專利名稱：帶有連接到變壓器線圈的電感的正向變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開(kāi)關(guān)型電源(SMPS)。本發(fā)明尤其涉及一種正向電壓變換器。
SMPS通過(guò)改變開(kāi)關(guān)(例如晶體管)的時(shí)序而產(chǎn)生調(diào)節(jié)后的直流輸出，開(kāi)關(guān)按照該時(shí)序?qū)ê徒刂?，將未處理的電源電壓連接到變壓器的初級(jí)線圈。通過(guò)對(duì)變壓器次級(jí)線圈上產(chǎn)生的電壓進(jìn)行整流而獲得調(diào)節(jié)后的輸出，并將調(diào)節(jié)后的輸出反饋到觸發(fā)開(kāi)關(guān)控制的驅(qū)動(dòng)或控制電路。
在諧振或調(diào)諧型零電壓開(kāi)關(guān)SMPS中，變壓器初級(jí)線圈上的晶體管開(kāi)關(guān)與鉗位二極管并聯(lián)，與初級(jí)線圈串聯(lián)。將電容器連接到初級(jí)線圈，與初級(jí)線圈的電感構(gòu)成諧振電路。在每個(gè)周期的一個(gè)部分期間，電感兩端生成基本上為正弦的電壓。在振蕩的半個(gè)周期的末端，二極管導(dǎo)通并將晶體管開(kāi)關(guān)的集電極鉗位到零伏特。當(dāng)集電極電壓為零時(shí)接通晶體管使開(kāi)關(guān)損耗達(dá)到最小。與類(lèi)似的非諧振開(kāi)關(guān)型電源相比，當(dāng)晶體管斷開(kāi)時(shí)諧振電路降低了晶體管兩端的電壓。
在正向變換器中，來(lái)自未處理的或未經(jīng)調(diào)節(jié)的輸入電壓的電力在開(kāi)關(guān)晶體管導(dǎo)通期間連接到輸出端。在這種類(lèi)型的典型的半正向變換器結(jié)構(gòu)中，變壓器的次級(jí)線圈連接到串聯(lián)的整流二極管，電感器或扼流線圈以及濾波電容器。前述串聯(lián)二極管連接在次級(jí)線圈和鉗位制動(dòng)二極管之間。兩個(gè)二極管的陰極連接串聯(lián)電感器或扼流線圈，然后連接濾波或輸出電容器。在濾波電容器中產(chǎn)生輸出電源電壓。
由于正向?qū)ㄆ陂g在初級(jí)線圈上產(chǎn)生了反極性效應(yīng)，所以次級(jí)線圈上的串聯(lián)二極管導(dǎo)通。扼流線圈限制串聯(lián)二極管中的電流變化率。當(dāng)初級(jí)線圈上的晶體管開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，初級(jí)側(cè)諧振電路上的電感使變壓器次級(jí)線圈上的電壓反轉(zhuǎn)，使串聯(lián)二極管關(guān)斷。相反，制動(dòng)二極管為在扼流線圈中導(dǎo)通電流提供電流路徑。從電容器上的電壓得到反饋信號(hào)以控制晶體管開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)時(shí)序。
因?yàn)楫?dāng)反饋控制對(duì)與次級(jí)線圈相關(guān)聯(lián)的輸出電容器上的電壓作出響應(yīng)時(shí)，輸出電源以調(diào)節(jié)輸出電壓的方式響應(yīng)加載在次級(jí)中的電流變化。但是，當(dāng)設(shè)有幾個(gè)次級(jí)線圈時(shí)就可能會(huì)遇到問(wèn)題，例如產(chǎn)生不同的操作電壓。除了獲得反饋信號(hào)的那個(gè)次級(jí)線圈以外，加載在其它次級(jí)線圈上的電流變化可能沒(méi)有完全反應(yīng)在反饋信號(hào)中。這是由前述串聯(lián)電感器或扼流線圈引入的高阻抗造成的。為了更準(zhǔn)確地控制次級(jí)線圈中電壓產(chǎn)生的所有輸出電壓，減小每個(gè)次級(jí)線圈和相關(guān)聯(lián)的濾波電容器之間的阻抗是有好處的。
根據(jù)發(fā)明的特征，電感與變壓器的初級(jí)線圈串聯(lián)。在正向?qū)ㄟ\(yùn)行期間，電感限制每條包括相應(yīng)次級(jí)線圈的電流路徑中電流的變化率。這樣，限流電感對(duì)每條電流路徑來(lái)說(shuō)都是一樣的。因此，有利的是，可以去掉前面提及的扼流線圈。結(jié)果每個(gè)次級(jí)線圈通過(guò)低阻抗電流路徑經(jīng)相應(yīng)的整流器連接到相應(yīng)的濾波電容器上。與此相對(duì)照，在現(xiàn)有技術(shù)的正向變換器中，高阻抗扼流線圈將每個(gè)次級(jí)線圈與其濾波電容器隔離。有利的是，低阻抗電流路徑提高了電源的功率輸出能力并易于改善由相應(yīng)次級(jí)線圈中的電壓產(chǎn)生的整流輸出電壓之間的跟蹤。
體現(xiàn)發(fā)明特征的正向變換器包括具有第一線圈和第二線圈的變壓器。設(shè)有輸入電壓源。開(kāi)關(guān)晶體管對(duì)周期性的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)作出響應(yīng)以周期性地將輸入電源電壓應(yīng)用于第一線圈。整流器連接第二線圈用于對(duì)第二線圈中的變壓器耦合電壓進(jìn)行整流以產(chǎn)生連接到負(fù)載的整流輸出電源電壓。在部分給定周期期間，當(dāng)輸入電源電壓應(yīng)用于第一線圈時(shí)，產(chǎn)生輸出電源電壓供正向變換器運(yùn)行。電感經(jīng)第一線圈連接到第二線圈用于限制整流器中電流的變化率?？刂齐娐樊a(chǎn)生具有控制輸出電源電壓的開(kāi)關(guān)時(shí)序的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。


圖1是顯示本發(fā)明所述電路典型實(shí)施例的框圖；及圖2a到2d是顯示圖1框圖中所標(biāo)識(shí)的幾個(gè)點(diǎn)上的電壓和電流在兩個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)的時(shí)序圖表。
參照?qǐng)D1，示出了體現(xiàn)發(fā)明特征的典型的零電壓開(kāi)關(guān)正向變換器或電源300。電源，例如200瓦的，在開(kāi)關(guān)晶體管Q1的“on”或?qū)ㄆ陂g分別向連接到斬波變壓器T1的次級(jí)線圈T1W2和T1W3的負(fù)載303和302供電。開(kāi)關(guān)或斬波NPN晶體管Q1作為與斬波變壓器T1的初級(jí)線圈T1W1串聯(lián)的開(kāi)關(guān)運(yùn)行，用于從輸入直流(DC)電壓源RAW B+傳導(dǎo)電流。變壓器T1可看成電源或耦合變壓器。可看成控制變壓器的電流變壓器T2向開(kāi)關(guān)晶體管Q1及其控制電路提供基極電流驅(qū)動(dòng)。
電源或耦合變壓器T1例如可以作為隔離用戶電子設(shè)備中的熱地和冷地的隔離變壓器。在那種情況下，電壓RAW B+可以從整流主干線電源電壓的橋式整流器引出，并連接到整流電容器(未示出)。輸入電壓也可以由其它直流源提供。
電流檢測(cè)電阻器R7與晶體管Q1串聯(lián)。阻尼二極管D8將晶體管Q1的集電極對(duì)地鉗位，這將在后面解釋。電容器C8與二極管D8并聯(lián)，也連接到初級(jí)線圈T1W1。形成的諧振電路301包括電容器C8，反射電容CSEC，電感Lres，初級(jí)線圈T1W1以及變壓器T2的初級(jí)線圈T2W1。初級(jí)線圈T1W1與向晶體管Q1提供基極電流驅(qū)動(dòng)的電流變壓器T2的初級(jí)線圈T2W1串聯(lián)，以下將作解釋。
當(dāng)晶體管開(kāi)關(guān)Q1斷開(kāi)時(shí)，諧振電路產(chǎn)生諧振電壓VQ1，尤其導(dǎo)致了晶體管Q1(且在電容器C8上)兩端的電壓VQ1以基本為正弦半波的形式，升高到峰值然后降到零。諧振電壓VQ1變零后，二極管D8將電壓VQ1鉗位到地電勢(shì)。然后晶體管Q1在零伏特處再次接通以保證零電壓開(kāi)關(guān)。
變壓器T1的一個(gè)次級(jí)線圈T1W3連接到整流二極管DOUT3的陽(yáng)極，其陰極連接濾波電容器CFILTER3。在正向?qū)ㄟ\(yùn)行期間，線圈T1W3經(jīng)低阻抗電流路徑連接到濾波電容器CFILTER3和負(fù)載302。與某些現(xiàn)有技術(shù)中的電路不同，沒(méi)有與次級(jí)線圈T1W3串聯(lián)設(shè)置的扼流線圈，因此，次級(jí)線圈T1W3和濾波電容器CFILTER3之間電流路徑中的阻抗有利地保持為低阻抗。
同樣，第二個(gè)次級(jí)線圈T1W2通過(guò)整流二極管DOUT2連接到濾波電容器CFILTER2以提供輸出電壓REG B+。次級(jí)線圈T1W2經(jīng)低阻抗電流路徑也連接到濾波電容器CFILTER2。同樣地，因?yàn)槲词褂枚罅骶€圈，電流路徑具有低阻抗。
電容器CSEC可以被包括在與各自整流器陽(yáng)極上的線圈并聯(lián)的次級(jí)線圈電路T1W2和T1W3中的一個(gè)或兩個(gè)之中。電容器CSEC構(gòu)成前面所示的諧振電路301的諧振電容部分，與線圈T1W1是變壓器耦合的。
對(duì)晶體管開(kāi)關(guān)Q1占空比的控制是例如直接基于檢測(cè)輸出電壓REG B+而不是輸出電壓U。誤差放大器A響應(yīng)電壓REG B+，且可包括例如具有分別連接輸出電壓REG B+和提供預(yù)定閾值的分壓器的輸入端的比較器。誤差放大器A通過(guò)光耦合器μ1光耦合以控制比較器晶體管Q3的觸發(fā)電平或閾值。
有利的是，線圈T1W2和T1W3中每一個(gè)都緊密耦合到變壓器T1的初級(jí)線圈T1W1以減少漏電感。漏電感LL大約為1.5微亨。而每個(gè)次級(jí)線圈經(jīng)相應(yīng)的低阻抗電流路徑連接到其各自的負(fù)載上。因此，次級(jí)線圈T1W2和T1W3中產(chǎn)生的電壓勢(shì)必彼此跟隨。這可能是由于缺少傳統(tǒng)的與每個(gè)次級(jí)線圈串聯(lián)的扼流線圈的緣故。
在實(shí)現(xiàn)發(fā)明特征的過(guò)程中，變壓器T1初級(jí)側(cè)上的電感Lres是變壓器耦合的從而在正向?qū)ㄆ陂g分別限制包括二極管DOUT3和DOUT2的電流路徑中電流IDOUT3和IDOUT2的變化率。這樣，有利的是，不需要扼流線圈與線圈T1W2和T1W3中的任一個(gè)串聯(lián)。有利的是，線圈T1W2和T1W3共用同一個(gè)電感Lres。保持線圈T1W2和T1W3中每一個(gè)都緊密耦合到初級(jí)線圈T1W1簡(jiǎn)化了變壓器T1的設(shè)計(jì)并且減少了變壓器T1中的損耗。
除了來(lái)自光耦合器μ1的光耦合信號(hào)之外，基極驅(qū)動(dòng)電路還連接到與開(kāi)關(guān)晶體管Q1串聯(lián)的電流檢測(cè)電阻器R7。如下面所解釋的，當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管Q1接通時(shí)，與晶體管Q1中電流值成正比的電阻R7兩端的電壓耦合到比較器晶體管Q3的基極。晶體管Q3與另一個(gè)反接到開(kāi)關(guān)晶體管Q1的基極和電流變壓器T2的次級(jí)線圈T2W2的晶體管Q2形成正反饋閂鎖。
有利的是，次級(jí)線圈T2W2中提供的電流與變壓器T2的初級(jí)線圈T2W1中的電流成正比，變壓器T2的初級(jí)線圈T2W1與變壓器T1的線圈T1W1及開(kāi)關(guān)晶體管Q1串聯(lián)的。因此，基極電流驅(qū)動(dòng)信號(hào)iB隨集電極電流iQ1大致線性變化。有利的是，比例驅(qū)動(dòng)技術(shù)防止了晶體管Q1基極的過(guò)驅(qū)動(dòng)。同一個(gè)電流變壓器在正向型電壓變換器300中提供了比例驅(qū)動(dòng)自諧振以及零電壓開(kāi)關(guān)的好處，下面將加以解釋。
包括晶體管Q2和Q3的正反饋閂鎖的晶體管Q3用作比較器。電阻R7上表示電流大小的電壓經(jīng)過(guò)電阻R8耦合到充電電容器C7上，電容器C7上的電壓經(jīng)過(guò)小電阻R9耦合到晶體管Q3的基極。當(dāng)晶體管Q3基極電壓超過(guò)發(fā)射極電壓并足以使基極-發(fā)射極pn結(jié)正向偏置時(shí)，晶體管Q3導(dǎo)通，由晶體管Q2和Q3構(gòu)成的閂鎖從開(kāi)關(guān)晶體管Q1的基極提取電流。晶體管Q3的發(fā)射極電壓由電容器C6中電荷生成。電容C6中發(fā)射極電壓被接地的二極管D7限制為正向二極管壓降。電容器C6中電荷在晶體管Q3導(dǎo)通時(shí)被再次充滿，并當(dāng)晶體管響應(yīng)誤差放大器A的輸出信號(hào)而導(dǎo)通時(shí)由光耦合器μ1排放。
NPN晶體管Q3的集電極連接PNP晶體管Q2的基極，晶體管Q2的集電極連接晶體管Q3的基極，形成正反饋開(kāi)關(guān)。在晶體管Q2的發(fā)射極生成連接到開(kāi)關(guān)晶體管Q1的控制端(即基極)的控制電壓，它形成正反饋開(kāi)關(guān)設(shè)置的輸出并經(jīng)電阻R5連接到晶體管Q1的基極。
電流變壓器T2的次級(jí)線圈T2W2為開(kāi)關(guān)晶體管Q1提供驅(qū)動(dòng)電流源。線圈T2W2兩端的電壓是交流(AC)電壓，當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管交替導(dǎo)通和斷開(kāi)時(shí)生成。有利的是，當(dāng)晶體管Q1接通時(shí)，變壓器T2向晶體管Q1提供比例驅(qū)動(dòng)用于保持晶體管Q1飽和而不使晶體管Q1過(guò)驅(qū)動(dòng)。另一方面，當(dāng)晶體管Q1不導(dǎo)通時(shí)，將晶體管Q1集電極處的諧振電壓VQ1耦合到晶體管Q1的基極以保持晶體管Q1不導(dǎo)通。
圖2a到2d所示為圖1中標(biāo)出的經(jīng)過(guò)兩個(gè)振蕩周期的一些電壓和電流信號(hào)。電源接通，由于電流流過(guò)電阻R4，振蕩周期起動(dòng)。與電阻R2串聯(lián)的電阻R4將電源RAW B+連接到開(kāi)關(guān)晶體管Q1的基極。電阻R4是大電阻，為晶體管Q1提供小量的起動(dòng)基極電流驅(qū)動(dòng)。但是，當(dāng)晶體管Q1導(dǎo)通時(shí)，電流變壓器T2將在次級(jí)線圈T2W2中引起與初級(jí)線圈T2W1中的電流成比例的電流，其比例以返回比率的形式表示，例如20％表示2∶10的返回比率。與次級(jí)線圈T2W2串聯(lián)的二極管D1經(jīng)過(guò)電阻R2將該電流耦合到晶體管Q1的基極。附加基極驅(qū)動(dòng)電流以正反饋的方式維持附加集電極電流的飽和，導(dǎo)致基極電流與集電極電流中的電流增量成比例地增加。晶體管Q1的飽和以及集電極電流的持續(xù)流動(dòng)直到通過(guò)晶體管Q2和Q3的動(dòng)作將基極驅(qū)動(dòng)電流移走為止。
當(dāng)電流檢測(cè)電阻R7兩端的電壓足以使晶體管Q3導(dǎo)通時(shí)，在也導(dǎo)通并使晶體管Q3的基極電壓增加的晶體管Q2的基極提供觸發(fā)電流，在晶體管Q3中產(chǎn)生附加的驅(qū)動(dòng)電流并以正反饋的方式運(yùn)行使閂鎖打開(kāi)。電阻R3和電容器C4為晶體管Q2提供適當(dāng)?shù)钠珘骸１婚V鎖的驅(qū)動(dòng)晶體管Q2的低阻抗很快從開(kāi)關(guān)晶體管Q1的基極移走基極電荷。結(jié)果晶體管Q1關(guān)斷。
在晶體管Q1導(dǎo)通期間，正向電流通過(guò)電阻R2和電容器C2流入基極，使電容器C2充電到幾伏，使連接電阻R4和R5的端部的電位較高，晶體管Q1基極的電位較低。當(dāng)晶體管Q2和Q3閂鎖時(shí)，它們提供對(duì)地的低阻抗路徑，使電容C2上的電壓為晶體管Q1的基極提供負(fù)偏壓。通過(guò)快速移走晶體管Q1中的基極電荷可以改善晶體管Q1的關(guān)斷速度。
二極管D4和D5彼此串聯(lián)并連接開(kāi)關(guān)晶體管Q1的發(fā)射極。當(dāng)晶體管Q1導(dǎo)通時(shí)，在二極管D4,D5兩端存在正向偏置電壓降，即大約兩伏。與串聯(lián)二極管D4,D5并聯(lián)的電容C5充電到該電壓。在電容C2可能未被完全充電時(shí)，電容C5上的電荷在晶體管Q1關(guān)斷期間特別是起動(dòng)期間提供附加的負(fù)偏壓。以這種方式，將足夠的負(fù)偏壓應(yīng)用于晶體管Q1的基極以確?？焖訇P(guān)斷。連接在晶體管Q2集電極和電流檢測(cè)電阻R7之間的二極管D6和電阻R6將一些反向基極電流分流到電阻R7，這是低阻抗的，例如幾分之一歐姆。這種分流減少了晶體管Q3基極過(guò)驅(qū)動(dòng)的趨勢(shì)，否則過(guò)驅(qū)動(dòng)將導(dǎo)致過(guò)長(zhǎng)的存儲(chǔ)時(shí)間和較差的開(kāi)關(guān)性能。
晶體管Q1關(guān)斷后，變壓器T2的線圈T2W2在串聯(lián)的二極管D2和電阻R1兩端產(chǎn)生負(fù)電壓。驅(qū)動(dòng)晶體管Q2和Q3保持閂鎖直到流過(guò)它們的電流降到維持它們正反饋閂鎖所需的閾值以下。此后，串聯(lián)的二極管D2和電阻R1兩端的電壓阻止晶體管Q1導(dǎo)通。
最后，諧振電路301的諧振動(dòng)作導(dǎo)致基極-發(fā)射極電壓反相。當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管Q1的基極電壓增加到充分大時(shí)，電流開(kāi)始在晶體管Q1的基極中流動(dòng)，產(chǎn)生所述的正反饋增長(zhǎng)的集電極電流，并開(kāi)始下一周期。當(dāng)集電極電壓VQ1為零伏特時(shí)，晶體管Q1中的集電極電流iQ1開(kāi)始流動(dòng)。因此，得到零電壓開(kāi)關(guān)。
有利的是，電流變壓器T2能自激振蕩。在連接變壓器T2次級(jí)線圈T2W2的電路中，二極管D2和電阻R1限制在晶體管Q1關(guān)斷期間產(chǎn)生的負(fù)電壓。因?yàn)槎O管D2，電阻R1和電容器C1形成了低阻抗，變壓器T2在關(guān)斷間隔期間作為電流變壓器運(yùn)行。在導(dǎo)通時(shí)二極管D1為正向驅(qū)動(dòng)電流提供電流路徑，并且還將與二極管D1并聯(lián)的電容器C1的充電電壓限制為二極管D1兩端所產(chǎn)生的正向電壓。在晶體管Q1導(dǎo)通間隔期間，二極管D1，電阻R2和晶體管Q1的基極-發(fā)射極pn結(jié)構(gòu)成了低阻抗。這樣，變壓器T2作為電流變壓器運(yùn)行。有利的是，通過(guò)作為電流變壓器運(yùn)行，變壓器T2不必存儲(chǔ)大量的磁能且可以具有小型鐵芯。
二極管D1堵塞的反向基極電流在晶體管Q1關(guān)斷間隔期間流過(guò)電容器C1。將二極管D3和電容器C3連接以對(duì)變壓器T2產(chǎn)生的反向電壓進(jìn)行整流和濾波，并提供連接到光耦合器μ1中的光敏晶體管發(fā)射極的反向電源電壓。
圖2a-2d是用于解釋圖1中所示調(diào)諧開(kāi)關(guān)型電源電路運(yùn)行的波形。用于表示圖1電路中的點(diǎn)或路徑的相似標(biāo)記在圖2a-2d中表示其電壓和電流信號(hào)。
圖2a表示晶體管Q1集電極的電壓VQ1(實(shí)線)和電流iQ1(虛線)。圖2b表示晶體管Q1的基極電壓VB(虛線)和電流iB(實(shí)線)。當(dāng)?shù)玫秸蚧鶚O電壓VB時(shí)，基極電流iB和集電極電流iQ1逐漸升高直到晶體管Q1電流iQ1達(dá)到大約為8A的峰值。在由圖2c中的電流iD0UT表示的晶體管Q1正向?qū)ㄆ陂g次級(jí)線圈中的整流器導(dǎo)通。
一但關(guān)斷，基極電流驅(qū)動(dòng)因受到驅(qū)動(dòng)而突然反轉(zhuǎn)到絕對(duì)值大于其正值的負(fù)值，例如是2倍。在晶體管Q1關(guān)斷期間，晶體管Q1集電極的諧振電壓VQ1，也是電容器C8上的電壓，諧振地升高、然后降落。
在諧振周期期間，電容器C8上的電壓VQ1降到零后，二極管D8將電壓鉗位到地電勢(shì)附近，如圖2d所示導(dǎo)通一段時(shí)間，直到基極和集電極電流iB和iQ1開(kāi)始增加為止。
本發(fā)明所示的調(diào)諧開(kāi)關(guān)型電源在電流模式控制下運(yùn)行，這種控制模式基于電流脈沖對(duì)電流脈沖控制。當(dāng)集電極電流達(dá)到圖1中晶體管Q3的閾值電平時(shí)，即電阻R7檢測(cè)到的電流值足以使晶體管Q3的基極電壓升高到大于基極-發(fā)射極正向偏置電壓和電容器C6上的電壓之和時(shí)，晶體管Q1的集電極和基極電流脈沖iQ1和iB分別終止。導(dǎo)通光耦合器μ1的光敏晶體管可以調(diào)整電容C6上的電荷，響應(yīng)來(lái)自誤差放大器A的信號(hào)。以這種方式，可以根據(jù)電流脈沖精密地調(diào)節(jié)電壓。
本發(fā)明的電路響應(yīng)電流并以正反饋方式及時(shí)地校正RAW B+上的輸入電壓變化，不需利用誤差放大器A的動(dòng)態(tài)范圍，也不需等待輸入電壓的變化出現(xiàn)在輸出端的延時(shí)。通過(guò)這種方式，既可以具有電流模式調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，又可以具有調(diào)諧開(kāi)關(guān)型電源的優(yōu)點(diǎn)。
在變壓器T1中，次級(jí)線圈T1W2和T1W3緊密耦合到初級(jí)線圈T1W1。在相應(yīng)的繞組T1W2或T1W3和相應(yīng)的濾波電容器CFILTER2或CFILTER3之間引入每個(gè)導(dǎo)通二極管DOUT2和DOUT3的電流路徑中的低阻抗。有利的是，由于每條電流路徑中的低阻抗，所以盡管誤差放大器A中只檢測(cè)電壓REG B+，但未被檢測(cè)到的電壓U在很大程度上也得到了調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求
1．正向變換器，包括變壓器(T1)，具有第一線圈(T1W1)和第二線圈(T1W2)；輸入電壓源(RAW B+)；開(kāi)關(guān)晶體管(Q1)，響應(yīng)周期性的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)(VB)，用于將輸入電源電壓周期性地應(yīng)用于第一線圈；整流器(DOUT2)，連接到第二線圈，用于對(duì)第二線圈中的變壓器耦合電壓(VQ1)進(jìn)行整流，產(chǎn)生連接到負(fù)載(303)的整流輸出電源電壓(REG B+)，在將輸入電源電壓應(yīng)用于第一線圈的給定周期(Q1導(dǎo)通)的部分周期期間內(nèi)生成輸出電源電壓，供正向變換器運(yùn)行；電感(Lres)，經(jīng)第一線圈連接到第二線圈，用于限制整流器中電流(IDOUT2)的變化率；電容器(C8)，連接到電感，當(dāng)晶體管不導(dǎo)通時(shí)形成諧振電路；及控制電路(Q2,Q3)，響應(yīng)諧振電路中產(chǎn)生的諧振電壓(VQ1)，用于產(chǎn)生具有控制輸出電源電壓的開(kāi)關(guān)時(shí)序的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，從而在開(kāi)關(guān)晶體管中提供零電壓開(kāi)關(guān)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)換器，其中電感(Lres)與第一線圈(T1W1)串聯(lián)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)換器，其中，在所述部分周期期間，在第二線圈(T1W2)和負(fù)載(303)之間的電流路徑中形成低阻抗(DOUT2導(dǎo)通)。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)換器，其中控制電路(Q2,Q3)響應(yīng)輸出電源電壓(REG B+)，用于以負(fù)反饋方式改變開(kāi)關(guān)控制信號(hào)(VB)的占空比以調(diào)節(jié)輸出電源電壓。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的正向變換器，還包括連接到整流器(DOUT2)的濾波電容器(CFILTER2)，其中在第二線圈(T1W2)和濾波電容器之間的電流路徑中形成低阻抗(DOUT2導(dǎo)通)，并且電感(Lres)限制電流路徑中的電流流動(dòng)。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的正向變換器，其中第一(T1W1)和第二(T1W2)線圈分別構(gòu)成變壓器(T1)的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的正向變換器，其中變壓器還包括第三線圈(T1W3)；及連接到第三線圈的第二整流器(DOUT3)，用于對(duì)第三線圈中產(chǎn)生的變壓器耦合電壓進(jìn)行整流以產(chǎn)生連接到第二負(fù)載(302)的整流第二輸出電壓(U)，電感(Lres)經(jīng)第一線圈(T1W1)連接到第三線圈，用于限制第二整流器中電流(IDOUT3)的變化率。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的正向變換器，其中第二(T1W2)和第三(T1W3)線圈緊密耦合以跟隨其中產(chǎn)生的電壓。
9．根據(jù)權(quán)利要求7的正向變換器，其中在第三線圈(T1W3)和第二(DOUT3)整流器之間的電流路徑中形成低阻抗(DOUT3導(dǎo)通)。
10．根據(jù)權(quán)利要求1的正向變換器，其中正向變換器在電流模式下運(yùn)行。
11．正向變換器，包括變壓器(T1)，具有第一線圈(T1W1)和第二線圈(T1W2)；輸入電壓源(RAW B+)；開(kāi)關(guān)晶體管(Q1)，響應(yīng)周期性的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)(VB)，用于將輸入電源電壓周期性地應(yīng)用于第一線圈；第一整流器(DOUT2)，連接到第二線圈，用于對(duì)第二線圈中產(chǎn)生的變壓器耦合電壓(VQ1)進(jìn)行整流，在正向變換器運(yùn)行過(guò)程中在向第一線圈提供輸入電源電壓，使第二線圈和負(fù)載以及包括整流器(DOUT2)之間的第一電流路徑具有低阻抗的給定周期部分其間內(nèi)，變壓器耦合電壓經(jīng)整流器耦合到負(fù)載(303)從而在負(fù)載中生成整流輸出電源電壓(REGB+)；電感(Lres)，連接到第一線圈，用于限制第一電流路徑中電流(IDOUT2)的變化率；及控制電路(Q2,Q3)，用于產(chǎn)生具有控制輸出電源電壓的開(kāi)關(guān)時(shí)序的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。
12．根據(jù)權(quán)利要求11的正向變換器，其中第二(T1W2)和第三(T1W3)線圈中每一個(gè)都緊密地耦合到第一線圈(T1W1)上以減小變壓器(T1)中的漏電感。
13．根據(jù)權(quán)利要求11的正向變換器，其中正向變換器以電流模式零電壓開(kāi)關(guān)運(yùn)行。
全文摘要
正向變換器包括具有一個(gè)初級(jí)線圈(T1W1)和一個(gè)或多個(gè)次級(jí)線圈(T1W2,T1W3)的斬波變壓器(T1)。每個(gè)次級(jí)線圈連接相應(yīng)的整流器(DOUT2)和相應(yīng)的濾波電容器(CFILTER2)。電感(Lres)與初級(jí)線圈串聯(lián)。在每個(gè)次級(jí)線圈和相應(yīng)的濾波電容器之間形成包括相應(yīng)整流器的低阻抗電流路徑。電感限制每條電流路徑中電流(IDOUT2)的變化率。
文檔編號(hào)H02MGK1236500SQ97199472
公開(kāi)日1999年11月24日 申請(qǐng)日期1997年9月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月12日
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