專利名稱：電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源電路。
以往這種電源電路如松下電工株式會(huì)社相關(guān)的美國(guó)專利(US5,333,104)公報(bào)所公開的那樣，用于電池充電的充電電路。圖8示出了這種以往電路，該電路由以下構(gòu)成諧振用電容器C1與初級(jí)繞組L1并聯(lián)構(gòu)成LC諧振電路、二極管D1與電阻R1的并聯(lián)電路、與電壓驅(qū)動(dòng)型的開關(guān)元件場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)Q1的串聯(lián)電路連接直流電源E，同時(shí)，將電阻R2與電容器C2的串聯(lián)電路連接直流電源E，電阻R2與電容器C2的連接點(diǎn)和FETQ1的柵極之間通過振蕩變壓器T與初級(jí)繞組L1磁耦合構(gòu)成的反饋繞組L3連接；還有，電阻R2與電容器C2的連接點(diǎn)通過電阻R3與二極管D2的串聯(lián)電路連接初級(jí)繞組L1和二極管D1的連接點(diǎn)構(gòu)成反相電路。電阻R2、R3、電容器C2、二極管D2構(gòu)成為振蕩穩(wěn)定的起動(dòng)電路、偏置電路及偏置控制電路。
對(duì)振蕩用變壓器T磁耦合產(chǎn)生二次輸出的在中間抽頭的次級(jí)繞組L2，將兩端通過二極管D3、D4連接被充電用的二次電池B的正極，中間抽頭連接被充電用的二次電池B的負(fù)極，通過二次輸出給被充電用的二次電池充電。
下面，說明該以往電路的工作原理。
當(dāng)直流電源E一接通，流過電阻R2的電流IS1給電容器C2充電。由于充電，電容器C2的電壓上升，當(dāng)該電壓達(dá)到FETQ1的閾值電壓時(shí)，F(xiàn)ETQ1呈導(dǎo)通狀態(tài)，由于Q1導(dǎo)通，初級(jí)繞組L1流過電流IL1如圖9(b)所示，因此，反饋繞組L3產(chǎn)生感應(yīng)電壓參與反饋，開始振蕩。這里，F(xiàn)ETQ1的漏極電壓VD比電容器C2的電壓低的期間內(nèi)，電容器C2的電荷，通過電容器C2、電阻R3、二極管D2、二極管D1與電阻R1的并聯(lián)電路、FETQ1、電容器C2電路放電，如圖8所示放電電流IS2的流動(dòng)。因此，電容器C2的電壓比FETQ1的柵極的閾值電壓還低的導(dǎo)通期間是短暫的。當(dāng)導(dǎo)通期間很短時(shí)，由于將電容器C2的電荷放電的電流IS2減少，電容器C2的電壓增加，如圖9(g)所示，需要負(fù)反饋使偏置電壓VG2穩(wěn)定，進(jìn)行穩(wěn)定的自激振蕩。圖9(a)表示振蕩用電容器C1的兩端電壓VC，圖9(b)表示流入初級(jí)繞組L1的電流IL1。圖9(C)表示電容器C1與初級(jí)繞組L1并聯(lián)構(gòu)成的振蕩電路和二極管D1的連接點(diǎn)上的電壓VF。
FETQ1和所述LC諧振電路之間的二極管D1阻止FETQ1的寄生的反向電流通過二極管流入。
一般來說，在圖8的電路中，如圖9(f)所示，通過反饋繞組L3感應(yīng)的正弦波電壓VG提供給FETQ1的柵極，該正弦波的波峰值接近FETQ1的閾值電壓。而且，流過FETQ1的電流ID，如圖9(e)所示，在FETQ1的漏極電壓VD為零伏之前開始流動(dòng)，F(xiàn)ETQ1的漏極電壓VD即使開始上升，電流ID也不會(huì)為零。由此，產(chǎn)生FETQ1的切換損失。
本發(fā)明鑒于上述問題，其目的在于抑制電壓驅(qū)動(dòng)型開關(guān)元件的切換損失，提供由高效、可靠的反相器電路構(gòu)成的電源電路。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種電源電路，由LC諧振電路、反饋繞組、電壓驅(qū)動(dòng)型的開關(guān)元件、對(duì)該開關(guān)元件的控制端提供偏置電壓的偏壓電路和控制該偏置電壓的偏壓控制電路的用自激振蕩動(dòng)作的反相器電路組成，其特征在于在反饋繞組和開關(guān)元件的控制端之間連接使反饋繞組產(chǎn)生交流電壓相位延遲的第1電阻。這樣，可實(shí)現(xiàn)開關(guān)元件的無損失切換，抑制不必要損失的高效、高可靠性的電源電路。
在本發(fā)明中，作為所述偏壓控制電路設(shè)置了通過流過開關(guān)元件的電流控制偏置電壓的電路。同樣，能抑制不必要的損失，通過偏置控制電路進(jìn)行穩(wěn)定的振蕩。
在上述本發(fā)明的電源電路中，是在反饋繞組和開關(guān)元件的控制端之間連接第1電阻，進(jìn)一步將第1電阻并聯(lián)連接第2二極管。對(duì)第2二極管的正向電壓抑制開關(guān)元件截止時(shí)的控制端的電壓延遲，可防止增加開關(guān)元件的損失。
在本發(fā)明的偏壓控制電路中，設(shè)置了偏置電壓的電路，并在該電路中，設(shè)置控制偏置電壓的晶體管，當(dāng)流過開關(guān)元件的電流達(dá)到規(guī)定值時(shí)，導(dǎo)通動(dòng)作，同時(shí)，在晶體管的基極設(shè)置了使晶體管截止動(dòng)作延遲用電容器。通過延遲晶體管的截止動(dòng)作，使流過開關(guān)元件的電流迅速減少，可抑制開關(guān)元件造成的損失。
以下對(duì)附圖作簡(jiǎn)單說明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的電路圖。
圖2是說明實(shí)施例1工作的波形圖。
圖3是說明實(shí)施例1及實(shí)施例3工作的波形圖。
圖4是本發(fā)明的實(shí)施例2的電路圖。
圖5是本發(fā)明的實(shí)施例3的電路圖。
圖6是本發(fā)明的實(shí)施例4的電路圖。
圖7是說明以上動(dòng)作用的波形圖。
圖8是以往實(shí)施例的電路圖。
圖9是說明以上動(dòng)作用的時(shí)間圖。
符號(hào)說明E——直流電源；Q1——場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET；L1——初級(jí)繞組；L2——次級(jí)繞組；L3——反饋繞組；D1至D4——二極管；C1——振蕩用電容器；C2——偏置用電容器；R1至R3——電阻；VG——柵極電壓；VG′——反饋繞組的電壓；VD——場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極電壓；ID——流過場(chǎng)效應(yīng)晶體管的電流。
以下通過實(shí)施例說明本發(fā)明。實(shí)施例1圖1是表示本實(shí)施例1的電路圖，本實(shí)施例1的特征在于，電壓驅(qū)動(dòng)型的開關(guān)元件FETQ1的柵極和反饋繞組L3之間插入為抑制開關(guān)損失的電阻R4，這一點(diǎn)，與圖8的以往實(shí)施例電路不一樣，其他如電路元件，電路電壓、電路電流、符號(hào)、號(hào)碼，均與以往實(shí)施例電路相同。
下面，按照?qǐng)D2、圖3說明實(shí)施例1的動(dòng)作。由于本實(shí)施例1的電路基本上與以往實(shí)施例電路的動(dòng)作相同，所以僅就特征部分動(dòng)作說明如下。
首先，在本實(shí)施例1中，由于在FETQ1的柵極和反饋繞組L3之間插入電阻R4，由于FETQ1的柵極的輸入容量的影響，加給柵極的電壓VG(如圖2(d)所示虛線或圖3(c)所示曲線①與反饋繞組L3的電壓VG′(圖2(d)所示的實(shí)線或圖3(c)所示的曲線②相比產(chǎn)生延遲。由于FETQ1的漏極電壓VD(如圖2(b)或圖3(b)所示為零伏之前的電流ID如圖2(C)或圖3(d)的虛線所示的那樣不流動(dòng)，可減少切換損失。還有，如圖3(c)所示，柵極電壓VG的平坦部分是密勒效應(yīng)的影響。圖2(a)以及圖3(a)是表示由電容器C1與初級(jí)繞組L1構(gòu)成的LC諧振電路和二極管D1與電阻R1并聯(lián)電路的連接點(diǎn)的電壓VF。圖2(d)的X是表示FETQ1的柵極的閾值。實(shí)施例2本實(shí)施例2去掉了實(shí)施例1的由電阻R3、二極管D2構(gòu)成的偏置控制電路，而換成如圖4所示FETQ1的源極連接電阻R5、R6的串聯(lián)電路，同時(shí)，與電阻R5、R6電路相并聯(lián)的二極管D5和晶體管Q2的串聯(lián)電路連接FETQ1的柵極、源極，兩電阻R5、R6的連接點(diǎn)連接晶體管Q2的基極的電路構(gòu)成的偏置控制電路。由于實(shí)施例2的其他構(gòu)成與實(shí)施例1相同，即同樣的電路元件、電路電流、電路電壓，標(biāo)注相同的符號(hào)、號(hào)碼。
下面，說明本實(shí)施例2的作用。本實(shí)施例2的電路，除偏置控制電路以外，基本和實(shí)施例1電路的作用相同，所以，僅說明特征部分的作用。
在本實(shí)施例2電路中，由流過FETQ1的電流，在電阻R5、R6的連接點(diǎn)產(chǎn)生的電壓高于規(guī)定值時(shí)，晶體管Q2工作，將偏置用的電容器C2的電荷，由反饋繞組L3、電阻R4、二極管D5、晶體管Q2、電容器C2電路放電，控制場(chǎng)效應(yīng)晶體管的偏置電壓VG2。這里，電阻R5、R6等的電路常數(shù)可由偏置用電容器C2的充、放電的平衡值確定。
電阻R4和實(shí)施例1同樣，起到減少FETQ1的切換損失的作用。實(shí)施例3本實(shí)施例3為減少切換損失，在電阻R4上并聯(lián)連接二極管D6，如圖5所示，這一點(diǎn)，與實(shí)施例1電路不同。由于其他構(gòu)成與實(shí)施例1相同，同樣的電路元件，電路電流、電路電壓，標(biāo)注相同的符號(hào)、號(hào)碼。
也就是，在實(shí)施例1的電路中，用增加電阻R4使FETQ1導(dǎo)通時(shí)無切換損失，但是，在截止時(shí)，由于柵極電壓VG的降低是滯后的，反而增加了切換損失。為此，在本實(shí)施例3中，將二極管D6并聯(lián)連接電阻R4，在FETQ1截止時(shí)，使柵極電壓VG的滯后抑制二極管D6的正向電壓，可防止增加切換損失。用圖3(c)的曲線③表示本實(shí)施例3的柵極電壓VG。在圖3(d)中電流ID用點(diǎn)劃線表示。實(shí)施例4本實(shí)施例4如圖6所示電阻R6并聯(lián)連接電容器C3，如實(shí)施例3，電阻R4并聯(lián)連接二極管D6，這些與實(shí)施例2電路不同。
也就是，在FETQ1的源極接入電阻R5、R6，當(dāng)流過FETQ1的電流達(dá)到規(guī)定值，進(jìn)行偏置控制的晶體管Q2工作，F(xiàn)ETQ1截止之際，由于晶體管Q2的基極電壓VS減少，電流也減少，造成FETQ1的閾值電壓對(duì)“地”也降低了。也就是，即使柵極電壓VG降低，為了不使FETQ1截止，閾值電壓降低，如圖2、圖3所示那樣，電流ID也維持斜率降低，由于電流維持傾斜降低，產(chǎn)生切換損失。
本實(shí)施例4，通過對(duì)電阻R6增加并聯(lián)電容C3，晶體管Q2的基極電壓VS產(chǎn)生到電容器C3的電荷放電為止時(shí)間的滯后，其結(jié)果，以“地”為基準(zhǔn)的視在閾值電壓不降低，電流ID垂直降低，象圖7(b)實(shí)線所表示的那樣，防止產(chǎn)生切換損失。圖7(a)表示電壓VF。
還有，在所述各實(shí)施例中，雖然使用直流電源E，但是將市用電源整流、濾波也可以使用。同時(shí)使用可代替FET的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)那樣的電壓驅(qū)動(dòng)型的開關(guān)元件，也有同樣的效果。
由上述可以看到，在本發(fā)明的實(shí)施例1中，是由LC諧振電路、反饋繞組、電壓驅(qū)動(dòng)型的開關(guān)元件、對(duì)該開關(guān)元件的控制端提供偏置電壓的偏壓電路和具有控制偏置電壓的偏壓控制電路的用自激振蕩動(dòng)作的反相器電路組成，在反饋繞組和所述開關(guān)元件的控制端之間連接使反饋繞組產(chǎn)生交流電壓相位延遲的第1電阻。因此，有可實(shí)現(xiàn)開關(guān)元件的無損失切換，抑制不必要損失的高效，高可靠性的電源電路這樣的效果。
在實(shí)施例2中的電源電路中，作為偏壓控制電路，設(shè)置了通過流過開關(guān)元件的電流，控制所述偏置電壓的電路。因此，和實(shí)施例1的發(fā)明同樣，有抑制不必要的損失，通過偏置控制電路進(jìn)行穩(wěn)定的振蕩這樣的效果。
在本發(fā)明的實(shí)施例3中是對(duì)實(shí)施例1的第1電阻并聯(lián)連接第2二極管。因此，有對(duì)第2二極管的正向電壓抑制開關(guān)元件截止時(shí)的控制端的電壓延遲，可防止增加開關(guān)元件的損失這樣的效果。
在本發(fā)明的實(shí)施例4中，是對(duì)實(shí)施例2的發(fā)明，設(shè)置控制偏置電壓的晶體管，當(dāng)流過開關(guān)元件的電流達(dá)到規(guī)定值時(shí)，導(dǎo)通動(dòng)作，同時(shí)，在晶體管的基極設(shè)置了使晶體管截止動(dòng)作延遲的延遲用電容器。因此，可延遲晶體管的截止動(dòng)作，有使流過開關(guān)元件的電流迅速減少，可抑制開關(guān)元件造成的損失這樣的效果。
權(quán)利要求
1.一種電源電路，由LC諧振電路、反饋繞組、電壓驅(qū)動(dòng)型的開關(guān)元件、對(duì)該開關(guān)元件的控制端提供偏置電壓的偏壓電路和控制該偏置電壓的偏壓控制電路的用自激振蕩動(dòng)作的反相器電路組成，其特征在于在反饋繞組和開關(guān)元件的控制端之間連接使反饋繞組產(chǎn)生交流電壓相位延遲的第1電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其特征在于，作為偏壓控制電路，設(shè)置了通過流過開關(guān)元件的電流控制偏置電壓的電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源電路，其特征在于，對(duì)所述第1電阻并聯(lián)連接第2二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源電路，其特征在于，設(shè)置控制偏置電壓的晶體管，當(dāng)流過開關(guān)元件的電流達(dá)到規(guī)定值時(shí)，導(dǎo)通動(dòng)作，同時(shí)，在晶體管的基極設(shè)置了使晶體管截止動(dòng)作延遲的延遲用電容器。
全文摘要
一種電源電路是在場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)Q
文檔編號(hào)H02J7/10GK1186377SQ9712179
公開日1998年7月1日 申請(qǐng)日期1997年12月23日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月24日
發(fā)明者田村秀樹, 安倍秀明 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社