驱动开关电源中开关的方法及开关电源技术

本发明专利技术涉及一个驱动开关电源中开关的方法，其中开关与变压器的初级线圈串连，并且取决于输出电压的控制信号可以从中得到。在这种情况下，参考时刻被检测和计数，在这时刻开关上的电压相当于第一参考电压值，初级线圈上的电压相当于第二参考电压值，仅当所检测的参考时刻的数达到一个比较数字值以后开关再次闭合。本发明专利技术还涉及实现本发明专利技术方法的开关电源。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种驱动开关电源，尤其是自激式开关电源中的开关的方法，也涉及一种开关电源。
技术介绍
开关电源的作用，是为所连接的负载提供至少近似直流的、独立于负载的电压。为此目的，变压的初级线圈与一个开关串连于电源电压，次级线圈与初级线圈呈感应耦合连接，通常经过一个整流装置连到负载，对负载提供输出电压。当开关闭合的时候，初级线圈吸收能量，接着当开关打开，把上述能量输出到次级。开关按照驱动电路产生的驱动脉冲被驱动。初级线圈在开关每次接通周期内吸取的，并接着又输出到次级供给负载的能量越大，则使开关保持关闭的时间越长。开关电源的功率损耗相应于开关每个接通周期吸取能量的平均时间。开关的接通周期随着负载的功率消耗增加而被延长，以便使跨在负载上的当前电压保持近以恒定。为了设置驱动脉冲的持续时间，取决于输出电压的一个控制信号被产生。如果输出电压因负载变化而变化，则控制信号也变化，以便能用这种方式使驱动脉冲的持续时间适应变化的负载状况。为了确定开关的接通时刻，已知的做法是估计跨在初级线圈或开关上的当前电压并当初级线圈无能量或去磁时，也就是，当初级线圈输出它的存储能量到次级的时候，在打开开关以后再合上开关。在低功耗的小负载情况下，当驱动脉冲很短，每次开关接通时初级线圈吸取的能量相应低的时候，就会引起高的开关频率。随着开关的开关频率升高，电源设备的开关损耗增加。因此DE19732169A1，提出一种开关电源，其中，在开关电源小功率输出的情况下，当初级线圈是无能量或被去磁的时候，开关不立刻接通，在已知的这种开关电源中，开关接通时刻当然也依控制电压设置，在两个接通时刻之间的持续时间越长，则开关电源输出功率就越小。为了设置接通时刻，在该已知设备中，控制信号被用于产生一个脉冲宽度调制信号，它的持续时间取决于控制信号的幅值，它同时决定两个驱动脉冲之间的时间间隔。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一个驱动开关电源的开关的简单的实现方法，其中，在低功率输出情况下，电路损耗的增加被避免了。进一步，本专利技术的目的是提供一个实现这个方法的开关电源。这个目的是通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求8的特征的装置实现的。根据本专利技术驱动开关电源的功率开关的方法，开关与变压器初级线圈串连，在开关打开以后提供参考时刻，在此时刻一个跨在开关上的当前电压对应于一个第一参考电压值，或者一个跨在开关上的当前电压对应于一个待检测的第二参考电压值，并且仅当检测到的参考时刻的数值等于比较数值时，开关被关闭。依据输出电压决定的控制信号超过一个上限值或低于一个下限值，比较数值增加或减少。本专利技术的方法是利用所谓自由变压器振荡，如果在初级线圈去磁以后，开关不再立刻关闭以便再提供给初级线圈能量，这种自由变压器振荡就建立了。这种自由变压器振荡是由一个谐振电路构成的，在自激式开关电源中，它由初级线圈和一个缓冲电容器与一个开关并连，或与一个初级线圈串联形成。这些变压器振荡在开关或初级线圈上产生周期性交变电压。在本专利技术的方法中，跨在初级线圈或开关上的当前的周期电压的“零交叉”被检测。在下文中，“零交叉”表示一个时刻，在这时刻，跨在开关上或初级线圈上的周期交变电压的幅值相交于它们周期振荡的幅值，或者它与各自周期交变电压的平均值相对应。在零交叉的时候，初级线圈至少近似没有能量。这些零交叉之间的间隔是恒定的，取决于谐振电路的频率。本专利技术的方法利用均匀间隔的零交叉作为再次接通开关的暂时参考。在开关被再次接通以前出现的零交叉的数目取决于比较的数值，该数值依据控制信号而被设置。用这种方法，开关接通频率随输出功率减少而减少。该比较数值根据控制信号超过一个上限值或低于一个下限值而增加或减少。在一个实施例中，控制信号随输出电压减少而增加，如果控制信号超过该上限值，比较数值就减少。比较数值的减少导致开关频率的增加或者缩短下一次开关接通到来的持续时间，因此进一步抵制输出电压的减少。如果控制信号低于下限值，则比较数值就增加，以便减少开关频率，并因此抵制输出电压的进一步升高。在比周期变化的负载的周期要长的估计时间持续时间内，对控制信号的估计最好在对比较数值计数以前进行，比较数值被计数，仅当控制信号在整个估计时间持续时间内保持在下限值以下时进行。周期变化负载引起周期性波动输出电压和一个周期波动控制信号。在比负载周期长的估计持续时间内估计控制信号，增加比较数值，仅当控制信号在整个估计时间持续时间内控制信号保持低于下限值，当控制信号刚刚降落的时刻避免对比较数值进行计数。结果，有可能防止比较数值在连续数值之间来回跳动，避免不断改变接通频率，防止不断改变接通频率是重要的，以便避免在所连负载上出现干扰，例如电视机图象干扰，或变压器哼哼声。比较数值的最小值是1，相当于初级线圈去磁后再次直接接通开关的情况。按照本专利技术的一个实施例，只有那些零交叉被检测，这时，跨在开关上的电压降低或者跨在初级线圈上的电压升高。在零交叉情况下，存储电容器经受一个放电过程，也即存储在电容器中的能量减少。开关由于存储电容器被放电而接通，减少了开关的损耗，因为当开关闭合的时候，电容器完全放电。一个本专利技术的开关电源，它有一个开关，该开关与一个变压器初级线圈串连，开关按驱动脉冲接通或关断，一个驱动电路依据一个启动信号产生驱动脉冲，一个控制器，它根据输出电压产生一个控制信号。为了产生启动信号，提供了一个电路装置，它有一个检测电路，检测参考时刻，在该时刻，开关上的当前电压与第一参考电压值对应或初级线圈上的当前电压与一个第二参考电压值对应，一个第一计数器被连到该检测电路，所述计数器有一个输出端，在其上获得第一计数器信号。用于产生启动信号的电路装置还有一个第二计数器，它具有一个第一输入端，在其上给出一个信号，它取决于控制信号与有低限值的比较，和一个第二输入端，其上提供一个信号，它取决于控制信号与上限值的比较，并且有一个输出端，比较计数信号可以在它上面得到。第一计数信号和比较计数信号被提供给一个第一比较器装置，它依据第一计数器信号和比较计数器信号的比较而提供一个启动信号。按照本专利技术的一个实施例，一个第一比较器装置被提供，它提供一个第一比较信号，该信号取决于控制信号和下限值的比较，和一个第二比较信号，它取决于控制信号和上限值的比较。附图说明本专利技术将通过下面实施例和附图得到更详细的解释，其中图1是一个开关电源的实施例的方框图，它具有一个与初级线圈串连的开关。图2是开关上电压的时间分布图，第一计数的读数，比较计数的读数，启动信号和驱动脉冲的驱动信号。图3是控制信号的时间分布图，比较计数的读数，为了解释依据控制信号和上下限值而增、减的比较计数的读数。图4是本专利技术的一个驱动电路的方框图它提供了一个驱动信号。图5是一个产生一个零交叉信号的电路装置的典型实施例。图6是开关上电压的零交叉信号的时间分布图。图7是第二比较器的典型实施例，它提供第一和第二比较信号。图8是脉冲产生装置的典型实施例，该装置按照启动信号和一个控制信号产生驱动脉冲。图9是图8装置中所选择信号的时间分布图。在各附图中，除非另外指出，相同的参考符号表示相同的部分和具有相同意义的信号。具体实施例方式在解释本专利技术的方法以前，先解释一个适合实现本专利技术方法的自激式开关电源的典型实施例，参看图1。该开关电源有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动功率开关（Ｔ）的方法，在开关电源中该开关与一个变压器的初级线圈（Ｌ↓［１］）串联，其中获得一个取决于输出电压（Ｖａ）的控制信号（Ｖｒ），该方法有下述特征： 检测参考时刻，在这个时刻，开关（Ｔ）上当前电压Ｖｔｒ相应于一个第一参考电压值（Ｖ↓［＋］）或者这时刻初级线圈（Ｌ↓［１］）上当前电压相应于第二参考电压值， 在所检测的参考时刻的数值（Ａｚ）已经达到比较数字值（ＶＺ）时关闭开关（Ｔ）， 根据控制信号（Ｖｒ）是超过一个上限值（Ｖｒｈ）或是低于一个下限值（Ｖｒｌ）增加或减少比较数字值（ＶＺ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P普雷勒，
申请(专利权)人：因芬尼昂技术股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]