專利名稱：電流比例正反饋開(kāi)關(guān)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種開(kāi)關(guān)電路，尤其涉及一種用于開(kāi)關(guān)電源的帶有正反饋的開(kāi)關(guān)電路。


圖1是一種已有的、典型的、用于開(kāi)關(guān)電源中向變壓器T的原邊繞組提供能量的開(kāi)關(guān)電路。驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)發(fā)生器1產(chǎn)生的脈沖信號(hào)V通過(guò)電阻R向開(kāi)關(guān)三極管BG提供基極驅(qū)動(dòng)電流，控制開(kāi)關(guān)三極管BG的通斷。這種開(kāi)關(guān)電路存在一個(gè)問(wèn)題，即作為功率開(kāi)關(guān)三極管的基極驅(qū)動(dòng)電流不是太大就是太小，太大是指開(kāi)關(guān)電源小功率輸出時(shí)，因?yàn)閷?dǎo)通時(shí)間較短，開(kāi)關(guān)三極管集電極電流不大，此時(shí)在同樣的驅(qū)動(dòng)電壓控制下，其極回路明顯地呈現(xiàn)出過(guò)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，這樣當(dāng)開(kāi)關(guān)三極管退出飽和時(shí)，延遲時(shí)間就長(zhǎng)。而在同樣的電路參數(shù)情況下，輸出功率較大時(shí)，開(kāi)關(guān)三極管導(dǎo)通時(shí)間就增大，到一定值時(shí)，功率開(kāi)關(guān)三極管就難以維持深飽和，于是管耗上升，開(kāi)關(guān)三極管發(fā)熱，這一現(xiàn)象與輸出功率成正比地上升，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使開(kāi)關(guān)三極管激勵(lì)不足，進(jìn)入放大區(qū)，管耗聚增，導(dǎo)致燒管。
本發(fā)明的目的在于提供一種高效率、低功耗、在大功率輸出時(shí)能使開(kāi)關(guān)管可靠工作于飽和區(qū)的開(kāi)關(guān)電路，消除在大功率下因驅(qū)動(dòng)不足而造成的燒管現(xiàn)象。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于本發(fā)明的組合器件，應(yīng)用該器件能使裝配和調(diào)試變得方便。
本發(fā)明是通過(guò)如下手段實(shí)現(xiàn)的。
在現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)電路上加一電流正反饋電路，正反饋電流加至開(kāi)關(guān)電路的控制端，使驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)三極管的電流能隨流過(guò)集電極或發(fā)射極的電流變化，即隨開(kāi)關(guān)電源輸出功率而變化，從而使開(kāi)關(guān)三極管在電源小功率輸出時(shí)不至于過(guò)驅(qū)動(dòng)，在大功率輸出時(shí)能可靠工作于飽和區(qū)，避免開(kāi)關(guān)三極管的管耗上升和燒管現(xiàn)象。
圖1是已有的、典型的開(kāi)關(guān)電路。
圖2是本發(fā)明提供的開(kāi)關(guān)電路方框圖。
圖3是本發(fā)明提供的開(kāi)關(guān)電路的一種實(shí)施例。
圖4是本發(fā)明提供的開(kāi)關(guān)電路的另一種實(shí)施例。
圖5是本發(fā)明提供的開(kāi)關(guān)電路的又一種實(shí)施例。
圖6、圖7、圖8分別是圖3、圖4、圖5引入正向二極管的電路圖。
圖9是本發(fā)明提供的組合器件的六種內(nèi)部電路。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。
如圖2所示，驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)發(fā)生器1產(chǎn)生控制開(kāi)關(guān)三極管2的脈沖信號(hào)Vi，開(kāi)關(guān)三極管2的通-斷引起變壓器3原邊繞組的電流變化，使變壓器3的付邊繞組輸出電壓。同時(shí)，通過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò)4把開(kāi)關(guān)三極管2的輸出按一定比例反饋至開(kāi)關(guān)三極管2的控制端，該反饋量為正，其大小直接與電源輸出的功率有關(guān)，輸出功率越大，反饋量越大，相反，電源輸出功率減小，反饋量亦相應(yīng)減小，有利于其快速退出飽和進(jìn)入截止。根據(jù)各種需要，變壓器3的付邊繞組后可接各種整流、濾波等網(wǎng)絡(luò)，以獲得各種性能的電源。
根據(jù)圖2的構(gòu)思，可有以下幾種具體的實(shí)施方案。
參見(jiàn)圖3，反饋網(wǎng)絡(luò)采用電流互感器BL1，該電流互感器BL1的初級(jí)繞組L1與開(kāi)關(guān)三極管的集電極和集電極的負(fù)載串聯(lián)，上述電流互感器BL1的次級(jí)繞組L2與開(kāi)關(guān)三極管BG的基極-發(fā)射極并聯(lián)，電流互感器BL1的連接應(yīng)保證電流互感器BL1的次級(jí)繞組L2向開(kāi)關(guān)三極管BG提供電流正反饋。上述的電流互感器BL1應(yīng)滿足以下條件(1)β·N1/N2＞1(2)UN2≥Ube(3)電流互感器BL1不能飽和其中N1表示電流互感器BL1初級(jí)繞組L1的匝數(shù)。
N2表示電流互感器BL1次級(jí)繞組L1的匝數(shù)。
β為開(kāi)關(guān)三極管BG的電流放大系數(shù)。
UN2表示電流互感器BL1次級(jí)繞組L2的端電壓。
Ube表示開(kāi)關(guān)三極管BG的基極-發(fā)射極導(dǎo)通電壓。
根據(jù)上述條件，電流互感器BL1的反饋電流為Ib＝Ic·N1/N2，其中Ic為開(kāi)關(guān)三極管集電極電流，也是電流互感器BL1初級(jí)繞組L1中的電流，所以有βIb＝β·Ic·N1/N2＞Ic，此時(shí)在電路脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制下即能工作。脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)的前沿使電路受激而進(jìn)入飽和區(qū)，它的后沿使電路迅速截止。前后沿之間的時(shí)間就是電路導(dǎo)通時(shí)間Ton。該電路的突出優(yōu)點(diǎn)在于在整個(gè)Ton時(shí)間內(nèi)，開(kāi)關(guān)三極管始終處于可靠飽和導(dǎo)通。另外由于電流互感器BL1的正反饋?zhàn)饔茫娐返姆D(zhuǎn)速度極快，有效地降低了管耗。該電路實(shí)際使用中的動(dòng)態(tài)范圍極大脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)寬度的最大值與最小值之比大于10，而現(xiàn)有的技術(shù)中比值能達(dá)到3已很困難。由于反饋電流Ib能按開(kāi)關(guān)管BG集電極電流Ic的需要成正比例也注入開(kāi)關(guān)電路的控制端，所以，能保證開(kāi)關(guān)三極管BG既不過(guò)飽兒又不欠飽和。
根據(jù)上述原理，我們同樣可以從開(kāi)關(guān)三極管BG的發(fā)射極獲得反饋量。參見(jiàn)圖4，電流互感器BL1的初級(jí)繞組L1與開(kāi)關(guān)三極管BG的發(fā)射極串聯(lián)，電流互感器BL1的次級(jí)繞組L2與開(kāi)關(guān)三極管BG的基極-發(fā)射極并聯(lián)，電流互感器BL1的連接應(yīng)保證電流互感器BL1的次級(jí)繞組L2向開(kāi)關(guān)三極管BG提供電流正反饋。該電流互感器BL1仍應(yīng)滿足前述條件。
圖5是反饋量取自開(kāi)關(guān)三極管BG發(fā)射極的又一實(shí)施例，其參數(shù)同上。
如圖6、圖7、圖8所示，為了便于驅(qū)動(dòng)，開(kāi)關(guān)三極管BG的基極回路可以引入正向二極管D，其連接方向與基極回路內(nèi)電流方向相同，同樣為了便于驅(qū)動(dòng)，也可在開(kāi)關(guān)三極管的基極回路內(nèi)引入一只可控開(kāi)關(guān)器件代替二極管D，此時(shí)的電流互感器BL2的條件應(yīng)為(1)β·Na/Nb＞1(2)UNb≥Ube+UD(3)電流互感器BL2不能飽和其中Na表示電流互感器BL2初級(jí)繞組La的匝數(shù)。
Nb表示電流互感器BL2次級(jí)繞組Lb的匝數(shù)。
UNb表示電流互感器BL2次級(jí)繞組Lb的端電壓。
UD表示二極管D的正向壓降。
根據(jù)上述的構(gòu)思及其實(shí)施例，我們可以將用于本發(fā)明的反饋網(wǎng)絡(luò)4和開(kāi)關(guān)三極管2集成化，以形成一組合器件(或集成塊)。如圖9所示，該組合器件是一帶電流正反饋的開(kāi)關(guān)三極管，其具體的內(nèi)部元件連接方法如上述實(shí)施例中所述，各種參數(shù)的要求也相同。該組合器件有三個(gè)引出端G、E、C，應(yīng)用這種組合器件能使開(kāi)關(guān)電源的裝配和調(diào)試變得容易。
權(quán)利要求
1.一種開(kāi)關(guān)電路，包括一個(gè)開(kāi)關(guān)三極管、有關(guān)負(fù)載回路和一個(gè)控制開(kāi)關(guān)電路的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)發(fā)生器，其特征在于在開(kāi)關(guān)電路上加一電流正反饋，反饋源取自開(kāi)關(guān)電路的輸出回路，正反饋電流加至開(kāi)關(guān)三極管控制端。
2.如權(quán)利要求1所述的一種開(kāi)關(guān)電路，其特征在于反饋元件采用電流互感器BL1，電流互感器BL1的初級(jí)繞組L1與開(kāi)關(guān)三極管BG的集電極和集電極的負(fù)載并聯(lián)，上述電流互感器BL1的次級(jí)繞組L2與開(kāi)關(guān)三極管BG的基極-發(fā)射極并聯(lián)，電流互感器BL1的連接保證電流互感器BL1的次級(jí)繞組L2向開(kāi)關(guān)三極管BG提供正反饋電流，同時(shí)，該電流互感器BL1應(yīng)滿足下列條件(1)β·N1/N2＞1(2)UN2≥Ube(3)電流互感器BL1不能飽和其中N1表示電流互感器BL1初級(jí)繞組L1的匝數(shù)，N2表示電流互感器BL1次級(jí)繞組L2的匝數(shù)，β為開(kāi)關(guān)三級(jí)管BG的電流放大系數(shù)，UN2表示電流互感器BL1次級(jí)繞組L2的端電壓。Ube表示開(kāi)關(guān)三級(jí)管BG的基級(jí)-發(fā)射極導(dǎo)通電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的一種開(kāi)關(guān)電路，其特征在于反饋元件采用電流互感器BL1，電流互感器BL1的初級(jí)繞組L1與開(kāi)關(guān)三級(jí)管BG的發(fā)射極串聯(lián)，上述電流互感器BL1的次級(jí)繞組L2與開(kāi)關(guān)三極管BG的基極-發(fā)射極并聯(lián)，電流互感器BL1的連接保證電流互感器BL1的次級(jí)繞組L2向開(kāi)關(guān)三極管BG提供正反饋電流，同時(shí)，該電流互感器BL1應(yīng)滿足下述條件(1)β·N1/N2＞1(2)UN2≥Ube(3)電流互感器BL1不能飽和。其中N1表示電流互感器BL1初級(jí)繞組L1的匝數(shù)，N2表示電流互感器BL1次級(jí)繞組L2的匝數(shù)，β為開(kāi)關(guān)三極管BG的電流放大系數(shù)，UN2表示電流互感器BL1次級(jí)繞組L2的端電壓，Ube表示開(kāi)關(guān)三極管BG的基極-發(fā)射極導(dǎo)通電壓。
4.如權(quán)利要求1所述的一種開(kāi)關(guān)電路，其特征在于反饋元件采用電流互感器BL2，電流互感器BL2的初級(jí)繞組La與開(kāi)關(guān)三極管BG的集電極和集電極的負(fù)載并聯(lián)，上述電流互感器BL2的次級(jí)繞組Lb與開(kāi)關(guān)三極管BG的基極-發(fā)射極并聯(lián)，電流互感器BL2的連接保證電流互感器BL2的次級(jí)繞組Lb向開(kāi)關(guān)三極管的BG提供正反饋電流，基極回路串入一正向二極管D或可控開(kāi)關(guān)器件，其連接方向與基極回路內(nèi)電流方向相同，同時(shí)，該電流互感器BL2應(yīng)滿足下述條件(1)β·Na/Nb＞1(2)UNb≥Ube+UD(3)電流互感器BL2不能飽和。其中Na表示電流互感器BL2初級(jí)繞組La的匝數(shù)，Nb表示電流互感器BL2次級(jí)繞組Lb的匝數(shù)，β為開(kāi)關(guān)三極管BG的電流放大系數(shù)，UNb表示電流互感器BL2次級(jí)繞組Lb的端電壓，Ube表示開(kāi)關(guān)三極管BG的基極-發(fā)射極導(dǎo)通電壓，UD表示二極管D的正向壓降。
5.如權(quán)利要求1所述的一種開(kāi)關(guān)電路，其特征在于反饋元件采用電流互感器BL2，電流互感器BL2的初級(jí)繞組La與開(kāi)關(guān)三極管BG的發(fā)射極串聯(lián)，上述電流互感器BL2的次級(jí)繞組Lb與開(kāi)關(guān)三極管BG的基極-發(fā)射極并聯(lián)，電流互感器BL2的連接保證電流互感器BL2的次級(jí)繞組Lb向開(kāi)關(guān)三極管BG提供正反饋電流，基極回路串入一正向二極管D或可控開(kāi)關(guān)器件，其連接方向于基極回路內(nèi)的電流方向相同，同時(shí)，該電流互感器BL2應(yīng)滿足下述條件(1)β·Na/Nb＞1(2)UNb≥Ube+UD(3)電流互感器BL2不能飽和。其中Na表示電流互感器BL2初極繞組La的匝數(shù)，Nb表示電流互感器BL2次級(jí)繞組Lb的匝數(shù)，β為開(kāi)關(guān)三極管BG的電流放大系數(shù)，UNb表示電流互感器BL2次級(jí)繞組Lb的端電壓，Ube表示開(kāi)關(guān)三極管BG的基極-發(fā)射極導(dǎo)通電壓。UD表示二極管D的正向壓降。
6.一種用于本發(fā)明開(kāi)關(guān)電路中的具有電流正反饋的組合器件(集成電路)包括開(kāi)關(guān)三極管，其特征在于在開(kāi)關(guān)三極管上加一電流正反饋網(wǎng)路，反饋源取自開(kāi)關(guān)三極管集電極或發(fā)射極的電流，電流正反饋加至開(kāi)關(guān)三極管的基極。
7.如權(quán)利要求6所述的用于開(kāi)關(guān)電路中的具有電流正反饋的組合器件(集成電路)，其特征在于反饋元件采用電流互感器BL1，電流互感器BL1的初級(jí)繞組L1與開(kāi)關(guān)三極管BG的集電極和集電極的負(fù)載串聯(lián)，上述電流互感器BL1的次級(jí)繞組L2與開(kāi)關(guān)三極管BG的基極-發(fā)射極并聯(lián)，電流互感器BL1的連接保證電流互感器BL1的次級(jí)繞組L2向開(kāi)關(guān)三極管BG提供正反饋電流，同時(shí)該電流互感器BL1應(yīng)滿足下述條件(1)β·N1/N2＞1(2)UN2≥Ube(3)電流互感器BL1不能飽和。其中N1表示電流互感器BL1初級(jí)繞組L1的匝數(shù)，N2表示電流互感器BL1次級(jí)繞組L2的匝數(shù)，β為開(kāi)關(guān)三極管BG的電流放大系數(shù)，UN2表示電流互感器BL1次級(jí)繞組L2的端電壓，Ube表示開(kāi)關(guān)三極管BG的基極-發(fā)射極導(dǎo)通電壓。
8.如權(quán)利要求6所述的用于開(kāi)關(guān)電路中的具有電流正反饋的組合器件(集成電路)，其特征在于反饋元件采用電流互感器BL1，電流互感器BL1的初級(jí)繞組L1與開(kāi)關(guān)三極管BG的發(fā)射極串聯(lián)，上述電流互感器BL1的次級(jí)繞組L2與開(kāi)關(guān)三極管BG的基極-發(fā)射極并聯(lián)，使電流互感器BL1的連接保證電流互感器BL1的次級(jí)繞組L2向開(kāi)關(guān)三極管BG提供正反饋電流，同時(shí)該電流互感器BL1應(yīng)滿足下述條件(1)β·N1/N2＞1(2)UN2≥Ube(3)電流互感器BL1不能飽和。其中N1表示電流互感器BL1初級(jí)繞組L1的匝數(shù)，N2表示電流互感器BL1次級(jí)繞組L2的匝數(shù)，β為開(kāi)關(guān)三極管BG的電流放大系數(shù)，UN2表示電流互感器BL1次級(jí)繞組L2的端電壓，Ube表示開(kāi)關(guān)三極管BG的基極-發(fā)射極導(dǎo)通電壓。
9.如權(quán)利要求6所述的用于開(kāi)關(guān)電路中的具有電流正反饋的組合器件(集成電路)，其特征在于反饋元件采用電流互感器BL2，電流互感器BL2的初級(jí)繞組La與開(kāi)關(guān)三極管BG的集電極和集電極的負(fù)載串聯(lián)，上述電流互感器BL2的次級(jí)繞組Lb與開(kāi)關(guān)三極管BG的基極-發(fā)射極并聯(lián)，電流互感器BL2的連接保證電流互感器BL2的次級(jí)繞組Lb向開(kāi)關(guān)三極管BG提供正反饋電流，基極回路串入一正向二極管D或可控開(kāi)關(guān)器件，其連接方向與基極回路內(nèi)電流方向相同，同時(shí)該電流互感器BL2應(yīng)滿足下述條件(1)β·Na/Nb＞1(2)UNb≥Ube+UD(3)電流互感器BL2不能飽和。其中Na表示電流互感器BL2初級(jí)繞組La的匝數(shù)，Nb表示電流互感器BL2次級(jí)繞組Lb的匝數(shù)，β為開(kāi)關(guān)三極管BG的電流放大系數(shù)；UNb表示電流互感器BL2次級(jí)繞組Lb的端電壓，Ube表示開(kāi)關(guān)三極管BG的基極-發(fā)射極導(dǎo)通電壓，UD表示二極管D的正向壓降
10.如權(quán)利要求6所述的用于開(kāi)關(guān)電路中的具有電流正反饋的組合器件(集成電路)，其特征在于反饋元件采用電流互感器BL2電流互感器BL2的初級(jí)繞組La與開(kāi)關(guān)三極管BG的發(fā)射極串聯(lián)，上述電流互感器BL2的次級(jí)繞組Lb與開(kāi)關(guān)三極管BG的基極-發(fā)射極并聯(lián)，電流互感器BL2的連接保證電流互濾器BL2的次級(jí)繞組Lb向開(kāi)關(guān)三極管BG提供正反饋電流基極回路串入一正向二極管D或可控硅開(kāi)關(guān)器件，其連接方向與基極回路電流方向相同，同時(shí)該電流互感器BL2應(yīng)滿足下述條件(1)β·Na/Nb＞1(2)UNb≥Ube(3)電流互感器BL2不能飽和。其中Na表示電流互感器BL2初級(jí)繞組La的匝數(shù)，Nb表示電流互感器BL2次級(jí)繞組Lb的匝數(shù)，β為開(kāi)關(guān)三極管BG的電流放大系數(shù)，UNb表示電流互感器BL2次級(jí)繞組Lb的端電壓，Ube表示開(kāi)關(guān)三極管BG的基極-發(fā)射極導(dǎo)通電壓。UD表示二極管D的正向壓降。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)電路，它包括開(kāi)關(guān)三極管和電流正反饋網(wǎng)絡(luò)，電流正反饋使開(kāi)關(guān)三極管控制端的注入電流按開(kāi)關(guān)三極管集電極的電流比例變化，不僅提高了開(kāi)關(guān)電源的效率，而且消除了開(kāi)關(guān)電源由于驅(qū)動(dòng)不足而造成的燒管現(xiàn)象；同時(shí)還提供一種具有電流正反饋的上述開(kāi)關(guān)電路的組合器件(集成電路)，使裝配和調(diào)試變得方便。
文檔編號(hào)H03K17/60GK1056608SQ90103559
公開(kāi)日1991年11月27日 申請(qǐng)日期1990年5月12日 優(yōu)先權(quán)日1990年5月12日
發(fā)明者張朝梁, 金慰祖 申請(qǐng)人:張朝梁, 金慰祖