專利名稱：具有檢測(cè)反饋環(huán)斷路功能的開(kāi)關(guān)式電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與開(kāi)關(guān)式電源相關(guān)。
背景技術(shù)：
開(kāi)關(guān)式電源通常有一個(gè)變壓器，變壓器包括初級(jí)線圈、二次線圈和一個(gè)開(kāi)關(guān)元件，開(kāi)關(guān)元件可以是一個(gè)與初級(jí)線圈串聯(lián)的半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)，它根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)以開(kāi)關(guān)方式為初級(jí)線圈提供直流電壓。開(kāi)關(guān)元件閉合時(shí)，初級(jí)線圈消耗能量，當(dāng)開(kāi)關(guān)在隨后打開(kāi)時(shí)，這些能量被傳遞到二級(jí)線圈。二次線圈是次級(jí)電路的一部分，次級(jí)電路具有輸出端，用于連接負(fù)載。負(fù)載由輸出端的輸出電壓供電。這樣安排的目的是使輸出電壓在負(fù)載變化時(shí)基本保持不變，并可以改變初級(jí)線圈的直流電壓。為此，電路中增加了一個(gè)受控系統(tǒng)，它包括一個(gè)反饋支路和一個(gè)直流電路，用于為開(kāi)關(guān)元件提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。通過(guò)反饋支路送給驅(qū)動(dòng)電路一個(gè)隨輸出電壓變化的信號(hào)，使驅(qū)動(dòng)電路生成隨輸出電壓變化的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。按照這種方式，輸出電壓至少可以保持近似恒定。
當(dāng)反饋支路斷開(kāi)時(shí)，就會(huì)發(fā)生問(wèn)題。通過(guò)反饋支路反饋到驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)通常與一個(gè)信號(hào)相對(duì)應(yīng)，反饋支路未斷路時(shí)，這個(gè)信號(hào)在輸出電壓很小或者為零時(shí)出現(xiàn)。在這種情況下，生成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)會(huì)使傳遞給次級(jí)端的能量最大，從而使輸出電壓達(dá)到期望的設(shè)置值。因?yàn)椴豢赡軈^(qū)分是反饋支路被斷開(kāi)了還是驅(qū)動(dòng)電話的輸出電壓為零，所以如果在反饋支路斷開(kāi)時(shí)向次級(jí)端傳遞的能量最大，那么開(kāi)關(guān)式電源的某些部分就有被損壞的危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的就是提供一種開(kāi)關(guān)式電源，它會(huì)防止在反饋支路斷路時(shí)損壞開(kāi)關(guān)式電源。
這一目的由符合專利要求1所述特色的開(kāi)關(guān)式電源實(shí)現(xiàn)。
因此，驅(qū)動(dòng)電路有一個(gè)生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)的信號(hào)生成電路和一個(gè)保護(hù)電路。保護(hù)電路可以在反饋信號(hào)達(dá)到第一參考信號(hào)的大小時(shí)，保證不會(huì)有驅(qū)動(dòng)信號(hào)加到開(kāi)關(guān)元件。例如，為了實(shí)現(xiàn)這一目的，在開(kāi)關(guān)元件處不應(yīng)有驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，保護(hù)電路可以使信號(hào)生成電路不生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)，也可以斷開(kāi)信號(hào)生成電路與開(kāi)關(guān)元件之間的聯(lián)系，比如，通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)即可實(shí)現(xiàn)。
通常表示反饋支路產(chǎn)生斷路現(xiàn)象的特征是驅(qū)動(dòng)電路中與反饋支路相連的輸出端有高電壓信號(hào)。在這種情況下，如果反饋信號(hào)超過(guò)了第一參考信號(hào)值的大小，那么保護(hù)電路就阻止驅(qū)動(dòng)信號(hào)加至開(kāi)關(guān)元件。當(dāng)反饋電路產(chǎn)生斷路用驅(qū)動(dòng)電路輸入端的低電壓信號(hào)表示時(shí)，如果反饋電路低于第一參考信號(hào)值的大小，加到開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)將被斷開(kāi)。
當(dāng)開(kāi)關(guān)式電源被打開(kāi)，或者剛開(kāi)始生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，輸出電壓仍然為零，并隨著能量損耗的增大而增大。在開(kāi)關(guān)式電源被打開(kāi)后不久，反饋信號(hào)值對(duì)應(yīng)于反饋支路被斷開(kāi)時(shí)的反饋信號(hào)值。為了防止加到開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)在開(kāi)關(guān)式電源被打開(kāi)不久即被再次斷開(kāi)，保護(hù)電路應(yīng)滿足以下方式，即只有驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)始工作一段時(shí)間后，保護(hù)電路才會(huì)在反饋信號(hào)達(dá)到第一參考信號(hào)值時(shí)阻止驅(qū)動(dòng)信號(hào)到達(dá)開(kāi)關(guān)元件。
在本發(fā)明的開(kāi)關(guān)式電源中，如果電源開(kāi)始工作一段時(shí)間后，反饋信號(hào)值指示反饋支路發(fā)生斷路，將會(huì)中斷開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)，從而防止能量再被傳遞到次級(jí)端。這樣就可以防止開(kāi)關(guān)式電源發(fā)生故障或完全損毀。
本發(fā)明的有利實(shí)施例將在權(quán)利要求中說(shuō)明。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，假定此開(kāi)關(guān)式電源有一個(gè)第一電源電壓電路，它與初級(jí)線圈相耦合，為驅(qū)動(dòng)電路提供電源電壓。在此設(shè)備中，假定在開(kāi)關(guān)式電源或者驅(qū)動(dòng)電路啟動(dòng)后的第二階段內(nèi)，電源電壓達(dá)到了第二參考信號(hào)，或者在同一時(shí)間內(nèi)，反饋信號(hào)達(dá)到了第一參考信號(hào)的大小，保護(hù)電路將會(huì)斷開(kāi)供給開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
這樣就可以保證當(dāng)反饋支路發(fā)生斷路或者沒(méi)有負(fù)載與次級(jí)電路相連時(shí)，開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)將會(huì)中斷，從而使能量不能傳遞到次級(jí)端。這是因?yàn)槿绻渭?jí)電路未連有負(fù)載，并且因?yàn)闆](méi)有注意到反饋支路在開(kāi)關(guān)式電源打開(kāi)后的第一階段就可以斷開(kāi)，從而使電能仍然被傳遞到次級(jí)端，那么次級(jí)電路輸出端的電壓將會(huì)迅速升高，并且可能會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)式電源的損壞。因?yàn)榈谝浑娫措妷弘娐繁获詈现脸跫?jí)線圈，又因?yàn)榇渭?jí)電路也與初級(jí)線圈相耦合，所以第一電壓電源提供的電源電壓就給出了關(guān)于次級(jí)電路輸出電壓的信息。如果電源電壓在驅(qū)動(dòng)電路被啟動(dòng)后的第二階段時(shí)急劇上升，并且達(dá)到第二參考信號(hào)的大小，這就表示不存在次級(jí)負(fù)載，于是，開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)被保護(hù)電路中斷。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，在驅(qū)動(dòng)電路中有一個(gè)第二電壓電源電路，它由第一電壓電源電路提供的電壓生成用于操作驅(qū)動(dòng)電路的內(nèi)部電壓。第二電壓電源可以在電壓值達(dá)到較低參考電壓值時(shí)斷開(kāi)驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)電壓再達(dá)到較高參考電壓值時(shí)，它又會(huì)打開(kāi)驅(qū)動(dòng)電路。例如，第二電壓電源電路可以通過(guò)中斷內(nèi)部電源電壓來(lái)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)電路。
如果開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)被中斷，并且初級(jí)線圈不再向第一電壓電源電路傳遞任何能夠，那么電源電壓將降為較低參考電壓的大小。因?yàn)轵?qū)動(dòng)電路仍然從第一電壓電路引出電流，所以電源電壓仍會(huì)下降。在達(dá)到較低參考電壓值，并且驅(qū)動(dòng)電路被關(guān)閉后，第一電壓電源電路會(huì)再次升高電源電壓，這樣，當(dāng)它達(dá)到較高參考電壓值后，就會(huì)通過(guò)第二電壓電源電路使驅(qū)動(dòng)電路再次啟動(dòng)。第一電壓電源電路最好通過(guò)一個(gè)非常大的電阻與直流電壓相連，該直流電壓也為初級(jí)線圈供電。即使初級(jí)線圈沒(méi)有消耗任何能量，也可以通過(guò)這個(gè)電阻在第一電壓電源電路中建立電源電壓，這些能夠可以被傳遞到第一電壓電源電路。
附圖簡(jiǎn)述下面將利用附圖中的示例實(shí)施例來(lái)詳細(xì)解釋本發(fā)明。在這些圖中

圖1給出了本發(fā)明一個(gè)開(kāi)關(guān)式電源的整體描述；圖2給出了本發(fā)明開(kāi)關(guān)式電源的驅(qū)動(dòng)電路實(shí)施例的詳細(xì)描述；圖3給出了反饋支路斷路后，驅(qū)動(dòng)電路被選信號(hào)的變化；圖4給出了反饋支路斷路，并且未連有次級(jí)負(fù)載時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路被選信號(hào)的變化。
圖5給出了本發(fā)明驅(qū)動(dòng)電路另一實(shí)施例的詳細(xì)描述。
如果沒(méi)有其它說(shuō)明，那么圖中的相同參考符號(hào)表示相同的元件、相同的信號(hào)和相同的時(shí)間間隔，其意義均相同。
具體實(shí)施例方式
圖1給出了本發(fā)明開(kāi)關(guān)式電源一個(gè)實(shí)施例的方框圖。圖2給出了開(kāi)關(guān)式電源驅(qū)動(dòng)電路IC的詳細(xì)描述。所示開(kāi)關(guān)式電源具有輸出端EK1、EK2，它們由輸入電壓Vin供電。所用輸入電壓Vin通常是變化范圍為85V～270V的可變電壓。輸入端EK1、EK2后面是一個(gè)由四個(gè)二極管組成的橋式整流器BG，橋式整流器BG后面是電容Cg。橋式整流器BG和電容Cg利用可變輸入電壓Vin在電容Cg兩端生成經(jīng)過(guò)整流的電壓Vg。
在此開(kāi)關(guān)式電源中，還有一個(gè)帶有初級(jí)線圈L1和二次線圈L2的變壓器，以及初級(jí)線圈L1和開(kāi)關(guān)元件TS的串聯(lián)電路，開(kāi)關(guān)元件可以是與電容Cg并聯(lián)在一起的半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)元件TS用于根據(jù)驅(qū)動(dòng)電路IC提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)AI完成對(duì)初級(jí)線圈L1的直流電壓Vg的切換。當(dāng)開(kāi)關(guān)TS閉合時(shí)，初級(jí)線圈L1兩端有直流電壓Vg，其結(jié)果是初級(jí)線圈消耗能量。如果開(kāi)關(guān)TS接著被打開(kāi)，儲(chǔ)存在初級(jí)線圈L1中的能量被傳遞到二次線圈L2。二次線圈L2是次級(jí)電路的一部分，它有一個(gè)用于整形的二極管D2，跟在二極管D2后面的是一個(gè)由電容C2、Cout和電感L4組成的濾波器。次級(jí)電路有輸出端AK1、AK2，在這兩個(gè)輸出端有輸出電壓Vout，它們與電容Cout相并聯(lián)。輸出端AK1和AK2可以連有負(fù)載R，在本示例實(shí)施例中用虛線表示為一個(gè)電阻。
開(kāi)關(guān)式電源的目的就是當(dāng)輸入電壓Vin變化，從而使整流后的電壓Vg變化時(shí)，以及負(fù)載R變化時(shí)，輸出電壓Vout基本保持恒定。因而，驅(qū)動(dòng)電路在反饋信號(hào)Urk(它決定于輸出電壓Vout)的控制下，在第一輸入端Pin1產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)AI。驅(qū)動(dòng)信號(hào)AI由信號(hào)生成電路PWM在驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)產(chǎn)生，信號(hào)生成電路PWM可以是以電流模式工作的脈寬調(diào)制器。驅(qū)動(dòng)信號(hào)AI通常由一序列驅(qū)動(dòng)脈沖組成，各個(gè)脈沖的頻率和(或)周期可以變化。除了反饋信號(hào)Urk之外，信號(hào)生成電路PWM還有另外一個(gè)電流信號(hào)Us，它決定于通過(guò)初級(jí)線圈L1的電流，它表現(xiàn)為傳感電阻Rsense的電流，該電阻與開(kāi)關(guān)元件Ts相串聯(lián)。
如果輸出電壓Vout降至預(yù)定值之下，開(kāi)關(guān)元件Ts由信號(hào)生成電路PWM的驅(qū)動(dòng)信號(hào)AI驅(qū)動(dòng)，其控制方式為開(kāi)關(guān)元件Ts每次關(guān)閉后都會(huì)保持較長(zhǎng)時(shí)間，這樣就可以增加初級(jí)線圈L1的能量損耗，進(jìn)而增加傳遞到次級(jí)電路的能量。如果輸出電壓Vout升高到大于預(yù)定值，開(kāi)關(guān)元件在被啟動(dòng)后，都會(huì)閉合較短時(shí)間，使初級(jí)線圈L1只消耗少量能量。驅(qū)動(dòng)信號(hào)AI的驅(qū)動(dòng)脈沖最好由信號(hào)生成電路PWM在固定周期時(shí)間間隔內(nèi)生成，驅(qū)動(dòng)脈沖的持續(xù)時(shí)間可以變化，進(jìn)而控制輸出電壓Vout。
為了在驅(qū)動(dòng)電路IC的輸入端Pin1提供反饋信號(hào)Urk，開(kāi)關(guān)式電源具有一個(gè)反饋支路，它的一端與次級(jí)電路的輸出端AK1相連，另一端與驅(qū)動(dòng)電路IC的輸入端Pin1相連。為了檢測(cè)輸出電壓Vout，在輸出端AK1連有電阻、發(fā)光二極管和另一個(gè)二極管D3的串聯(lián)電路，發(fā)光二極管是光耦合器OK的一個(gè)部件，光耦合器OK將輸出端AK1處的信號(hào)傳遞到驅(qū)動(dòng)電路IC的輸入端Pin1。光耦合器OK生成輸出端AK1信號(hào)的反相信號(hào)，即，非常小的輸出電壓Vout會(huì)生成一個(gè)非常大的反饋信號(hào)Urk，非常大的輸出電壓Vout會(huì)生成一個(gè)非常小的反饋信號(hào)Urk。
反饋支路斷路后，特別是與光耦合器OK相連的部分?jǐn)嗦泛?，在?qū)動(dòng)電路IC的輸入端Pin1會(huì)出現(xiàn)一個(gè)非常大的信號(hào)Urk，如果反饋支路未斷路，這個(gè)信號(hào)只有在輸出信號(hào)Vout非常小時(shí)才會(huì)出現(xiàn)。信號(hào)生成電路PWM不能區(qū)分是反饋支路斷路，還是輸出信號(hào)Vout非常小，為了防止信號(hào)生成電路PWM使開(kāi)關(guān)元件TS保持長(zhǎng)時(shí)間閉合，從而會(huì)向次級(jí)端傳遞最大能量，為驅(qū)動(dòng)電路IC提供了一個(gè)保護(hù)性電路PUS，將反饋信號(hào)Urk作為它的輸入。如果反饋信號(hào)Urk超過(guò)了第一參考信號(hào)U1的大小，或者滿足另外一個(gè)將在下文詳細(xì)解釋的次要條件，那么保護(hù)電路PUS將禁止開(kāi)關(guān)元件TS被驅(qū)動(dòng)。
開(kāi)關(guān)式電源還有一個(gè)第一電壓電源電路PMS1，它通過(guò)第三個(gè)線圈L3與初級(jí)線圈L1耦合。一個(gè)包括二極管D1和電容CVCC的整流器與第三個(gè)線圈L3并聯(lián)，電源VCC是電容CVCC兩端的電路，它由驅(qū)動(dòng)電路IC提供。第一電壓電源電路PMS1還通過(guò)電阻Rstart與終端K1相連，K1處的電壓即為整流后的電壓Vg。只要驅(qū)動(dòng)電路IC沒(méi)有足夠的電源電壓VCC，開(kāi)關(guān)元件就不能被驅(qū)動(dòng)。在這種情況下，有一個(gè)電流通過(guò)大電阻Rstart流向電容CVCC，直到電源電壓VCC的大小足以驅(qū)動(dòng)電路IC，并進(jìn)而驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件TS為止。在此之后，電容CVCC實(shí)際上是由第三線圈L3引自初級(jí)線圈L1的電流進(jìn)行充電。
在驅(qū)動(dòng)電路IC中有一個(gè)第二電壓電源電路PMS2，它由電源電壓VCC生成運(yùn)行驅(qū)動(dòng)電路IC所需的內(nèi)部電壓Uref、U1、U2、U3、U4。
本發(fā)明驅(qū)動(dòng)電路IC的第一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和操作如圖2所示。在示例實(shí)施例中，給出的保護(hù)電路PUS與信號(hào)生成電路PWM相連，啟動(dòng)或禁止信號(hào)生成電路PWM生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)AI。為此，保護(hù)電路PUS具有一個(gè)RS觸發(fā)器，它的一個(gè)輸出與信號(hào)生成電路PWM相連，當(dāng)RS觸發(fā)器被復(fù)位時(shí)，保護(hù)電路PUS啟動(dòng)信號(hào)生成電路PWM，當(dāng)觸發(fā)電路被置位時(shí)，保護(hù)電路PUS禁止信號(hào)生成電路PWM。
所以保護(hù)電路PUS完成兩個(gè)功能。一方面，在驅(qū)動(dòng)電路IC啟動(dòng)后經(jīng)過(guò)第一期間T1，并且反饋信號(hào)Urk超過(guò)了第一參考信號(hào)U1，保護(hù)電路PUS將禁止信號(hào)生成電路PWM。另一方面，在驅(qū)動(dòng)電路啟動(dòng)后的第二期間T2內(nèi)，如果電源電壓VCC超過(guò)了第二參考信號(hào)U2的大小，而且反饋信號(hào)Urk大于第一參考信號(hào)U1，保護(hù)電路PUS也將禁止信號(hào)生成電路PWM。
保護(hù)電路PUS有一個(gè)第一比較器K1，它的一個(gè)輸入由反饋信號(hào)Urk提供，另一個(gè)輸入由第一參考信號(hào)U1提供。當(dāng)反饋信號(hào)Urk大于第一參考信號(hào)U1時(shí)，第一比較器K1輸出高電平。保護(hù)電路PUS的第3比較器K3的兩個(gè)輸入分別為啟動(dòng)相位信號(hào)Uc1和第三參考信號(hào)U3，當(dāng)起始相位信號(hào)Uc1大于第三參考信號(hào)U3時(shí)，第三比較器K3輸出高電平。起始相位信號(hào)Uc1由電阻R1和電容C1的串聯(lián)電路產(chǎn)生，這個(gè)串聯(lián)電路兩端的電路就是由第二電壓電源電路PMS2提供的參考電壓Uref。電容C1并聯(lián)有一個(gè)雙極型晶體管T1，它可以由第二電壓電源電路PMS2驅(qū)動(dòng)。如果驅(qū)動(dòng)電路IC處于關(guān)閉狀態(tài)，即，如果第二電壓電源電路PMS2沒(méi)有提供內(nèi)部電源電壓，電容C1最初是未充電的z。如果接下來(lái)，第二電壓電源電路PMS2提供內(nèi)部電源電壓，驅(qū)動(dòng)電路IC將被啟動(dòng)，電容C1將由導(dǎo)通的晶體管T1充電，啟動(dòng)相位信號(hào)Uc1開(kāi)始上升。第一、第三比較器K1、K3的輸出被送往第一“與”門G1，其輸出通過(guò)”或”門G3送到RS觸發(fā)器的“置位”輸入端。如果啟動(dòng)相位信號(hào)Uc1超過(guò)第三參考信號(hào)U3之后，反饋信號(hào)Urk大于第一參考信號(hào)U1，那么RS觸發(fā)器只能由啟動(dòng)相位信號(hào)Uc1和反饋信號(hào)Urk觸發(fā)。驅(qū)動(dòng)電路IC被啟動(dòng)后，反饋信號(hào)Urk也被選通，選通時(shí)間為第一期間T1。第一期間T1由啟動(dòng)相位信號(hào)Uc1超過(guò)第三參考信號(hào)U3的期間給出。
根據(jù)圖1，開(kāi)關(guān)式電源和驅(qū)動(dòng)電路IC被分別啟動(dòng)后，能量必須首先由開(kāi)關(guān)式電源的初級(jí)線圈L1傳遞到次級(jí)端L2，直到輸出電壓Vout達(dá)到其標(biāo)定值為止。開(kāi)始時(shí)，輸出電壓Vout仍然很小，它產(chǎn)生很大的反饋信號(hào)Urk。為了防止因?yàn)榉答佇盘?hào)Urk過(guò)大而使得信號(hào)生成電路PWM在被啟動(dòng)后不久即被禁止，在驅(qū)動(dòng)電路IC按前述方式啟動(dòng)后，將反饋信號(hào)Urk在第一期間T1內(nèi)選通輸出。如果啟動(dòng)后經(jīng)過(guò)第一期間T1后，反饋信號(hào)Urk仍然大于第一參考信號(hào)值，就表示反饋支路斷路，信號(hào)生成電路被第一、第三比較器K1、K3、“與”門G1、“或”門G3和RS觸發(fā)器禁止。
保護(hù)電路PUS有一個(gè)第二比較器K2，兩個(gè)輸入分別為電源電壓VCC和第二參考信號(hào)U2。當(dāng)電源電壓VCC大于第二參考信號(hào)U2時(shí)，第二比較器K2輸出高電平。第四比較器K4的兩個(gè)輸入分別為啟動(dòng)相位信號(hào)Uc1和第四參考信號(hào)U4。驅(qū)動(dòng)電路IC被啟動(dòng)后，直到啟動(dòng)相位信號(hào)Uc1達(dá)到第四參考信號(hào)U4前，第四比較器一直輸出高電平。第二、第四比較器K2、K4和第一比較器K1的輸出被送到第二“與”門G2，第二“與”門G2的輸出通過(guò)“或”門G3送到RS觸發(fā)器的“置位”輸入端。
如果在啟動(dòng)后的第二個(gè)期間T2內(nèi)，也就是在啟動(dòng)相位信號(hào)Uc1達(dá)到了第四參考信號(hào)值時(shí)，電源電壓VCC超過(guò)了第二參考信號(hào)U2的值，而且反饋信號(hào)Urk也同時(shí)大于第一參考信號(hào)U1，那么第一、第二和第四比較器K1、K2、K4和第二“與”門G2就會(huì)通過(guò)RS觸發(fā)器禁止信號(hào)生成電路PWM。如果反饋信號(hào)Urk在起始階段大于第一參考信號(hào)U1，同時(shí)電源電壓VCC大于第二參考信號(hào)U2，就表示反饋支路斷路、輸出端AK1、AK2未連有負(fù)載。因?yàn)榈谝浑妷弘娫措娐稰MS1(它提供電源電壓VCC)和次級(jí)電路都與初級(jí)線圈L1相耦合，那么當(dāng)電源電壓VCC很高時(shí)就表示次級(jí)端未連有負(fù)載。在這種錯(cuò)誤情況下，第一、第二和第四比較器K1、K2、K4可以使信號(hào)生成電路PWM在驅(qū)動(dòng)電路IC啟動(dòng)后不久即被再次禁止，從而防止開(kāi)關(guān)式電源被破壞。第二電壓電源電路PMS2(其輸入電壓為電源電壓VCC)有一個(gè)電壓計(jì)算電路UVL，它連有第一、第二開(kāi)關(guān)單元PDR、PUR。第一開(kāi)關(guān)單元PDR也晶體管T1相連，晶體管T1與電容C1并聯(lián)。第一開(kāi)關(guān)單元PDR驅(qū)動(dòng)晶體管T1，使得電容C1在電源電壓VCC降低到較低參考電壓Uout時(shí)放電。第二開(kāi)關(guān)單元PUR與RS觸發(fā)器的“復(fù)位”輸入端相連，當(dāng)電源電壓VCC增大到較高參考電壓Uon時(shí)，第二開(kāi)關(guān)單元PUR將RS觸發(fā)器復(fù)位。
下面將參考圖3，通過(guò)被選信號(hào)的變化解釋圖1所示開(kāi)關(guān)式電源的操作，該電源具有圖2所示的驅(qū)動(dòng)電路。
在圖3中，畫出了反饋信號(hào)Urk、啟動(dòng)相位信號(hào)Uc1、驅(qū)動(dòng)信號(hào)AI和電源電壓VCC等隨時(shí)間t的變化曲線。在t0時(shí)刻，開(kāi)關(guān)式電源可以正常工作，即可以生成驅(qū)動(dòng)脈沖用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件TS。反饋信號(hào)Urk的值小于第一參考信號(hào)U1；反饋支路未斷路。電容C1這一次已經(jīng)完全充電，啟動(dòng)相位信號(hào)Uc1的值近似等于參考電壓Uref的值，參考電壓Uref大于第三參考信號(hào)U3，所以第三比較器K3輸出高電平。電源電壓VCC的值介于低參考電壓Uout和高參考電壓Uon之間。
如果反饋信號(hào)Urk因?yàn)榉答佒窋嗦范?，?dāng)反饋信號(hào)Urk在t1時(shí)刻達(dá)到第一參考信號(hào)U1的大小時(shí)，第一比較器K1即輸出高電壓。RS觸發(fā)器被置位，信號(hào)生成電路PWM被禁止，所以不再生成驅(qū)動(dòng)脈沖AI。因此，第一電壓電源電路PMS1不再通過(guò)初級(jí)線圈L1消耗能量，而驅(qū)動(dòng)電路IC中仍然有電流，這一電流通過(guò)電阻Rstart流入第一電壓電源電路PMS1，該電流已不足以滿足需要，所以電源電壓VCC就會(huì)下降。電源電壓VCC會(huì)一直下降，直到在T2時(shí)刻降為低參考電壓Uout的大小。此時(shí)，晶體管T1導(dǎo)通，使電容C1通過(guò)第一開(kāi)關(guān)單元PDR放電，其結(jié)果是啟動(dòng)相位信號(hào)Uc1下降至0。另外，第二電壓電源PMS2關(guān)閉驅(qū)動(dòng)電路IC，即不再生成內(nèi)部電源電壓，而且反饋信號(hào)Urk也變?yōu)?。因?yàn)轵?qū)動(dòng)電路IC不再有電流，至少是近似如此，電容CVCC被再次通過(guò)電阻Rstart充電，所以電壓VCC再次開(kāi)始緩慢升高。當(dāng)電源電壓VCC達(dá)到較高參考電壓Uon時(shí)，第二電壓電源電路PMS2再次啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電路IC，即再次生成內(nèi)部電源電壓，在t3時(shí)刻，再次生成驅(qū)動(dòng)脈沖AI。
如果反饋支路在t3時(shí)刻仍然為斷路，反饋信號(hào)Urk將馬上再次顯示為一個(gè)非常高的值。因?yàn)楫?dāng)晶體管T1截止時(shí)，電容C1被通過(guò)電阻R1再次充電，所以啟動(dòng)相位信號(hào)Uc1開(kāi)始上升。因?yàn)轵?qū)動(dòng)電路IC的電流再次上升，所以電源電壓VCC再次下降。驅(qū)動(dòng)電路IC在t3時(shí)刻起動(dòng)后的第一期間T1之后，啟動(dòng)相位信號(hào)Uc1超過(guò)了第三參考信號(hào)U3的大小，信號(hào)生成電路PWM在t4時(shí)刻被第一、第三比較器K1、K3、第一“與”門G1和RS觸發(fā)器再次禁止。電源電壓VCC接著再次下降，在t5時(shí)刻降至低參考電壓Uout大小，在該時(shí)刻，驅(qū)動(dòng)電路再次被第二電壓電源電路PMS2關(guān)閉。前面描述的周期將從頭開(kāi)始，在電源電壓VCC再次達(dá)到高參考電壓Uon的t11時(shí)刻，驅(qū)動(dòng)電路IC再次啟動(dòng)。
在本發(fā)明開(kāi)關(guān)式電源中的反饋支路斷開(kāi)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路將被關(guān)閉，并將定期再次啟動(dòng)，這一過(guò)程的一個(gè)周期如圖3中的Ta所示。在驅(qū)動(dòng)電路IC啟動(dòng)后，將生成驅(qū)動(dòng)脈沖AI，并持續(xù)一個(gè)期間T1，在下一期間中，在電源電壓VCC下降到低參考電壓Uout，此期間過(guò)后，驅(qū)動(dòng)電路IC被再次關(guān)閉。應(yīng)用這種方式，本發(fā)明的開(kāi)關(guān)式電源就可以有效防止開(kāi)關(guān)式電源在反饋支路斷路時(shí)被損壞。
圖4參考另一種錯(cuò)誤情況給出了本發(fā)明開(kāi)關(guān)式電源的操作，在這種情況下，除了反饋支路被斷開(kāi)外，次級(jí)電路還處于空載狀態(tài)。
開(kāi)始時(shí)，再次假定在t0時(shí)刻，操作正常，然后反饋支路被斷開(kāi)，反饋信號(hào)Urk在t1時(shí)刻達(dá)到第一參考信號(hào)U1。驅(qū)動(dòng)電路IC在t2時(shí)刻被關(guān)閉后，電源電壓VCC再次升高，直到在t3時(shí)刻達(dá)到較高參考電壓Uon的大小。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路IC被再次啟動(dòng)。如果在它被再次關(guān)閉之后、電源電壓VCC已稍有下降之后，開(kāi)關(guān)式電源的次級(jí)端處于空載狀態(tài)，電源電壓VCC將急劇上升，直到在t6時(shí)刻達(dá)到第二通過(guò)信號(hào)U2的大小。如果時(shí)刻t6仍然位于驅(qū)動(dòng)電路IC關(guān)閉后的第二期間T2中，信號(hào)生成電路PWM在時(shí)刻t6再次被第一、第二和第四比較器K1、K2、K4，第二“與”門G2，“或”門G3和RS觸發(fā)器。期間T2由啟動(dòng)相位信號(hào)Uc1達(dá)到第四參考信號(hào)U4值所需的時(shí)間決定。同時(shí)，第一、第三比較器K1、K3和第一“與”門G1的安排只有在滿足一定條件時(shí)才能禁止信號(hào)生成電路PWM，這一條件即驅(qū)動(dòng)電路IC因反饋支路斷路而被關(guān)閉，并且經(jīng)過(guò)第一期間T1。第一、第二和第四比較器K1、K2、K4和第二“與”門G2的安排也只有在滿足一定條件時(shí)才能禁止信號(hào)生成電路PWM，即驅(qū)動(dòng)電路IC因反饋支路斷路而關(guān)閉后的第二期間T2內(nèi)，并且電源電壓VCC變得非常大(例如，因?yàn)榇渭?jí)端的變化而引起)。
信號(hào)生成電路PWM在t6時(shí)刻被禁止后，不再生成驅(qū)動(dòng)脈沖AI，也不再有能量由初級(jí)線圈L1傳遞到第一電壓電源電路PMS1，其結(jié)果是電源電壓VCC開(kāi)始下降。在t8時(shí)刻，電源電壓VCC降至較低參考電壓Uout，驅(qū)動(dòng)電路IC再次被第二電壓電源電路PMS2關(guān)閉。因?yàn)榈谝浑妷弘娫措娐稰MS1的電容CVCC通過(guò)電阻Rstart獲得電流，所以電源電壓VCC可以緩慢上升，直到再次在t10時(shí)刻再次達(dá)到較高參考電壓Uon，并且驅(qū)動(dòng)電路IC被再次關(guān)閉。如果運(yùn)轉(zhuǎn)正常，在經(jīng)過(guò)第二期間T2后，電源電壓VCC可以再次高于大小U2。
在這種錯(cuò)誤狀態(tài)下，反饋支路斷路時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路IC會(huì)定期關(guān)閉，并再次啟動(dòng)較短時(shí)間，這樣就可以防止開(kāi)關(guān)式電源被損壞。
圖5給出了本發(fā)明驅(qū)動(dòng)電路IC的另一實(shí)施例，它與圖2所示電路的不同之處在于其保護(hù)電路PUS沒(méi)有圖2中的第二、第四比較器K2、K4和第二“與”門G2。因此，圖2中的“與”門G3在圖5的示范實(shí)施例中也可以省略。圖5中驅(qū)動(dòng)電路的示范實(shí)施例只能通過(guò)第一、第三比較器K1、K3和第一“與”門G1來(lái)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電路IC啟動(dòng)第一期間T1之后的反饋支路斷路情況。這一示范實(shí)施例的運(yùn)作可以參考圖3的說(shuō)明得到。在圖中的示范實(shí)施例中，第一“與”門G1和RS觸發(fā)器之間連有一個(gè)選通單元AB，它會(huì)選通其輸入處的非常短的信號(hào)脈沖。它防止了瞬時(shí)干擾，如來(lái)自信號(hào)生成電路PWM的尖峰脈沖。
當(dāng)電源電壓VCC達(dá)到較高參考電壓Uon值、驅(qū)動(dòng)電路IC被再次啟動(dòng)后，觸發(fā)器將被第二開(kāi)關(guān)單元PUR復(fù)位。圖2和圖5的示范實(shí)施例都是如此，這是為了能夠生成驅(qū)動(dòng)脈沖AI。
附參考符號(hào)列表EK1、EK2 開(kāi)關(guān)式電源的輸入端AK1、AK2 開(kāi)關(guān)式電源的輸出端Vin 輸入電壓Vout 輸出電壓BG 橋式整流器Vg 整流后的電壓K1 接線端Rstart 電阻PMS1 第一電壓電源電路CVCC第一電壓電源電路的電容D1 第一電壓電源電路的二極管L3 線圈VCC 電源電壓L1 初級(jí)線圈L2 二次線圈C2、Cout 次級(jí)電路的電容D2 次級(jí)電路的二極管L4 次級(jí)電路的電感R11 反饋支路的電阻OK 反饋支路的光耦合器D3 反饋支路的二極管IC 驅(qū)動(dòng)電路PMS2 第二電壓電源電路PWM 信號(hào)生成電路PUS 保護(hù)電路AI 驅(qū)動(dòng)信號(hào)TS 開(kāi)關(guān)單元PIN1 驅(qū)動(dòng)電路的輸入端Urk 反饋信號(hào)Uc1 啟動(dòng)相位信號(hào)C1 電容
Uref 參考電壓R1 電阻G1、G2 “與”門G3 “或”門K1、K2、K3、K4 比較器U1、U2、U3、U4 參考信號(hào)PDR 第二電壓電源電路的第一開(kāi)關(guān)單元PUR 第二電壓電源電路的第二開(kāi)關(guān)單元UVL 第二電壓電源電路的比較電路T1 第一期間T2 第二期間Uon 較高參考電壓Uout 較低參考電壓
權(quán)利要求
1.一種開(kāi)關(guān)式電源，具有以下特征一個(gè)初級(jí)線圈(L1)和一個(gè)開(kāi)關(guān)元件(TS)，它與初級(jí)線圈(L1)串聯(lián)，用于根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(AI)將直流電壓(Vg)施加于初級(jí)線圈(L1)；一個(gè)次級(jí)電路，與初級(jí)線圈(L1)相耦合，它有兩個(gè)輸出端(AK1、AK2)，用于提供輸出電壓(Vout)；一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路(IC)用于提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)(AI)，驅(qū)動(dòng)電路的輸入信號(hào)為決定于輸出電壓(Vout)的反饋信號(hào)(Urk)；該驅(qū)動(dòng)電路(IC)有一個(gè)信號(hào)生成電路(PWM)，用于生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)(AI)，還有一個(gè)保護(hù)電路(PUS)，保護(hù)電路(PUS)根據(jù)反饋信號(hào)(Urk)與第一參考信號(hào)(U1)的比較值禁止信號(hào)生成電路(PWM)，其特點(diǎn)在于保護(hù)電路(PUS)在驅(qū)動(dòng)電路(IC)啟動(dòng)后的第一期間(T1)內(nèi)選通反饋信號(hào)(Urk)，從而防止在此第一期間(T1)內(nèi)根據(jù)反饋信號(hào)(Urk)和第一參考信號(hào)(U1)的比較值禁止信號(hào)生成電路(PWM)；經(jīng)過(guò)第一期間(T1)后，反饋信號(hào)(Urk)一旦達(dá)到第一參考信號(hào)(U1)，保護(hù)電路(PUS)可能馬上禁止信號(hào)生成電路(PWM)，也可能會(huì)經(jīng)過(guò)一段延遲再禁止。這一延遲相對(duì)于第一期間(T1)非常短暫。
2.如權(quán)利要求1所述開(kāi)關(guān)式電源，它有一個(gè)第一電壓電源電路(CVCC、D1、L3)，它與初級(jí)線圈(L1)耦合，用于為驅(qū)動(dòng)電路提供電源電壓(VCC)。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述開(kāi)關(guān)式電源，它有一個(gè)保護(hù)電路，如果前述電源電壓(VCC)在驅(qū)動(dòng)電路(IC)啟動(dòng)后的第二期間(T4)內(nèi)達(dá)到第二參考信號(hào)(U2)，并且反饋信號(hào)(Urk)達(dá)到第一參考信號(hào)(U1)，保護(hù)電路將禁止驅(qū)動(dòng)信號(hào)(AI)加至開(kāi)關(guān)元件(TS)。
4.如權(quán)利要求3所述開(kāi)關(guān)式電源，其中的第二期間(T4)短于第一期間(T3)。
5.如前述任一權(quán)利要求所述開(kāi)關(guān)式電源，其驅(qū)動(dòng)電路(IC)有一個(gè)第二電源電壓電路(PMS2)。
6.如前述任一權(quán)利要求所述開(kāi)關(guān)式電源，當(dāng)前述電源電壓(VCC)達(dá)到較低參考電壓(Uout)時(shí)，前述第二電壓電源電路(PMS)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)電路(IC)。
7.如前述任一權(quán)利要求所述開(kāi)關(guān)式電源，當(dāng)前述電源電壓(VCC)達(dá)到較高參考電壓(Uon)時(shí)，前述第二電壓電源電路(PMS)啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電路(IC)。
8.如前述任一權(quán)利要求所述開(kāi)關(guān)式電源，其中前述第一電壓電源電路(CVCC、D1、L3)與初級(jí)線圈(L1)和電源接線端(K1)相連，其中直流電壓(Vg)決定于開(kāi)關(guān)式電源的輸入電壓(Vin)，它可以在電源接線端(K1)處取得。
9.如前述任一權(quán)利要求所述開(kāi)關(guān)式電源，其中前述第二電壓電源電路(PMS)具有輸出端，用于提供內(nèi)部電源電壓和參考信號(hào)(Uref、U1、U2、U3、U4)。
10.如權(quán)利要求9所述開(kāi)關(guān)式電源，當(dāng)電源電壓(VCC)達(dá)到較低參考電壓(Uout)時(shí)，第二電壓電源電路(PMS)不提供任何內(nèi)部電源電壓和參考信號(hào)(Uref、U1、U2、U3、U4)，并且只有當(dāng)電源電壓(VCC)達(dá)到較高參考電壓(Uout)時(shí)，才提供內(nèi)部電壓和參考信號(hào)(Uref、U1、U2、U3、U4)。
11.如前述任一權(quán)利要求所述開(kāi)關(guān)式電源，其中保護(hù)電路(PUS)有一個(gè)第一比較器(K1)，用于比較反饋信號(hào)(Urk)和第一參考信號(hào)(U4)。
12.如前述任一權(quán)利要求所述開(kāi)關(guān)式電源，其中保護(hù)電路(PUS)有一個(gè)第二比較器(K2)，用于前述電源電壓(VCC)和第二參考信號(hào)(U2)。
13.如前述任一權(quán)利要求所述開(kāi)關(guān)式電源，其中保護(hù)電路(PUS)由一個(gè)啟動(dòng)相位信號(hào)(Uc1)供電，該信號(hào)在驅(qū)動(dòng)電路(IC)啟動(dòng)后會(huì)上升或下降，保護(hù)電路(PUS)有一個(gè)第三比較器(K3)，用于比較啟動(dòng)相位信號(hào)(Uc1)和第三參考信號(hào)(U3)，它還可能有一個(gè)第四比較器，用于比較啟動(dòng)相位信號(hào)(Uc1)和第四參考信號(hào)(U2)，比較器(K1、K2、K3、K4)的輸出被送往邏輯電路(G1、G2、G3、RS)，用于為信號(hào)生成電路(PWM)生成一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)。
14.如前述任一權(quán)利要求所述開(kāi)關(guān)式電源，其中前述邏輯電路(RS)有一個(gè)鎖存器(RS)，可以根據(jù)反饋信號(hào)(Urk)和電源電壓(VCC)的值對(duì)其進(jìn)行置位，還可以由第二電源電壓電路(PMS)進(jìn)行復(fù)位。
全文摘要
本發(fā)明與具有以下特征的開(kāi)關(guān)式電源相關(guān)一個(gè)初級(jí)線圈(L1)和一個(gè)開(kāi)關(guān)元件(TS)，它與初級(jí)線圈(L1)串聯(lián)，用于根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(AI)將直流電壓(Vg)施加于初級(jí)線圈(L1)；一個(gè)次級(jí)電路，與初級(jí)線圈(L1)相耦合，它有兩個(gè)輸出端(AK1、AK2)，用于提供輸出電壓(Vout)；一個(gè)控制電路(IC)，用于準(zhǔn)備控制信號(hào)(AI)，其輸入信號(hào)為決定于輸出電壓(Vout)的反饋信號(hào)(Urk)；控制電路(IC)包括一個(gè)用于產(chǎn)生信號(hào)(AI)的信號(hào)生成電路(PWM)和一個(gè)保護(hù)電路(PUS)。當(dāng)控制電路(IC)啟動(dòng)第一期間(T3)后，反饋信號(hào)(Urk)達(dá)到第一參考信號(hào)(U1)時(shí)，前述保護(hù)電路(PUS)會(huì)禁止控制信號(hào)(AI)傳遞到開(kāi)關(guān)元件(TS)。
文檔編號(hào)H02M1/00GK1441991SQ01811985
公開(kāi)日2003年9月10日 申請(qǐng)日期2001年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月27日
發(fā)明者M·法倫卡普, H·賈斯伯格, M·菲爾德科爾勒, H·佐伊林格 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司