專利名稱：電源設(shè)備和設(shè)置有該電源設(shè)備的電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從輸入電壓產(chǎn)生所需的輸出電壓的電源設(shè)備，并涉及設(shè)置有該電源設(shè)備的電器。更具體地講，本發(fā)明涉及RCC(振鈴用扼流圈式變換器)類型的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備。
背景技術(shù)：
圖6示出了傳統(tǒng)自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備的示例的方框圖。
如圖所示，傳統(tǒng)上，RCC類型(回掃型)自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備包括變壓器101、振蕩晶體管102、振蕩控制電路103、輸出平滑電路104以及輸出電壓檢測(cè)電路105。該自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備配置如下。出現(xiàn)在第三反饋繞組Nd的一端的感應(yīng)電壓Vd用于向振蕩晶體管102的柵極提供正向反饋，從而使振蕩晶體管102自身導(dǎo)通/截止，而不取決于外部脈沖，并且在振蕩晶體管102的導(dǎo)通周期期間，在變壓器101中積累的能量在其截止周期期間釋放到輸出側(cè)。
如圖6所示，如上所述配置的許多自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備配置為用于根據(jù)輸出電壓Vo的檢測(cè)結(jié)果，通過(guò)改變振蕩晶體管102的開(kāi)關(guān)頻率或占空比，來(lái)穩(wěn)定輸出電壓Vo。
此外，RCC類型的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備通常具有以下特性。隨著負(fù)載變輕并因此使輸出電功率變低，振蕩晶體管102的開(kāi)關(guān)頻率增加到高于所需的電平，使得損耗增加，并因此降低了效率(參見(jiàn)圖4中的虛線L2)。
因此，為了避免在輕負(fù)載的條件下效率降低，現(xiàn)有技術(shù)中提出了一種RCC類型的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備，與圖6所示的類似，具有根據(jù)用于監(jiān)控從外部輸入的控制信號(hào)Ex(例如，在電器處于待機(jī)時(shí)從微計(jì)算機(jī)輸入的待機(jī)模式改變信號(hào))的振蕩控制電路103所獲得的監(jiān)控結(jié)果，將振蕩晶體管102的驅(qū)動(dòng)模式從連續(xù)振蕩改變?yōu)殚g歇振蕩的功能(待機(jī)省電功能)。
作為與以上所述有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，在JP-A-2002-051546(下面稱為“專利文獻(xiàn)1”)中公開(kāi)并提出了一種自激開(kāi)關(guān)電源電路。即使在輕負(fù)載的條件下，當(dāng)負(fù)載檢測(cè)到經(jīng)過(guò)輸出線的輸出電流時(shí)，該自激開(kāi)關(guān)電源電路判斷其處于工作狀態(tài)，使得連續(xù)執(zhí)行自激振蕩。另一方面，當(dāng)沒(méi)有檢測(cè)到經(jīng)過(guò)輸出線的輸出電流時(shí)，該自激開(kāi)關(guān)電源電路判斷其處于待機(jī)狀態(tài)，將輸出檢測(cè)電壓與基準(zhǔn)電壓相比較，然后將延遲的輸出檢測(cè)電壓輸入到控制輸出電壓恒定的電壓檢測(cè)電路，以使其操作從連續(xù)振蕩改變?yōu)殚g歇振蕩。
作為與以上所述有關(guān)的另一種現(xiàn)有技術(shù)，在JP-A-2001-274658(下面稱為“專利文獻(xiàn)2”)中公開(kāi)并提出了一種間歇振蕩電路和振蕩電路。該文獻(xiàn)所提出的間歇振蕩電路設(shè)置有電容器，由從電流源饋送的電流對(duì)其進(jìn)行充電；開(kāi)關(guān)裝置，在導(dǎo)通時(shí)使電容器將其中積累的電荷釋放到輸出端；以及控制裝置，在電容器的充電電壓變?yōu)榈谝浑妷簳r(shí)使開(kāi)關(guān)裝置導(dǎo)通，并在電容器的充電電壓變?yōu)榈陀诘谝浑妷旱牡诙妷簳r(shí)使開(kāi)關(guān)裝置斷開(kāi)。
當(dāng)然，利用圖6所示的RCC類型的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備，可以有效地減少在輕負(fù)載條件下的電功耗。
然而，圖6所示的RCC類型的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備需要外部控制信號(hào)EX的輸入，使其在連續(xù)振蕩和間歇振蕩之間進(jìn)行切換。這使其不適用于不能夠接收這種外部控制信號(hào)的輸入的應(yīng)用。
此外，在專利文獻(xiàn)1公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)檢測(cè)是否流動(dòng)著大于預(yù)定值的輸出電流，來(lái)執(zhí)行連續(xù)振蕩和間歇振蕩之間的切換。結(jié)果是，直到流動(dòng)大于預(yù)定值的輸出電流，驅(qū)動(dòng)模式才從間歇振蕩切換到連續(xù)振蕩。這可以導(dǎo)致較高的輸出紋波電壓。
此外，專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)的傳統(tǒng)技術(shù)采用不同于本發(fā)明的間歇振蕩方法和開(kāi)關(guān)方法，并因此在配置上與本發(fā)明有本質(zhì)上的區(qū)別。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到傳統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)中所經(jīng)歷的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供能夠?qū)崿F(xiàn)在輕負(fù)載條件下提高效率，而不增加輸出紋波電壓的電源設(shè)備，并提供設(shè)置有這種電源設(shè)備的電器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種電源設(shè)備，具有變壓器，設(shè)置有初級(jí)輸入繞組、次級(jí)輸出繞組和第三反饋繞組；振蕩晶體管，與初級(jí)輸入繞組串聯(lián)；第一電路，利用輸入電壓和第三反饋繞組中的感應(yīng)電壓來(lái)導(dǎo)通振蕩晶體管；振蕩控制晶體管，所述振蕩控制晶體管導(dǎo)通使得所述振蕩晶體管截止；第二電路，利用第三反饋繞組中的感應(yīng)電壓來(lái)導(dǎo)通/截止振蕩控制晶體管；輸出平滑電路，通過(guò)使出現(xiàn)在次級(jí)輸出繞組兩端的感應(yīng)電壓平滑，來(lái)產(chǎn)生輸出電壓；輸出檢測(cè)電路，用于檢測(cè)輸出電壓是否達(dá)到給定閾值；以及第三電路，用于在振蕩控制晶體管的截止周期期間，在輸出電壓達(dá)到給定閾值時(shí)，利用第三反饋繞組中的感應(yīng)電壓，使振蕩控制晶體管導(dǎo)通的定時(shí)提前，和在振蕩控制晶體管的導(dǎo)通周期期間，在輸出電壓達(dá)到給定閾值時(shí)，使振蕩控制晶體管截止的定時(shí)延遲，直到經(jīng)過(guò)了強(qiáng)制使振蕩控制晶體管保持導(dǎo)通的預(yù)定周期為止，或者在此之前，直到輸出電壓下降到給定閾值之下為止。
通過(guò)下面結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，將使本發(fā)明的其它特性、要素、步驟、優(yōu)點(diǎn)和特征將更加明顯。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備的第一實(shí)施例的電路圖；圖2是顯示出現(xiàn)在初級(jí)輸入繞組Np的另一端的電壓Vp和第三反饋繞組Nd中的感應(yīng)電壓Vd如何的示例的電壓波形圖；圖3是解釋本實(shí)施例的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備的間歇振蕩的電壓波形圖；圖4是顯示在輕負(fù)載條件下提供效率的示意圖；圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備的第二實(shí)施例的電路圖；以及圖6是顯示現(xiàn)有技術(shù)的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備的示例的方框圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備的第一實(shí)施例的電路圖。
如該圖所示，本實(shí)施例的電源設(shè)備包括變壓器1、振蕩晶體管2、第一電路3、振蕩控制晶體管4、第二電路5、輸出平滑電路6、輸出檢測(cè)電路7、第三電路8、緩沖電路9以及輸入平滑電路10。
變壓器1包括初級(jí)輸入繞組Np(匝數(shù)np)，其一端與被施加了輸入電壓Vi的點(diǎn)相連；次級(jí)輸出繞組Ns(匝數(shù)ns)，其中感應(yīng)了與初級(jí)輸入繞組Np兩端的電壓反相的電壓(感應(yīng)電壓Vs)；以及第三反饋繞組Nd(匝數(shù)nd)，其中感應(yīng)了與初級(jí)輸入繞組Np兩端的電壓同相的電壓(感應(yīng)電壓Vd)。
振蕩晶體管2是連接在初級(jí)輸入繞組Np的另一端與地之間的N溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q1。
第一電路3包括電阻器R1至R3以及電容器C3。電阻器R1連接在被施加有輸入電壓Vi的點(diǎn)與晶體管Q1的柵極之間。電阻器R2連接在晶體管Q1的柵極與地之間。電阻器R3和電容器C3串聯(lián)連接在晶體管Q1的柵極與第三反饋繞組Nd的一端(感應(yīng)電壓Vd輸出節(jié)點(diǎn))之間。
振蕩控制晶體管4是連接在晶體管Q1的柵極與地之間的npn雙極性晶體管Q2。
第二電路5包括電阻器R4和R5、電容器C1和二極管D1。電阻器R4的一端和二極管D1的陰極均與第三反饋繞組Nd的一端相連。二極管D1的陽(yáng)極與電阻器R5的一端相連。電阻器R4和R5的另一端均與晶體管Q2的基極相連。電容器C1連接在晶體管Q2的基極與地之間。
輸出平滑電路6包括二極管D3和電容器C5。二極管D3的陽(yáng)極與次級(jí)輸出繞組Ns的一端相連；其陰極與電容器C5的一端相連。電容器C5的另一端與次級(jí)輸出繞組Ns的另一端相連并接地。電容器C5兩端的電壓作為輸出電壓Vo輸出。
輸出檢測(cè)電路7包括電阻器R7至R9、npn雙極性晶體管Q4以及齊納二極管ZD。齊納二極管ZD的陰極與電容器C5的一端(高電位端)相連。齊納二極管ZD的陽(yáng)極經(jīng)由電阻器R8與晶體管Q4的基極相連，并經(jīng)由電阻器R9接地。晶體管Q4的集電極經(jīng)由電阻器R7與輸入第三電路8的信號(hào)的節(jié)點(diǎn)(下面將描述的晶體管Q3的基極)相連。晶體管Q4的發(fā)射極接地。
第三電路8包括電阻器R6、二極管D2、pnp雙極性晶體管Q3以及電容器C2。二極管D2的陽(yáng)極與第三反饋繞組Nd的一端相連。二極管D2的陰極經(jīng)由電阻器R6與晶體管Q3的發(fā)射極相連，并經(jīng)由電容器C2接地。晶體管Q3的集電極與晶體管Q2的基極相連。
緩沖電路9包括電阻器R10、二極管D4和電容器C4。電阻器R10和電容器C4各自的一端與初級(jí)輸入繞組Np的一端相連。電阻器R10和電容器C4的另一端均與二極管D4的陰極相連。二極管D4的陽(yáng)極與初級(jí)輸入繞組Np的另一端相連。
輸入平滑電路10包括連接在被施加有輸入電壓Vi的點(diǎn)與地之間的電容器C6。
下面，具體描述如上所述配置的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備如何工作。
首先，除了上述圖1之外，還參考圖2來(lái)具體描述連續(xù)振蕩的原理。
圖2是顯示出現(xiàn)在初級(jí)輸入繞組Np的另一端的電壓Vp和第三反饋繞組Nd中的感應(yīng)電壓Vd怎樣表現(xiàn)的示例的電壓波形圖。
當(dāng)施加輸入電壓Vi時(shí)，通過(guò)電阻器R1的晶體管Q1的柵極電壓Vx開(kāi)始增加。當(dāng)晶體管Q1的柵極電壓Vx達(dá)到導(dǎo)通閾值電壓Vth時(shí)，晶體管Q1導(dǎo)通。
當(dāng)晶體管Q1導(dǎo)通時(shí)，出現(xiàn)在初級(jí)輸入繞組Np的另一端的電壓Vp等于地電位，使得電流流過(guò)初級(jí)輸入繞組Np，并且在初級(jí)輸入繞組Np兩端產(chǎn)生給定的電位差(幾乎等于輸入電壓Vi)。當(dāng)在初級(jí)輸入繞組Np兩端產(chǎn)生這種給定電位差(Vi)時(shí)，在第三反饋繞組Nd中感應(yīng)與第三反饋繞組Nd和初級(jí)輸入繞組Np的匝數(shù)比(nd/np)成比例的感應(yīng)電壓Vd(＝nd/np×Vi)。結(jié)果是，不僅通過(guò)電阻器R1所在的通路，而且通過(guò)電容器C3和電阻器R3所在的通路，向晶體管Q1的柵極饋送電荷。與僅通過(guò)電阻器R1向晶體管Q1饋送電荷相比，這有助于更快地提高晶體管Q1的柵極電壓Vx，使得晶體管Q1更快地轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定狀態(tài)。
此外，當(dāng)在第三反饋繞組Nd中感應(yīng)了正的感應(yīng)電壓Vd時(shí)，電荷通過(guò)電阻器R4積累在電容器C1中，使電容器C1的端電壓(充電電壓)增加。當(dāng)晶體管Q2的發(fā)射極與基極之間的電壓達(dá)到導(dǎo)通閾值電壓時(shí)，晶體管Q2導(dǎo)通，使晶體管Q1的柵極電壓Vx下降到地電位。這樣，當(dāng)晶體管Q2導(dǎo)通時(shí)，晶體管Q1截止。
此時(shí)，如果輸出電壓Vo尚未達(dá)到給定閾值，并因此齊納二極管ZD未導(dǎo)通，則晶體管Q4和晶體管Q3均截止。結(jié)果是，僅通過(guò)電阻器R4所在的通路向電容器C1充電。因此，電容器C1的電壓上升速度(充電速度)僅由電阻器R4和電容器C1的時(shí)間常數(shù)確定。
另一方面，如果輸出電壓Vo已經(jīng)達(dá)到了給定閾值，并因此齊納二極管ZD導(dǎo)通，則晶體管Q4和晶體管Q3均導(dǎo)通。結(jié)果是，不僅通過(guò)電阻器R4所在的通路，而且通過(guò)二極管D2、電阻器R6和晶體管Q3所在的通路，向電容器C1饋送電荷。
因此，通過(guò)將電阻器R6的電阻設(shè)置為小于電阻器R4的電阻(幾千歐姆(kΩ))的值，與齊納二極管ZD截止相比，當(dāng)齊納二極管ZD導(dǎo)通時(shí)，可以使晶體管Q2導(dǎo)通的定時(shí)提前。即，當(dāng)輸出電壓Vo達(dá)到給定閾值時(shí)，可以通過(guò)使變壓器1的充電周期更短，使輸出電壓Vo等于所需的值。
當(dāng)由于晶體管Q2導(dǎo)通而使晶體管Q1截止時(shí)，在初級(jí)輸入繞組Np兩端產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)。這使所有的極性反轉(zhuǎn)；次級(jí)輸出繞組Ns中的感應(yīng)電壓Vs從負(fù)電位(-ns/np×Vi)反轉(zhuǎn)為正電位。這使二極管D3導(dǎo)通，使得在電容器C5中積累電荷。結(jié)果是，產(chǎn)生輸出電壓Vo。
此時(shí)，第三反饋繞組Nd中的感應(yīng)電壓Vd從正電位(nd/np×Vi)反轉(zhuǎn)為負(fù)電位(-nd/ns×Vo)。作為該極性反轉(zhuǎn)的結(jié)果，二極管D1導(dǎo)通，從而不僅通過(guò)電阻器R4所在的通路，而且通過(guò)電阻器R5和二極管D1所在的通路，對(duì)電容器C1的電荷放電。因此，如果輸出電壓Vo尚未達(dá)到給定閾值，并因此齊納二極管ZD截止，則電容器C1一放電晶體管Q2就截止。
如上所述，作為電容器C1的充電/放電電路，本實(shí)施例的第二電路5不僅設(shè)置有用于電容器C1的充電和放電的充電/放電通路(電阻器R4)，而且設(shè)置有僅用于電容器C1放電的僅放電通路(電阻器R5和二極管D1)。利用這種配置，考慮在電容器C1充電時(shí)的正感應(yīng)電壓Vd(＝nd/np×Vi)和在其放電時(shí)的負(fù)感應(yīng)電壓Vd(＝-nd/ns×Vo)，通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)電阻器R4和R5的電阻，可以賦予電容器C1的充電/放電波形所需形狀。
當(dāng)在次級(jí)輸出繞組Ns兩端產(chǎn)生輸出電壓Vo時(shí)，出現(xiàn)在初級(jí)繞組Np的另一端的電壓Vp從地電位增加到正電位(np/ns×Vo+Vi)。在該極性反轉(zhuǎn)時(shí)，由于初級(jí)繞組Np的泄漏電感，在出現(xiàn)在初級(jí)繞組Np的另一端的電壓Vp中產(chǎn)生電壓尖脈沖。該電壓尖脈沖由設(shè)置在初級(jí)輸入繞組Np兩端之間的緩沖電路9抑制為不影響電路的電壓電平(不超過(guò)晶體管Q1的耐壓的電壓電平)。
在上述極性反轉(zhuǎn)之后，當(dāng)在晶體管Q1導(dǎo)通周期期間積累在變壓器1中的所有能量被傳送到次級(jí)輸出繞組Ns時(shí)，即當(dāng)次級(jí)輸出繞組Ns通過(guò)二極管D3流通所有電流時(shí)，由于初級(jí)輸入繞組Np的寄生電感分量和晶體管Q1的源極和漏極之間的寄生電容分量，在出現(xiàn)在初級(jí)輸入繞組Np的另一端的電壓Vp中產(chǎn)生振鈴現(xiàn)象(ringing)。這種振鈴現(xiàn)象在第三反饋繞組Nd中的感應(yīng)電壓Vd中感應(yīng)同相振鈴現(xiàn)象。
此時(shí)，第三反饋繞組Nd中的感應(yīng)電壓Vd暫時(shí)從負(fù)電位上升為正電位。這樣使得經(jīng)過(guò)電容器C3和電阻器R3引起晶體管Q1的柵極電壓Vx增加，再次導(dǎo)通晶體管Q1。其后，重復(fù)上述操作。以這種方式，在本實(shí)施例的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備中執(zhí)行連續(xù)振蕩。
接下來(lái)，除了上述圖1之外，還參考圖3來(lái)具體描述間歇振蕩的原理。
圖3是解釋本實(shí)施例的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備的間歇振蕩的電壓波形圖。
如上所述，當(dāng)晶體管Q1導(dǎo)通并因此在初級(jí)輸入繞組Np兩端產(chǎn)生電位差Vi時(shí)，在第三反饋繞組Nd中感應(yīng)正感應(yīng)電壓Vd。此時(shí)，電荷通過(guò)二極管D2在電容器C2中積累，從而產(chǎn)生正端電壓Vy。
如果未設(shè)置電容器C2，則在晶體管Q1的截止周期期間第三反饋繞組Nd中的感應(yīng)電壓Vd處于負(fù)電位。因此，即使齊納二極管ZD導(dǎo)通了較長(zhǎng)周期(例如在輕負(fù)載條件下)，晶體管Q3也不能夠工作，使得電容器C1迅速放電，并且晶體管Q2截止。這導(dǎo)致上述連續(xù)振蕩出現(xiàn)不希望的持續(xù)，使得在輕負(fù)載條件下的效率降低。
相反，利用本實(shí)施例的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備，即使晶體管Q1截止(感應(yīng)電壓Vd處于負(fù)電位)，也可以利用電容器C2的端電壓使晶體管Q3保持工作。因此，即使晶體管Q1截止，如果齊納二極管ZD導(dǎo)通，晶體管Q4和晶體管Q3則導(dǎo)通。這使得可以通過(guò)電阻器R6和晶體管Q3從電容器C2向電容器C1饋送電荷。
就是說(shuō)，在通過(guò)構(gòu)成第二電路5的充電/放電電路(電阻器R4和R5以及二極管D1)釋放電容器C1的電荷的同時(shí)，還附加地通過(guò)晶體管Q3從電容器C2向其饋送電荷。結(jié)果是，晶體管Q2截止的定時(shí)間被延遲了附加地饋送電荷的量。
以這種方式，如果在晶體管Q1的截止周期期間齊納二極管ZD導(dǎo)通(晶體管Q2的導(dǎo)通周期)，通過(guò)附加地從電容器C2向電容器C1饋送電荷，強(qiáng)制使晶體管Q2保持導(dǎo)通。在這種狀態(tài)下，由于晶體管Q1的柵極電壓Vx處于地電位，所以即使作為次級(jí)輸出繞組Ns通過(guò)二極管D3流通所有電流的結(jié)果而在第三反饋繞組Nd中的感應(yīng)電壓Vd中產(chǎn)生振鈴現(xiàn)象，晶體管Q1也不導(dǎo)通。
此外，感應(yīng)電壓Vd中的振鈴現(xiàn)象隨時(shí)間而衰減。在其幅度衰減到晶體管Q1的導(dǎo)通閾值電壓之下時(shí)，晶體管Q2截止。因此，即使振鈴現(xiàn)象使晶體管Q1的柵極電壓Vx提高，晶體管Q1也不導(dǎo)通。
如上所述，在晶體管Q1的截止周期期間，由于第三反饋繞組Nd中的感應(yīng)電壓Vd處于負(fù)電位，所以不向電容器C2饋送電荷。結(jié)果是，電容器C2的端電壓Vy越來(lái)越低。
因此，通過(guò)設(shè)置電容器C2，使晶體管Q2截止的定時(shí)延遲，直到由于電容器C2被放電而使晶體管Q3不能保持導(dǎo)通為止，或者在此之前，直到由于輸出電壓Vo下降到給定閾值之下而使晶體管Q3截止為止。
如上所述，通過(guò)使晶體管Q2截止的定時(shí)延遲，一旦停止了連續(xù)振蕩，則設(shè)備停止振蕩，就像在開(kāi)始電源設(shè)備的驅(qū)動(dòng)的情況下一樣，直到在經(jīng)過(guò)了電容器C2強(qiáng)制使晶體管Q2保持導(dǎo)通的周期之后，通過(guò)電阻器R1的晶體管Q1的柵極電壓Vx增加到導(dǎo)通閾值電壓Vth為止。
就是說(shuō)，設(shè)備停止了與電容器C2強(qiáng)制使晶體管Q2保持導(dǎo)通的周期長(zhǎng)度和通過(guò)電阻器R1再次導(dǎo)通晶體管Q1所需的周期長(zhǎng)度之和相等的周期。
如上所述，利用本實(shí)施例的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備，可以根據(jù)輸出電壓Vo的檢測(cè)結(jié)果，將晶體管Q1的驅(qū)動(dòng)模式從連續(xù)振蕩自動(dòng)地改變?yōu)殚g歇振蕩。這有助于有效地減小輕負(fù)載條件下的電能消耗。
此外，利用本實(shí)施例的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備，即使在晶體管Q1的截止周期期間齊納二極管ZD保持導(dǎo)通(晶體管Q2的導(dǎo)通周期)，當(dāng)釋放積累在電容器C2中的電荷時(shí)，晶體管Q3截止。這使得晶體管Q2截止，而無(wú)需等待齊納二極管ZD由于輸出電壓Vo下降到給定閾值之下而截止。
就是說(shuō)，利用本實(shí)施例的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備，通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)電容器C2的電容，可以以任意給定的時(shí)序?qū)⒕w管Q1的驅(qū)動(dòng)模式從間歇振蕩改變?yōu)檫B續(xù)振蕩。
因此，本實(shí)施例的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備提供了以下優(yōu)點(diǎn)。晶體管Q1的驅(qū)動(dòng)模式自動(dòng)地從連續(xù)振蕩改變?yōu)殚g歇振蕩，從而實(shí)現(xiàn)了在輕負(fù)載條件下的效率提高。除此之外，以任意給定的時(shí)序使晶體管Q1的驅(qū)動(dòng)模式返回連續(xù)振蕩，因此可防止輸出紋波電壓的增加。
即使已經(jīng)對(duì)電容器C2充電，如果在晶體管Q1的截止周期(晶體管Q2的導(dǎo)通周期)期間齊納二極管ZD截止，則操作也不改變?yōu)殚g歇振蕩，因此持續(xù)地執(zhí)行連續(xù)振蕩。此外，即使在晶體管Q1的截止周期(晶體管Q2的導(dǎo)通周期)期間齊納二極管ZD導(dǎo)通，以及利用電容器C2的端電壓Vy而使晶體管Q2暫時(shí)保持導(dǎo)通，如果在第三反饋繞組Nd中的感應(yīng)電壓Vd中產(chǎn)生振鈴現(xiàn)象之前或在這種振鈴現(xiàn)象完全衰減之前，齊納二極管ZD截止或?qū)Ψe累在電容器C2中的電荷放電，則持續(xù)地執(zhí)行連續(xù)振蕩。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備包括變壓器1，設(shè)置有初級(jí)輸入繞組Np、次級(jí)輸出繞組Ns以及第三反饋繞組Nd；振蕩晶體管2，與初級(jí)輸入繞組Np串聯(lián)；第一電路3，利用輸入電壓Vi和第三反饋繞組Nd中的感應(yīng)電壓Vd來(lái)使振蕩晶體管2導(dǎo)通；振蕩控制晶體管4，所述振蕩控制晶體管4導(dǎo)通使得振蕩晶體管2截止；第二電路5，利用第三反饋繞組Nd中的感應(yīng)電壓Vd來(lái)導(dǎo)通/截止振蕩控制晶體管2；輸出平滑電路6，通過(guò)使出現(xiàn)在次級(jí)輸出繞組Ns兩端的感應(yīng)電壓Vs平滑而產(chǎn)生輸出電壓Vo；輸出檢測(cè)電路7，檢測(cè)輸出電壓Vo是否達(dá)到給定閾值；以及第三電路8，在振蕩控制晶體管4的截止周期期間，在輸出電壓Vo達(dá)到了給定閾值時(shí)，利用第三反饋繞組Nd中的感應(yīng)電壓Vd，使振蕩控制晶體管4導(dǎo)通的定時(shí)提前，并且在振蕩控制電路4的導(dǎo)通周期期間，在輸出電壓Vo達(dá)到了給定閾值時(shí)，使振蕩控制晶體管4截止的定時(shí)延遲，直到經(jīng)過(guò)了強(qiáng)制使振蕩控制晶體管4保持導(dǎo)通的預(yù)定周期為止，或者在此之前，直到輸出電壓Vo下降到給定閾值之下為止。
更具體地講，根據(jù)本發(fā)明的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備包括變壓器1，設(shè)置有初級(jí)輸入繞組Np、次級(jí)輸出繞組Ns以及第三反饋繞組Nd，初級(jí)輸入繞組Np的一端與被施加有輸入電壓Vi的點(diǎn)相連，次級(jí)輸出繞組Ns中感應(yīng)與初級(jí)輸入繞組Np兩端的電壓反相的電壓，第三反饋繞組Nd中感應(yīng)與初級(jí)輸入繞組Np兩端的電壓同相的電壓；振蕩晶體管2，是連接在初級(jí)輸入繞組Np的另一端與地之間的N溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q1；第一電路3，設(shè)置有連接在被施加有輸入電壓Vi的點(diǎn)與晶體管Q1的柵極之間的電阻器R1和連接在第三反饋繞組Nd的一端與晶體管Q1的柵極之間的正反饋電路(電阻器R3和電容器C3)，并且利用輸入電壓Vi和出現(xiàn)在第三反饋繞組Nd的一端的感應(yīng)電壓Vd來(lái)使晶體管Q1導(dǎo)通；振蕩控制晶體管4，是連接在晶體管Q1的柵極與地之間的npn雙極性晶體管Q2，并且導(dǎo)通以使晶體管Q1截止；第二電路5，設(shè)置有連接在晶體管Q2的基極與地之間的第一電容器C1和連接在第三反饋繞組Nd的一端與晶體管Q2的基極之間的充電/放電電路(例如電阻器R4)，并且利用第三反饋繞組Nd中的感應(yīng)電壓Vd來(lái)導(dǎo)通/截止晶體管Q2；輸出平滑電路6，通過(guò)使出現(xiàn)在次級(jí)輸出繞組Ns兩端的感應(yīng)電壓Vs平滑來(lái)產(chǎn)生輸出電壓Vo；輸出檢測(cè)電路7，檢測(cè)輸出電壓Vo是否達(dá)到給定閾值；以及第三電路8，設(shè)置有二極管D2，二極管D2的陽(yáng)極與第三反饋繞組Nd的一端相連；旁路開(kāi)關(guān)(在第一實(shí)施例中是晶體管Q3)，連接在二極管D2的陰極與晶體管Q2的基極之間，并且根據(jù)輸出檢測(cè)電路7的檢測(cè)結(jié)果而導(dǎo)通/截止；以及第二電容器C2，連接在二極管D2的陰極與地之間，并且在晶體管Q2的截止周期期間，在輸出電壓Vo達(dá)到給定閾值時(shí)，利用第三反饋繞組Nd中的感應(yīng)電壓Vd，導(dǎo)通旁路開(kāi)關(guān)，從而使晶體管Q2導(dǎo)通的定時(shí)提前，以及在晶體管Q2的導(dǎo)通周期期間，在輸出電壓Vo達(dá)到給定閾值時(shí)，利用積累在第二電容器C2中的電荷，保持旁路開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)，從而使晶體管Q2截止的定時(shí)延遲，直到由于第二電容器C2已經(jīng)被放電而使旁路開(kāi)關(guān)截止為止，或者在此之前，直到由于輸出電壓Vo下降到給定閾值之下而使旁路開(kāi)關(guān)截止為止。
利用這種配置，可以實(shí)現(xiàn)輕負(fù)載條件下的效率提高而不增加輸出紋波電壓。
圖4是顯示輕負(fù)載條件下的效率提高的示意圖(示出了輸出功率與效率之間相關(guān)性的示意圖)。在該圖中，實(shí)線L1表示應(yīng)用了本發(fā)明的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備的效率，而作為參考，虛線L2表示具有傳統(tǒng)配置的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備的效率(其中持續(xù)地執(zhí)行連續(xù)振蕩)。如圖所示，與傳統(tǒng)的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備相比，本實(shí)施例的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備可極大地提高輕負(fù)載條件下的效率(換言之，執(zhí)行間歇振蕩的輸出功率周期期間的效率)。
通過(guò)在本發(fā)明的精神范圍內(nèi)進(jìn)行任意修改或改變，可以以上面具體描述的方式之外的任意其它方式來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
例如，上述實(shí)施例涉及在輸出檢測(cè)電路7與第三電路8之間未設(shè)置電絕緣的配置。然而，本發(fā)明不局限于該特定配置，而可以如圖5所示，實(shí)現(xiàn)為利用光電耦合器在輸出檢測(cè)電路7’與第三電路8’之間設(shè)置電絕緣。
此外，在圖5所示的自激開(kāi)關(guān)電源設(shè)備中，輸出檢測(cè)電路7’包括光電耦合器發(fā)光元件(發(fā)光二極管LED)，根據(jù)輸出電壓Vo是否達(dá)到給定閾值而導(dǎo)通/截止，而第三電路8’包括光電耦合器受光元件(光電晶體管PT)，代替上述晶體管Q3作為旁路開(kāi)關(guān)，并根據(jù)來(lái)自發(fā)光二極管LED的光信號(hào)而導(dǎo)通/截止。
利用這種配置，可以在變壓器1的初級(jí)繞組和次級(jí)繞組之間設(shè)置電絕緣。這有助于提高組合到家用電器的電源設(shè)備的安全性，例如洗衣機(jī)和在家中的潮濕區(qū)域使用的IH烹飪加熱器。
上述實(shí)施例涉及根據(jù)齊納二極管ZD的導(dǎo)通/截止來(lái)檢測(cè)輸出電壓Vo的配置。然而，本發(fā)明不局限于該特定配置，而在需要更高精確檢測(cè)的情況下，可以設(shè)置比較器，用于將輸出電壓(或者對(duì)輸出電壓Vo分壓而獲得的電壓)與給定閾值電壓進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果輸出到第三電路8。
本發(fā)明提供了以下優(yōu)點(diǎn)其有助于實(shí)現(xiàn)電源設(shè)備，該電源設(shè)備可實(shí)現(xiàn)輕負(fù)載條件下的效率提高而不增加輸出紋波電壓；因此，有助于實(shí)現(xiàn)具有這種電源設(shè)備的電器。
關(guān)于工業(yè)實(shí)用性，本發(fā)明廣泛應(yīng)用于并入各種電器的電源設(shè)備，例如包括洗衣機(jī)和IH烹飪加熱器的家用電器、電池充電器和AC適配器。
盡管針對(duì)優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，可以以多種方式修改本發(fā)明，并且除了上面具體給出并描述的實(shí)施例之外，可設(shè)想出多個(gè)實(shí)施例。因此，所附權(quán)利要求意欲覆蓋落入本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的對(duì)本發(fā)明的所有修改。
權(quán)利要求
1.一種電源設(shè)備，包括變壓器，設(shè)置有初級(jí)輸入繞組、次級(jí)輸出繞組和第三反饋繞組；振蕩晶體管，與所述初級(jí)輸入繞組串聯(lián)；第一電路，利用輸入電壓和所述第三反饋繞組中的感應(yīng)電壓來(lái)導(dǎo)通所述振蕩晶體管；振蕩控制晶體管，所述振蕩控制晶體管導(dǎo)通以使所述振蕩晶體管截止；第二電路，利用所述第三反饋繞組中的感應(yīng)電壓來(lái)使所述振蕩控制晶體管導(dǎo)通/截止；輸出平滑電路，通過(guò)使出現(xiàn)在所述次級(jí)輸出繞組兩端的感應(yīng)電壓平滑，來(lái)產(chǎn)生輸出電壓；輸出檢測(cè)電路，用于檢測(cè)所述輸出電壓是否達(dá)到給定閾值；以及第三電路，用于在所述振蕩控制晶體管的截止周期期間所述輸出電壓已經(jīng)達(dá)到給定閾值時(shí)，利用所述第三反饋繞組中的感應(yīng)電壓，使所述振蕩控制晶體管導(dǎo)通的定時(shí)提前，并在所述振蕩控制晶體管的導(dǎo)通周期期間所述輸出電壓達(dá)到給定閾值時(shí)，使所述振蕩控制晶體管截止的定時(shí)延遲，直到經(jīng)過(guò)了強(qiáng)制使所述振蕩控制晶體管保持導(dǎo)通的預(yù)定周期為止，或者在此之前，直到所述輸出電壓下降到給定閾值之下為止。
2.一種電源設(shè)備，包括變壓器，設(shè)置有初級(jí)輸入繞組，所述初級(jí)輸入繞組的一端與被施加輸入電壓的點(diǎn)相連；次級(jí)輸出繞組，所述次級(jí)輸出繞組中感應(yīng)與所述初級(jí)輸入繞組兩端的電壓反相的電壓；以及第三反饋繞組，所述第三反饋繞組中感應(yīng)與所述初級(jí)輸入繞組兩端的電壓同相的電壓；振蕩晶體管，是連接在所述初級(jí)輸入繞組的另一端與地之間的N溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管；第一電路，設(shè)置有連接在被施加輸入電壓的點(diǎn)與所述振蕩晶體管的柵極之間的電阻器，和連接在所述第三反饋繞組的一端與所述振蕩晶體管的柵極之間的正反饋電路，并且利用輸入電壓和出現(xiàn)在所述第三反饋繞組的一端的感應(yīng)電壓來(lái)使所述振蕩晶體管導(dǎo)通；振蕩控制晶體管，是連接在所述振蕩晶體管的柵極與地之間的npn雙極性晶體管，并且所述振蕩控制晶體管導(dǎo)通以使所述振蕩晶體管截止；第二電路，設(shè)置有連接在所述振蕩控制晶體管的基極與地之間的第一電容器，和連接在所述第三反饋繞組的一端與所述振蕩控制晶體管的基極之間的充電/放電電路，并且利用所述第三反饋繞組中的感應(yīng)電壓來(lái)使所述振蕩控制晶體管導(dǎo)通/截止；輸出平滑電路，通過(guò)使出現(xiàn)在所述次級(jí)輸出繞組兩端的感應(yīng)電壓平滑來(lái)產(chǎn)生輸出電壓；輸出檢測(cè)電路，檢測(cè)所述輸出電壓是否達(dá)到給定閾值；以及第三電路，設(shè)置有二極管，所述二極管的陽(yáng)極與所述第三反饋繞組的一端相連；旁路開(kāi)關(guān)，連接在所述二極管的陰極與所述振蕩控制晶體管的基極之間，并且根據(jù)所述輸出檢測(cè)電路的檢測(cè)結(jié)果而導(dǎo)通/截止；以及第二電容器，連接在所述二極管的陰極與地之間，在所述振蕩控制晶體管的截止周期期間所述輸出電壓已經(jīng)達(dá)到給定閾值時(shí)，利用第三反饋繞組中的感應(yīng)電壓，使所述旁路開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，從而使所述振蕩控制晶體管導(dǎo)通的定時(shí)提前，以及在所述振蕩控制晶體管的導(dǎo)通周期期間所述輸出電壓已經(jīng)達(dá)到給定閾值時(shí)，利用積累在所述第二電容器中的電荷，使所述旁路開(kāi)關(guān)保持導(dǎo)通狀態(tài)，從而使所述振蕩控制晶體管截止的定時(shí)延遲，直到由于所述第二電容器已經(jīng)被放電而使所述旁路開(kāi)關(guān)不能保持導(dǎo)通為止，或者在此之前，直到由于所述輸出電壓已經(jīng)下降到給定閾值之下而使所述旁路開(kāi)關(guān)截止為止。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源設(shè)備，其中充電/放電電路包括充電/放電通路，用于對(duì)所述第一電容器進(jìn)行充電和放電；以及僅放電通路，僅用于對(duì)所述第一電容器進(jìn)行放電。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源設(shè)備，還包括緩沖電路，連接在所述初級(jí)輸入繞組的兩端之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源設(shè)備，其中所述輸出檢測(cè)電路包括光電耦合器發(fā)光元件，根據(jù)所述輸出電壓是否達(dá)到所述給定閾值而導(dǎo)通/截止，其中所述第三電路包括光電耦合器受光元件，用作所述旁路開(kāi)關(guān)，根據(jù)來(lái)自所述光電耦合器發(fā)光元件的光信號(hào)而導(dǎo)通/截止。
6.一種電器，包括電源設(shè)備，作為所述電器的電源，其中所述電源設(shè)備包括變壓器，設(shè)置有初級(jí)輸入繞組、次級(jí)輸出繞組和第三反饋繞組；振蕩晶體管，與所述初級(jí)輸入繞組串聯(lián)；第一電路，利用輸入電壓和所述第三反饋繞組中的感應(yīng)電壓來(lái)導(dǎo)通所述振蕩晶體管；振蕩控制晶體管，所述振蕩控制晶體管導(dǎo)通以使所述振蕩晶體管截止；第二電路，利用所述第三反饋繞組中的感應(yīng)電壓來(lái)使所述振蕩控制晶體管導(dǎo)通/截止；輸出平滑電路，通過(guò)使出現(xiàn)在所述次級(jí)輸出繞組兩端的感應(yīng)電壓平滑，來(lái)產(chǎn)生輸出電壓；輸出檢測(cè)電路，用于檢測(cè)所述輸出電壓是否已經(jīng)達(dá)到給定閾值；以及第三電路，用于在所述振蕩控制晶體管的截止周期期間所述輸出電壓已經(jīng)達(dá)到給定閾值時(shí)，利用所述第三反饋繞組中的感應(yīng)電壓，使所述振蕩控制晶體管導(dǎo)通的定時(shí)提前，并在所述振蕩控制晶體管的導(dǎo)通周期期間所述輸出電壓達(dá)到給定閾值時(shí)，使所述振蕩控制晶體管截止的定時(shí)延遲，直到經(jīng)過(guò)了強(qiáng)制使所述振蕩控制晶體管保持導(dǎo)通的預(yù)定周期為止，或者在此之前，直到所述輸出電壓下降到給定閾值之下為止。
7.一種電器，包括電源設(shè)備，作為所述電器的電源，其中，所述電源設(shè)備包括變壓器，設(shè)置有初級(jí)輸入繞組，所述初級(jí)輸入繞組的一端與被施加輸入電壓的點(diǎn)相連；次級(jí)輸出繞組，所述次級(jí)輸出繞組中感應(yīng)與所述初級(jí)輸入繞組兩端的電壓反相的電壓；以及第三反饋繞組，所述第三反饋繞組中感應(yīng)與所述初級(jí)輸入繞組兩端的電壓同相的電壓；振蕩晶體管，是連接在所述初級(jí)輸入繞組的另一端與地之間的N溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管；第一電路，設(shè)置有連接在被施加輸入電壓的點(diǎn)與所述振蕩晶體管的柵極之間的電阻器，和連接在所述第三反饋繞組的一端與所述振蕩晶體管的柵極之間的正反饋電路，并且利用所述輸入電壓和出現(xiàn)在所述第三反饋繞組的一端的感應(yīng)電壓來(lái)使所述振蕩晶體管導(dǎo)通；振蕩控制晶體管，是連接在所述振蕩晶體管的柵極與地之間的npn雙極性晶體管，并且所述振蕩控制晶體管導(dǎo)通以使所述振蕩晶體管截止；第二電路，設(shè)置有連接在所述振蕩控制晶體管的基極與地之間的第一電容器，和連接在所述第三反饋繞組的一端與所述振蕩控制晶體管的基極之間的充電/放電電路，并且利用所述第三反饋繞組中的感應(yīng)電壓來(lái)使所述振蕩控制晶體管導(dǎo)通/截止；輸出平滑電路，通過(guò)使出現(xiàn)在所述次級(jí)輸出繞組兩端的感應(yīng)電壓平滑來(lái)產(chǎn)生輸出電壓；輸出檢測(cè)電路，檢測(cè)所述輸出電壓是否達(dá)到給定閾值；以及第三電路，設(shè)置有二極管，所述二極管的陽(yáng)極與所述第三反饋繞組的一端相連；旁路開(kāi)關(guān)，連接在所述二極管的陰極與所述振蕩控制晶體管的基極之間，并且根據(jù)所述輸出檢測(cè)電路的檢測(cè)結(jié)果而導(dǎo)通/截止；以及第二電容器，連接在所述二極管的陰極與地之間，在所述振蕩控制晶體管的截止周期期間所述輸出電壓已經(jīng)達(dá)到給定閾值時(shí)，利用所述第三反饋繞組中的感應(yīng)電壓，導(dǎo)通所述旁路開(kāi)關(guān)，從而使所述振蕩控制晶體管導(dǎo)通的定時(shí)提前，以及在所述振蕩控制晶體管的導(dǎo)通周期期間所述輸出電壓已經(jīng)達(dá)到給定閾值時(shí)，利用積累在所述第二電容器中的電荷，使所述旁路開(kāi)關(guān)保持導(dǎo)通狀態(tài)，從而使所述振蕩控制晶體管截止的定時(shí)延遲，直到由于所述第二電容器已經(jīng)被放電而使所述旁路開(kāi)關(guān)不能保持導(dǎo)通為止，或者在此之前，直到由于所述輸出電壓已經(jīng)下降到給定閾值之下而使所述旁路開(kāi)關(guān)截止為止。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電器，其中所述充電/放電電路包括充電/放電通路，用于對(duì)所述第一電容器進(jìn)行充電和放電；以及僅放電通路，僅用于對(duì)所述第一電容器進(jìn)行放電。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電器，其中所述電源設(shè)備還包括緩沖電路，連接在所述初級(jí)輸入繞組的兩端之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電器，其中所述輸出檢測(cè)電路包括光電耦合器發(fā)光元件，根據(jù)所述輸出電壓是否達(dá)到給定閾值而導(dǎo)通/截止，其中所述第三電路包括光電耦合器受光元件，用作所述旁路開(kāi)關(guān)，根據(jù)來(lái)自所述光電耦合器發(fā)光元件的光信號(hào)而導(dǎo)通/截止。
全文摘要
一種電源設(shè)備，包括變壓器1；與繞組Np串聯(lián)的Tr2；利用Vi和Vd而導(dǎo)通的第一電路3；導(dǎo)通以使Tr2截止的Tr4；利用Vd而導(dǎo)通的第二電路5；通過(guò)使Vs平滑而產(chǎn)生Vo的輸出平滑電路6；檢測(cè)Vo是否達(dá)到閾值的輸出檢測(cè)電路7；以及第三電路8，在Tr4的截止周期期間，在Vo達(dá)到閾值時(shí)，利用Vd使Tr4導(dǎo)通的定時(shí)提前，并且在Tr4的導(dǎo)通周期期間，在Vo達(dá)到閾值時(shí)，使Tr4截止的定時(shí)延遲，直到經(jīng)過(guò)了強(qiáng)制使Tr4保持導(dǎo)通的周期為止，或者在此之前，直到Vo下降到閾值之下為止。利用這種配置，可以實(shí)現(xiàn)輕負(fù)載條件下的效率的提高，而不增加輸出紋波電壓。
文檔編號(hào)H02M3/335GK101090238SQ20071011032
公開(kāi)日2007年12月19日 申請(qǐng)日期2007年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月16日
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