一种PFC用的同步开关电路制造技术

一种PFC用的同步开关电路，其输入正端通过第一电阻分别与第二电阻及三极管的基极连接，第二电阻的另一端与输入负端连接，三极管的集电极通过第四电阻分别与第五电阻及MOS管的栅极连接，第五电阻的另一端与输入负端连接，MOS管的源极与输入负端连接，MOS管的漏极与输出负端连接；输入正端还通过第一稳压管与三极管的发射极连接，三极管的发射极还通过第三电阻与输入负端连接；输入正端还与输出正端连接。相对于现有技术，本发明专利技术PFC用的同步开关由于采用晶体管电路来实现开关同步功能，缩小了同步开关的体积，响应速度快，并且完全排除了现有同步开关的继电器内触点的跳火因素，从而完全能满足煤矿等高危行业对电气安全的高要求。

【技术实现步骤摘要】
一种PFC用的同步开关电路
本专利技术涉及带PFC的开关电源，特别涉及后级存在多路变换器并联的系统中，对辅路使用的同步开关电路。
技术介绍
目前，由于工业与民用都经常需要把各种电网的交流电压变成直流，甚至是隔离的直流电，开关电源以效率高、体积小等特点，在通信、工控、计算机以及消费电子中的需求越来越大。随着国家标准对用电电器的功率因数的进一步要求，现对消耗功率75W以上的开关电源都有功率因数(PF)要求，即要求电路的工作电流波形基本和电压波形相同。现已有功率因数校正电路解决这一问题，功率因数校正电路简称为PFC电路，是PowerFactorCorrection的缩写。注：75W数据来源于中国国家标准GB17625.1-1998，名为《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值(设备每相输入电流≤16A)》。传统的BOOST功率因数校正器已经良好地解决了这一问题，其工作原理可以参见电子工业出版社的《开关电源的原理与设计》第190页、191页，该书ISBN号7-121-00211-6。使用BOOST的PFC(PowerFactorCorrection)电路加上LLC变换器(LLCresonantconverter)，可以让功率因数在0.95以上，并且变换效率可以高达96％。图1示出了现有的采用PFC电路的优质两级方案的开关电源，包括由整流桥11和PFC电路12连接构成的单元10，由于其目的仍是获得较为平滑的直流电，同时获得很高的功率因数，这里把10所指的单元称为整流电路10，及连接于PFC电路12后级的负载20，负载20是一个主电源电路21，为LLC变换器。电容C1为PFC电路的输入滤波电容，作用为吸收PFC电路高频纹波电流，同时使得PFC电路的工作电流波形更接近工频电压波形；电容C2为PFC电路的输出滤波电容，俗称PFC输出电容。家用、办公电脑，若主机选用80PLUS金牌电源，那么主电源电路21的LLC变换器效率很高，和前面的整流电路10级联后，在220VAC的UAC输入下，输出为50％负载，效率高达92％，功率因数在0.90以上，但由于显示器为独立供电，其电源为没有功率因数校正的普通反激式开关电源，功率很小，一般在40W以下，实测23吋的液晶显示器正常工作时耗电在16W至25W之间。给显示器供电的开关电源也是接在输入交流UAC上的，会使得整个电脑系统的功率因数下降至0.80以下。当然，解决的方法很容易联想到，把给显示器供电的开关电源中的整流电路删除，直接接在图1中，为了方便，图2示出了这种应用方式，其中，给显示器供电的开关电源为22，这里称为辅助电源电路22。图2这种方式，适用在电脑或其它电子设备工作时，由于辅助电源电路22也是由PFC电路12供电，带来的好处是，PFC电路12的输出功率大了，那么其PF值会升高，改善了系统的PF值。其不足之处是：当电脑关机时，PFC电路12停止工作，同时，其后级的主电源电路21也停止工作(这是全球各大公司推出的IC的固有功能)，但是，由于PFC电路12中，一般都带有充电二极管D1，为了防止充电电流过大，还会在D1中串入NTC热敏电阻。这是因为PFC电路在首次上电时，PFC的输出电容C1的端电压为零，为了防止PFC电路中的功率电感出现磁饱和而烧了主功率开关管，设置二极管D1和NTC热敏电阻对电容C1充电，这是目前极为流行的设计方法；另一方面，工业设备电源和电脑电源一样，需要一个5V的待机电源，这是标准规定，所以，当关断电脑电源时，电容C2仍有310V左右的直流电压，而当开机时，电容C2的端电压升至380V以上。这就带来一个问题，图2电路中，显示器的供电电源22并没有随着主电源电路21停止工作而停止，仍在工作中，只是工作电压从380V下降至310V而已，但这并不影响由反激式开关电源拓扑组成的22电源的工作。即辅助电源电路22不能同步开关。辅助电源电路22不能同步关断，其静态功耗不容忽视，由于要一直工作，也减少了辅助电源电路22的使用寿命。为此，现有技术通过增设同步开关电路，以控制辅助电源电路22与主电源电路21的关断保持同步，图3示出了这种方案，仅增加一只继电器J1，当主电源电路21的输出Vo1有正常输出时，继电器J1的线圈得电并吸合，常开触点闭合，辅助电源电路22得电工作。由于继电器J1为机械件，其体积的小型化设计十分受限，因而继电器的体积大；继电器J1的吸合需要时间，继电器的响应时间至少需10ms左右，使继电器的响应速度比较缓慢；且继电器的触点为机械式触点，在通断瞬间往往会产生触点跳火(打火)放电的现象，正因为此，触点多为贵重金属。图3示出的使用继电器的解决方案，在煤矿、加油站等对火花敏感的场合，电气中的小小火花也将严重威胁到人身和设备的安全，而且要消耗很多贵重金属，也容易产生重金属污染。即现有同步开关电路的不足总结如下：(1)继电器的体积大；(2)继电器型同步开关的响应速度比较慢，导致辅助电源电路22的输出电压Vo2建立更迟；(3)继电器触点存在跳火现象，在煤矿、加油站等对火花敏感的场合无法应用；(4)继电器本身的功耗也不低。如目前较为节能的继电器，工作电压24V,内阻1.2KΩ，吸合时，耗能为0.48W，目前很多领域要求空载功耗小于1W，使用继电器实现这一目标的难度很大。(5)理论上，使用光耦可以解决这一问题，但是要求辅助电源电路22的主控集成电路(IC)提供相应的接口支持，目前仍没有出现。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决现有PFC用的同步开关电路所存在的不足，提供一种采用晶体管器件等构成的体积小、响应速度快、不产生跳火、功耗低、无需主控IC支持的同步开关电路。本专利技术的目的是这样实现的，一种PFC用的同步开关电路，其特征是：包括输入正端、输入负端、输出正端、输出负端、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一稳压管、PNP型三极管和N沟道MOS管，所述输入正端通过所述第一电阻分别与所述第二电阻及所述PNP型三极管的基极连接，所述第二电阻的另一端与所述输入负端连接，所述PNP型三极管的集电极通过所述第四电阻分别与所述第五电阻及所述N沟道MOS管的栅极连接，所述第五电阻与所述输入负端连接，所述N沟道MOS管的源极与所述输入负端连接，所述N沟道MOS管的漏极与所述输出负端连接；所述输入正端还通过所述第一稳压管与所述PNP型三极管的发射极连接，即所述输入正端与所述第一稳压管的阴极连接，所述第一稳压管的阳极与所述PNP型三极管的发射极连接，所述PNP型三极管的发射极还通过所述第三电阻与所述输入负端连接；所述输入正端还与所述输出正端连接。优选地，所述PFC用的同步开关电路，还包括第二稳压管，第二稳压管与N沟道MOS管的栅极、源极并联，即第二稳压管的阴极与N沟道MOS管的栅极连接，第二稳压管的阳极与N沟道MOS管的源极连接。优选地，所述第二电阻由两个以上的电阻元件串联构成；所述第三电阻由两个以上的电阻元件串联构成；所述第四电阻由两个以上的电阻元件串联构成。优选地，所述PNP型三极管的发射极到基极之间，还并联一只高频损耗小的小容量电容。优选地，还包括一只开关，所述开关并联在所述的第一稳压管两端；作为上述技术方案的等效方案，还包括一只开关，所述开关与第一电阻串联，串本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PFC用的同步开关电路，其特征是：包括输入正端、输入负端、输出正端、输出负端、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一稳压管、PNP型三极管和N沟道MOS管，所述输入正端通过所述第一电阻分别与所述第二电阻及所述PNP型三极管的基极连接，所述第二电阻的另一端与所述输入负端连接，所述PNP型三极管的集电极通过所述第四电阻分别与所述第五电阻及所述N沟道MOS管的栅极连接，所述第五电阻与所述输入负端连接，所述N沟道MOS管的源极与所述输入负端连接，所述N沟道MOS管的漏极与所述输出负端连接；所述输入正端还通过所述第一稳压管与所述PNP型三极管的发射极连接，即所述输入正端与所述第一稳压管的阴极连接，所述第一稳压管的阳极与所述PNP型三极管的发射极连接，所述PNP型三极管的发射极还通过所述第三电阻与所述输入负端连接；所述输入正端还与所述输出正端连接。

【技术特征摘要】
1.一种PFC用的同步开关电路，其特征是：包括输入正端、输入负端、输出正端、输出负端、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一稳压管、PNP型三极管和N沟道MOS管，所述输入正端通过所述第一电阻分别与所述第二电阻及所述PNP型三极管的基极连接，所述第二电阻的另一端与所述输入负端连接，所述PNP型三极管的集电极通过所述第四电阻分别与所述第五电阻及所述N沟道MOS管的栅极连接，所述第五电阻与所述输入负端连接，所述N沟道MOS管的源极与所述输入负端连接，所述N沟道MOS管的漏极与所述输出负端连接；所述输入正端还通过所述第一稳压管与所述PNP型三极管的发射极连接，即所述输入正端与所述第一稳压管的阴极连接，所述第一稳压管的阳极与所述PNP型三极管的发射极连接，所述PNP型三极管的发射极还通过所述第三电阻与所述输入负端连接；所述输入正端还与所述输出正端连接。2.根据权利要求1所述的PFC用的同步开关电路，其特征是：还包括第二稳压管，所述第二稳压管与所述N沟道MOS管的栅极、源极并联，即所述第二稳压管的阴极与所述N沟道MOS管的栅极连接，所述第二稳压管的阳极与所述N沟道MOS管的源极连接。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王保均，宋建峰，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44