用于产生电流可控开关式电源装置用开关信号的电路和开关式电源装置控制器制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电路布置，该电路布置用于产生电流可控开关式电源装置用的开关信号，由一个至少含有一个初级绕组（Ｗ＃－［ｐ］）和至少一个次级绕组（Ｗ＃－［ｓ］）的变压器（Ｔｒ）、一个与初级绕组（Ｗ＃－［ｐ］）和电源直流电压（Ｖ＃－［Ｉｎ］）串联的可控电源断路器（Ｔ＃－［１］）、一个在一定周期内以频率（ｆ）定时控制切换电源开关（Ｔ＃－［１］）开与关的控制电路（Ａ）、一个用于测量通过电源开关（Ｔ＃－［１］）的电流值（Ｉ＃－［ｓｅｎｓｅ］）并产生一个测量信号（Ｓ＃－［ｓｅｎｓｅ］）作为测量电流值（Ｉ＃－［ｓｅｎｓｅ］）量值的测流装置（Ｍ、Ｒｓｅｎｓｅ）、一个用于产生基准信号（Ｓ＃－［ｒｅｆ］）且基准信号（Ｓ＃－［ｒｅｆ］）为一个与时间无关的恒定基准信号（Ｓ＃－［ｏ］）的基准信号源（Ｑ），以及一个用于比较测量信号（Ｓ＃－［ｓｅｎｓｅ］）与基准信号（Ｓ＃－［ｒｅｆ］）并在测量信号（Ｓ＃－［ｓｅｎｓｅ］）大于基准信号（Ｓ＃－［ｒｅｆ］、Ｕ＃－［ｒｅｆ］）时向控制电路（Ａ）发送关闭电源开关（Ｔ＃－［１］）用信号的比较电路（Ｖ）。基准信号源（Ｑ）连接到一个补偿信号源（Ｑ’），从而使基准信号（Ｓ＃－［ｒｅｆ］）取恒定信号（Ｓ＃－［ｏ］）与补偿信号（Ｓ＃－［Ｋｏｍｐ］）和的值，其中补偿信号源用于产生一个随时间变化的补偿信号（Ｓ＃－［Ｋｏｍｐ］）。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电路布置，该电路布置用于产生电流可控开关式电源装置用开关信号，如权利要求1的特征陈述条款中所述，其中包括一个含有至少一个初级绕组和至少一个次级绕组的变压器。
技术介绍
本专利技术所基于的、已知的此类电路布置，已有大量在现有技术的基础上改进的形式。例如在本文中，应参考“U.Tietze和Ch.Schenk，《半导体电路技术》第10期，Springer Verlag，Berlin Heidelberg，纽约，1993，第456页之后”。这些电路布置基本上均基于一种与初级绕组串联而连接到输入直流电压的可控电源开关。该电路布置还有一个以时钟频率节拍定时切换电源开关的开与关的驱动电路、一个测量通过电源开关的电流并产生一个为测量电流量值的测量信号的测流装置、一个用于产生基准信号且基准信号为一个与时间无关的恒定基准信号的基准信号源，以及一个用于比较测量信号与基准信号并在测量信号大于基准信号时向控制电路发送关闭电源开关信号的比较电路。原理上，这种开关式电源装置的运算方法如下开关式电源装置输出电压是在对通过电源开关的电流进行测定的基础上进行调节的首先，来自驱动电路的开关脉冲闭合电源开关。由于与电源开关串联的变压器初级绕组的感应作用，通过电源开关的电流强度基本上呈线性上升。电流强度达到特定值时，则驱动电路再次切断电路开关。这种情况下重要的一点是，通过电源开关的电流强度不会超过最大值。电流强度的最大允许值取决于相应的应用场合，也就是说，取决于输入电压以及变压器次级所连接的负载。如果电流强度超过最大值，则会导致非常不良的输出电压控制误差。最恶劣的情况下，如果通过电源开关电流强度超过最大值，则可能造成热过载并毁坏电源装置。此外，变压器次级输出电压过高可能产生对负载供电的干扰，甚至会破坏负载。驱动电路用于切断电源开关的信号一般是用测流装置测量通过电源开关的电流强度的方法产生的。这种情况下，产生一个测量信号，其量值为通过电源开关的电流强度测量值。此瞬时值与恒定基准信号进行比较，其中基准信号是一种与时间无关的信号，由上述基准信号源提供。如果测量信号大于提供的此基准信号，则该比较电路向驱动电路发送一个可切断电源开关的信号。对于这种电流可控开关式电源装置，通过变压器初级绕组及电源开关的电流强度的上升速度——如上所述——取决于应用电路的相应运行状态(运行电压、负载)。尤其是这意味着输入直流电压越高，则会导致电流强度上升越快。此外，负载越大(输出功率越大、负载电阻越小)同样也会导致通过初级绕组的初级电流强度上升越快。比较电路和驱动电路连同其集成电路块均以电路系统所决定的延迟时间进行操作。如果测量信号，即测量的初级电流测量电流强度的量值，达到来自基准信号源的基准信号数值，则信号延迟时间(门延迟时间)一过，驱动电路即会切断电源开关。在这此延迟时间内，初级的电流强度继续线性上升。这种情况下在这些延迟时间内电流强度的增大取决于电流强度上升的速度，也就是说，取决于应用电路的相应运行状态，因而取决于输入电压和输出功率。如果输入电压低且输出功率也低，则初级侧的电流强度上升速度便低，因而在这些延迟时间内电流强度的增大也小。因此控制误差会较小，并且没有超过最大值而导致热过载及破坏电源开关和(或)负载的可能性。如果上升速度快，在延迟时间内由电路系统引起的电流强度变化则较大。因此在这种情况下控制误差也大。在这种情况下，如果电流强度超过最大值，则电源开关及(或)负载会很容易热过载并被破坏。依据现有技术，可通过按过载时可能出现的最大功率来选用组件的方法，避免电源装置及(或)负载的破坏。
技术实现思路
本专利技术的目的是开发一种电路布置，该电路布置用于产生电流可控开关式电源装置用开关信号，以最大程度地降低取决于初级侧电流上升的速度的控制误差。依据本专利技术，此目的是通过一种产生电流可控开关式电源装置用开关信号的电路布置来实现的，其中如权利要求1的特征陈述条款中所述，包括一个含有至少一个初级绕组和至少一个次级绕组的变压器。本专利技术有利的具体实施例及改进将在相关权利要求条款中予以规定。本专利技术的主旨是以适当的方式补偿因比较电路和驱动电路所产生的延迟时间。为此，本专利技术规定基准信号源有一个相应的补偿信号源用于产生一个随时间变化的补偿信号，采取的方式为取不随时间变化的基准信号与补偿信号的和作为基准信号的值。这种情况下，可选择不随时间变化的基准信号及随时间变化的补偿信号，使基准信号从电源开关闭合之时开始增大，直到产生切断电源开关的信号为止。如果通过初级绕组的初级侧及电源开关的电流强度上升速度低，则经过很长时间后，相应的测量信号才会大于基准信号。因此很久后才会向驱动电路发送切断电源开关的信号。另一方面，如果初级侧电流强度上升速度很高，则测量信号(初级侧测量电流强度的量值)会大于初期的基准信号值。切断电源开关的信号因此直到很早就会发送给驱动电路。由于延迟时间内发生的电流上升仍然以很高的速度进行，早期发信可使电源开关适时切断，不会造成电流强度以不良的方式超过最大允许值。如果对恒定的基准信号及随时间变化的补偿信号进行适当配置，可实现输出电压控制误差基本与初级侧电流强度上升速度无关。在本专利技术的一种特别有利的具体实施例中，规定可控电源开关为金属氧化物半导体场效应晶体管。因为避免输出电压不良控制误差的主要目的是减少热过载，所以采用了可用较低功率驱动的电压可控(场效应)晶体管而不采用电流可控(双极)晶体管。这种晶体管还有另外一个优点，即很容易设计用于任意所需功率级。在本专利技术另一种有利的具体实施例中，规定测量信号为测流电压信号。这种用于测量初级侧电流强度的电压信号，可非常容易地用连接在包含初级绕组及电源开关的初级电路中的测流电阻器来产生。比较电路则可非常容易地借助现有技术中已知的传统比较器(电流传感比较器)来实现。本专利技术规定在电源开关闭合时，基准信号取恒定基准信号的值，在最终切断电源开关时再次降到恒定基准信号初始值之前，一直增大直到产生切断电源开关的信号为止。因此，基准信号呈现为一种基本上为周期性的信号，该信号以时钟频率随的节拍振荡，电源开关则以该时钟频率闭合与切断。由于这种周期性时钟信号均用于驱动电源开关，可很容易地产生这种交变基准信号。基准信号在一个时钟周期终点相对于初始值的下降，确保了规定的开关过程的发生，其中初始值对应于恒定基准信号值。本专利技术规定电源开关已经闭合时的补偿信号为按指数曲线上升的信号、线性上升的信号、按平方律上升的信号或按幂函数上升的信号。一方面，这种信号曲线可非常容易地用传统电路技术实现，而另一方面，它们也容易与各种具体应用场合相匹配。为此，本专利技术进一步规定恒定基准信号及(或)补偿信号的曲线为(外部)可调信号，需要更改整个电路布置。“外部”调节功能不只意味着如本专利技术所述的集成电路形式的电路布置中，要有可用于调节基准信号的引线。“外部”调节功能还意味着基准信号是在所谓晶片测量时通过采用所谓“齐纳击穿”并联内部电阻的方法设定的。这样，外部是指根据输入电压及(或)负载进行“自动”调节。这样便可进行大量生产，同时仍然可具体与应用场合相匹配。在本专利技术一项特别有利的具体实施例中，规定补偿信号源为差动放大器。该参考放大器的非反相输入通过无电抗电阻连接到基准接地电位。现有技术的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路布置，该电路布置用于产生电流可控开关式电源装置用开关信号，其中包括一个至少含有一个初级绕组（ｗ↓［ｐ］）和至少一个次级绕组（ｗ↓［ｓ］）的变压器（Ｔｒ），－含有一个可控电源开关（Ｔ↓［１］、Ｔ↓［１］′），该电源开关通过与初级绕 组（ｗ↓［ｐ］）串联的方法连接到一个输入直流电压（Ｖ↓［Ｉｎ］）上；－含有一个驱动电路（Ａ），该电路用于以时钟频率（ｆ）及时定时电源开关（Ｔ↓［１］、Ｔ↓［１］′）的开与关；－含有一个测流装置（Ｍ、Ｒ↓［ｓｅｎｓｅ］），用于测量通过 电源开关（Ｔ↓［１］、Ｔ↓［１］′）的电流大小（Ｉ↓［ｓｅｎｓｅ］）并产生一个测量信号（Ｓ↓［ｓｅｎｓｅ］、Ｕ↓［ｓｅｎｓｅ］）作为测量电流强度（Ｉ↓［ｓｅｎｓｅ］）的量值；－含有一个基准电压源（Ｑ），用于产生基准信号（Ｓ↓［ｒｅｆ］、 Ｕ↓［ｒｅｆ］），其中基准信号（Ｓ↓［ｒｅｆ］、Ｕ↓［ｒｅｆ］）为与时间无关的恒定基准信号（Ｓ↓［０］、Ｕ↓［０］）；－含有一个比较电路（Ｖ），用于比较测量信号（Ｓ↓［ｓｅｎｓｅ］、Ｕ↓［ｓｅｎｓｅ］）与基准信号（Ｓ↓［ｒｅｆ］、Ｕ↓［ ｒｅｆ］）并用于在测量信号（Ｓ↓［ｓｅｎｓｅ］、Ｕ↓［ｓｅｎｓｅ］）大于基准信号（Ｓ↓［ｒｅｆ］、Ｕ↓［ｒｅｆ］）时向驱动电路（Ａ）发送切断电源开关（Ｔ↓［１］、Ｔ↓［１］′）的信号；其特征是－基准信号源（Ｑ）有一个相应的补偿信号源 （Ｑ′），用于产生一个随时间变化的补偿信号（Ｓ↓［Ｃｏｍｐ］、Ｕ↓［Ｃｏｍｐ］），使基准信号（Ｓ↓［ｒｅｆ］、Ｕ↓［ｒｅｆ］）取恒定基准信号（Ｓ↓［０］、Ｕ↓［０］）与补偿信号（Ｓ↓［Ｃｏｍｐ］、Ｕ↓［Ｃｏｍｐ］）和的值，其中在闭合电源开关（ｔ↓［１］、ｔ↓［１］′）时的基准信号（Ｓ↓［ｒｅｆ］、Ｕ↓［ｒｅｆ］）小于切断电源开关（ｔ↓［１］、ｔ↓［１］′）时的基准信号。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：M发伦卡姆普，H贾斯伯格，弓小武，
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]