專利名稱：切換變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一切換變換器，其中一輸入電壓可以通過(guò)至少一個(gè)受控開(kāi)關(guān)被切換至一變壓器的至少一個(gè)初級(jí)線圈，其帶有一用于控制開(kāi)關(guān)的控制電路，一調(diào)整信號(hào)被傳送至該控制電路以調(diào)整至少一輸出電壓，其中，控制電路一方面通過(guò)變壓器的一輔助線圈、一整流器、一電容器及一串聯(lián)調(diào)整器的正向電壓獲供電，另一方面由輸入電壓通過(guò)電流通路及一存儲(chǔ)電容器獲供電。
在此等切換變換器中，控制電路通過(guò)一通過(guò)輔助線圈的串聯(lián)調(diào)整器接收一經(jīng)整流的輸出電壓，其在變換器傳導(dǎo)階段工作。為了保證控制電路會(huì)在連接至輸出電壓時(shí)啟動(dòng)，控制電路的電源電壓輸入端額外地通過(guò)一源于輸入電壓并歐姆電阻值相對(duì)較高的電流通路。
當(dāng)需要變換器操作的輸入電壓的變化范圍大時(shí)，本發(fā)明的基本問(wèn)題出現(xiàn)。輸入電壓通常通過(guò)對(duì)電源進(jìn)行整流而得到，其亦被稱為中間電路電壓。如果交流電壓處在85伏至264伏的范圍內(nèi)，可得到約為115伏至373伏的直流輸入電壓?？刂齐娐沸枰o助電源的某一最小電壓，例如15伏。在最低供電時(shí)必須保證此電壓。然而，由此得出在最高輸入電壓發(fā)生時(shí)會(huì)有一約34伏的高直軸電壓部分存在于串聯(lián)調(diào)整器上，因此當(dāng)控制電路電源為，例如25毫安時(shí)，會(huì)產(chǎn)生0.84瓦的功耗。尤其是在小型設(shè)備上是不希望發(fā)生這樣的功耗的。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的一實(shí)施例在

圖1中作了更詳細(xì)的解釋。一交流輸入電壓UE通過(guò)源于變壓器UET的初級(jí)線圈WP的受控開(kāi)關(guān)S。該開(kāi)關(guān)S受控于控制電路AST，該控制電路通過(guò)一傳感電阻器Rsh接收經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)S及初級(jí)線圈Wp的電流的信息。
在次級(jí)面，次級(jí)線圈WS的電壓由一整流二極管D1整流并通過(guò)電容器Ca變得流暢并被用作輸出電壓UA。一電壓傳感器SPS將一調(diào)整信號(hào)sR通過(guò)一光耦合器傳送至控制電路以用已知的方法進(jìn)行電壓調(diào)整。然而，調(diào)整亦可由初級(jí)面發(fā)生，且輸入/輸出電流亦可被包括在此調(diào)整中?？刂齐娐芬詢煞N不同的方法接收其操作電壓一方面，直流輸入電壓UE通過(guò)一保護(hù)電阻器Rs，在本案中用一存儲(chǔ)電容器Cs被傳送至控制電路AST。另一方面，輔助線圈W1的正向電壓通過(guò)一二極管D2及一電容器C被整流并作為電壓Uhz被傳送至串聯(lián)調(diào)整器LAE，由此處經(jīng)調(diào)整的電壓以類似的方式通過(guò)一非耦合二極管D3達(dá)到控制電路AST的電源輸入端。初級(jí)電路塊被指定為MP，次級(jí)電路塊被指定為MS。
如果根據(jù)圖1的切換變換器被連接至電源，其首先接收存在于存儲(chǔ)電容器Cs上的電壓以于啟動(dòng)時(shí)及組合切換電路啟動(dòng)后使用，其將通過(guò)輔助線圈W1、二極管D2及串聯(lián)調(diào)整器LAE為自己提供輔助電源電壓。如前面已述，在一高輸入電壓情況下，一高直軸電壓部分亦由于串聯(lián)調(diào)整器LAE形成，其會(huì)導(dǎo)致不必要的消耗。
關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)普遍狀態(tài)，下面亦引用了如下文件WO 93/23974顯示出一切換變換器，其具有一個(gè)輔助電源線圈。通過(guò)該線圈可以以逆向變換器模式得到一輔助電源電壓。此外，為調(diào)整目的亦可由此線圈通過(guò)利用兩個(gè)二極管而得出輸出電壓的實(shí)象。另外，亦同樣存在大致普遍地來(lái)源于輸入電壓通過(guò)一電壓分配器的電源。
DE 3 419 972 A1顯示出一組合切換電路，其可選擇性地在一電源電壓或一電池電壓上工作。正如在上面提到的WO 93/23974，此處亦提供有一輔助線圈，其提供一斷態(tài)電壓以為一控制單元供電(整流后)。另外，此組合切換電路具有兩個(gè)分開(kāi)的初級(jí)線圈，其中一個(gè)初級(jí)線圈被用于經(jīng)整流的交流電源操作，而另一初級(jí)線圈用于一14伏電池的操作。最后，還可存在另一輔助線圈，其電壓被用于調(diào)整目的，且其為此目的被供給一控制電路。
號(hào)碼為JP 09-285 121的文件揭示了兩個(gè)相互獨(dú)立的變換器系統(tǒng)，然而其能形成一個(gè)功能單元且彼此同步從而在電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)程中得到一順序的序列。兩個(gè)變換器系統(tǒng)中僅有一個(gè)具有輔助線圈，其電壓被用于在整流后為控制電路供電。另一個(gè)變換器系統(tǒng)不能自己?jiǎn)?dòng)而需要第二個(gè)，即啟動(dòng)變換系統(tǒng)啟動(dòng)。
根據(jù)US 4 156 273的切換變換器具有兩個(gè)輔助線圈。這些輔助線圈其中的一個(gè)在整流后為控制電路提供電源電壓，且此電源電壓可以通過(guò)一受控開(kāi)關(guān)被打開(kāi)或關(guān)閉。另一個(gè)輔助線圈與供電無(wú)關(guān)，但來(lái)自它的電壓可以根據(jù)一需要的曲線形狀來(lái)影響切換動(dòng)作。
在US 4 630 186中，一動(dòng)作相對(duì)遲滯的雙極晶體管被作為切換晶體管使用。為使此切換晶體管可以迅速關(guān)閉，提供有一產(chǎn)生反電壓的輔助線圈，其通過(guò)另一切換晶體管在一適合的時(shí)間點(diǎn)被施用于切換晶體管的控制電極上。還有另一輔助線圈提供一用以影響切換動(dòng)作的電壓。此輔助線圈及一整流二極管和一電容器被稱為電壓校正電路。
本發(fā)明的一個(gè)目的為發(fā)明一組合切換電路，其適用于較寬的輸入電壓范圍，且在為控制電路產(chǎn)生輔助電源電壓的過(guò)程中還具有較低電耗。
此目的用介紹中所提到的那一類型切換變換器可以完成，其中通過(guò)一整流器整流的輔助線圈的斷態(tài)電壓，根據(jù)本發(fā)明額外地被輸送至控制電路以供電，其中經(jīng)整流的斷態(tài)電壓被應(yīng)用于操作過(guò)程中，只要其有足夠的電壓水平即為控制電路供電。
在一根據(jù)本發(fā)明的切換變換器中，在一正常操作中利用經(jīng)整流的斷態(tài)電壓為控制電路AST供電，由此沒(méi)有電流流經(jīng)串聯(lián)調(diào)整器。其(調(diào)整器)僅當(dāng)輸出端處的電壓大幅度下降時(shí)才變得活躍，例如短路情況或啟動(dòng)階段。由此總結(jié)，根據(jù)本發(fā)明共有三項(xiàng)電壓為控制電路供電，即首先，來(lái)源于高輸入電壓并通過(guò)一高阻值電阻及被用于啟動(dòng)控制電路的電源電壓；其次，來(lái)源于一輔助線圈的正向電壓并在正常操作過(guò)程中為控制電路供電的電源電壓及；第三，來(lái)源于一輔助線圈的斷態(tài)電壓且在輸出端短路或超過(guò)負(fù)荷時(shí)被使用的電源電壓。
在本發(fā)明的一項(xiàng)優(yōu)選實(shí)施例中作了如下設(shè)置，于變壓器設(shè)置另一個(gè)輔助線圈以產(chǎn)生斷態(tài)電壓，其中此斷態(tài)電壓通過(guò)整流器被直接用于為控制電路供電。
由于可以選擇兩個(gè)匝數(shù)不同的輔助線圈，所以此變體提供可有較寬設(shè)置范圍的優(yōu)點(diǎn)。
另一有利的變體的特點(diǎn)為正向電壓及斷態(tài)電壓均取自一共同的輔助線圈，其中非耦合/整流二極管對(duì)正向電壓整流并將其輸送至串聯(lián)調(diào)整器，而額外的非耦合/整流二極管對(duì)斷態(tài)電壓整流并將其輸送至控制電路的電源電壓終端。
此實(shí)施例具有一優(yōu)點(diǎn)，即只需要一個(gè)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)無(wú)論如何也會(huì)存在的輔助線圈，且本發(fā)明可以通過(guò)兩個(gè)額外的二極管實(shí)現(xiàn)。
此外，如果串聯(lián)調(diào)整器的輸出端通過(guò)一非耦合二極管被連至存儲(chǔ)電容器則更為有利。因此，亦可以使用沒(méi)有非耦合二極管或等效的裝置整合在其中的串聯(lián)電阻器。
本發(fā)明將會(huì)在下面根據(jù)圖中所示實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的解釋。
圖中，圖1顯示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的切換變換器的電路圖，圖2顯示出根據(jù)本發(fā)明帶有一個(gè)額外輔助線圈的切換變換器的第一實(shí)施例，及圖3顯示出根據(jù)本發(fā)明帶有一個(gè)單一輔助線圈的另一實(shí)施例。
如圖2所示的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，與圖1中所示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的電路不同之處，為在變壓器處設(shè)有一使用其斷態(tài)電壓的額外輔助線圈W2，其用一相對(duì)于線圈WP及W1偏差的點(diǎn)表示。該斷態(tài)電壓由二極管D4整流并通過(guò)存儲(chǔ)電容器Cs。
因?yàn)樽儔浩鞯木€圈彼此互相結(jié)合，所以斷態(tài)(輔助)電壓在一根據(jù)逆向變換器原理操作的組合切換電路中會(huì)被自動(dòng)調(diào)整，而本發(fā)明則利用這個(gè)原理。線圈W2的設(shè)置使得控制電路AST所需要的電源電壓Uh在以正常速率操作過(guò)程中大于串聯(lián)調(diào)整器LAE的輸出電壓Uh1，例如比其大約1伏至2伏。電壓輸出端Uh及Uh1通過(guò)非耦合二極管D3互相連接，且只要電壓Uh大于電壓Uh1控制電路AST即由線圈W2供電。這意味著沒(méi)有電流流經(jīng)串聯(lián)調(diào)整器LAE，因此其中亦沒(méi)有功耗發(fā)生。
如果輸出電壓UA在特殊操作狀態(tài)中下降，例如一旦發(fā)生過(guò)荷或短路的情況時(shí)，次級(jí)線圈WS上的斷態(tài)電壓亦相應(yīng)地下降，且經(jīng)整流的電壓降至小于Uh1。在此情況中電壓Uh1代替電壓Uh且串聯(lián)調(diào)整器LAE變得活躍。因此，串聯(lián)調(diào)整器LAE上的功耗只會(huì)極少地發(fā)生在操作情況中，實(shí)際上只發(fā)生在輸出端短路的情況下。另外，只要根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)，例如電路為通過(guò)電阻器Rs及存儲(chǔ)電容器Cs啟動(dòng)，則其功能也相同。
根據(jù)本發(fā)明的電路，如圖3所示，顯示出一個(gè)單一輔助線圈W1亦可能足夠。其僅必須保證與輸出電壓UA成比例的斷態(tài)電壓及正向電壓都可以一適當(dāng)且非耦合的方式取自輔助線圈W1。基于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的電路，如圖1所示，其可通過(guò)引進(jìn)一非耦合二極管D2’，一整流二極管D4及另一非耦合二極管D4’達(dá)到。如根據(jù)圖2的實(shí)施例，輔助線圈W1上通過(guò)二極管D4及D4’進(jìn)行整流并依賴于存儲(chǔ)電容器Cs的斷態(tài)電壓被使用于操作正常情況中。僅當(dāng)經(jīng)調(diào)整的輸出電壓UA實(shí)際上下降，例如一旦出現(xiàn)短路時(shí)，該經(jīng)整流的斷態(tài)電壓才會(huì)下降且線圈W1上通過(guò)二極管D2及D2’整流的正向電壓才會(huì)通過(guò)串聯(lián)調(diào)整器LAE被使用。兩電壓互相之間的非耦合亦需要二極管D2’及D4’。
需要注意的是，根據(jù)圖3中所示電路的本發(fā)明實(shí)施例具有一優(yōu)點(diǎn)，即其僅需要一個(gè)單一輔助線圈W1，但該實(shí)施例就設(shè)置來(lái)說(shuō)比根據(jù)圖2的電路更重要，因?yàn)椴荒芡ㄟ^(guò)對(duì)W1及W2的匝比進(jìn)行選擇來(lái)各自獨(dú)立地?cái)喽〝鄳B(tài)電壓及正向電壓。
權(quán)利要求
1.切換變換器，其中輸入電壓(UE)可以通過(guò)至少一個(gè)受控開(kāi)關(guān)(S)被切換至變壓器(UET)的至少一個(gè)初級(jí)線圈(WP)上，其帶有用于控制該開(kāi)關(guān)的控制電路(AST)，一至少用于調(diào)整輸出電壓的調(diào)整信號(hào)(SR)被傳送至該控制電路，其中該控制電路(AST)的電源一方面通過(guò)變壓器的輔助線圈(W1)、整流器(D2)、電容器(C)及一串聯(lián)調(diào)整器(LAE)的正向電壓發(fā)生，及另一方面由該輸入電壓(UE)通過(guò)電流通路(Rs)及一存儲(chǔ)電容器(Cs)獲得，其特征在于通過(guò)一整流器(D4)整流的輔助線圈(W1；W2)的斷態(tài)電壓被額外地輸送給該控制電路(AST)以提供電能，其中只要其具有足夠的電壓水平，該經(jīng)整流的斷態(tài)電壓即被用于在操作過(guò)程中為控制電路供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切換變換器，其特征在于該變壓器(UET)提供有另一輔助線圈(W2)以產(chǎn)生斷態(tài)電壓，該斷態(tài)電壓通過(guò)整流器(D4)直接用于為控制電路(AST)供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切換變換器，其特征在于該正向電壓及斷態(tài)電壓均取自一共同的輔助線圈(W1)，其中該非耦合/整流二極管(D2；D2’)對(duì)該正向電壓進(jìn)行整流并將其引導(dǎo)至串聯(lián)調(diào)整器(LAE)，且該等額外非耦合/整流二極管(D4；D4’)對(duì)斷態(tài)電壓進(jìn)行整流，并將其引導(dǎo)至控制電路(AST)的電源電壓終端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3其中之一項(xiàng)所述的切換變換器，其特征在于該串聯(lián)調(diào)整器(LAE)的輸出端通過(guò)非耦合二極管(D3)與存儲(chǔ)電容器(Cs)相連。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于一種切換變換器，其中一輸入電壓(U
文檔編號(hào)H02M3/335GK1860672SQ200480028125
公開(kāi)日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2004年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月5日
發(fā)明者亞諾特·桑利德納, 加萊·阿布杜拉森·哈勒克 申請(qǐng)人:奧地利西門(mén)子股份有限公司