本发明专利技术涉及控制可控开关电源输出电压的控制电路和相关的方法。该开关电源包括初级端开关和具有辅助绕组的变压器，打开初级端开关之后，辅助绕组中感应产生反映输出电压的辅助电压。感应的电压作为控制变量输入至控制电路。为了提供一种需要尽可能少的外部组件、能够以低成本制造并且需要尽可能少的空间的控制电路，控制电路的驱动器输出端连接至初级端开关的控制输入端，该控制电路的设计为依靠该辅助电压调整初级端开关的开关频率，其中选择开关频率与辅助电压之间的相关性常数因子，以使该开关电源的输出电流选取预设值，并且该驱动器输出端还连接至比较器的输入端，以确定经过该初级端开关的电流。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及控制可控开关电源输出电压的控制电路和相关的方法。该开关电源包括初级端开关和具有辅助绕组(winding)的变压器，在打开初级端开关之后辅助绕组中感应产生反映输出电压的辅助电压。辅助绕组中感应的电压作为控制变量提供至控制电路。本专利技术还涉及相关的开关电源。
技术介绍
通常，已知的开关电源使用功率晶体管作为开关，以提供脉冲电流至电感性和电容性能量存储元件的网络，该网络将开关电流脉冲转换为受控的直流电压。根据开关电源的操作模式，开关电源可以提供大于、等于未受控的输入电压或极性与未受控的输入电压相反的输出电压。开关电源通常用于电源电路中。尤其需要这样一种开关电源，其接受85V交流电压至270V交流电压范围内的输入电压，从而可以在全世界不同的电力网之下工作，而不必作修改或切换。通常利用反映输出电压的反馈信号控制这种开关电源的输出电压。该反馈信号用于控制开关功率晶体管的工作周期。有不同的提供适当反馈信号的方法。例如，可以设置辅助绕组，在初级端开关切断期间该辅助绕组产生反映输出电压的反馈信号。例如，在德国专利申请DE 103 10 361、欧洲专利申请EP 03 016 065.9、美国专利说明书5,438,499或德国公开专利说明书DE 197 11 771 A1中公开了具有辅助绕组这种类型的开关电源。辅助绕组中产生的信号提供至反馈电路，反馈电路提供控制信号至控制电路。在开关电源按照阻塞转换器(blocking converter)型工作的情况下，如欧洲专利申请EP 03 016 065.9所公开的那样，每个脉冲的传输能量相等并且脉冲之间的中断时间可调，利用初级辅助电压能够非常好地反映和控制输出申压。在上述开关电源中，存在只能用非常费力的方式检测输出电流的问题。如德国专利申请DE 103 10 361所公开的那样，例如可以测定转换器的次级绕组的功率通量(power flow)时间。替代地，例如，如欧洲专利申请EP 1 146630 A2中所公开的那样，可以使用光耦合器。为了以尽可能简单和成本有效的方式调整输出电压和输出电流，同时最小化实现上述目的所需的组件成本，德国专利申请DE 10 2004 016 927.6提出一种方法，其中根据辅助电压以如下方式调整初级端开关的开关频率开关电源的输出电压和输出电流根据预定的输出特性取值。这是基于以下事实在已知输出电压的情况下，预定输出电流所需的功率可以按照如下公式计算P=Uout·Ioutη---(1)]]>其中，P指输出功率，Uout指输出电压，Iout指输出电流，η指效率。此外，以下公式2中表示的关系适用于待调整的开关频率f=PW---(2)]]>并且，W=Lprim·I2prim,max2,]]>其中Lprim代表初级端感应率，Iprim，max代表最大初级端电流。如果将公式(1)代入公式(2)，则得到如下结果 但是，这意味着在效率η为常数且已知的情况下，输出电压Uout与输出电流Iout的乘积与频率f线性相关。因此，对于预定的输出电流Iout，根据经由辅助电压反馈的输出电压Uout，可以直接确定所需的开关频率。德国专利申请DE 10 2004 016 927.6中公开的方案的优点是不再需要提供用于测定输出电流的费力且组件密集(component-intensive)的测量方法。但是，在此参考文献中公开的控制电路仍需要带有五个外部端子的组件和外部组件Ct和Rt。初级端开关需要额外的输入端(input)以检测电流。这增加了控制电路的成本、复杂性以及所需的空间。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供用于控制可控开关电源的输出电压的控制电路，该控制电路以尽可能少的组件工作，能够以低成本制造，并且需要尽可能少的空间。上述目的是通过独立权利要求的保护主题实现。本专利技术的有利进展是从属权利要求的保护主题。本专利技术基于以下的构思一方面利用既有的内部信号，另一方面通过将以前的外部组件集成在ASIC(专用集成电路)内，将控制电路容纳在仅有三个端子的外壳(housing)内。上述构思的优点是外部组件的空间需求较小以及控制电路的外壳成本更有效。因此，与已知的方案相比，整个电路需要显著变小的空间。根据本专利技术，合并驱动器输出端和电流测量信号输入端的端子，其在已知方案中为分离的。这是可行的，其原因如下只要驱动器接通外部晶体管(即初级端开关)，外部晶体管的基极发射极路径的电压和电流测量电阻器的电压的总和就施加于控制输出。在已知的方案中，在单独的输入端处检测电流测量电阻器的电压，以测量流经初级端开关的电流。但是，由于外部晶体管的基极发射极路径的电压基本为大约0.7V的恒定值，而在上述0.7V的偏置情况下，施加在驱动器输出端、用于测量电流的电压反映电流测量电阻器的电压，因此替代地也可以使用施加在驱动器输出端、用于测量电流的电压。如果驱动器在达开关门限时，在转换初级端开关处进行高阻切换，并且还包含集成的基极-发射极电阻，则能有利地最小化由基极发-射极二极管产生的电压，从而减小测量公差，其中上述开关门限小于切断门限，例如为切断门限和基极发射极电压之和的80％。根据本专利技术的有利进展，控制电路包括集成的充电电容器，该充电电容器依靠辅助电压充电。由于开关频率由充电电容器的充电时间确定，因此可以根据辅助电压线性调整开关频率。使用与辅助电压成比例的电流为充电电容器充电，直至预定电压门限。充电电容器的充电时间确定开关接通的时间。根据本专利技术，该充电电容器集成在控制电路中，从而不需要外部组件，并可进一步减少所需的外部端子数。可以通过可控电流源提供与辅助电压成比例的充电电流，并使充电电流流入充电电容器。同样，以集成的方式在元件中设置该充电电流源。此外，可以在充电电流源的第一和第二输入端子之间设置用于调整充电电流的电阻器，根据本专利技术所述电阻器集成在控制电路中。因此，节省了额外的端子，并且能够以较少的外部组件和成本更有效的外壳制造控制电路。在设计充电电流源以使其在辅助电压达到预先明确设定的门限值时减小充电电流的情况下，通过本控制电路能够实现输出特性，对于低于12V的电压范围的电压，所述输出特性确保近似恒定的电流值。具体地，能够实现所谓的折回(fold-back)特性。根据本专利技术的有利进展，监测充电电容器的电压降，并且如果充电电容器的电压降达到第一门限值，则控制比较器输出用于接通初级端开关的接通信号。为实现过压保护电路，可以设置为如果充电电容器的电压降达到第二门限值则初级端开关切断。根据本专利技术，通过开关频率的变化实现限流以及电压控制。因此，能够保持初级峰值电流恒定。由于在每个脉冲中由寄生元件引起的效应相同，因而可以通过简单的措施消除，从而在依据初级辅助电压控制的情况下能够改进电压控制。此外，使用与辅助电压成比例的电流为充电电容器充电，而该辅助电压与输出电压成比例。根据本专利技术的电容器充电非常快，因而放电几乎不对频率产生影响，这是有利的。因此，周期(即开关频率的倒数值)与输出电压成比例。根据本专利技术的控制电路的有利性质对可控开关电源有特殊效果。附图说明图1示出根据本专利技术的可控开关电源的原理图；图2示出应用环境中的根据本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于控制可控开关电源输出电压的控制电路，其中开关电源（１００）包括初级端开关（１０４）和具有辅助绕组（１１４）的变压器（１０８），打开初级端开关（１０４）之后，辅助绕组（１１４）中感应产生辅助电压（ＶＰ），其中，控制电路（２００ ）的驱动器（２０６）的驱动器输出端（Ｇ）连接至初级端开关（１０４）的控制输入端，该控制电路的设计为依靠该辅助电压调整初级端开关（１０４）的开关频率，其中选择开光频率与辅助电压之间的相关性常数因子，以使该开关电源的输出电流（Ｉ↓［ＯＵＴ］）选取预设值，其中，该驱动器输出端（Ｇ）还连接至比较器（２０５）的输入端，以确定经过该初级端开关的电流。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔弗施罗德吉南特伯格格尔，
申请(专利权)人：弗里沃动力有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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