專利名稱：變壓器耦合的并聯(lián)型開關(guān)式穩(wěn)壓電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子技術(shù)，尤其是工作在開關(guān)狀態(tài)、采用變壓器耦合的并聯(lián)電路和振蕩管基極RC定時(shí)的自激型間歇振蕩器、將非穩(wěn)定的中壓交/直流電源的電壓變換成穩(wěn)定的另一種或另多種電壓值的直流電壓并饋給一路或多路負(fù)載的變換器。
背景技術(shù)：
變壓器耦合的并聯(lián)型開關(guān)式穩(wěn)壓電源的應(yīng)用很廣，除自成系列產(chǎn)品(如開關(guān)式穩(wěn)壓電源、不停電電源即UPS、充電器等)之外，還是彩色電視接收機(jī)(以下簡稱彩電)、電腦、影碟機(jī)、示波器等許多電器、儀器的不可或缺的組成部分(其中包括社會(huì)擁有量很大者)。彩電中的開關(guān)式穩(wěn)壓電源，早期產(chǎn)品多采用串聯(lián)型電路，自錄象機(jī)、卡拉OK、影碟機(jī)出現(xiàn)后，均采用變壓器耦合的并聯(lián)型電路(以使彩電的音視頻接口與電網(wǎng)隔離、保證使用者的人身安全)，其電路有許多種(其中的幾種電路很流行)，不勝枚舉。對(duì)于CRT彩電(傳統(tǒng)的采用陰極射線管式彩色顯象管即彩管的彩電)中的開關(guān)式穩(wěn)壓電源，其輸出端的濾波電解電容器與行輸出級(jí)放大三極管(以下簡稱行管)的被擊穿、行輸出變壓器的各繞組的組間擊穿等情況將造成其輸出端短路，彩管的束電流失控、行輸出變壓器內(nèi)的繞圈的局部短路等情況將造成其超載，行輸出級(jí)未工作將造成其輕載，某些元器件的損壞、印刷電路板上的焊點(diǎn)脫焊與銅條斷裂、修理人員的疏忽等情況將造成其空載或瞬間空載，對(duì)于充電器與不停電電源中的開關(guān)式穩(wěn)壓電源，蓄電池過放電后的充電將造成其超載，若要求蓄電池充電至電壓升到廠家推薦值后其電壓不再升高，則相當(dāng)于其空載，現(xiàn)有的變壓器耦合的并聯(lián)型開關(guān)式穩(wěn)壓電源，很少有能在電路較簡、元器件較少、成本較低、效率較高的前提下，能在額定負(fù)載、輕載、空載、超載、輸出端短路等情況下均能安全而有效地運(yùn)行者，提供能滿足上述要求的產(chǎn)品，是本發(fā)明的目的。


附圖1-3是三種應(yīng)用于CRT彩電的本發(fā)明的電路圖，三者的電路復(fù)雜度、電路構(gòu)成、技術(shù)特征、優(yōu)缺點(diǎn)各不相同，附圖4是應(yīng)用于不停電電源(UPS)的本發(fā)明的電路圖，為簡化計(jì)，各電路圖均未繪出整流濾波電路，變換器的輸出電路也只繪出一路，實(shí)際上允許有多路輸出電路，下文將詳細(xì)說明各電路圖的元器件、電路構(gòu)成、工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)等。

發(fā)明內(nèi)容
一般將電池電壓和安全電壓稱為低壓，將1KV以上的電壓稱為次高壓、高壓、超高壓，二者之間的電壓可稱為中壓，它涵蓋了世界各國各地區(qū)的電網(wǎng)供給居民和一般企業(yè)的交直流電源電壓，以及其中的交流電源電壓經(jīng)整流而得到的直流電壓。為簡化計(jì)，下文將單相交流電源(我國制式是220V/50HZ)的電壓稱為交流中壓，記作U1，其經(jīng)整流、濾波后得到的直流電壓稱為直流中壓，記作U2，將CRT彩電的開關(guān)式穩(wěn)壓電源的主輸出電壓稱作“110V直流中壓”——后者的大部分電流是供給行輸出級(jí)的，實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)定電壓值分為103V/104V/106V/107V/110V/111V/112V/113V/114V/115V/116V/117V/118V/130V/134V等多檔(甚至有含0.5V者)，為簡化計(jì)，統(tǒng)稱為“110V直流中壓”。
開關(guān)式穩(wěn)壓電源中，有的三極管會(huì)在某期間承受反向電壓，如加在NPN型三極管的電壓是集電極為負(fù)、發(fā)射極為正，此時(shí)集電結(jié)處于正偏置、發(fā)射結(jié)處于反偏置，發(fā)射結(jié)的反向擊穿電壓的下限值僅為4-5V(手冊(cè)值、實(shí)測值均如此)，超過即擊穿，三極管便呈現(xiàn)穩(wěn)壓二極管的伏安特性，應(yīng)防止之，此外，若在不擊穿的范圍內(nèi)進(jìn)行放大則有電流增益，據(jù)實(shí)測，硅三極管C2655Y在Uec＝0.5V時(shí)的直流放大系數(shù)為10倍左右(le＝200mA)或15倍左右(le＝100mA)或20倍左右(le＝25mA)，若在電路設(shè)計(jì)中予以利用，則可減少元器件數(shù)量和電路復(fù)雜度。
若供給電壓為中壓單相交流電源電壓即交流中壓U1，則開關(guān)式穩(wěn)壓電源必須設(shè)置將交流中壓U1變換成直流中壓U2的整流濾波電路，后者包括電源插頭、電源線、熔斷器、電源開關(guān)、全波整流器即橋式整流器或全波倍壓整流器、限制開機(jī)浪涌電流的線繞電阻器、濾波電解電容器并順序電聯(lián)接，為使產(chǎn)品的電磁兼容性達(dá)標(biāo)，在全波整流器的交流輸入端或/和直流輸出端中串聯(lián)不少于一節(jié)的由雙圈式高頻阻流圈即共模電感器與電容器組成的橋式高頻濾波網(wǎng)路，以上均是已有技術(shù)，為簡化計(jì)，本發(fā)明的各附圖均未繪出整流濾波電路，只在開關(guān)式穩(wěn)壓電源的輸入端標(biāo)注U2即直流中壓也即整流濾波電路的輸出電壓。
附圖1是本發(fā)明的基本電路圖，采用振蕩-換能變壓器耦合的并聯(lián)電路、振蕩管基極RC定時(shí)的自激型間歇振蕩器作變換器，振蕩-換能變壓器T1采用磁路閉合、僅留有微小間隙的鐵氧體磁芯，其至少有3個(gè)繞組，即集電極繞組n1、基極繞組n2、輸出繞組n3，變換器的電路是，直流中壓U2的正極分別聯(lián)接啟動(dòng)電阻器R1+R2的某一端/振蕩-換能變壓器T1的集電極繞組n1的某一端，后者(n1)的另一端(圓點(diǎn)標(biāo)記)聯(lián)接振蕩管即NPN型大功率三極管Q1的集電極，后者(Q1)的基極分別聯(lián)接啟動(dòng)電阻器R1+R2的另一端/電流放大管即NPN型三極管Q2的集電極/定時(shí)電容器C1的某一端，后者(C1)的另一端聯(lián)接定時(shí)電阻器R5的某一端，后者(R5)的另一端聯(lián)接基極繞組n2的某一端，振蕩管Q1的發(fā)射極聯(lián)接電阻器R6的某一端，后者(R6)的另一端、電流放大管Q2的發(fā)射極、基極繞組n2的另一端即在振蕩管Q1截止時(shí)產(chǎn)生脈沖電壓正極性的一端(圓點(diǎn)標(biāo)記)均聯(lián)接直流中壓U2的負(fù)極；振蕩-換能變壓器T1的輸出繞組n3的某一端分別聯(lián)接電解電容器C10的負(fù)極/電阻器R10的某一端/負(fù)載的某一端且為輸出電壓U3的負(fù)極，輸出繞組n3的另一端即在振蕩管Q1截止時(shí)產(chǎn)生脈沖電壓正極性的一端(圓點(diǎn)標(biāo)記)分別聯(lián)接整流二極管D9的正極/電容器C9的某一端，后者(C9)的另一端分別聯(lián)接二極管D9的負(fù)極/電解電容器C10的正極/電阻器R10的另一端/負(fù)載的另一端且為輸出電壓U3的正極，輸出繞組n3、二極管D9、電容器C9、電解電容器C10、負(fù)載等組成輸出電路，其可以是一路，也可以是多路；在振蕩管Q1從導(dǎo)通轉(zhuǎn)換為截止的瞬間集電極繞組n1將產(chǎn)生很高的過沖脈沖電壓，可能擊穿Q1，因此必須設(shè)置對(duì)其的吸收電路，下述的吸收電路較好，所述的集電極繞組n1的“某一端”分別聯(lián)接電阻器R3的某一端/電容器C3的某一端，后者(C3)的另一端分別聯(lián)接電阻器R3的另一端/電容器C2的某一端/二極管D2的負(fù)極，后者(D2)的正極分別聯(lián)接電容器C2的另一端/集電極繞組n1的“另一端”即在振蕩管Q1截止時(shí)產(chǎn)生脈沖電壓正極性的一端(圓點(diǎn)標(biāo)記)；設(shè)置間接取樣的輸出電壓負(fù)反饋調(diào)控電路，其包括輸出電壓誤差放大級(jí)、電流放大級(jí)即電流放大管Q2及相關(guān)元器件，在振蕩-換能變壓器T1中設(shè)置取樣繞組n4，后者(n4)的某一端分別聯(lián)接直流中壓U2的負(fù)極/電解電容器C12的負(fù)極，取樣繞組n4的另一端即在振蕩管Q1截止時(shí)產(chǎn)生脈沖電壓正極性的一端(圓點(diǎn)標(biāo)記)聯(lián)接整流二極管D7的正極，二極管D7的負(fù)極聯(lián)接電解電容器C12的正極，電解電容器C12兩端的電壓即為輸出電壓誤差放大級(jí)(圖中C12以右部分電路)的供給電壓，后者的誤差放大管Q4采用PNP型三極管并據(jù)此設(shè)計(jì)誤差放大級(jí)電路，這是一個(gè)典型電路，R17與D6為Q4的發(fā)射極提供基準(zhǔn)電壓，R15與R13+R14分壓為Q4基極提供取樣電壓，Q4的集電極串聯(lián)限流電阻器R16后再聯(lián)接副電流放大管Q3的基極；開機(jī)即接通電源后，由R1+R2提供偏流而使Q1導(dǎo)通、并因n2與n1間的正反饋而飽和，進(jìn)入其導(dǎo)通期，Q1的集電極電流線性增長，而其基極電流卻因C1的充電、電壓升高(極性是右正左負(fù))而減少，直至其基極電流支持不了其集電極電流的增長而使Q1退出飽和、其管壓降增大，又因n2與n1間的正反饋而迅速轉(zhuǎn)換為截止而進(jìn)入其截止期，T1的各繞組均產(chǎn)生相當(dāng)大的脈沖電壓(極性均是圓點(diǎn)標(biāo)記端為正極性)，n3的脈沖電壓經(jīng)D9整流、C10濾波成直流電壓即輸出電壓U3并饋給負(fù)載，n4的脈沖電壓經(jīng)D7整流、C12濾波成直流電壓并饋給以Q4為中心的輸出電壓誤差放大級(jí)，n2的脈沖電壓產(chǎn)生流經(jīng)Q2(設(shè)其反向?qū)?、C1、R5的電流即C1的放電和反向充電電流，若其電流足夠大，那么在T1將其在Q1導(dǎo)通期間存儲(chǔ)的能量全部變換給輸出電路和取樣電路即能量變換期結(jié)束后，C1的反向充電電壓(極性是左正右負(fù))將達(dá)到Q1的基極導(dǎo)通電壓值以上，則Q1立即再導(dǎo)通，開始下一周期的振蕩……如此振蕩若干個(gè)周期后，U3和C12端電壓將升至設(shè)定值，若再稍有增長，則輸出電壓誤差放大管Q4導(dǎo)通即產(chǎn)生集電極電流而對(duì)電流放大管Q2進(jìn)行調(diào)控，如果Q1截止后的能量變換期間C1的放電和反向充電電流不夠大，則在能量變換期結(jié)束時(shí)C1的反向充電電壓將低于Q1的基極導(dǎo)通電壓值，Q1將繼續(xù)截止，直至流經(jīng)啟動(dòng)電阻器R1+R2和C1的電流將C1反向充電至其電壓達(dá)到Q1的基極導(dǎo)通電壓值時(shí)Q1才再導(dǎo)通，于是在Q1截止后的能量變換期結(jié)束后出現(xiàn)了一個(gè)休止期，它延長了Q1的截止期，若用三極管調(diào)控C1的放電和反向充電電流，則可調(diào)控休止期和Q1的截止期，此法和常規(guī)的電流放大管Q2調(diào)控Q1的集電極電流峰值和其導(dǎo)通期相結(jié)合，可將輸出電壓的變動(dòng)限制在微小的程度，即取得穩(wěn)壓輸出特性，而且其振蕩的周期和頻率的變動(dòng)相對(duì)較小，顯然，讓電流放大管Q2兼司上述的兩種調(diào)控功能有些勉為其難，難以作到兩全其美，不如增設(shè)一個(gè)副電流放大三極管Q3，專司調(diào)控C1的放電和反向充電電流的功能，可以作到Q2與Q3各司其職、兩全其美。關(guān)于實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)方案的電路方案的考慮串聯(lián)方案，在定時(shí)電容器C1的放電和反向充電電流的電路中串聯(lián)副電流放大管，以限制電流的方式進(jìn)行調(diào)控，但當(dāng)變換器的輸出電壓達(dá)設(shè)定值以上并有所增大時(shí)，輸出電壓誤差放大管的集電極電流有所增大，此時(shí)卻要求副電流放大管的集電極電流有所減小而使休止期延長，故二者間不能直接耦合，需要倒相，還有個(gè)起控點(diǎn)的設(shè)置問題，電路將趨向復(fù)雜，元器件將較多，屬下策，放棄；并聯(lián)方案，在C1的放電和反向充電電路中使副電流放大管與C1并聯(lián)，以分流的方式進(jìn)行調(diào)控，但在定時(shí)電容器C1放電期間C1的電壓極性是右正左負(fù)，調(diào)控三極管承受反向電壓、電壓極性與電流方向相反而不能工作，只能在C1反向充電期間才能放大和調(diào)控，即調(diào)控的動(dòng)態(tài)范圍受限而得不到很好的空載性能，也非上策，也不能采用；外加電流方案，即開辟一條串聯(lián)副電流放大管、其電流不流經(jīng)C1的電流通道，在Q1截止后的能量變換期間提供電流并流經(jīng)定時(shí)電阻器R5使之產(chǎn)生電壓降，對(duì)于C1而言，R5的電壓降部分地、甚至可全部地抵消掉n2的脈沖電壓而使C1的放電和反向充電電流減小甚至為零，調(diào)控副電流放大管的電流即可反方向地調(diào)控C1的放電和反向充電電流，極端情況下可使C1完全不放電，可取得極好的空載性能。附圖1中，副電流放大管即NPN型三極管Q3的發(fā)射極聯(lián)接定時(shí)電容器C1與定時(shí)電阻器R5的聯(lián)接點(diǎn)，其集電極分別聯(lián)接電阻器R7的某一端/二極管D1的負(fù)極/電容器C4的某一端/電阻器R8的某一端，副電流放大管Q3的基極分別聯(lián)接電容器C5的某一端/限流電阻器R16的某一端，電阻器R16的另一端聯(lián)接輸出電壓誤差放大管即PNP型三極管Q4的集電極，電阻器R7的另一端聯(lián)接電流放大管Q2的基極，二極管D1的正極、電阻器R8的另一端、兩個(gè)電容器即C4和C5的另一端均聯(lián)接直流中壓U2的負(fù)極；假設(shè)變換器已進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，輸出電壓U3和C12端電壓均達(dá)設(shè)定值，若二者因U2增長或/和負(fù)載減輕而有所增大，則Q4的集電極電流也有所增大，并在Q1導(dǎo)通期間經(jīng)Q3(反向工作)、Q2的放大而調(diào)控Q1的基極電流、集電流電流峰值、導(dǎo)通期而使三者均有所減小，在Q1截止后的能量變換期間，n2的脈沖電壓(極性是下正上負(fù))產(chǎn)生三路電流，一路是經(jīng)反向工作的Q2而流向C1和R5即為C1提供放電和反向充電電流，另一路是經(jīng)D1、R7、Q2的集電結(jié)而流向C1和R5即為反向工作的Q2提供偏流，第三路經(jīng)D1、Q3而流向R5，增大的Q4集電極電流經(jīng)Q3放大而使R5的電壓降有所增大和Q3的管壓降有所減小，從而使Q2的偏流和集電極電流有所減小，即C1的放電和反向充電電流有所減小，最后使Q1的休止期和截止期有所延長，若輸出電壓U3和C12端電壓有所減小，則Q4的集電極電流和Q1導(dǎo)通期內(nèi)的Q2的集電極電流、Q1截止后的能量變換期間的Q3的集電極電流均有所減小、C1的放電和反向充電電流有所增大，最后導(dǎo)致Q1的集電極電流峰值有所增大、導(dǎo)通期有所延長、截止期有所縮短，以上兩個(gè)調(diào)控過程均使輸出電壓變動(dòng)微小即取得穩(wěn)壓輸出特性；圖中的電容器C2、C4、C5、C9均用以改善瞬態(tài)特性；輸出電壓誤差放大管Q4的集電極與基極之間跨接電容器C8而產(chǎn)生電壓負(fù)反饋、使Q4對(duì)取樣電壓中的紋波部分不予以放大以避免不良影響；從理論上而言，在極端情況下即空載時(shí)，變換器必須有那怕是很輕的負(fù)載才能保證輸出電壓不會(huì)有顯著的升高而保證變換器和負(fù)載的安全，為此，一是加大C3的電容量，使R3在整個(gè)振蕩周期內(nèi)也有一定的電功耗，二是在輸出電壓U3兩端跨接一個(gè)假負(fù)載電阻R10而有少量的電功耗；現(xiàn)有的很多彩電中的開關(guān)式穩(wěn)壓電源不用電阻器R6，我以為不妥，因?yàn)樵陂_機(jī)啟動(dòng)過程中，輸出電壓未達(dá)設(shè)定值，輸出電壓負(fù)反饋調(diào)控電路失控，Q1的集電極電流峰值很大，往往會(huì)超過其極限值，雖然不會(huì)立即造成Q1損壞，但會(huì)造成其PN結(jié)輕微的劣化，在開機(jī)啟動(dòng)若干次后，最終Q1會(huì)因其PN結(jié)的劣化而損壞，使用R6會(huì)在相當(dāng)程度上減免之；若此電路圖用于CRT彩電，且輸出電壓U3為主輸出電壓(允許有其他輸出電路)即110V直流中壓，則應(yīng)在其電路中設(shè)置輸出電壓過壓保護(hù)電路，例如圖中R11、Q7、C11，Q7是擊穿電壓為140V至150V的晶閘管(可控硅)，當(dāng)輸出電壓U3因故升高至140V-150V時(shí)，Q7被擊穿并維持導(dǎo)通且飽和(R11限流)，U3很低，致使T1的各繞組在Q1截止后的脈沖電壓均很低，其中n2的脈沖電壓接近于零，使C1幾乎不能放電，只能依賴于能量變換期結(jié)束后流經(jīng)R1+R2和C1的電流慢慢地將C1放電和反向充電至電壓值達(dá)到Q1的基極導(dǎo)通電壓Q1才再導(dǎo)通，于是“休止期”和Q1的截止期及振蕩周期均被極大地延長(振蕩頻率會(huì)從超音頻降至音頻)，最后導(dǎo)致變換器的電功耗相當(dāng)小，振蕩管Q1及其他元器件均不會(huì)損壞，C11用以旁路干擾電波而避免Q7被誤觸發(fā)。若取消n4、D7、C12，將以Q4為中心的輸出電壓誤差放大級(jí)(Q4、D6、R13-R17、C8)移至輸出電路中、將輸出電壓U3作為其供給電壓，并使輸出電壓U3的負(fù)極聯(lián)接直流中壓U2的負(fù)極，則構(gòu)成直接取樣的輸出電壓負(fù)反饋調(diào)控電路，因輸出端與電網(wǎng)相聯(lián)，為人身安全計(jì)，只能應(yīng)用于封閉性很強(qiáng)的設(shè)備中，如某些充電器。直接取樣和下述的直接取樣加光電耦合器的輸出電壓負(fù)反饋調(diào)控電路中的輸出電壓誤差放大級(jí)均設(shè)置在輸出電路中或多路輸出電路中的輸出功率較大的輸出電路中。
附圖1中，若增設(shè)鍺二極管D5且其正極與負(fù)極分別聯(lián)接上述的副電流放大管Q3的基極與集電極、副電流放大管Q3采用硅三極管，則在Q1導(dǎo)通期間Q4的集電極電流將由D5旁路而不流經(jīng)Q3的集電結(jié)，即Q3不再作反向放大，Q4對(duì)Q1的基極電流和集電極電流峰值及導(dǎo)通期的調(diào)控有所弱化，相對(duì)地Q4、Q3對(duì)Q1的截止期的調(diào)控有所強(qiáng)化，因調(diào)控而導(dǎo)致的振蕩的周期和頻率的變動(dòng)相對(duì)較小，有利于提高變換效率。
附圖2是另一種應(yīng)用于CRT彩電的本發(fā)明的電路圖，其輸出電壓負(fù)反饋調(diào)控電路采用直接取樣加光電耦合器的隔離型電路，它是在上述的直接取樣的輸出電壓負(fù)反饋調(diào)控電路的基礎(chǔ)上增加光電耦合器等元器件而成，其電路是，啟動(dòng)電阻器R1+R2的“另一端”不直接聯(lián)接振蕩管Q1的基極，而改為分別聯(lián)接電容器C6的某一端/電阻器R4的某一端/二極管D3的負(fù)極/預(yù)電流放大管即PNP型三極管Q8的發(fā)射極/電阻器R12的某一端，電阻器R12的另一端分別聯(lián)接三極管Q8的基極/光電耦合器Q5中的光敏三極管即NPN型三極管的集電極，光敏三極管的發(fā)射極分別聯(lián)接三極管Q8的集電極/電容器C5的某一端/二極管D4的正極/二極管D5的正極，二極管D4的負(fù)極聯(lián)接副電流放大管Q3的基極，二極管D5的負(fù)極聯(lián)接副電流放大管Q3的集電極，后者(Q3)采用硅管，兩個(gè)二極管(D4、D5)均采用鍺管或均采用硅管，或分別采用硅管(D4)與鍺管(D5)，電容器C5和C6的另一端均聯(lián)接直流中壓U2的負(fù)極，電阻器R4的另一端聯(lián)接振蕩管Q1的基極，二極管D3的正極聯(lián)接基極繞組n2的“某一端”，以輸出電壓U3即110V直流中壓為供電電壓、以采用NPN型三極管的輸出電壓誤差放大管Q4為中心并據(jù)此設(shè)計(jì)誤差放大級(jí)電路、包括相關(guān)元器件(D6、R13-R17、C8)而組成典型的輸出電壓誤差放大級(jí)，誤差放大管Q4的集電極串聯(lián)限流電阻器R16后聯(lián)接光電耦合器Q5中的發(fā)光二極管的負(fù)極，另設(shè)置“待機(jī)”功能電流放大管即NPN型三極管Q6，其集電極聯(lián)接輸出電壓誤差放大管Q4的集電極，其發(fā)射極聯(lián)接輸出電壓U3的負(fù)極即接地，其基極分別聯(lián)接電阻器R24的某一端/電阻器R25的某一端且其另一端接地，電阻器R24的另一端聯(lián)接微處理器CPU的電源開關(guān)腳P，還設(shè)置輔助電源U4(5V)，其負(fù)極接地，其正極聯(lián)接隔離二極管D10的正極，二極管D10的負(fù)極分別聯(lián)接光電耦合器Q5中的發(fā)光二極管的正極/電阻器R22的某一端/電阻器R23的某一端且其另一端接地，電阻器R22的另一端聯(lián)接輸出電壓U3的正極；其工作原理是，Q4的集電極電流使Q5中的發(fā)光二極管發(fā)光，照射Q5中的光敏三極管使之內(nèi)阻減小，而光敏三極管又是Q8的偏流電阻，故Q4的集電極電流變量最后變換成Q8的集電極電流變量，光電耦合器Q5的插入實(shí)現(xiàn)了輸出電路與電網(wǎng)的電氣隔離，因啟動(dòng)電阻器R1+R2的電阻值很大，流過的電流僅1mA左右，且其數(shù)值主要由U2和R1+R2決定，當(dāng)Q8的集電極電流增長到一定數(shù)值后Q8的發(fā)射極電壓便直線降低，接入D3后，在Q1的導(dǎo)通期間，可取得n2電壓的支持而使Q8的集電極電流的增長不受影響，在Q1截止后的能量變換期結(jié)束后的休止期間，由于Q8的分流，流經(jīng)R1+R2、R4和C1等而給C1進(jìn)行放電和反向充電的電流有所減小，即調(diào)控休止期和Q1的截止期的動(dòng)態(tài)范圍有所擴(kuò)展，調(diào)控所引起的振蕩的周期和頻率的變動(dòng)相對(duì)較小，此點(diǎn)優(yōu)于附圖1的電路，此外，若CPU收到暫停的指令、其電源開關(guān)腳P出現(xiàn)高電平，則Q6導(dǎo)通并飽和(若CPU作相反的設(shè)計(jì)，則要增設(shè)倒相級(jí))，流過Q5中的發(fā)光二極管的電流和Q8的集電極電流均相當(dāng)大，在“休止期”內(nèi)，Q8的集電極電流小部分流經(jīng)D4、Q3的發(fā)射結(jié)、R5，大部分流過D5、Q3、R5，R8兩端的電壓降將升高至Q2的基極導(dǎo)通電壓，于是Q2導(dǎo)通，關(guān)斷Q1，彩電便處于待機(jī)狀態(tài)，較大的Q6的集電極電流主要是由輔助電源U4提供的，在Q1關(guān)斷后，U3等消失，但U4仍然存在，繼續(xù)提供電流而維持上述的Q6飽和、Q2導(dǎo)通、Q1截止的待機(jī)狀態(tài)(為改善瞬態(tài)特性、有利于關(guān)斷Q1，電流放大管Q2的集電極與發(fā)射極之間跨接電容器C7)，當(dāng)CPU收到開機(jī)的指令后，其電源開關(guān)腳P轉(zhuǎn)為低電平，Q6轉(zhuǎn)為截止，于是便恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)運(yùn)作狀態(tài)，上述的開機(jī)狀態(tài)與待機(jī)狀態(tài)可頻繁地轉(zhuǎn)換，為無觸點(diǎn)控制式待機(jī)功能，是彩電的必不可少的功能之一。
現(xiàn)有很多型號(hào)的彩電的開關(guān)式穩(wěn)壓電源沒有設(shè)置輸出電壓過壓保護(hù)電路，我以為不妥，開關(guān)式穩(wěn)壓電源的輸出電壓負(fù)反饋調(diào)控電路的元器件較多，出現(xiàn)故障的幾率較大，一旦出現(xiàn)故障而停止工作，其輸出電壓將失控即大幅度地升高，將危及彩電的所有電路而造成損壞，據(jù)發(fā)明人的大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，損壞最多的是行管、開關(guān)式穩(wěn)壓電源中的振蕩管和電流放大管、限制開機(jī)浪涌電流的線繞電阻器及其他相關(guān)元器件、伴音與場掃描的功放級(jí)(集成電路或功放管)，甚至?xí)斐尚休敵鲎儔浩鞯慕M間擊穿、線圈局部短路和彩管內(nèi)電極間放電……波及的范圍和造成的損失都很大，可說是彩電的第一大故障，故輸出電壓過壓保護(hù)電路是必不可少的，況且其成本的增加也相當(dāng)有限。彩電的開關(guān)式穩(wěn)壓電源應(yīng)在其輸出電路中或多路輸出電路中的輸出功率較大的輸出電路中設(shè)置輸出電壓過壓保護(hù)電路，例如用于CRT彩電的附圖2中，輸出電壓U3為110V直流中壓，輸出電壓U3的正極聯(lián)接電阻器R18的某一端，電阻器R18的另一端分別聯(lián)接電阻器R19的某一端/穩(wěn)壓二極管D8的負(fù)極，后者(D8)的正極分別聯(lián)接電阻器R21的某一端/電容器C11的某一端/小功率晶閘管Q7的控制板，后者(Q7)的陽極聯(lián)接輸出電壓誤差放大管Q4的集電極，電阻器R19的另一端聯(lián)接變阻器R20的某一端，變阻器R20和電阻器R21及電容器C11的另一端、小功率晶閘管Q7的陰極均聯(lián)接輸出電壓U3的負(fù)極即接地；R18-R20和D8等組成對(duì)輸出電壓U3的取樣——比較電路，若輸出電壓U3超過設(shè)定值，則D8擊穿、Q7被觸發(fā)而導(dǎo)通且飽和，其陽極電流即流過光電耦合器Q5中的發(fā)光二極管的電流相當(dāng)大(由輔助電源U4供電)，關(guān)斷Q1，只要不排除故障，即使開關(guān)電源無數(shù)次，Q1始終會(huì)被關(guān)斷，小功率晶閘管Q7的控制極還可并聯(lián)其他的取樣——比較電路(必要時(shí)串聯(lián)隔離二極管)，如對(duì)行輸出變壓器的某繞組的回掃脈沖電壓的取樣——比較電路，對(duì)行管的發(fā)射極電流的取樣——比較電路，當(dāng)行輸出變壓器各繞組的回掃脈沖電壓或行管的發(fā)射極電流超過某設(shè)定值或某調(diào)定值時(shí)即關(guān)斷Q1，可有效地防止故障范圍的擴(kuò)大和損失的增加，提高可靠性。
附圖3是另一種應(yīng)用于CRT采電的本發(fā)明的電路圖，其中的大部分電路與附圖2相同，不再贅述，僅就不相同的部分電路進(jìn)行說明所述的振蕩-換能變壓器T1的基極繞組n2有一個(gè)抽頭，此抽頭聯(lián)接所述的定時(shí)電容器C1的“另一端”，基極繞組n2的某一端分別聯(lián)接所述的二極管D3的正極/二極管D4的負(fù)極，二極管D4的正極分別聯(lián)接電阻器R9的某一端/所述的副電流放大管即NPN型三極管Q3的發(fā)射極，后者(Q3)的基極分別聯(lián)接電阻器R9的另一端/所述的電容器C5的“某一端”/光電耦合器Q5中的光敏三極管即NPN型三極管的發(fā)射極，光敏三極管的集電極分別聯(lián)接二極管D3的負(fù)極/啟動(dòng)電阻器R1+R2的“另一端”/電容器C6的“某一端”/電阻器R4的“某一端”，基極繞組n2的另一端即在振蕩管Q1截止時(shí)產(chǎn)生脈沖電壓正極性的一端(園點(diǎn)標(biāo)記)聯(lián)接定時(shí)電阻器R5的某一端，后者(R5)的另一端聯(lián)接直流中壓U2的負(fù)極；穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中，Q1導(dǎo)通期間，因D4的隔離，Q3截止，Q5的發(fā)射極電流流經(jīng)Q3的集電結(jié)、R7而饋入Q2基極，Q2調(diào)控Q1的基極電流、集電極電流峰值、導(dǎo)通期，Q1截止后，n2電壓反向，Q3導(dǎo)通，Q5中的光敏三極管的發(fā)射極電流饋入Q3的發(fā)射結(jié)，經(jīng)Q3放大后的電流流經(jīng)R5并產(chǎn)生電壓降(極性是上正下負(fù))，由于Q3電路的供給電壓是n2＝n2a+n2b的電壓，高于n2a(n2a相當(dāng)于附圖1、2中的n2)的電壓(二者的電壓極性均是下正上負(fù))，在極端情況下即變換器處于空載時(shí)，Q3電流在R5上的電壓降的絕對(duì)值可超過n2a電壓，即可抵消掉n2a電壓、甚至抵消掉n2a電壓和C1充電電壓的迭加電壓，使得反向工作的Q2的集電結(jié)電壓達(dá)不到其導(dǎo)通值，即Q2截止，C1難以放電，致使“休止期”極長，即“休止期”和Q1的截止期的調(diào)控動(dòng)態(tài)范圍被極大地?cái)U(kuò)展，變換器空載時(shí)的電功耗很小(詳見下文)，此點(diǎn)顯著地優(yōu)于附圖1、2中的n2無抽頭的電路，此外，當(dāng)Q6或Q7起控時(shí)，在“休止期”內(nèi)，Q5中的光敏三極管的發(fā)射極電流相當(dāng)大，其中一路流經(jīng)Q3的發(fā)射結(jié)和R9、D4、R5，另一路流經(jīng)Q3的集電結(jié)和R8，若二極管D4和三極管Q2均采用硅管，則R8的電壓降將升高而使Q2導(dǎo)通，Q1的基極電壓接近于零，Q1被關(guān)斷，而附圖2中Q1被關(guān)斷時(shí)其基極電壓稍低于0.5V，故前者更有效、更可靠；若如附圖2所示、使用上述的預(yù)電流放大管Q8和電阻器R12時(shí)，那么副電流放大管Q3的基極還聯(lián)接預(yù)電流放大管Q8的集電極；當(dāng)改用直接取樣或間接取樣的輸出電壓負(fù)反饋調(diào)控電路時(shí)，副電流放大管Q3的基極改為聯(lián)接上述的限流電阻器R16的“另一端”(附圖1)；此圖中取消了如附圖2所示的預(yù)電流放大管即PNP型三極管Q8和電阻器R12，應(yīng)用于CRT采電是可行的。
附圖4是應(yīng)用于不停電電源(UPS)的本發(fā)明的電路圖，其中的部分電路與附圖3相同，不再贅述，僅就不相同的部分電路進(jìn)行說明在輸出電路中或多路輸出電路中的輸出功率較大的輸出電路中設(shè)置輸出電流誤差放大級(jí)，其誤差放大管即PNP型三極管Q9的發(fā)射極和電阻器R26的某一端均聯(lián)接所述的整流二極管D9的負(fù)極和電解電容器C10的正極等，電阻器R26的另一端聯(lián)接電阻器R27的某一端且為輸出電壓U3的正極，電阻器R27的另一端分別聯(lián)接電容器C13的某一端/三極管Q9的基極，后者(Q9)的集電極分別聯(lián)接電容器C13的另一端/限流電阻器R28的某一端，后者(R28)的另一端聯(lián)接光電耦合器Q5中的發(fā)光二極管的正極，此發(fā)光二極管的負(fù)極聯(lián)接輸出電壓U3的負(fù)極；在輸出電路中或多路輸出電路中的輸出功率較大的輸出電路中設(shè)置輸出電壓誤差放大級(jí)，所述的輸出電壓U3的正極分別聯(lián)接輸出電壓誤差放大管即PNP型三極管Q4的發(fā)射極/電阻器R13的某一端，電阻器R13的另一端分別聯(lián)接電阻器R14的某一端/變阻器R15的某一端，變阻器(R15)的另一端聯(lián)接穩(wěn)壓二極管D6的負(fù)極，后者(D6)的正極聯(lián)接二極管D11的正極，二極管D11的負(fù)極聯(lián)接輸出電壓U3的負(fù)極，電阻器R14的另一端分別聯(lián)接電容器C8的某一端/誤差放大管(Q4)的基極，后者(Q4)的集電極分別聯(lián)接電容器C8的另一端/限流電阻器R16的某一端，電阻器(R16)的另一端聯(lián)接光電耦合器Q5中的發(fā)光二極管的正極；輸出電壓U3的兩端還并聯(lián)蓄電池BATT且二者的正、負(fù)極相互對(duì)應(yīng)，輸出電壓U3的兩端還外接負(fù)載(不外接負(fù)載者為充電器)；若輸出電流超過某設(shè)定值，則它在R26上的電壓降使Q9導(dǎo)通并通過Q5、Q3、Q2而進(jìn)行負(fù)反饋調(diào)控，使輸出電壓U3降低而輸出電流控制在某設(shè)定值附近；當(dāng)輸出電壓U3超過某設(shè)定值時(shí)，D6被擊穿、Q4導(dǎo)通，并通過Q5、Q3、Q2而進(jìn)行負(fù)反饋調(diào)控，使輸出電壓U3控制在某設(shè)定值附近，在不使用交流電源、BATT的電壓降低至D6的擊穿電壓值以下后，此取樣-比較電路則無電流消耗，考慮到穩(wěn)壓二極管D6用管的電參數(shù)的離散性，啟用變阻器R15和二極管D11，串聯(lián)在取樣-比較電路中并按正向工作的二極管至少是一個(gè)(D11)、可以是多個(gè)串聯(lián)，并相應(yīng)的在產(chǎn)品的印刷電路板上作出能用焊錫方便地短路每個(gè)二極管的設(shè)計(jì)，在產(chǎn)品生產(chǎn)的調(diào)試中，必要時(shí)用焊錫短路某一個(gè)或某幾個(gè)二極管，此為U3的粗調(diào)，而變阻器R15為其細(xì)調(diào)；設(shè)置R14、R16、C8與R27、R28、C13，以產(chǎn)生針對(duì)高頻的電壓負(fù)反饋，使Q4與Q9對(duì)取樣電壓中的紋波成分不作放大，以減免其不良影響；圖中的輸出電壓誤差放大管Q4和輸出電流誤差放大管Q9也可同時(shí)改用NPN型三極管并據(jù)此而變更相關(guān)電路；另設(shè)置工作指示燈電路——輸出繞組n3的某一端聯(lián)接發(fā)光二極管D12的負(fù)極，后者(D12)的正極聯(lián)接電阻器R29的某一端，電阻器(R29)的另一端聯(lián)接輸出繞組n3的另一端即在振蕩管Q1截止時(shí)產(chǎn)生脈沖電壓正極性的一端(圓點(diǎn)標(biāo)記)，n3的脈沖電壓被D12整流并發(fā)光，R29限制電流，D12為變換器的工作指示燈，變換器正常工作則其發(fā)光，反之則其熄滅，應(yīng)在產(chǎn)品的面板上設(shè)置觀察窗，發(fā)光二極管D12位處觀察窗內(nèi)并靠近之；據(jù)實(shí)測，發(fā)光二極管的反向擊穿電壓值一般在100V以下，較低者在20V上下，故工作指示燈電路應(yīng)設(shè)置在振蕩一換能變壓器T1的某個(gè)低壓繞組中，當(dāng)然應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用輸出繞組或多路輸出電路中的輸出功率較大的輸出繞組——對(duì)輸出電路的狀態(tài)的反映更直觀一些，圖中的輸出繞組n3即是低壓繞組；此開關(guān)式穩(wěn)壓電源對(duì)蓄電池BATT的充電，前期為恒流充電，待其電壓逐漸升高后便自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)壓充電，比較理想；圖中的電路若改成直接取樣的輸出電流/輸出電壓負(fù)反饋調(diào)控電路亦可，此時(shí)輸出電壓U3的負(fù)極聯(lián)接直流中壓U2的負(fù)極，限流電阻器R16和R28的“另一端”改為均聯(lián)接副電流放大管Q3的基極(若改用附圖2的電路圖，還要串聯(lián)D4)，不用C6、R4、D3、Q5等，為安全計(jì)，不能外接負(fù)載即不能作不停電電源，只能作封閉性強(qiáng)的充電器。
本發(fā)明的研發(fā)過程中進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，先根據(jù)前文所述的調(diào)控定時(shí)電容器C1的放電和反向充電電流的三種電路方案即串聯(lián)方案、并聯(lián)方案、外加電流方案分別制作了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，進(jìn)行運(yùn)行、測試、電路優(yōu)化、性能比較，結(jié)果淘汰了串聯(lián)方案和并聯(lián)方案，優(yōu)選了外加電流方案，然后進(jìn)行了后期實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的運(yùn)行和測量并記錄電參數(shù)、優(yōu)化電路、優(yōu)選元器件的型號(hào)與規(guī)格交叉地進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)記錄共456次。實(shí)驗(yàn)樣機(jī)只用一路輸出電路并外接相當(dāng)數(shù)值的假負(fù)載電阻器，額定輸出電壓為115V(對(duì)于CRT彩電)或14V(對(duì)于充電器或UPS)，最后采用同一個(gè)振蕩-換能變壓器和同一個(gè)大功率三極管作振蕩管、先后按照附圖1與附圖3的電路圖制作了CRT彩電用的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，額定輸出功率均為50W，其在額定負(fù)載下的振蕩管集電極電流峰值和變換效率、空載下的變換器的電功耗(后兩項(xiàng)均未計(jì)入整流濾波電路的電功耗)的實(shí)驗(yàn)記錄摘錄于表1、表2。
表1(附圖1)


表2(附圖3)

本發(fā)明的構(gòu)想是，相對(duì)弱化對(duì)振蕩管Q1的集電極電流峰值和導(dǎo)通期的調(diào)控，相對(duì)強(qiáng)化對(duì)“休止期”和Q1的截止期的調(diào)控，即使Q1的集電極電流峰值和導(dǎo)通期的變動(dòng)相對(duì)較小、而Q1的截止期的變動(dòng)相對(duì)較大，這一方面使振蕩的周期和頻率的變動(dòng)較小、振蕩-換能變壓器的鐵損較小，另一方面，Q1的截止期較長又使占變換器損耗的主要部分的振蕩管的飽和電壓降損耗和開關(guān)損耗折算成有效值后數(shù)值較小，均能減小損耗、提高效率，從表1、表2中可以看出，振蕩管的集電極電流峰值隨U1的變動(dòng)量均相當(dāng)小，變換效率在U1＝155V時(shí)均最低(此處的“休止期”很短)、在U1＝205V時(shí)均最高(此處的“休止期”相當(dāng)長)、在U1＝250V時(shí)均稍有降低(變壓器T1的鐵損增大)，說明上述構(gòu)想已經(jīng)實(shí)現(xiàn)并取得積極效果，這種構(gòu)想只有在增加一個(gè)副電流放大管的電路條件下才能實(shí)現(xiàn)，只用一個(gè)電流放大管是無法實(shí)現(xiàn)的；實(shí)現(xiàn)上述構(gòu)想的另一個(gè)積極結(jié)果是，變換器在空載時(shí)可安全運(yùn)行，其中附圖3的電路的空載性能最好，電功耗不到3W。本發(fā)明可在輸出端短路的情況下安全運(yùn)行，這是采用振蕩管基極RC定時(shí)的自激型間歇振蕩器作變換器的固有優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明的電路與現(xiàn)有技術(shù)的同類型的電路(系指采用相同的輸出電壓負(fù)反饋調(diào)控電路)相比，電路相對(duì)較簡，元器件相對(duì)較少。應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明的基本電路(附圖1)在超載運(yùn)行時(shí)仍有損壞的危險(xiǎn)，有兩種補(bǔ)救措施可供選擇，其一是如附圖4所示的增設(shè)輸出電流誤差放大級(jí)，將輸出電流限制在設(shè)定值以內(nèi)，其二是，在附圖2、3所示的小功率晶閘管Q7的控制極增設(shè)對(duì)輸出電流的取樣——比較電路，一旦輸出電流超過某設(shè)定值即觸發(fā)Q7而關(guān)斷Q1，在CRT彩電中，經(jīng)常發(fā)生因行輸出變壓器內(nèi)部線圈局部短路或彩色顯象管束電流失控而使行管電流過大，若不加以控制將會(huì)造成行管和振蕩管Q1過載而損壞，可在Q7的控制極增設(shè)對(duì)行管的發(fā)射極電流的取樣——比較電路，一旦行管的發(fā)射極電流超過某設(shè)定值即觸發(fā)Q7而關(guān)斷Q1，因U3即110V直流中壓的絕大部分電流是供給行輸出級(jí)的，故對(duì)行管的發(fā)射極電流的取樣——比較電路也基本上等同于對(duì)110V直流中壓的輸出電流的取樣——比較電路。
具體實(shí)施例方式
前文結(jié)合附圖詳細(xì)地說明了本發(fā)明的技術(shù)方案、電路構(gòu)成、工作原理、各種電路的特點(diǎn)，內(nèi)容中現(xiàn)有技術(shù)與發(fā)明點(diǎn)不免混雜在一起，現(xiàn)簡要地概括出發(fā)明點(diǎn)(1)技術(shù)方案，增設(shè)一個(gè)副電流放大管專司對(duì)定時(shí)電容器的放電和反向充電電流的調(diào)控即對(duì)“休止期”和振蕩管截止期的調(diào)控，同時(shí)使用一些現(xiàn)有技術(shù)；(2)是發(fā)明點(diǎn)(1)的優(yōu)選的子方案即電路方案(附圖1)，設(shè)定副電流放大管Q3及相關(guān)元器件的電路構(gòu)成，增設(shè)C8以形成負(fù)反饋；(3)在發(fā)明點(diǎn)(2)的基礎(chǔ)上增設(shè)鍺二極管D5(附圖1)；(4)在發(fā)明點(diǎn)(2)的基礎(chǔ)上增設(shè)D4、D5、C7(附圖2)；(5)在發(fā)明點(diǎn)(2)的基礎(chǔ)上改用有抽頭的基極繞組n2，增設(shè)D4、R9，部分變更電路構(gòu)成(附圖3、4)；(6)在發(fā)明點(diǎn)(2)的基礎(chǔ)上，取消所述的預(yù)電流放大管Q8和電阻器R12(附圖3、4)；(7)在發(fā)明點(diǎn)(2)的基礎(chǔ)上，增設(shè)輸出電壓過壓保護(hù)電路(附圖2、3Q7、D8、R18-R21、C11)；(8)在發(fā)明點(diǎn)(2)的基礎(chǔ)上，增設(shè)輸出電流誤差放大級(jí)(附圖4Q9、R26-R28、C13)；(9)在發(fā)明點(diǎn)(2)的基礎(chǔ)上，針對(duì)充電器和不停電電源的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了適用的輸出電壓誤差放大級(jí)的電路(附圖4Q4、D6、D11、R13-R16、C8)；(10)設(shè)置工作指示燈電路(附圖4n3、D12、R29)。除發(fā)明點(diǎn)(1)外，上述的9個(gè)發(fā)明點(diǎn)可自由組合，這是從理論上而言，實(shí)用中，某些組合有較好的效果，附圖1-4所示的電路圖就是較好的組合附圖1所示的電路圖是發(fā)明點(diǎn)(2)、(3)的組合，可用于CRT彩電，優(yōu)點(diǎn)是電路較簡、元器件較少、成本較低，缺點(diǎn)是不具備無觸點(diǎn)控制式待機(jī)功能；附圖2所示的電路圖是發(fā)明點(diǎn)(2)、(4)、(7)的組合，附圖3所示的電路圖是發(fā)明點(diǎn)(2)、(5)、(6)、(7)的組合，兩種電路圖均可用于CRT彩電，且均具備無觸點(diǎn)控制式待機(jī)功能、輸出電壓過壓保護(hù)功能，若予以擴(kuò)展，還可具備行管過流保護(hù)功能、行輸出變壓器過壓保護(hù)功能，可以作到功能齊備、可靠性較好，但電路比較復(fù)雜、元器件較多、成本稍高；附圖4所示的電路圖是發(fā)明點(diǎn)(2)、(5)、(6)、(8)、(9)、(10)的組合。實(shí)際上可靈活地應(yīng)用各發(fā)明點(diǎn)，例如，附圖2所示的電路可增加發(fā)明點(diǎn)(6)，即不用Q8和R12，附圖1-3所示的各電路可增加發(fā)明點(diǎn)(10)，即增設(shè)工作指示燈電路……等等。
本發(fā)明的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)主要圍繞其在CRT彩電中的應(yīng)用而進(jìn)行，然而，采用平面顯示器件(LCD或PDP)的彩電及其他的電器和儀器均有各自的特點(diǎn)，在其應(yīng)用本發(fā)明時(shí)可能要作一些變通的設(shè)計(jì)以適應(yīng)產(chǎn)品的特點(diǎn)和要求。
權(quán)利要求
1.變壓器耦合的并聯(lián)型開關(guān)式穩(wěn)壓電源，即工作在開關(guān)狀態(tài)、采用振蕩-換能變壓器耦合的并聯(lián)電路和振蕩管基極RC定時(shí)的自激型間歇振蕩器、將非穩(wěn)定的中壓交/直流電源的電壓變換成穩(wěn)定的另一種或另多種電壓值的直流電壓并饋給一路或多路負(fù)載的變換器，振蕩-換能變壓器(T1)采用磁路閉合、僅留有微小間隙的鐵氧體磁芯，其至少有3個(gè)繞組，即集電極繞組(n1)、基極繞組(n2)、輸出繞組(n3)，變換器的電路是(附圖1)，直流中壓(U2)的正極分別聯(lián)接啟動(dòng)電阻器(R1+R2)的某一端/振蕩-換能變壓器(T1)的集電極繞組(n1)的某一端，后者(n1)的另一端(園點(diǎn)標(biāo)記)聯(lián)接振蕩管即NPN型大功率三極管(Q1)的集電極，后者(Q1)的基極分別聯(lián)接啟動(dòng)電阻器(R1+R2)的另一端/電流放大管即NPN型三極管(Q2)的集電極/定時(shí)電容器(C1)的某一端，后者(C1)的另一端聯(lián)接定時(shí)電阻器(R5)的某一端，電阻器(R5)的另一端聯(lián)接所述的基極繞組(n2)的某一端，振蕩管(Q1)的發(fā)射極聯(lián)接電阻器(R6)的某一端，后者(R6)的另一端、電流放大管(Q2)的發(fā)射極、基極繞組(n2)的另一端即在振蕩管(Q1)截止時(shí)產(chǎn)生脈沖電壓正極性的一端(圓點(diǎn)標(biāo)記)均聯(lián)接直流中壓(U2)的負(fù)極；振蕩-換能變壓器(T1)的輸出繞組(n3)的某一端分別聯(lián)接電解電容器(C10)的負(fù)極/電阻器(R10)的某一端/負(fù)載的某一端且為輸出電壓(U3)的負(fù)極，輸出繞組(n3)的另一端即在振蕩管(Q1)截止時(shí)產(chǎn)生脈沖電壓正極性的一端(圓點(diǎn)標(biāo)記)分別聯(lián)接整流二極管(D9)的正極/電容器(C9)的某一端，后者(C9)的另一端分別聯(lián)接二極管(D9)的負(fù)極/電解電容器(C10)的正極/電阻器(R10)的另一端/負(fù)載的另一端且為輸出電壓(U3)的正極，輸出繞組(n3)、二極管(D9)、電容器(C9)、電解電容器(C10)、負(fù)載等組成輸出電路，其可以是一路，也可以是多路；設(shè)置對(duì)振蕩管(Q1)從導(dǎo)通轉(zhuǎn)換為截止的瞬間集電極繞組(n1)所產(chǎn)生的過沖脈沖電壓的吸收電路，例如下述的吸收電路，所述的集電極繞組(n1)的“某一端”分別聯(lián)接電阻器(R3)的某一端/電容器(C3)的某一端，后者(C3)的另一端分別聯(lián)接電阻器(R3)的另一端/電容器(C2)的某一端/二極管(D2)的負(fù)極，后者(D2)的正極分別聯(lián)接電容器(C2)的另一端/集電極繞組(n1)的“另一端”即在振蕩管(Q1)截止時(shí)產(chǎn)生脈沖電壓正極性的一端(圓點(diǎn)標(biāo)記)設(shè)置輸出電壓負(fù)反饋調(diào)控電路，可在下述的三種電路中選用一種，第一種電路是直接取樣的輸出電壓負(fù)反饋調(diào)控電路，其包括輸出電壓誤差放大級(jí)、電流放大級(jí)即電流放大管及相關(guān)元器件，輸出電壓誤差放大級(jí)接入輸出電路中或多路輸出電路中的輸出功率較大的輸出電路中，所述的輸出電壓(U3)的負(fù)極聯(lián)接直流中壓(U2)的負(fù)極，輸出電壓誤差放大級(jí)的誤差放大管(Q4)采用PNP型三極管并據(jù)此設(shè)計(jì)誤差放大級(jí)電路，誤差放大管(Q4)的集電極聯(lián)接限流電阻器(R16)的某一端，后者(R16)的另一端間接地聯(lián)接電流放大管(Q2)的基極，第二種輸出電壓負(fù)反饋調(diào)控電路是直接取樣加光電耦合器的隔離型電路，是在所述的直接取樣的輸出電壓負(fù)反饋調(diào)控電路的基礎(chǔ)上增加光電耦合器等元器件而成，其電路是(附圖2)，所述的啟動(dòng)電阻器(R1+R2)的“另一端”不直接聯(lián)接振蕩管(Q1)的基極，而改為分別聯(lián)接電容器(C6)的某一端/電阻器(R4)的某一端/二極管(D3)的負(fù)極/預(yù)電流放大管即PNP型三極管(Q8)的發(fā)射極/電阻器(R12)的某一端，電阻器(R12)的另一端分別聯(lián)接三極管(Q8)的基極/光電耦合器(Q5)中的光敏三極管即NPN型三極管的集電極，光敏三極管的發(fā)射極聯(lián)接三極管(Q8)的集電極且再間接地聯(lián)接電流放大管(Q2)的基極，電容器(C6)的另一端聯(lián)接直流中壓(U2)的負(fù)極，電阻器(R4)的另一端聯(lián)接振蕩管(Q1)的基極，二極管(D3)的正極聯(lián)接所述的基極繞組(n2)的“某一端”，所述的輸出電路(U3)中的輸出電壓誤差放大級(jí)的誤差放大管采用NPN型三極管(Q4)并據(jù)此設(shè)計(jì)誤差放大級(jí)電路，其(Q4)的集電極聯(lián)接限流電阻器(R16)的某一端，后者(R16)的另一端聯(lián)接光電耦合器(Q5)中的發(fā)光二極管的負(fù)極，對(duì)于CRT采色電視接收機(jī)，所述的輸出電壓(U3)即110V直流中壓且其負(fù)極接地，還設(shè)置待機(jī)功能電流放大管即NPN型三極管(Q6)，其集電極聯(lián)接輸出電壓誤差放大管(Q4)的集電極，其發(fā)射極接地，其基極分別聯(lián)接電阻器(R24)的某一端/電阻器(R25)的某一端且其另一端接地，電阻器(R24)的另一端聯(lián)接微處理器(CPU)的電源開關(guān)腳(P)，另設(shè)置輔助電源(U4)，其負(fù)極接地，其正極聯(lián)接隔離二極管(D10)的正極，二極管(D10)的負(fù)極分別聯(lián)接光電耦合器(Q5)中的發(fā)光二極管的正極/電阻器(R22)的某一端/電阻器(R23)的某一端且其另一端接地，電阻器(R22)的另一端聯(lián)接輸出電壓(U3)的正極，第三種輸出電壓負(fù)反饋調(diào)控電路是間接取樣電路(附圖1)，在振蕩-換能變壓器(T1)中設(shè)置取樣繞組(n4)，后者(n4)的某一端分別聯(lián)接直流中壓(U2)的負(fù)極/電解電容器(C12)的負(fù)極，取樣繞組(n4)的另一端即在振蕩管(Q1)截止時(shí)產(chǎn)生脈沖電壓正極性的一端(圓點(diǎn)標(biāo)記)聯(lián)接整流二極管(D7)的正極，二極管(D7)的負(fù)極聯(lián)接電解電容器(C12)的正極，電解電容器(C12)兩端的電壓即為輸出電壓誤差放大級(jí)的供給電壓，后者的元器件和電路構(gòu)成與第一種電路即直接取樣的輸出電壓負(fù)反饋調(diào)控電路中的輸出電壓誤差放大級(jí)相同；若變換器的供給電壓為中壓單相交流電源電壓即交流中壓(U1)，還必須設(shè)置將交流中壓(U1)變換成直流中壓(U2)的整流濾波電路，后者包括電源插頭、電源線、熔斷器、電源開關(guān)、全波整流器即橋式整流器或全波倍壓整流器、限制開機(jī)浪涌電流的線繞電阻器、濾波電解電容器并順序電聯(lián)接，在全波整流器的交流輸入端或/和直流輸出端串聯(lián)不少于一節(jié)的由雙圈式高頻阻流圈即共模電感器與電容器組成的橋式高頻濾波網(wǎng)路；本發(fā)明的特征是，所述的輸出電壓負(fù)反饋調(diào)控電路中，增設(shè)一個(gè)副電流放大三極管及相關(guān)元器件，在振蕩管(Q1)截止后振蕩-換能變壓器(T1)將其在振蕩管(Q1)導(dǎo)通期間存儲(chǔ)的能量全部變換給負(fù)載的能量變換期間，副電流放大管調(diào)控所述的定時(shí)電容器(C1)的放電和反向充電電流，即當(dāng)變換器的輸出電壓達(dá)到設(shè)定值并有所增大時(shí)，副電流放大管使定時(shí)電容器(C1)的放電和反向充電電流有所減小，當(dāng)變換器的輸出電壓有所減小時(shí)，副電流放大管使定時(shí)電容器(C1)的放電和反向充電電流有所增大，即使振蕩管(Q1)截止后的能量變換期結(jié)束后因定時(shí)電容器(C1)的反向充電電壓達(dá)不到振蕩管(Q1)的基極導(dǎo)通電壓、有待于流經(jīng)啟動(dòng)電阻器(R1+R2)和定時(shí)電容器(C1)的電流將定時(shí)電容器(C1)反向充電到其電壓達(dá)到振蕩管(Q1)的基極導(dǎo)通電壓而出現(xiàn)的“休止期”分別有所延長或縮短，也即調(diào)控振蕩管(Q1)的截止期分別有所延長或縮短，再加上電流放大管(Q2)對(duì)振蕩管(Q1)的基極電流和集電極電流峰值及導(dǎo)通期的調(diào)控，從而使變換器的輸出電壓的變動(dòng)限制在微小的程度，即取得穩(wěn)壓輸出特性。
2.如權(quán)利要求1所述的變壓器耦合的并聯(lián)型開關(guān)式穩(wěn)壓電源，其電路特征是(附圖1)，增設(shè)副電流放大管即NPN型三極管(Q3)，其發(fā)射極聯(lián)接所述的定時(shí)電容器(C1)與定時(shí)電阻器(R5)的聯(lián)接點(diǎn)，其集電極分別聯(lián)接電阻器(R7)的某一端/二極管(D1)的負(fù)極/電容器(C4)的某一端/電阻器(R8)的某一端，副電流放大管(Q3)的基極除聯(lián)接電容器(C5)的某一端之外，還直接或間接地聯(lián)接所述的輸出電壓誤差放大管即PNP型三極管(Q4)的集電極電路中的限流電阻器(R16)的“另一端”，或者直接或間接地聯(lián)接所述的預(yù)電流放大管(Q8)的集電極(附圖2)，電阻器(R7)的另一端聯(lián)接所述的電流放大管(Q2)的基極，二極管(D1)的正極、電阻器(R8)的另一端、兩個(gè)電容器(C4、C5)的另一端均聯(lián)接所述的直流中壓(U2)的負(fù)極，輸出電壓誤差放大管(Q4)的集電極與基極間跨接負(fù)反饋電容器(C8)。
3.如權(quán)利要求2所述的變壓器耦合的并聯(lián)型開關(guān)式穩(wěn)壓電源，其電路特征是(附圖1)，增設(shè)鍺二極管(D5)且其正極與負(fù)極分別聯(lián)接所述的副電流放大管(Q3)的基極與集電極，副電流放大管(Q3)采用硅三極管。
4.如權(quán)利要求2所述的變壓器耦合的并聯(lián)型開關(guān)式穩(wěn)壓電源，其輸出電壓負(fù)反饋調(diào)控電路采用所述的直接取樣加光電耦合器的隔離型電路；其電路特征是(附圖2)，所述的預(yù)電流放大管(Q8)的集電極分別聯(lián)接所述的電容器(C5)的“某一端”/二極管(D4)的正極/二極管(D5)的正極，二極管(D4)的負(fù)極聯(lián)接所述的副電流放大管(Q3)的基極，二極管(D5)的負(fù)極聯(lián)接副電流放大管(Q3)的集電極，后者(Q3)采用硅管，兩個(gè)二極管(D4、D5)均采用鍺管或均采用硅管，或分別采用硅管(D4)與鍺管(D5)，所述的電流放大管(Q2)的集電極與發(fā)射極之間跨接電容器(C7)。
5.如權(quán)利要求2所述的變壓器耦合的并聯(lián)型開關(guān)式穩(wěn)壓電源，其電路特征是(附圖3、4)，所述的振蕩-換能變壓器(T1)的基極繞組(n2)有一個(gè)抽頭，此抽頭聯(lián)接所述的定時(shí)電容器(C1)的“另一端”，基極繞組(n2)的某一端分別聯(lián)接所述的二極管(D3)的正極/二極管(D4)的負(fù)極，二極管(D4)的正極分別聯(lián)接電阻器(R9)的某一端/所述的副電流放大管即NPN型三極管(Q3)的發(fā)射極，后者(Q3)的基極分別聯(lián)接電阻器(R9)的另一端/所述的電容器(C5)的“某一端”/所述的預(yù)電流放大管(Q8)的集電極(附圖2)或所述的限流電阻器(R16)的“另一端”(附圖1)，基極繞組(n2)的另一端即在振蕩管(Q1)截止時(shí)產(chǎn)生脈沖電壓正極性的一端(圓點(diǎn)標(biāo)記)聯(lián)接定時(shí)電阻器(R5)的某一端，后者(R5)的另一端聯(lián)接所述的直流中壓(U2)的負(fù)極，二極管(D4)和三極管(Q2)均采用硅管。
6.如權(quán)利要求2所述的變壓器耦合的并聯(lián)型開關(guān)式穩(wěn)壓電源，其輸出電壓負(fù)反饋調(diào)控電路采用所述的直接取樣加光電耦合器的隔離型電路；其電路特征是(附圖3)，取消所述的預(yù)電流放大管即PNP型三極管(Q8)和電阻器(R12)，所述的光電耦合器(Q5)中的光敏三極管即NPN型三極管的集電極改為分別聯(lián)接所述的二極管(D3)的負(fù)極/啟動(dòng)電阻器(R1+R2)的“另一端”、電容器(C6)的“某一端”/電阻器(R4)的“某一端”。
7.如權(quán)利要求2所述的變壓器耦合的并聯(lián)型開關(guān)式穩(wěn)壓電源，其輸出電壓負(fù)反饋調(diào)控電路采用所述的直接取樣加光電耦合器的隔離型電路，并設(shè)置所述的輔助電源(U4)和隔離二極管(D10)；其電路特征是(附圖2、3)，在輸出電路中或多路輸出電路中的輸出功率較大的輸出電路中設(shè)置輸出電壓過壓保護(hù)電路，所述的輸出電壓(U3)的正極聯(lián)接電阻器(R18)的某一端，電阻器(R18)的另一端分別聯(lián)接電阻器(R19)的某一端/穩(wěn)壓二極管(D8)的負(fù)極，后者(D8)的正極分別聯(lián)接電阻器(R21)的某一端/電容器(C11)的某一端/小功率晶閘管(Q7)的控制極，后者(Q7)的陽極聯(lián)接所述的輸出電壓誤差放大管(Q4)的集電極，電阻器(R19)的另一端聯(lián)接變阻器(R20)的某一端，變阻器(R20)和電阻器(R21)及電容器(C11)的另一端、小功率晶閘管(Q7)的陰極均聯(lián)接輸出電壓(U3)的負(fù)極，允許小功率晶閘管(Q7)的控制極還并聯(lián)其他的取樣--比較電路。
8.如權(quán)利要求2所述的變壓器耦合的并聯(lián)型開關(guān)式穩(wěn)壓電源，其電路特征是，在輸出電路中或多路輸出電路中的輸出功率較大的輸出電路中設(shè)置輸出電流誤差放大級(jí)(附圖4)，其誤差放大管即PNP型三極管(Q9)的發(fā)射極和電阻器(R26)的某一端均聯(lián)接所述的整流二極管(D9)的負(fù)極和電解電容器(C10)的正極等，電阻器(R26)的另一端聯(lián)接電阻器(R27)的某一端且為輸出電壓(U3)的正極，電阻器(R27)的另一端分別聯(lián)接電容器(C13)的某一端/三極管(Q9)的基極，后者(Q9)的集電極分別聯(lián)接電容器(C13)的另一端/限流電阻器(R28)的某一端，電阻器(R28)的另一端直接或間接地聯(lián)接所述的副電流放大管(Q3)的基極，或者聯(lián)接所述的光電耦合器(Q5)中的發(fā)光二極管的正極，此發(fā)光二極管的負(fù)極聯(lián)接輸出電壓(U3)的負(fù)極。
9.如權(quán)利要求2所述的變壓器耦合的并聯(lián)型開關(guān)式穩(wěn)壓電源，尤其是用于充電器或不停電電源者，其中的蓄電池(BATT)與所述的輸出電壓(U3)相并聯(lián)且正、負(fù)極相互對(duì)應(yīng)，對(duì)于不停電電源，輸出電路還外接其他負(fù)載；在輸出電路中或多路輸出電路中的輸出功率較大的輸出電路中設(shè)置輸出電壓誤差放大級(jí)；其電路特征是，所述的輸出電壓誤差放大級(jí)的電路是(附圖4)，所述的輸出電壓(U3)的正極分別聯(lián)接誤差放大管即PNP型三極管(Q4)的發(fā)射極/電阻器(R13)的某一端，電阻器(R13)的另一端分別聯(lián)接電阻器(R14)的某一端/變阻器(R15)的某一端，變阻器(R15)的另一端聯(lián)接穩(wěn)壓二極管(D6)的負(fù)極，后者(D6)的正極聯(lián)接二極管(D11)的正極，二極管(D11)的負(fù)極聯(lián)接輸出電壓(U3)的負(fù)極，電阻器(R14)的另一端分別聯(lián)接電容器(C8)的某一端/誤差放大管(Q4)的基極，后者(Q4)的集電極分別聯(lián)接電容器(C8)的另一端/限流電阻器(R16)的某一端，電阻器(R16)的另一端直接或間接地聯(lián)接所述的副電流放大管(Q3)的基極，或者聯(lián)接所述的光電耦合器(Q5)中的發(fā)光二極管的正極，此發(fā)光二極管的負(fù)極聯(lián)接輸出電壓(U3)的負(fù)極，所述的串聯(lián)在取樣--比較電路中并按正向工作的二極管至少是一個(gè)(D11)、可以是多個(gè)串聯(lián)，并相應(yīng)的在產(chǎn)品的印刷電路板上作出能用焊錫方便地短路每個(gè)二極管的設(shè)計(jì)。
10.如權(quán)利要求2所述的變壓器耦合的并聯(lián)型開關(guān)式穩(wěn)壓電源，其特征是，在所述的振蕩-換能變壓器(T1)的某個(gè)低壓繞組中--優(yōu)先選用輸出繞組或多路輸出電路中的輸出功率較大的輸出繞組--設(shè)置工作指示燈電路，其電路是(附圖4)，低壓繞組(n3)的某一端聯(lián)接發(fā)光二極管(D12)的負(fù)極，后者(D12)的正極聯(lián)接電阻器(R29)的某一端，電阻器(R29)的另一端聯(lián)接低壓繞組(n3)的另一端即在振蕩管(Q1)截止時(shí)產(chǎn)生脈沖電壓正極性的一端(圓點(diǎn)標(biāo)記)，并在產(chǎn)品的面板上設(shè)置觀察窗，而發(fā)光二極管(D12)位處觀察窗內(nèi)并靠近之。
全文摘要
變壓器耦合的并聯(lián)型開關(guān)式穩(wěn)壓電源，屬電子技術(shù)，即工作在開關(guān)狀態(tài)、采用變壓器耦合的并聯(lián)電路和振蕩管基極RC定時(shí)的自激型間歇振蕩器、將非穩(wěn)定的中壓交/直流電源的電壓變換成穩(wěn)定的另一種或另多種電壓值的直流電壓并饋給一路或多路負(fù)載的變換器，在輸出電壓負(fù)反饋調(diào)控電路中增設(shè)副電流放大管Q3并調(diào)控定時(shí)電容器C1的放電和反向充電電流即調(diào)控振蕩管Q1的截止期且相對(duì)強(qiáng)化之，相對(duì)弱化電流放大管Q2對(duì)Q1導(dǎo)通期的調(diào)控，以使Q1的導(dǎo)通期變動(dòng)較小而其截止期變動(dòng)較大、減小損耗、提高效率和空載性能，能在空載、輸出端短路等異常情況下安全運(yùn)行，用于采電、電腦、影碟機(jī)、開關(guān)式穩(wěn)壓電源、不停電電源、充電器、示波器等電器、儀器中。
文檔編號(hào)G05F1/24GK101025636SQ20061001840
公開日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2006年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月24日
發(fā)明者李上燦 申請(qǐng)人:李上燦