(guān)變壓器的次級各繞組的匝數(shù)比必須是一個同樣的數(shù)值；也就是說，開關(guān)變壓器T1的次級各繞組n1、n2的匝數(shù)比要和開關(guān)變壓器T2的各相應(yīng)繞組n′1∶n′2的匝數(shù)比是一個同樣的數(shù)值。這樣，從任意一個直流輸出電壓(V1或V2)的其中之一進行取樣，反饋到電源的驅(qū)動電路部分進行閉環(huán)回控，來控制開關(guān)管Q1、Q2驅(qū)動脈沖的脈寬及頻率，便會實現(xiàn)對其它各路電壓輸出穩(wěn)定的相應(yīng)控制。開關(guān)變壓器T1及T2的初級繞組n0和n′0的匝數(shù)比是否也與次級繞組n1、n2和n′1∶n′2構(gòu)成相同的匝數(shù)比，并無關(guān)系，其作用只是改變各個變壓器的功率分配份額。圖中1是前級驅(qū)動電路，驅(qū)動電路1方框中的虛線部分是誤差取樣控制電路2，從輸出電壓V2至誤差取樣控制電路的虛線則表示閉環(huán)取樣反饋回路。下述各圖的標(biāo)注的含義與此相同，不再贅述。
總之，本實用新型的第一實施例具有下列特點①各個開關(guān)變壓器的次級諸繞組n1、n2、n′1∶n′2應(yīng)具有按比例繞制的特征，也就是其次級各繞組的匝數(shù)比值皆相同n1∶n2＝n′1∶n′2＝n″1∶n″2……(變壓器T1)(變壓器T2)(變壓器T3)……②各個開關(guān)變壓器初級繞組n0和n0的驅(qū)動是受控于同一電氣輸出參數(shù)(如V2)的誤差取樣反饋回路的回控，也就是說，對某一路直流輸出電壓U進行閉環(huán)取樣后，通過改變末級功率管的驅(qū)動脈沖的脈寬及頻率來調(diào)控末級功率管的導(dǎo)通狀態(tài)，用以穩(wěn)定輸出電壓。如果n1∶n2與n′1∶n′2不相等，當(dāng)各路變壓器都具有一定負載輸出時，就會失去協(xié)調(diào)對稱性，導(dǎo)致各路電壓負載輸出的失諧，即非取樣的電壓輸出將失去穩(wěn)定輸出的理論機制。
參見圖2所示的本實用新型的第二實施例逐級串接式多倍率功率開關(guān)電源原理示意圖。在逐級串接輸出方案中，開關(guān)變壓器T1、T2的繞組特征與上述圖1所示的結(jié)構(gòu)沒有什么差別，它的特點是將開關(guān)變壓器T1、T2次級相應(yīng)繞組的異相端分別用二極管D′1、D′2連接，這樣其所輸出的直流電壓可以分兩次提升，在濾波電解電容的C1、C2的正端將會有大約1/2V1及1/2V2的直流電壓。
在逐級串接方案中，兩個驅(qū)動管Q1、Q2的驅(qū)動脈沖①、②的位相并不要求同步，如果驅(qū)動脈沖①、②的占空比不超過50％時，完全可以使Q1、Q2在不同的時間內(nèi)導(dǎo)通，也就是說驅(qū)動脈沖①、②的位相相差180°，兩個開關(guān)管可以分時工作。這樣能減輕電源裝置對市電濾波部分的負擔(dān)，在同樣的指標(biāo)要求下，對市電濾波的主電解電容的容量可以適當(dāng)?shù)販p小。
該逐級方案的另一特點是，對于兩個開關(guān)變壓器T1、T2由于制造等原因所造成的一致性失衡的偏差不敏感，有利于穩(wěn)定功率因數(shù)。
參見圖3所示的本實用新型的第三實施例直并式多倍率功率開關(guān)電源原理示意圖。直并式方案要求驅(qū)動脈沖①、②的位相必須嚴(yán)格同步，開關(guān)變壓器T1、T2相應(yīng)的各次級繞組n1、n2、n′1∶n′2的同相端并接，對功率輸出管(調(diào)整管)Q1、Q2的對稱性的要求也比較嚴(yán)格，否則兩個開關(guān)變壓器T1、T2將承受有較大差別的功率負擔(dān)，繞組參數(shù)的差異或偏差，將導(dǎo)致電壓回控的失衡；即在電路機理上，無法通過對某一路電壓(如V2)進行閉環(huán)取樣回控來控制其它各路電壓輸出的一致穩(wěn)定性。這種直并式實施方案，對功率輸出管、開關(guān)變壓器的對稱性都有著較為嚴(yán)格的參數(shù)一致性要求，在實際使用中難以做到對各路直流輸出的均衡控制，但其電路連結(jié)較為簡便。
參見圖4所示的本實用新型的第四實施例強制并流式并聯(lián)多倍率功率開關(guān)電源原理示意圖。在強制并流方案中，開關(guān)變壓器T1及T2次級各繞組n1、n2和n′1∶n′2的輸出方式是隔離的，對驅(qū)動脈沖①、②的位相要求也并不嚴(yán)格，甚至可采用180°相差驅(qū)動方式(參見圖1實施例的說明)。但是，開關(guān)變壓器T1、T2各個相同繞組的參數(shù)一致性的偏差也將在一定程度上導(dǎo)致各路直流輸出控制一致性的失衡，其理由與圖3的相同。
該強制并流式實施方案對各個開關(guān)變壓器繞組及參數(shù)一致性的要求較高，而對實現(xiàn)比較困難的功率驅(qū)動管的一致性，要求并不高，所以，其是一個較佳的實用方案。
參見圖5所示的本實用新型的第五實施例串并混合型多功率開關(guān)電源的電原理圖。串并混合型方案的特點是開關(guān)變壓器T1、T2各相應(yīng)繞組，即可有串接的也可有并接的，是一種理論上可行的方案，但對器件的要求較為嚴(yán)格(詳見《(圖三》說明)。即(1)驅(qū)動脈沖①、②要求嚴(yán)格同步。(2)開關(guān)變壓器T1、T2的次級與初級各繞組n1、n2、n0和n′1∶n′2、n′0也要求嚴(yán)格的參數(shù)一致性。
參見圖6和圖7所示的本實用新型的初級與功率管的另外兩種配合方法如圖6所示開關(guān)變壓器兩個初級繞組n0和n0串聯(lián)后，再與功率管Q連接，這種作法的特點是，功率管Q需要承受較大的沖擊電流以及較高的反壓，但對開關(guān)變壓器T1、T2的一致性要求則較低。
如圖7所示開關(guān)變壓器兩個初級繞組n0和n0并聯(lián)后，再接功率輸出管Q，該功率管Q仍然需要承受較大的沖擊電流，但承受的反壓比較低，對開關(guān)變壓器T1、T2的一致性要求則較高。
以上圖例僅僅是2倍功率的情況，3倍功率以上的情況需按相應(yīng)的電路特點接入更多開關(guān)變壓器及功率輸出器件，可以看出每增加一倍的功率輸出，只需增加一點點空間，必要時只需相應(yīng)改善一下市電濾波電路部分的承受能力。
權(quán)利要求1.一種用于彩色電視機的多倍功率開關(guān)電源裝置，包括有順序連接的驅(qū)動電路、功率驅(qū)動輸出管和開關(guān)變壓器部分所組成，其特征在于其輸出級是由其次級各繞組的匝數(shù)比值皆相同的多個開關(guān)變壓器所組成；且這些開關(guān)變壓器的初級繞組的驅(qū)動供流是受控于來自監(jiān)測同一輸出電氣參數(shù)的誤差取樣的反饋回路。
2.如權(quán)利要求1所述的用于彩色電視機的多倍功率開關(guān)電源裝置，其特征在于所述的各個變壓器相應(yīng)的輸出繞組的聯(lián)接方式，可以是串聯(lián)輸出方式，也可以是并聯(lián)輸出方式；
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于彩色電視機的多倍功率開關(guān)電源裝置，其特征在于所述的串聯(lián)輸出方式，包含有直串式輸出或逐級串接式輸出。
4.如權(quán)利要求1或2所述的用于彩色電視機的多倍功率開關(guān)電源裝置，其特征在于所述的并聯(lián)輸出方式，包含有直并式輸出或強制并流式輸出。
5.如權(quán)利要求1所述的用于彩色電視機的多倍功率開關(guān)電源裝置，其特征在于所述的各個開關(guān)變壓器的初級繞組與功率管的配合關(guān)系，可以是獨立驅(qū)動式，也可以是串聯(lián)驅(qū)動式，還可以是并聯(lián)驅(qū)動式。
6.如權(quán)利要求1或5所述的用于彩色電視機的多倍功率開關(guān)電源裝置，其特征在于所述的獨立驅(qū)動方式是開關(guān)電源中的各個末級功率管與開關(guān)變壓器初級的串接通道是獨立的。
7.如權(quán)利要求1或5所述的用于彩色電視機的多倍功率開關(guān)電源裝置，其特征在于所述的串接驅(qū)動方式是各開關(guān)變壓器的初級各繞組是相互串聯(lián)后，再與末級功率管串聯(lián)的。
8.如權(quán)利要求1或5所述的用于彩色電視機的多倍功率開關(guān)電源裝置，其特征在于所述的并聯(lián)驅(qū)動方式是各開關(guān)變壓器的初級各繞組是并聯(lián)后，再與末級功率管串聯(lián)的。
9.如權(quán)利要求1所述的用于彩色電視機的多倍功率開關(guān)電源裝置，其特征在于所述的初級繞組的驅(qū)動供流是受控于來自監(jiān)測同一電氣輸出參數(shù)的誤差取樣的反饋回路是指對輸出的同一電壓或電流數(shù)值進行誤差取樣，同時對所有的功率驅(qū)動管進行調(diào)頻或調(diào)寬的反饋控制。
專利摘要一種用于彩色電視機的多倍功率開關(guān)電源裝置,由順序連接的驅(qū)動電路、功率驅(qū)動輸出管和開關(guān)變壓器部分所組成,其特征在于:其輸出級是由其次級各繞組的匝數(shù)比值皆相同的多個開關(guān)變壓器所組成;且這些開關(guān)變壓器的初級繞組的驅(qū)動供流是受控于來自監(jiān)測同一輸出電氣參數(shù)的誤差取樣的反饋回路。該電源裝置的器件大量減少,使體積大大減少,電路的工作可靠性提高,且開關(guān)變壓器繞組線徑的加粗,又能利于輸出狀況的改善;還具有易于擴展為3倍或3倍以上功率的性能。
文檔編號H02M7/04GK2407505SQ00200938
公開日2000年11月22日 申請日期2000年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月25日
發(fā)明者吳小平 申請人:Tcl王牌電子(深圳)有限公司