專利名稱：具初級側(cè)電壓回授的低功率返馳式交換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具初級側(cè)電壓回授的低功率返馳式交換電路，尤指一種利用變壓器初級側(cè)的輔助繞組取得回授電壓及回授電流，同時于變壓器次級側(cè)通過低壓差穩(wěn)壓器輸出一穩(wěn)定的工作電壓的低功率返馳式交換電路。
背景技術(shù)：
按目前已知的直流電源供應(yīng)裝置，如交換式電源供應(yīng)器(AC ToDC SWlitching Power Supply)中，為縮小變壓器的體積，大多使用高頻的脈波寬度調(diào)變(PWM)控制直流輸出電壓，如圖1所示，為現(xiàn)有返馳式電源供應(yīng)裝置的電路示意圖，變壓器T1將電路區(qū)分成為一次側(cè)的前級電路101與二次側(cè)的后級電路102，該一次側(cè)101與該二次側(cè)102間以一光敏晶體管111及一發(fā)光二極管112分離該一次側(cè)101與該二次側(cè)102的電信號，但卻可利用光信號回授二次側(cè)102的電壓或電流輸出變化信號至一次側(cè)101，以同步調(diào)整該一次側(cè)101及二次側(cè)102的電壓及電流變化量，或者做為過電流及短路保護的回授信號。
配合圖2，為現(xiàn)有返馳式電源供應(yīng)裝置的電路波形示意圖，請復(fù)參考圖1，其中于一次側(cè)101輸入一交流電壓VAC，交流電壓VAC經(jīng)過一橋式整流器BD1及一高壓濾波電容C1后成為一直流漣波電壓B+，直流漣波電壓B+通過一脈波調(diào)整控制單元U1控制功率電子開關(guān)Q1的導(dǎo)通周期，進而傳送道該變壓器T1的一次側(cè)繞組。同時，變壓器T1的二次側(cè)繞組感應(yīng)輸出電壓，并通過二極管D2及電解電容C5整流濾波后，產(chǎn)生穩(wěn)定直流電壓V0輸出。直流電壓V0并通過一回授穩(wěn)壓器U2與一光偶合器U3將輸出直流電壓V0變化回授至一次側(cè)101的脈波寬度調(diào)整控制單元U1，以調(diào)整脈波輸出PWM來穩(wěn)定輸出直流電壓V0，該光偶合器U3由該光敏晶體管111及該發(fā)光二極管112組成。
請復(fù)參考圖1，在現(xiàn)有技術(shù)中，該返馳式電源供應(yīng)裝置主要是交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓輸出的電路，其原理為于一次側(cè)101的功率電子開關(guān)Q1導(dǎo)通時能量因變壓器T1一次與二次側(cè)極性相反，以致二次側(cè)102的二極管D2無法導(dǎo)通，而儲存于變壓器T1上，待功率電子開關(guān)Q1導(dǎo)通結(jié)束后變壓器T1極性反轉(zhuǎn)，改由二次側(cè)102的二極管D2接著導(dǎo)通，以釋放儲存在變壓器T1上的儲存能量。
由于現(xiàn)有返馳式電源供應(yīng)裝置的電路需要搭配連接高壓濾波電容C1、回授穩(wěn)壓器U2與光偶合器U3才能正常工作，使得交換電路的制作成本高，并且該些元件在交換電路中占有很大的面積，使得交換電路產(chǎn)品體積非常大。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明具初級側(cè)電壓回授的低功率返馳式交換電路，其主要目的是使用變壓器初級側(cè)回授方式取得回授電壓及回授電流，并藉此由變壓器次級側(cè)通過一低壓差穩(wěn)壓器輸出穩(wěn)定的直流工作電壓。同時，可以省去現(xiàn)有技術(shù)中所使用的高壓濾波電容C1、回授穩(wěn)壓器U2與光偶合器U3，用來降低電路制作成本和電路面積。
為達上述目的，本發(fā)明提供一種具初級側(cè)電壓回授的低功率返馳式交換電路，利用一脈寬調(diào)變控制器驅(qū)動一功率電子開關(guān)的切換動作，使得一輸入直流電力可以分別通過一變壓器及一第一整流儲能單元送出一輸出電壓，該變壓器具有一初級繞組、一次級繞阻及一輔助繞阻。該輸入直流電力由連接于該一次側(cè)繞組的一整流單元，將一交流電力作整流轉(zhuǎn)換而得，并傳送到該一次側(cè)繞組。交換電路利用一電壓回授單元，連接于該輔助繞組與該脈寬調(diào)變控制器，并從該輔助繞組取得一回授電壓，同時將該回授電壓傳送到該脈寬調(diào)變控制器。再者交換電路利用一電流回授單元，連接于該脈寬調(diào)變控制器與該功率電子開關(guān)，接著通過該功率電子開關(guān)取得一回授電流，并將該回授電流轉(zhuǎn)換成為電壓值傳送到該脈寬調(diào)變控制器。交換電路利用一低壓差穩(wěn)壓器，連接于該整流儲能單元將該輸出電壓穩(wěn)定成為一工作電壓以提供負載使用。
圖1為現(xiàn)有返馳式電源供應(yīng)裝置的電路示意圖；圖2為現(xiàn)有返馳式電源供應(yīng)裝置的電路波形示意圖；圖3為本發(fā)明具初級側(cè)電壓回授的低功率返馳式交換電路示意圖；圖4為本發(fā)明具初級側(cè)電壓回授的低功率返馳式交換電路波形示意圖；圖5為本發(fā)明另一實施例電路示意圖。
圖中符號說明現(xiàn)有技術(shù)T1 變壓器101前級電路102后級電路111光敏晶體管112發(fā)光二極管BD1橋式整流器C1 高壓濾波電容U1 脈波調(diào)整控制單元Q1 功率電子開關(guān)D2 二極管C5 電解電容U2 回授穩(wěn)壓器U3 光偶合器本發(fā)明Tr 變壓器Tr1初級繞組Tr2次級繞阻Tr3輔助繞阻Tr4次級側(cè)輔助繞組U1 脈寬調(diào)變控制器Q1 功率電子開關(guān)20 第一整流儲能單元BD1整流單元22 電壓回授單元220整流濾波單元224分壓電阻24 電流回授單元26 低壓差穩(wěn)壓器27 第二整流儲能單元28 突波消除單元具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的具體實施方式
。
請參考圖3，為本發(fā)明具初級側(cè)電壓回授的低功率返馳式交換電路示意圖。本發(fā)明使用一個具有一初級繞組Tr1、一次級繞阻Tr2及一輔助繞阻Tr3的變壓器Tr，用來為能量轉(zhuǎn)換的單元。同時利用一脈寬調(diào)變控制器U1驅(qū)動一功率電子開關(guān)Q1的切換動作，使得一輸入直流電力可以通過該變壓器Tr及一第一整流儲能單元20送出一輸出電壓。再者，該輸入直流電力由連接于該一次側(cè)繞組Tr1的一整流單元BD1，將一交流電力作整流轉(zhuǎn)換而得，并傳送到該一次側(cè)繞組Tr1。交換電路利用一電壓回授單元22，連接于該輔助繞組Tr3與該脈寬調(diào)變控制器U1，并從該輔助繞組Tr3取得一回授電壓，同時將該回授電壓傳送到該脈寬調(diào)變控制器U1。再者交換電路利用一電流回授單元24，連接于該脈寬調(diào)變控制器U1與該功率電子開關(guān)Q1，接著通過該功率電子開關(guān)Q1取得一回授電流，并將該回授電流轉(zhuǎn)換成為電壓值傳送到該脈寬調(diào)變控制器U1。交換電路利用一低壓差穩(wěn)壓器26，連接于該第一整流儲能單元20將該輸出電壓穩(wěn)定成為一工作電壓VO以提供負載使用。
請復(fù)參考圖3，其中該整流單元BD1為一全橋整流單元。并該電壓回授單元22通過一整流濾波單元220將從輔助繞組Tr3取得的回授電壓進行整流及濾波動作，同時，整流及濾波后的回授電壓經(jīng)由一分壓電阻224進行分壓，并傳送到該脈寬調(diào)變控制器U1。再者，上述中本發(fā)明所使用的該功率電子開關(guān)Q1為一N通道場效晶體管。并該功率電子開關(guān)Q1串接于該初級繞組Tr1，因此該功率電子開關(guān)Q1取得的回授電流為流過該初級繞組的電流，并該功率電子開關(guān)Q1的控制端連接到該脈寬調(diào)變控制器U1，通過控制端接受該脈寬調(diào)變控制器U1控制。
復(fù)參考圖3，其中該輔助繞阻Tr3與該次級繞阻Tr2的繞組極性為同相，因此，本發(fā)明可以通過變壓器繞組的磁通偶合關(guān)系，使得在次級繞阻Tr2感應(yīng)的電壓變化會和輔助繞阻Tr3所感應(yīng)的回授電壓成近似正比。同時，于第一整流儲能單元20送出的輸出電壓VO為含有兩倍交流輸入頻率的漣波電壓Vr，該輸出電壓VO經(jīng)過低壓差穩(wěn)壓器26穩(wěn)壓后，產(chǎn)生穩(wěn)定的直流輸出工作電壓VO以提供負載使用。上述說明中，本發(fā)明交換電路更有一突波消除單元28并接于該初級繞組Tr1，于該功率電子開關(guān)Q1截止時，進行該初級繞組Tr1間突波電壓的消除。
配合圖3，請參考圖4，為本發(fā)明具初級側(cè)電壓回授的低功率返馳式交換電路波形示意圖。一交流電力VAC通過該整流單元BD1整流轉(zhuǎn)換成該輸入直流電力B+，并傳送到該初級繞組Tr1。同時，脈寬調(diào)變控制器U1通過該電壓回授單元22從輔助繞組Tr3取得回授電壓，及通過該電流回授單元24從該功率電子開關(guān)Q1取得回授電流。脈寬調(diào)變控制器U1取得回授電壓與回授電流并輸出一脈寬調(diào)整訊號PWM，傳送到功率電子開關(guān)Q1的控制端以控制該功率電子開關(guān)Q1的切換動作。直流電力B+通過功率電子開關(guān)Q1的切換動作，通過變壓器Tr作能量轉(zhuǎn)換，并通過第一整流儲能單元20輸出含有兩倍交流輸入頻率漣波電壓Vr的輸出電壓VO。該輸出電壓VO經(jīng)過低壓差穩(wěn)壓器26穩(wěn)壓后，將漣波電壓Vr除去進而產(chǎn)生穩(wěn)定的直流輸出工作電壓VO，以提供負載使用。
配合圖3，請參考圖5，為本發(fā)明另一實施例電路示意圖。圖5所示的低功率返馳式交換電路與圖3所示的電路其差異處，在于其中該變壓器Tr更具有一次級側(cè)輔助繞組Tr4，該次級側(cè)輔助繞組Tr4感應(yīng)輸出一次級側(cè)輔助電力，并次級側(cè)輔助電力通過一第二整流儲能單元27，提供該低壓差穩(wěn)壓器26工作所需的電力。并，于電路其它單元功能上與動作原理，與本發(fā)明圖3所示的低功率返馳式交換電路相同，在此不多加贅述。
綜上所述，本發(fā)明利用變壓器初級側(cè)回授方式取得回授電壓及回授電流，并藉此由變壓器次級側(cè)通過一低壓差穩(wěn)壓器輸出穩(wěn)定的直流工作電壓。同時，可以省去現(xiàn)有技術(shù)中所使用的高壓濾波電容回授穩(wěn)壓器與光偶合器，使得降低零件成本和電路板面積，并可縮小產(chǎn)品體積。
以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實施例，本發(fā)明的特征并不局限于此，任何熟悉該項技術(shù)者在本創(chuàng)作的領(lǐng)域內(nèi)，可輕易思及的變化或修飾，皆可涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種具初級側(cè)電壓回授的低功率返馳式交換電路，利用一脈寬調(diào)變控制器驅(qū)動一功率電子開關(guān)的切換動作，使得一輸入直流電力可以分別通過一變壓器及一第一整流儲能單元送出一輸出電壓，該變壓器具有一初級繞組、一次級繞阻及一輔助繞阻，其特征在于，包括有一整流單元，連接于該一次側(cè)繞組，將一交流電力整流成該輸入直流電力，并傳送到該一次側(cè)繞組；一電壓回授單元，連接于該輔助繞組與該脈寬調(diào)變控制器，從該輔助繞組取得一回授電壓，并將該回授電壓傳送到該脈寬調(diào)變控制器；一電流回授單元，連接于該脈寬調(diào)變控制器與該功率電子開關(guān)，通過該功率電子開關(guān)取得一回授電流，并將該回授電流轉(zhuǎn)換成為電壓值傳送到該脈寬調(diào)變控制器；及一低壓差穩(wěn)壓器，連接于該整流儲能單元，將該輸出電壓穩(wěn)定成為一工作電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的具初級側(cè)電壓回授的低功率返馳式交換電路，其中，該整流單元為一全橋整流單元。
3.如權(quán)利要求1所述的具初級側(cè)電壓回授的低功率返馳式交換電路，其中，該電壓回授單元通過一整流濾波單元將該回授電壓進行整流及濾波，并經(jīng)由一分壓電阻進行分壓傳送到該脈寬調(diào)變控制器。
4.如權(quán)利要求1所述的具初級側(cè)電壓回授的低功率返馳式交換電路，其中，該功率電子開關(guān)為一N通道場效晶體管。
5.如權(quán)利要求4所述的具初級側(cè)電壓回授的低功率返馳式交換電路，其中，該功率電子開關(guān)串接于該初級繞組，并其控制端連接到該脈寬調(diào)變控制器，接受該脈寬調(diào)變控制器控制。
6.如權(quán)利要求1所述的具初級側(cè)電壓回授的低功率返馳式交換電路，其中，該回授電流為流過該初級繞組的電流。
7.如權(quán)利要求1所述的具初級側(cè)電壓回授的低功率返馳式交換電路，其中，該輔助繞阻與該次級繞阻的繞組極性為同相。
8.如權(quán)利要求1所述的具初級側(cè)電壓回授的低功率返馳式交換電路，其中，更有一突波消除單元并接于該初級繞組，于該功率電子開關(guān)截止時，進行該初級繞組間突波電壓的消除。
9.如權(quán)利要求1所述的具初級側(cè)電壓回授的低功率返馳式交換電路，其中，該變壓器更有一次級側(cè)輔助繞組，感應(yīng)輸出一次級側(cè)輔助電力。
10.如權(quán)利要求9所述的具初級側(cè)電壓回授的低功率返馳式交換電路，其中，該次級側(cè)輔助電力通過一第二整流儲能單元，提供該低壓差穩(wěn)壓器工作所需的電力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具初級側(cè)電壓回授的低功率返馳式交換電路，利用脈寬調(diào)變控制器驅(qū)動功率電子開關(guān)的切換動作，使得輸入直流電力通過變壓器送出工作電壓，其包括有整流單元，連接于該變壓器的初級繞組，將交流電力整流成該直流電力，并傳送到變壓器；電壓回授單元，連接于該變壓器的輔助繞組與該脈寬調(diào)變控制器，從輔助繞組取得回授電壓，并將回授電壓傳送到脈寬調(diào)變控制器；電流回授單元，連接于脈寬調(diào)變控制器與功率電子開關(guān)，通過功率電子開關(guān)取得回授電流，并將的轉(zhuǎn)換成為電壓值傳送到脈寬調(diào)變控制器；低壓差穩(wěn)壓器，通過整流儲能單元連接于變壓器的次級繞組，用來穩(wěn)定變壓器輸出的電壓。
文檔編號H02M3/28GK1734910SQ20041005745
公開日2006年2月15日 申請日期2004年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月12日
發(fā)明者徐達經(jīng) 申請人:尼克森微電子股份有限公司