开关型电源电路制造技术

一种将直流输入电压变换为直流输出电压的开关型电源电路包括：一个连接在输入电压端子之间、由一个可控的电源开关和一个电感元件构成的串联装置，使电源开关交替通断的控制装置以及一个耦合于电感元件、以获得输出电压的整流器，电感元件和一个电容相耦合在开关和整流器无电流期间形成电压振荡谐振电路的一部分。该电路还包括在电感元件两端的电压或流过电容器的电流基本上为零时中断谐振电路中振荡的装置。该措施能确保减小电路中的消耗或电路的同步。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种将直流输入电压变换成直流输出电压的开关型电源电路，它包括一个由可控的电源开关和接在输入电压端子之间的电感元件组成的串联装置;使电源开关交替导通和不导通的控制装置;与电感元件相耦合以便于获得输出电压的一个整流器，该电感元件与一个电容相耦合用以在所说开关和整流器无电流时期内形成谐振电路，电压振荡就出现在该谐振电路中。包括一个谐振电路的这种开关型电源电路是公知的。本申请人在荷兰的专利申请8502339(PHN11.470)中描述了这种例子。尽管输入电压和/或与输出电压连接的负载可能会发生变化，但是输出电压可基本上保持为一个常数，例如，因为加到可控开关的控制信号频率可作为该输出电压的一个函数来控制。该控制信号可以由一个振荡器产生，或以一种不同的方法，自激电路产生。按照本专利技术，上面所描述的那种电源电路其特征在于它包括一个装置，该装置在该电感元件两端的电压或通过所说电容的电流基本为零时刻将该谐振电路中的振荡中断。由于这一措施，振荡在高信号电平时刻被中断，也就是在流过电感的电流或者是电容两端的电压以及因此在相关元件中贮存的能量具有极限值的时刻中断。在中断期间，这些数值几乎保持为它们的极限值，此后，从该值开始恢复振荡。正如从进一步的描述中所看到的，这种中断具有许多优点。例如，可以消除在其他情况下会出现的自由振荡，因此该电路消耗的能量减少了。中断振荡的装置可以是同步装置，在时间轴上，周期性地连续出现中断的最后时刻。用这种方法，电路总是工作在同一频率上，这正是所期望的。在一个实施例中，电路因此可由这些装置同步，而不会出现自由振荡并且可按照所说专利申请所描述的方法来减小导通电源开关所消耗的能量。在另一个实施例中，该电路是一种工作在非连续模式的直流电压回扫变换器，其中在振荡出现期间，流过电感的电流变成零，因此按照本专利技术的中断可以减小导通损耗，而该电路可用另一种公知方法同步。如果将本专利技术用于图象显示设备，该电路的优越特性在于所说的一个接一个的时刻与行偏转信号的频率相同，或是该信号频率的倍数，该信号在图象显示设备中是有效的。结果，由于切换电路中各种开关元件引起的干扰相对于行偏转是固定的，即使在显示屏上能看见这些干扰，也不会很令人讨厌。按照本专利技术的电路，其优越的特征在于中断振荡的装置构成了一个箝位电路，以便在电感元件两端的电压基本上变成零的时刻以及该时刻之后将该电压基本上保持为零。该措施确保了电容两端的电压在中断期间基本不变。最好，该箝位电路还可包括一个与第二开关串联的单向导电元件，由此形成的串联装置再与电感元件并联。这保证了中断在正确的时刻开始，因为不会出现电压跳变，这对电容是安全的。在另一个实施例中，该电路的特征在于中断振荡的装置包括一个与电容串联的第二可控开关，用于在流过电容的电流基本为零的时刻中断该电容的电流通路。但是，这一实施例只能用于电感元件两端的容量比谐振回路中电容器的容量小的情况。下面将通过例子，参照附图对本专利技术进行详细描述。附图说明图1示出本专利技术电路第一个实施例的电路图。图2示出其中所出现的波形。图3示出本专利技术电路第二个实施例的电路图。图4示出在第二个实施例中出现的波形。图5示出在输入电压和/或负载变化的情况下，出现在第一实施例电路中的波形。图6示出按照图1原理电路的一个实施例的一张更详细的电路图。图7示出在图6电路中出现的波形。图8示出本专利技术电路的第三个实施例的电路图。图1所示的电源电路包括一个可控的电源开关，它由一个NPN电源开关晶型管Tr形成，其集电极连接到电感L，发射极接地。元件L的另一端连接到直流输入电压源Vi的正端，而该电压源的负端也接地，该电压源比如是一个交流整流器。整流器D的正极，二极管D1的正极和电容C也接到晶体管Tr的集电极上。第二可控开关S设在二极管D1负极和所说电压源正端之间，另外一个平滑电容Co和一个由电阻R表示的负载设置在整流器D的负极和同一电压正端之间。电容C未连接到所述集电极的那个端子接地。晶体管Tr的基极与公知的控制装置(但未示出)连接，该控制装置可使该晶体管在开和关两种状态交替变换。开关S的控制装置也未示出。在工作时，直流电压Vo出现在元件Co和R的并联装置的两端，该电压就是图1电路的输出电压，元件D、Co和R的结点电压是Vi+Vo。图2a表示电感L两端电压的变化，图2b表示流过电感L的电流I的变化。晶体管Tr在t0时刻之前打开，其集电极电压基本上为零，因此，电压V基本上等于Vi，而此时电流I线性增加以使能量存贮在电感L之中。在t0时刻晶体管被关闭，因此其集电极电压按正弦时间函数增加，而此时电压V按相同的函数减少以及电流I按余弦时间函数变化。这些函数是由电感L和电容C组成的谐振电路的调谐频率确定的。在t1时刻，电压V达到零值而电流I变为最大。在到达t1时刻之前，开关S的状态，即导通或不导通是无关紧要的，因为二极管D1正极的电压比Vi低。因此，无论开关S在t1时刻或在t1之前导通，直到该点过去之后，电流I都不会流过二极管D1和开关S。二极管D1和开关S构成了一个箝位电路，它使晶体管Tr集电极上的电压基本上箝位在Vi值上，同时因为元件D1和S两端的压降非常低而电压V基本上变成零，并且电流I基本上保持在t1时刻所具有的值上。结果，振荡被中断。只要开关S保持导通，该状态将继续下去。在t2时刻，开关S关断，振荡过程恢复。电流I再流向电容C。其上的电压增加并高于Vi，因此电压V按照正弦函数变成负的，而电流I按照余弦函数减少。电容C两端的电压继续增加直到t3时刻达到电压值Vi+Vo，该值使得整流器D导通。然后电压V保持等于-Vo，而电流I线性减少并流向电容Co以对它再充电，确切地说，再充电直到t4时刻电流I达到零值为止。元件L不再具有任何能量。在t4时刻之后，整流器D没有电流传输，因此电感L和电容C再次构成一个谐振电路。现在电容按照前述相同的余弦函数向电感放电，电流I此时是负极性。电压V按照与前面相同的正弦函数从-Vo值开始增加。在t5时刻电压V越过零，在t6时刻电流I变成零而电压V达到Vo值、晶体管Tr集电极上的电压值恢复到Vi-Vo。这是该电压可能的最低值。在t6时刻，比如按照本申请人在荷兰的专利申请8502339(PHN 11.470)中所描述的方法，使晶体管Tr导通。此处可参考该申请的内容。晶体管的集电极电流流过电感L并且该电流按照时间的线性函数增加。这与t0时刻之前的情况相同。从上面可以很清楚地看到在t1和t2之间使振荡中断的时间间隔取决于开关S被关断的时刻t2的位置，该时刻是一个同步时刻，它响应于加到开关S的一个脉冲的后沿。该脉冲的前沿可出现在任何时刻，只要该时刻位于晶体管Tr集电极上的电压开始低于Vi值的那个时刻或在其之后，该时刻也就是在图2中早于t5时刻并等于或晚于t1时刻的一个时期。没有周期性出现的同步脉冲时，t1至t2之间的间隔减少到零并且该电路具有一个自然的固定频率，该频率比如是由晶体管Tr的控制装置中的一个振荡器确定的。用另一种方法，图1的电路可形成一个自振电路部分，它可在无同步脉冲的情况下自由工作。很明显，在同步的情况下，位于图2中t1时刻之后的时刻被延迟，这使得振荡周期变长，因而振荡频率比自由振荡的情况要低。在图3的实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将直流输入电压转换成直流输出电压的开关型电源电路，包括一个连在输入电压端子之间的、由一个可控电源开关和一个电感元件组成的串联装置，用于使电源开关交替导通和不导通的控制装置，以及一个耦合于电感元件用于获得输出电压的整流器，该电感元件和一个与之相连的电容器相耦合并在开关和整流器无电流的时期内形成谐振电路的一部分，电压振荡就出现在该谐振电路中，其特征在于，该电源电路包括中断振荡的装置，用以在电感两端的电压或流过电容器的电流基本上为零时，中断谐振电路中的振荡。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼厄斯AM马林纳斯，
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]