带有连接到变压器线圈的电感的正向变换器制造技术

正向变换器，包括： 变压器（Ｔ１），具有第一线圈（Ｔ１Ｗ１）和第二线圈（Ｔ１Ｗ２）； 输入电压源（ＲＡＷ Ｂ＋）； 开关晶体管（Ｑ１），响应周期性的开关控制信号（ＶＢ），用于将输入电源电压周期性地应用于第一线圈； 整流器（ＤＯＵＴ２），连接到第二线圈，用于对第二线圈中的变压器耦合电压（ＶＱ１）进行整流，产生连接到负载（３０３）的整流输出电源电压（ＲＥＧ Ｂ＋），在将输入电源电压应用于第一线圈的给定周期（Ｑ１导通）的部分周期期间内生成输出电源电压，供正向变换器运行； 电感（Ｌｒｅｓ），经第一线圈连接到第二线圈，用于限制整流器中电流（ＩＤＯＵＴ２）的变化率； 电容器（Ｃ８），连接到电感，当晶体管不导通时形成谐振电路；及 控制电路（Ｑ２，Ｑ３），响应谐振电路中产生的谐振电压（ＶＱ１），用于产生具有控制输出电源电压的开关时序的开关控制信号，从而在开关晶体管中提供零电压开关。（*该技术在2017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型电源(SMPS)。本专利技术尤其涉及一种正向电压变换器。SMPS通过改变开关(例如晶体管)的时序而产生调节后的直流输出，开关按照该时序导通和截止，将未处理的电源电压连接到变压器的初级线圈。通过对变压器次级线圈上产生的电压进行整流而获得调节后的输出，并将调节后的输出反馈到触发开关控制的驱动或控制电路。在谐振或调谐型零电压开关SMPS中，变压器初级线圈上的晶体管开关与钳位二极管并联，与初级线圈串联。将电容器连接到初级线圈，与初级线圈的电感构成谐振电路。在每个周期的一个部分期间，电感两端生成基本上为正弦的电压。在振荡的半个周期的末端，二极管导通并将晶体管开关的集电极钳位到零伏特。当集电极电压为零时接通晶体管使开关损耗达到最小。与类似的非谐振开关型电源相比，当晶体管断开时谐振电路降低了晶体管两端的电压。在正向变换器中，来自未处理的或未经调节的输入电压的电力在开关晶体管导通期间连接到输出端。在这种类型的典型的半正向变换器结构中，变压器的次级线圈连接到串联的整流二极管，电感器或扼流线圈以及滤波电容器。前述串联二极管连接在次级线圈和钳位制动二极管之间。两个二极管的阴极连接串联电感器或扼流线圈，然后连接滤波或输出电容器。在滤波电容器中产生输出电源电压。由于正向导通期间在初级线圈上产生了反极性效应，所以次级线圈上的串联二极管导通。扼流线圈限制串联二极管中的电流变化率。当初级线圈上的晶体管开关断开时，初级侧谐振电路上的电感使变压器次级线圈上的电压反转，使串联二极管关断。相反，制动二极管为在扼流线圈中导通电流提供电流路径。从电容器上的电压得到反馈信号以控制晶体管开关的开关时序。因为当反馈控制对与次级线圈相关联的输出电容器上的电压作出响应时，输出电源以调节输出电压的方式响应加载在次级中的电流变化。但是，当设有几个次级线圈时就可能会遇到问题，例如产生不同的操作电压。除了获得反馈信号的那个次级线圈以外，加载在其它次级线圈上的电流变化可能没有完全反应在反馈信号中。这是由前述串联电感器或扼流线圈引入的高阻抗造成的。为了更准确地控制次级线圈中电压产生的所有输出电压，减小每个次级线圈和相关联的滤波电容器之间的阻抗是有好处的。根据专利技术的特征，电感与变压器的初级线圈串联。在正向导通运行期间，电感限制每条包括相应次级线圈的电流路径中电流的变化率。这样，限流电感对每条电流路径来说都是一样的。因此，有利的是，可以去掉前面提及的扼流线圈。结果每个次级线圈通过低阻抗电流路径经相应的整流器连接到相应的滤波电容器上。与此相对照，在现有技术的正向变换器中，高阻抗扼流线圈将每个次级线圈与其滤波电容器隔离。有利的是，低阻抗电流路径提高了电源的功率输出能力并易于改善由相应次级线圈中的电压产生的整流输出电压之间的跟踪。体现专利技术特征的正向变换器包括具有第一线圈和第二线圈的变压器。设有输入电压源。开关晶体管对周期性的开关控制信号作出响应以周期性地将输入电源电压应用于第一线圈。整流器连接第二线圈用于对第二线圈中的变压器耦合电压进行整流以产生连接到负载的整流输出电源电压。在部分给定周期期间，当输入电源电压应用于第一线圈时，产生输出电源电压供正向变换器运行。电感经第一线圈连接到第二线圈用于限制整流器中电流的变化率。控制电路产生具有控制输出电源电压的开关时序的开关控制信号。附图说明图1是显示本专利技术所述电路典型实施例的框图；及图2a到2d是显示图1框图中所标识的几个点上的电压和电流在两个开关周期内的时序图表。参照图1，示出了体现专利技术特征的典型的零电压开关正向变换器或电源300。电源，例如200瓦的，在开关晶体管Q1的“on”或导通期间分别向连接到斩波变压器T1的次级线圈T1W2和T1W3的负载303和302供电。开关或斩波NPN晶体管Q1作为与斩波变压器T1的初级线圈T1W1串联的开关运行，用于从输入直流(DC)电压源RAW B+传导电流。变压器T1可看成电源或耦合变压器。可看成控制变压器的电流变压器T2向开关晶体管Q1及其控制电路提供基极电流驱动。电源或耦合变压器T1例如可以作为隔离用户电子设备中的热地和冷地的隔离变压器。在那种情况下，电压RAW B+可以从整流主干线电源电压的桥式整流器引出，并连接到整流电容器(未示出)。输入电压也可以由其它直流源提供。电流检测电阻器R7与晶体管Q1串联。阻尼二极管D8将晶体管Q1的集电极对地钳位，这将在后面解释。电容器C8与二极管D8并联，也连接到初级线圈T1W1。形成的谐振电路301包括电容器C8，反射电容CSEC，电感Lres，初级线圈T1W1以及变压器T2的初级线圈T2W1。初级线圈T1W1与向晶体管Q1提供基极电流驱动的电流变压器T2的初级线圈T2W1串联，以下将作解释。当晶体管开关Q1断开时，谐振电路产生谐振电压VQ1，尤其导致了晶体管Q1(且在电容器C8上)两端的电压VQ1以基本为正弦半波的形式，升高到峰值然后降到零。谐振电压VQ1变零后，二极管D8将电压VQ1钳位到地电势。然后晶体管Q1在零伏特处再次接通以保证零电压开关。变压器T1的一个次级线圈T1W3连接到整流二极管DOUT3的阳极，其阴极连接滤波电容器CFILTER3。在正向导通运行期间，线圈T1W3经低阻抗电流路径连接到滤波电容器CFILTER3和负载302。与某些现有技术中的电路不同，没有与次级线圈T1W3串联设置的扼流线圈，因此，次级线圈T1W3和滤波电容器CFILTER3之间电流路径中的阻抗有利地保持为低阻抗。同样，第二个次级线圈T1W2通过整流二极管DOUT2连接到滤波电容器CFILTER2以提供输出电压REG B+。次级线圈T1W2经低阻抗电流路径也连接到滤波电容器CFILTER2。同样地，因为未使用扼流线圈，电流路径具有低阻抗。电容器CSEC可以被包括在与各自整流器阳极上的线圈并联的次级线圈电路T1W2和T1W3中的一个或两个之中。电容器CSEC构成前面所示的谐振电路301的谐振电容部分，与线圈T1W1是变压器耦合的。对晶体管开关Q1占空比的控制是例如直接基于检测输出电压REG B+而不是输出电压U。误差放大器A响应电压REG B+，且可包括例如具有分别连接输出电压REG B+和提供预定阈值的分压器的输入端的比较器。误差放大器A通过光耦合器μ1光耦合以控制比较器晶体管Q3的触发电平或阈值。有利的是，线圈T1W2和T1W3中每一个都紧密耦合到变压器T1的初级线圈T1W1以减少漏电感。漏电感LL大约为1.5微亨。而每个次级线圈经相应的低阻抗电流路径连接到其各自的负载上。因此，次级线圈T1W2和T1W3中产生的电压势必彼此跟随。这可能是由于缺少传统的与每个次级线圈串联的扼流线圈的缘故。在实现专利技术特征的过程中，变压器T1初级侧上的电感Lres是变压器耦合的从而在正向导通期间分别限制包括二极管DOUT3和DOUT2的电流路径中电流IDOUT3和IDOUT2的变化率。这样，有利的是，不需要扼流线圈与线圈T1W2和T1W3中的任一个串联。有利的是，线圈T1W2和T1W3共用同一个电感Lres。保持线圈T1W2和T1W3中每一个都紧密耦合到初级线圈T1W1简化了变压器T1的设计并且减少了变压器T1中的损耗。除了来自光耦合器μ1的光耦合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：W·V·菲茨格拉德，
申请(专利权)人：汤姆森消费电子有限公司，
类型：发明
国别省市：