开关电源制造技术

开关电源包括具有与第一开关器件（Ｓ１）串联的初级绕组和与第二开关器件（Ｓ２）串联的次级绕组的变压器（５），工作时，初级电流（Ｉ１）流过初级绕组的第一时间周期（Ａ）与次级电流（Ｉ２）流过次级绕组的第二时间周期（Ｂ）交替，次级侧控制单元（７）通过对由变压器提供的能量的一部分在第二时间周期（Ｂ）返回变压器（５）的适应，来控制开关电源输出电压（Ｕ２）或输出电流。初级侧控制单元（６）把变压器（５）在第一时间周期（Ａ）内在开关电源的输出方向提供的能量控制为可预定的值。（*该技术在2019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开关电源，它包括变压器，后者具有与第一开关器件串联的初级绕组和与第二开关器件串联的次级绕组，其中开关电源工作时，初级电流流过初级绕组的第一时间周期与次级电流流过次级绕组的第二时间周期交替，而且其中设有次级侧控制装置，用来通过对在开关电源输出方向上由变压器提供的能量中的一部分在第二时间周期中返回变压器的适应，来控制开关电源的输出电压或输出电流。这样的开关电源在小和中功率的范围(达几百瓦)内尤其适用于作为交流/直流变换或直流/直流变换用的双向开关调节器(逆向变换器)。尤其是从美国专利3,986,097(例如，见附图说明图1)已知一种开关电源，它起逆向变换器的作用。这里也是变压器的初级电流流过初级绕组的第一时间周期与变压器的次级电流流过次级绕组的第二时间周期交替。在第一时间周期中，初级电流从最小值线性地上升至最大值。在第二时间周期中，初级电流从最大值线性地降低至最小值。在初级电流为正的范围内，能量从初级侧传输给变压器。然后，在第二时间周期的起点，在次级电流是正的时间里，这能量在开关电源的输出方向上由变压器在次级侧传输。次级电流达到零值之后，它便变负，进而降至次级电流的最小值。在这个范围内，由变压器在次级侧提供的能量中，有一部分不是向负载供电所必须的，这部分能量反射回变压器。通过改变次级电流的最小值来调整由次级侧反射回变压器的能量。次级电流的相应的最小值是按照变压器的变压比确定下一个第一时隙的初级电流最小值的辅助因素。初级电流的最小值现决定初级电流为负的范围，因而决定在相应的第一时隙里由变压器在开关电源的输入方向上返回的能量的数量。在欧洲专利0336725B1中描述了一种开关电源，其中第一开关器件与初级绕组串联，该开关器件受控制电路控制。该控制电路计算降落在变压器初级侧辅助绕组上的辅助电压。第一开关器件这样地受控制电路控制，使得第一开关器件导通，亦即闭合，因而导通的时间周期的长度有固定值。一旦辅助绕组上的电压变正，控制电路就使初级侧开关器件导通，亦即令其闭合，因而处于导通状态。控制电路控制开关器件，使得第一开关器件导通的时间周期的长度具有固定值。这样，第一开关器件便具有固定的导通时间。与变压器次级绕组串联的第二开关器件受控制单元控制。这个单元检测开关电源的输出电压，把检测到的电压与内部基准电压比较，从而根据基准电压可以预定的值控制第二开关器件导通的时间周期的长度，并相应地控制从次级侧返回到变压器和初级侧的能量的数量。随着开关电源输出端负载的增大，反射能量的数量减小。随着负载减小，反射能量的数量增加。于是，控制单元便把开关电源的输出电压控制为恒值。在该开关电源中，不再需要通过直流隔离通路，例如，借助于光耦合器，向初级侧发送描述输出电压偏离设定值的偏差的控制信号。另一方面，只有在初级电流为负的范围内，初级侧开关器件才有可能进行零电压切换，因为这时与开关器件并联的二极管导通。输出功率相当大时，初级电流为负的范围缩小，流过正的初级电流的范围相应延长。尤其是输出功率大时，第一开关器件具有最大的欧姆损耗，这可以导致这样一个事实，即在第一时间周期不再有负的初级电流流过，相应地，就再也无法保证第一开关器件的零电压切换。本专利技术的一个目的是提供一种开关电源的变型，其中根本无须利用直流隔离向初级侧发送控制信号，并且保证第一开关器件的零电压切换，而且不管输出负载大小，都能将反射回来的能量保持在可能的最小值。达到这个目的的方法是，设置初级侧控制装置，用来把变压器在第一时间周期里在开关电源的输入方向上提供的能量控制为可以预定的数值。现在不管输出功率大小，在第一时间周期里流回初级侧的能量数量都被控制为可以预定的数值。即使输出功率大，也确保第一时间周期中第一开关装置可以进行零电压切换的范围足够长。这样，即使在最大输出功率下，也能保证第一开关装置的零电压切换。由于能量从次级侧反射回变压器和来自变压器的在开关电源输入方向上的相应的能量流，因此，无须通过直流隔离通路把控制信号从次级侧传输到初级侧，因为输出电压/电流的控制是由次级侧控制单元实现的。在负载变化的情况下，待控制的输出电压(或作为另一方案，待控制的输出电流)偏离设定值的偏差影响反射能量的值，因而影响下一个第一时间周期起点初级电流的最小值。但是，因为初级侧控制器力图把这个值保持在与可以预先确定的固定值一样，所以该控制装置便控制初级侧开关器件，以抵销这个偏差。若在开关周期过程中出现反射，则在下一个开关周期从初级侧传输到次级侧的能量较少。为了调整在第一时间周期在开关电源的输入方向上由变压器提供的能量数量，提出了两个实施例。一方面，每次在第一时隙起点出现的可以预先确定的初级电流值可以用作初级侧控制单元据以进行控制的设定值。例如，可以用一个容易产生的基准电压作为设定值，把该基准电压与正比于检测到的初级电流的电压比较。另一方面，提出一个实施例，其中把第一时间周期起点和初级电流的相应的下一个过零点之间的可以预先确定的时间间隔用作设定值，后者形成初级侧控制装置的控制基础。这样的实施例对于一种其中的时间间隔容易用时钟信号处理的集成电路尤有意义，。为了通过初级侧控制单元适应第一开关器件的截止时刻，一方面建议在第一时间周期结束时通过适应取决于开关电源的输出功率的初级电流值，来实现这一点。这可以容易地实现，方法是把与在第一时间周期起点检测到的初级电流与这些时刻的初级电流的设定值之间的差对应的基准电压与正比于检测到的初级电流的电压比较。当正比于检测到的初级电流的电压达到基准电压值时，令第一开关器件截止。另外一种可能性是，初级侧控制单元用来通过适应取决于开关电源输出功率的第一时间周期的长度，来适应第一开关器件的截止时刻。这个实施例再一次是有利的，更具体地说，因为，对于集成电路的实现而言，这个时间长度用时钟信号很容易处理。在另一个实施例中建议，次级侧控制单元包括用来根据开关电源的输出电压/电流和输出电压/电流的设定值之间的差形成第一基准值的装置，并且提供用来形成由次级电流的值推算的第二基准值的装置，以及第二开关器件在第二基准值达到第一基准值的值时截止。由次级侧控制单元确定第二开关器件截止时刻的另一方案包括设置一种装置，用来形成由第二时隙内次级电流过零点之后所经过的时间来推算的第二基准值，可以容易地把它转变成集成电路。本专利技术还涉及一种电路安排，更具体地说，涉及一种上述开关电源用的具有初级侧控制单元和/或次级侧控制单元的集成电路。将参考下文中描述的实施例来阐明本专利技术的这些和其它方面，由此将明白本专利技术的这些和其它方面。附图中图1表示按照本专利技术的开关电源；图2表示初级和次级电流以及初级和次级侧两个开关的控制信号的定时图；图3表示初级侧控制单元的方框图；图4表示次级侧控制单元的方框图；图5表示初级侧控制单元另一个实施例的方框图；而图6表示次级侧控制单元另一个实施例的方框图。图1所示的双向逆向变换器型开关电源在其输入端有两个输入端子1和2，在它们之间施加了输入电压U1。电位比输入端子2正的输入端子1连接到变压器5的具有n1圈的初级绕组。初级绕组的另一个接头连接到与二极管D1并联的开关器件S1。开关器件S1是，例如，MOS(金属-氧化物-半导体)场效应晶体管。在这种情况下，场效应晶体管的所谓体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源，它包括变压器（５），后者具有与第一开关器件（Ｓ１）串联的初级绕组和与第二开关器件（Ｓ２）串联的次级绕组，其中所述开关电源工作时，初级电流（Ｉ１）流过初级绕组的第一时间周期（Ａ）与次级电流（Ｉ２）流过次级绕组的第二时间周期（Ｂ）交替，而且其中设有次级侧控制单元（７），用来通过对在开关电源输出方向上由变压器提供的能量中的一部分在第二时间周期（Ｂ）中返回变压器（５）的适应，来控制开关电源的输出电压（Ｕ２）或输出电流， 其特征在于：设置初级侧控制单元（６），用以把变压器（５）在第一时间周期（Ａ）中在开关电源的输入方向上提供的能量控制在可以预先确定的数值上。

【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：T迪尔鲍姆，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]