CN1220540A - 铃流变换器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种铃流变换器,包括输入滤波电路、起动电路、磁性元件、输出主回路、辅助电源、反馈控制回路、脉宽调制芯片及其外围控制电路等,所述磁性元件为单变压器结构,且其次级绕组仅为所述辅助电源提供单极性输出,辅助电源再通过中点箝位电路实现双极性输出。本发明减少了磁性元件和其他无源元件的数量,同时又使整体结构大大简化。适合于小功率的铃流变换器,以减少成本,简化线路。

Description

铃流变换器
本发明涉及一种铃流变换器，即利用直流电功率提供交流铃流的电路装置。
在现有的铃流变换器中，通常采用独立的辅助电源加独立的主回路的技术路径，即辅助电源和主回路各自用一个独立的磁性元件。这样可以方便地完成系统的起动、工作和过电流、短路保护等，只需满足独立辅助电源回路先于主回路启动，后于主回路关断的时序即可。然而，这种通用的方案由于需要至少两个变压器和多个副边接线端，在系统构成时所用元件数目较多，结构较为复杂，在小功率的铃流变换器中，不便于降低成本和简化线路。虽然有人提出在铃流模块中使用单变压器结构，但由于主回路采用的是推挽电路，变压器抽头很多(高达18个之多)，变压器结构仍很复杂。此方案虽然减少了磁性元件的数量，但使唯一的一个变压器加工复杂程度大大提高，而且该变压器还只能手工绕制和焊接，极不便于大批量生产。
本发明的目的就是为了解决以上问题，提出一种铃流变换器，降低磁性元件(即变压器)和其他无源元件的数目，同时使其结构大大简化，以达到降低成本、有利于批量生产的目的。
本发明实现上述目的的方案是：一种铃流变换器，包括：输入滤波电路1、起动电路10、磁性元件2、输出主回路3、辅助电源4、反馈控制回路8、脉宽调制芯片U1及其外围控制电路5等，其特征是：所述磁性元件2为单变压器结构，且其次级绕组仅为所述辅助电源4提供单极性输出，即次级绕组只有两个抽头连接到辅助电源4，辅助电源4再通过中点箝位电路6实现双极性输出。
由于采用了以上的方案，铃流变换器中辅助电源和主回路共用同一个变压器，使磁性元件的数量减少到只有一个，另一方面辅助电源采用单端形式，结构大大简化。与现有技术中采用推挽电路方式相比，避免了原先变压器的复杂设计，是一种巧妙的构思，突破了用电路实现双端输出比用变压器直接进行双端输出更复杂的成见。由于元件数目减少，结构简化，磁性元件结构也简化，从而达到了降低成本，便于批量生产的效果。
图1是本发明的电路示意图。
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
参见图1，该实施例所示铃流变换器包括输入滤波电路1、起动电路10、磁性元件2、输出主回路3、辅助电源4、反馈控制回路8、脉宽调制芯片U1(本例采用UC3843，其OUT端输出脉冲幅度由Vcc决定，脉宽由U1-1脚的电位决定)及其外围控制电路5等，所述磁性元件2为单变压器结构，且其次级绕组仅为所述辅助电源4提供单极性输出，即次级绕组只有两个抽头连接到辅助电源4，辅助电源4再通过中点箝位电路6实现双极性输出。
其中，辅助电源4有如下特点：
1)通过第四二极管D4采用峰值整流(见图1)，这样在辅助电源供电流较小时(如20mA以内)，能提供较稳定的辅助电源，给副边反馈控制回路8、正弦波发生器9等供电。
2)磁性元件2的次级绕组的抽头T-6与辅助电源4的Vss端相连，抽头T-10通过第四二极管D4、第二十七电阻R27接辅助电源4的VDD，其中第四二极管D4的阳极接抽头T-10，阴极接第二十七电阻R27，在VDD端与Vss端又跨接有第十七电容C17；由此可见，辅助电源只用了两个抽头。
3)所述中点箝位电路6包括第七三极管Q7、第八三极管Q8等，其中第七三极管Q7是NPN型，第八三极管Q8是PNP型；第七三极管Q7和第八三极管Q8共基极且共发射极，其共同基极通过第五十三电阻R53接VDD，通过第五十四电阻R54接Vss，其共射极即作为辅助电源4的地端GND2；第七三极管Q7的集电极接VDD，第八三极管Q8的集电极接Vss。若VDD与Vss正负两路负载均衡，则GND2显然为中点；若VDD与Vss正负两路负载不均衡，则前述中点箝位电路6保证VDD和Vss的绝对值之差约在1.4V之内。
现有技术中的设计方案未采用单变压器方式可能还基于另一个技术偏见，即：由于辅助电源4要先于主回路3启动，后于主回路3关断，如果采用采变压器、单端形式可能使上述时序的实现非常复杂。但本发明则通过如下的简单、巧妙的电路解决了这一问题，证明其实现并不复杂。该电路如下：
在该铃流变换器中增设一个启动辅助电路7，它的输出端接到脉宽调制芯片U1的控制端U1-1；在起动或异常情况时，所述启动辅助电路7能为脉宽调制芯片提供启动电压，可使启动辅助电路7输出端OUT输出一定占空比的脉冲信号，从而使辅助电源4能先于输出主回路3起动；而在正常工作时刻，所述启动辅助电路不工作，脉宽调制芯片U1的工作仅由反馈控制回路8控制。本例中，上述启动辅助电路7包括第六三极管Q6、五十二电阻R52等，第六三极管Q6的集电极与五十二电阻R52串联后接于脉宽调制芯片的U1-1端，发射极接于地端；第六三极管Q6的基极通过第六十二电阻R62接地端，通过第五十九电阻R59、第五十一电阻R51接起动信号START端，通过第五十九电阻R59、第十五二极管D15接脉宽调制芯片U1的参考信号端VREF，其中第十五二极管D15的阴极一端是接在VREF端。
当系统启动前，原边辅助绕组上无感应电压，START点电位为零，第六三极管Q6截止，UC3843第U1-1脚通过第十一电阻R11接地。由于该芯片U1-1脚内部有一电流源，如果第十一电阻R11的电阻足够大，利用该电流源在第十一电阻R11上形成的电压可以开启UC3843，使其输出端OUT输出一定占空比的脉冲，整个系统启动；其后，辅助电源绕组T-1、T-5抽头上获得电压，START点电位升高，第六三极管Q6饱和导通，U1-1变为通过第五十二电阻R52和第十一电阻R11的并联电路接地，形成的电压不足以开启UC3843，其输出端无脉冲，系统进入正常工作。当系统由于其他异常原因(如过流保护)封住UC3843脉冲时，以上辅助回路4自动切入，使系统能够正常启动，恢复正常状态。
也可以仅用第十一电阻R11代替启动辅助电路7。只要第十一电阻R11的阻值足够大，在第十一电阻R11上形成的分压可以开启UC3843，即可使UC3843输出端OUT保持一个恒定的输出，使系统随时可以启动。其缺点是增加了功耗。
本发明所公开的方案可广泛用于小功率(如3W)铃流变换器中，使其“小功率”的特点得到充分利用，以降低成本，便于批量生产，具有很大的实用价值。

Claims (5)

1．一种铃流变换器，包括：输入滤波电路(1)、起动电路(10)、磁性元件(2)、输出主回路(3)、辅助电源(4)、反馈控制回路(8)、脉宽调制芯片U1及其外围控制电路(5)等，其特征是：所述磁性元件(2)为单变压器结构，且其次级绕组仅为所述辅助电源(4)提供单极性输出，即次级绕组只有两个抽头连接到辅助电源(4)，辅助电源(4)再通过中点箝位电路(6)实现双极性输出。
2．如权利要求1所述的铃流变换器，其特征是：还有一个启动辅助电路(7)，它的输出端接到脉宽调制芯片U1的控制端U1-1；在起动或异常情况时，所述启动辅助电路(7)能为脉宽调制芯片提供启动电压，可使启动辅助电路(7)输出端OUT输出一定占空比的脉冲信号，从而使辅助电源(4)能先于输出主回路(3)起动；而在正常工作时刻，所述启动辅助电路不工作，脉宽调制芯片U1的工作仅由反馈控制回路(8)控制。
3．如权利要求1或2所述的铃流变换器，其特征是：磁性元件(2)的次级绕组的抽头T-6与辅助电源(4)的Vss端相连，抽头T-10通过第四二极管D4、第二十七电阻R27接辅助电源(4)的VDD，其中第四二极管D4的阳极接抽头T-10，阴极接第二十七电阻R27，在VDD端与Vss端又跨接有第十七电容C17；
所述中点箝位电路(6)包括第七三极管Q7、第八三极管Q8等，其中第七三极管Q7是NPN型，第八三极管Q8是PNP型；第七三极管Q7和第八三极管Q8共基极且共发射极，其共同基极通过第五十三电阻R53接VDD，通过第五十四电阻R54接Vss，其共射极接辅助电源(4)的地端GND2；第七三极管Q7的集电极接VDD，第八三极管Q8的集电极接Vss。
4．如权利要求1或2所述的铃流变换器，其特征是：启动辅助电路(7)包括第六三极管Q6、五十二电阻R52等，第六三极管Q6的集电极与五十二电阻R52串联后接于脉宽调制芯片的U1-1端，发射极接于地端；笫六三极管Q6的基极通过第六十二电阻R62接地端，通过第五十九电阻R59、第五十一电阻R51接起动信号START端，通过第五十九电阻R59、第十五二极管D15接脉宽调制芯片U1的参考信号端VREF，其中第十五二极管D15的阴极一端是接在VREF端。
5．如权利要求3所述的铃流变换器，其特征是：启动辅助电路(7)包括第六三极管Q6、五十二电阻R52等，第六三极管Q6的集电极与第五十二电阻R52串联后接于脉宽调制芯片的U1-1端，发射极接于地端；第六三极管Q6的基极通过第六十二电阻R62接地端，通过第五十九电阻R59、第五十一电阻R51接起动信号START端，通过第五十九电阻R59、第十五二极管D15接脉宽调制芯片U1的参考信号端VREF，其中第十五二极管D15的阴极一端是接在VREF端。
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