开关电源电路制造技术

一种开关电源电路，包括：产生并输出整流及滤波的电压的整流及滤波装置；将初级侧输出传递到次级侧的隔离变换变压器；开关装置，间歇地将直流输入电压传递给隔离变换变压器的初级绕组；用于起动开关装置的初级侧谐振电路；功率因数提高装置，根据反馈的开关输出电压间歇性地产生整流电流来提高功率因数；在隔离变换变压器次级侧的次级侧谐振电路；直流输出电压发生装置；及对次级侧直流输出电压执行恒压控制的恒压控制装置。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有功率因数提高电路的开关电源电路。本专利技术专利的申请人早些时候提出了多种开关电源电路，每种开关电源电路在初级侧具有谐振型变换器。此外，还提出了各种开关电源电路，每种开关电源电路具有提高谐振型变换器的功率因数的功率因数提高电路。图9示出了典型开关电源电路的电路图，该电路的结构是以本专利技术专利的申请人早些时候提出的一项专利技术为基础的。详细地说，该开关电源电路的结构包括提高基于自激技术的电流谐振型开关变换器的功率因数的功率因数提高电路。图中所示的开关电源电路包括桥式整流电路Di，用于对商用交流电源AC进行全波整流。经桥式整流电路Di全波整流得到的整流输出通过功率因数提高电路20对滤波电容器Ci充电。结果，在滤波电容器Ci的端子之间出现与交流输入电压VAC的1倍对应的整流且滤波的电压Ei。此外，在其整流路径上包含桥式整流电路Di和滤波电容器Ci的电路中插入涌流限制电阻器Ri。详细地说，当电源导通时，涌流限制电阻器Ri限制流入滤波电容器Ci的涌流。图中示出的功率因数提高电路20包括滤波扼流圈LN和高速恢复二极管D1，它们彼此串联连接在桥式整流电路Di的正极输出端和滤波电容器Ci的正极输出端之间。扼流圈LS的一端连接到高速恢复二极管D1的阴极。滤波电容器CN的一个端子连接到高速恢复(recovery)二极管D1的阳极和滤波电容器Ci的正极端子之间。滤波电容器CN的另一端连接扼流圈LS的另一端。滤波电容器CN与滤波扼流圈LN结合作为普通型低通滤波器。功率因数提高电路20中高速恢复二极管D1和扼流圈LS之间的连接点通过电容器C1连接到以下将要描述的变压器PIT(功率隔离变压器)初级侧的一个端子，与初级侧上的绕组N1的电感L1结合形成串联谐振电路。通过这种连接，由下文将描述的开关器件产生的开关输出反馈给串联谐振电路。下面将描述功率因数提高电路20的功率因数提高操作。开关电源电路还包括采用自激技术的电流谐振型变换器。该自激电流谐振变换器用出现在滤波电容器Ci端子之间的整流且滤波的电压Ei作为工作电源。如图所示，变换器采用2个开关器件Q1和Q2，开关器件Q1和Q2在滤波电容器Ci的正极端和地之间的半桥接线中彼此线连接，滤波电容器Ci的负极端接地。开关器件Q1和Q2都是双极型晶体管。起动电阻器RS1连接在开关器件Q1的集电极和基极之间。通过同样方式，起动电阻器RS2连接在开关器件Q2的集电极和基极之间。通过谐振电容器CB1连接到开关器件Q1的基极的电阻器RB1设定开关器件Q1的基极电流(也称为驱动电流)。类似地，通过谐振电容器CB2连接到开关器件Q2的基极的电阻器RB2设定开关器件Q2的基极电流(也称为驱动电流)。嵌位二极管DD1连接在开关器件Q1的发射极和基极之间。同样地，嵌位二极管DD2连接在开关器件Q2的发射极和基极之间。当开关器件Q1处于截止状态时，嵌位二极管DD1形成流过开关器件Q1的基极和发射极的嵌位电流的电流路径。通过同样的方式，当开关器件Q2处于截止状态时，嵌位二极管DD2形成流过开关器件Q2的基极和发射极的嵌位电流的电流路径。谐振电容器CB1与在下文将描述的驱动变压器PRT(功率调节变压器)中采用的驱动绕组NB1结合形成用于自激振荡的串联谐振电路，并设定开关器件Q1的开关频率。同样地，谐振电容器CB2与驱动变压器PRT中采用的驱动绕组NB2结合形成用于自激振荡的串联谐振电路，并设定开关器件Q2的开关频率。应当注意，串联谐振电路也称为自激振荡驱动电路。驱动变压器PRT驱动开关器件Q1和Q2，还通过控制开关频率的变化执行恒压控制。在图中所示的开关电源电路中，驱动绕组NB1和NB2、谐振电流检测绕组ND以及方向垂直于驱动绕组NB1和NB2、谐振电流检测绕组ND取向的控制绕组NC形成正交可饱和电抗器。在驱动变压器PRT中采用的驱动绕组NB1的一端通过串联连接的电阻器RB1和谐振电容器CB1连接到开关器件Q1的基极，而驱动绕组NB1的另一端连接到开关器件Q1的发射极。通过同样的方式，在驱动变压器PRT中采用的驱动绕组NB2的一端通过串联连接的电阻器RB2和谐振电容器CB2连接到开关器件Q2的基极，而驱动绕组NB2的另一端连接到开关器件Q2的发射极。驱动绕组NB1和NB2的缠绕方向使得前者产生的电压极性与者产生的电压极性相反。隔离变换(insolating converter)变压器PIT(功率隔离变压器)在次级侧引出开关器件Q1和Q2的输出。通过将隔离变换变压器PIT的初级绕组N1的一端通过谐振电流检测绕组ND连接到开关器件Q1的发射极和开关器件Q2的集电极之间的连接点(或开关输出点)上，获得开关输出。如上所述，初级绕组N1的另一端通过串联谐振电容器C1连接到功率因数提高电路20中的高速恢复二极管D1的阴极和扼流圈LS之间的连接点。也就是说，串联谐振电容器C1与初级绕组N1串联连接。串联谐振电容器C1的电容和包括初级绕组N1的电感L1的隔离变换变压器PIT的漏电感形成使开关变换器以电流谐振型工作的初级侧串联谐振电路。这就是为什么初级绕组N1也称为串联谐振绕组的原因。在隔离变换变压器PIT的次级侧，在次级绕组N2的中间设有中间抽头。整流二极管D01和D03的阳极分别连接到次级绕组N2的上部端部抽头和上部中间抽头。通过同样的方式，整流二极管D02和D04的阳极分别连接到次级绕组N2的下部端部抽头和下部中间抽头。滤波电容器C01连接在地与整流二极管D01和D02的阴极之间，形成第一全波整流电路。同样地，滤波电容器C02连接在地与整流二极管D03和D04的阴极之间，形成第二全波整流电路。包括滤波电容器C01和整流二极管D01和D02的第一全波整流电路产生直流输出电压E01。类似地，包括滤波电容器C02和整流二极管D03和D04的第二全波整流电路产生直流输出电压E02。应当注意，直流输出电压E01和直流输出电压E02单独向控制电路1供电。控制电路1用直流输出电压E01作为检测电压，用直流输出电压E02作为工作电源。控制电路1执行下述恒压控制。具体地说，控制电路1将DC电流作为控制电流提供给驱动变压器PRT的控制绕组NC。通常，根据次级侧上直流输出电压E01的变化调节控制电流的幅值。具有上述结构的开关电源电路如下完成开关操作。首先，当商用AC电源导通时，通过起动电阻器RS1和RS2为开关器件Q1和Q2的基极提供起动电流。假设开关器件Q1先导通，执行控制从而关关断关器件Q2。作为开关器件Q1的输出，谐振电流流入谐振电流检测绕组ND、初级绕组N1和串联谐振电容器C1。执行控制关关断关器件Q1但当谐振电流的幅值接近0时导通开关器件Q2。这时，作为开关器件Q2的输出，谐振电流以与作为开关器件Q1的输出而产生的谐振电流相反的方向流动。此，开始自激开关操作，其中开关器件Q1和开关器件Q2交替导通。如上所述，开关器件Q1和开关器件Q2随着用作工作电源的滤波电容器Ci的端子之间的电压交替、重复地导通、关断。结果，波形接近于谐振电流波形的驱动电流提供给隔离变换变压器PIT的初级绕组N1，在其次级绕组N2处获得AC输出。如下，通过驱动变压器PRT执行前面列举的恒压控制。假设次级侧输出电压E01由于AC输出电压变化和／或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源电路，包括：整流及滤波装置，用于输入商用ＡＣ电源，产生整流及滤波的电压，输出所述整流及滤波的电压作为直流输入电压；隔离变换变压器，用于将初级侧输出传递到次级侧，其中建立气隙以给出提供疏松耦合所需的耦合系数；包括开关器 件的开关装置，用于间歇地将所述直流输入电压传递给所述隔离变换变压器的初级绕组；初级侧谐振电路，用于以电压谐振模式起动所述开关装置，并包含漏电感元件和电容元件，所述漏电感元件至少包括所述隔离变换变压器的初级绕组，所述电容元件包括初级侧并联 谐振电容器；功率因数提高装置，用于通过以下途径提高功率因数；通过把所述开关输出电压提供给整流的电流路径而经由所述初级侧并联谐振电容器将在所述初级侧谐振电路上获得的开关输出电压反馈给所述功率因数提高装置；以及根据所述反馈开关输出电 压间歇性地产生整流的电流；包含漏电感元件和电容元件的次级侧谐振电路，所述漏电感元件包括所述隔离变换变压器的次级绕组，所述电容器元件包括所述隔离变换变压器次级侧的次级侧谐振电容器；直流输出电压发生装置，包括所述次级侧谐振电路，执行输入 所述隔离变换变压器次级绕组上获得的交变电压并对其整流的操作以便产生次级侧直流输出电压；以及恒压控制装置，用于根据所述次级侧直流输出电压电平对所述次级侧直流输出电压执行恒压控制。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：安村昌之，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]