CN1402098A - 伏特－秒箝制电路电源供应器 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种伏特－秒箝制电路电源供应器，它包括：一变压器、一伏特－秒箝制电路以及一电压反馈控制器；变压器包括一一次侧线圈，与一输入电源电连接，以及一二次侧线圈，提供输出电压；伏特－秒箝制电路，控制一次侧线圈电压导通与关闭的切换，并限制一次侧线圈两端的电压值与电压导通时间的乘积值不大于一预定值；以及电压反馈控制器，反馈输出电压和产生一反馈信号，根据反馈信号的大小，调变一次侧线圈的一工作周期的导通时间，用以维持伏特－秒箝制电路电源供应器的输出电压大小。本发明可提供稳定的输出电压并用以避免变压器饱和，进而可保护一次侧开关组件和缩小变压器体积。
Description
技术领域
本发明涉及一种伏特-秒箝制电路电源供应器。
背景技术
现有的电源供应器，如图1所示，包括一输入电源Vin、一变压器1、一脉波宽度调变(PWM)产生器2、一电压反馈控制器3以及一晶体管开关4。所述输入电源Vin是提供所述电源供应器的一输入电压；所述变压器1包括一一次侧线圈，它与所述输入电源Vin电连接，以及一二次侧线圈，它提供一输出电压；所述电压反馈控制器3撷取所述输出电压作为电压反馈，将一信号反馈至所述脉波宽度调变产生器2，调变所述脉波宽度调变产生器2的一工作周期(duty cycle)，决定所述晶体管开关4的导通与关闭，以控制所述变压器1的所述一次侧线圈的电压导通周期，补偿所述输入电压的改变或所述二次侧线圈因负载效应所造成所述输出电压的改变，以维持一固定输出电压。然而，现有的电源供应器会因为负载急速变大、通电时，使得所述工作周期(duty cycle)瞬间的导通时间过大(附注：最大导通时间为100％，也即完全导通；最小为0％，也即完全关闭；一般操作设定在50％。)，而造成变压器饱和而破坏晶体管开关，现有的解决方式是通过增加所述变压器1的一次侧线圈数或变大铁心，以防止所述变压器的饱和，但此方式会增加所述电源供应器的成本以及所述电源供应器的重量，难以符合工业上的使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种伏特-秒箝制电源供应器，以提供稳定的一输出电压并用以避免变压器饱和，进而可保护一次侧开关组件和缩小变压器体积。
为实现上述目的，本发明的伏特-秒箝制电路电源供应器，它与一输入电源电连接以提供稳定的一输出电压，其特点是包括：一变压器，包括一一次侧线圈以及一二次侧线圈，所述一次侧线圈，它与所述输入电源电连接，以及所述二次侧线圈，它提供所述输出电压；一伏特-秒箝制电路，它电连接所述一次侧线圈，控制所述一次侧线圈电压导通与关闭的切换，并限制所述一次侧线圈两端的电压值与电压导通时间的乘积值不大于一预定值；以及一电压反馈控制器，它电连接所述伏特-秒箝制电路，并反馈所述输出电压，根据所述输出电压的大小，产生一反馈信号，所述反馈信号反馈至所述伏特-秒箝制电路，根据所述反馈信号的大小，所述伏特-秒箝制电路调变所述一次侧线圈工作周期的导通时间，用以维持所述伏特-秒箝制电路电源供应器所输出的所述输出电压大小。
根据上述的构想，其中所述伏特-秒箝制电路包括：一锯齿波产生器，它提供一锯齿波，所述锯齿波的一斜坡上升速率与所述输入电压成正比；一脉宽调变(PWM)产生器，它提供一脉宽调变；一二极管，其一负端电连接所述脉宽调变产生器的一输出端，当所述脉宽调变为一低电准位时，所述锯齿波产生器输出所述低电准位，当所述脉宽调变产生器提供的所述脉宽调变为一高电准位时，所述锯齿波产生器输出所述锯齿波；一比较器，其负端电连接一第一电准位，其正端电连接所述锯齿波产生器的一输出端；一晶体管开关，其基极电连接所述比较器的一输出端，所述晶体管开关的一集电极端电连接所述所述脉宽调变产生器的一输出端，且所述晶体管开关的一发射极接地；一图腾式输出电路(Totem pole circuit)，其一输入端电连接所述晶体管开关的所述集电极端；以及一金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，其一基极端电连接所述图腾式输出电路的一输出端，所述金属氧化物半导体场效应晶体管的一源极端电连接所述输入电源的另一端电连接，且所述金属氧化物半导体场效应晶体管的一漏极端与所述变压器的所述一次侧线圈的一端电连接。
根据上述的构想，其中所述锯齿波产生器包括：一电阻，所述电阻的一端电连接所述输入电源端；以及一电容，所述电容的一端电连接所述电阻的另一端，且所述电阻与所述电容连接的一节点为所述锯齿波产生器的所述输出端，所述电容另一端接地。
根据上述的构想，其中所述电压反馈控制器还包括一光耦合器，它利用所述光耦合器提供隔离保护，并将所述反馈信号反馈至所述伏特-秒箝制电路。
根据上述的构想，其中所述伏特-秒箝制电路包括：一脉宽调变(PWM)产生器，它提供一脉宽调变；一峰值保持电路(peak holding circuit)，它与所述变压器的所述二次侧线圈的其中的一端电连接，用以取得一电压值；一锯齿波产生器，它提供一锯齿波，与所述峰值保持电路电连接，且所述锯齿波的一斜坡上升速率与所述电压值成正比；一二极管，其一正端电连接所述锯齿波产生器的一输出端，且所述二极管的一负端与所述脉宽调变产生器的一输出端电连接，当所述脉宽调变为一低电准位时，所述二极管导通，且所述锯齿波产生器输出所述低电准位，以及当所述脉宽调变产生器提供的所述脉宽调变为一高电准位时，所述二极管成断路，且所述锯齿波产生器输出所述锯齿波；一比较器，其一负端电连接一第一电准位，且所述比较器的一正端电连接所述锯齿波产生器的一输出端；一晶体管开关，其一基极端电连接所述比较器的一输出端，所述晶体管开关的一发射极端接地，且所述晶体管开关的一集电极端电连接所述脉宽调变产生器的所述输出端；一图腾式输出电路(Totem pole circuit)，其一输入端电连接所述晶体管开关的所述集电极端；一隔离变压器，其一二次侧线圈的一端电连接所述图腾式输出电路的一输出端，且所述二次侧线圈的另一端接地；以及一金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，其一基极端电连接所述隔离变压器的一次侧线圈的一端，所述金属氧化物半导体场效应晶体管的一源极端电连接所述隔离变压器的一次侧线圈的另一端，且所述金属氧化物半导体场效应晶体管的一漏极端与所述变压器的所述一次侧线圈的一端电连接。
根据上述的构想，其中所述峰值保持电路包括：一第一二极管，其正端电连接所述变压器的所述二次侧线圈的一端电连接；以及一第一电容，其一端电连接所述第一二极管的一负端，形成一第一节点且所述第一节点为所述峰值保持电路的一输出端，输出所述电压值，并且所述第一电容的另一端接地。
根据上述的构想，其中所述锯齿波产生器包括：一电阻，其一端电连接所述第一节点；以及一第二电容，其一端电连接所述电阻的另一端，形成一第二节点且所述第二节点为所述锯齿波产生器的所述输出端，并且所述第二电容的另一端接地。
本发明可提供一种伏特-秒箝制电路电源供应器，它利用所述伏特-秒箝制电路限制所述一次侧线圈两端的所述电压值与所述电压导通时间的乘积最大值，以及利用一电压反馈控制器反馈所述输出电压信号至所述伏特-秒箝制电路，而所述伏特-秒箝制电路调变所述一次侧线圈的所述工作周期的所述导通时间，维持所述伏特-秒箝制电路电源供应器的稳定所述输出电压。
为更清楚理解本发明的目的、特点和优点，下面将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明。
附图说明
图1是现有的电源供应器的电路方块图；
图2(a)是本发明第一较佳实施例的伏特-秒箝制电路电源供应器的电路方块图；
图2(b)是本发明第一较佳实施例的伏特-秒箝制电路电源供应器的电路示意图；
图3(a)是本发明第二较佳实施例的伏特-秒箝制电路电源供应器的电路方块图；
图3(b)是本发明第二较佳实施例的伏特-秒箝制电路电源供应器的电路示意图。
具体实施方式
请参阅图2(a)，它是本发明第一较佳实施例的伏特-秒箝制电路电源供应器的电路方块图。如图2(a)所示，一种伏特-秒箝制电路电源供应器，它提供稳定的一输出电压，包括：一变压器5、一伏特-秒箝制电路6以及一电压反馈控制器7。所述变压器5包括一一次侧线圈51以及一二次侧线圈52，所述一次侧线圈51与一输入电源Vin电连接，且所述输入电源Vin提供一输入电压，以及所述二次侧线圈52提供所述输出电压。所述伏特-秒箝制电路6，电连接所述变压器5的所述一次侧线圈51，控制所述一次侧线圈51电压导通与关闭的切换，并限制所述一次侧线圈51两端的电压值与电压导通时间的乘积值不大于一预定值；以及一电压反馈控制器7，电连接所述伏特-秒箝制电路6，并反馈所述输出电压，根据所述输出电压的大小，产生一反馈信号，所述反馈信号反馈至所述伏特-秒箝制电路6，根据所述反馈信号的大小，所述伏特-秒箝制电路6调变所述一次侧线圈51的一工作周期的导通时间，用以维持所述伏特-秒箝制电路电源供应器所输出的所述输出电压大小。
请参阅图2(b)，它为本发明第一较佳实施例的伏特-秒箝制电路电源供应器的电路示意图。如图2(b)所示，所述伏特-秒箝制电路6包括：一锯齿波产生器61、一脉宽调变(PWM)产生器62、一二极管63、一比较器64、一晶体管开关65、一图腾式输出电路(Totem pole circuit)66、以及一金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)67。所述锯齿波产生器61，提供一锯齿波，所述锯齿波的一斜坡上升速率与所述输入电压成正比；所述脉宽调变(PWM)产生器62，提供一脉宽调变；所述二极管63，其一负端电连接所述脉宽调变产生器62的一输出端，当所述脉宽调变为一低电准位时，所述锯齿波产生器61输出所述低电准位，当所述脉宽调变产生器62提供的所述脉宽调变为一高电准位时，所述锯齿波产生器61输出所述锯齿波；所述比较器64，其负端电连接一第一电准位，其正端电连接所述锯齿波产生器61的一输出端；所述晶体管开关65，其基极电连接所述比较器64的一输出端，所述晶体管开关65的一集电极端电连接所述所述脉宽调变产生器62的一输出端，且所述晶体管开关65的一发射极接地；所述图腾式输出电路(Totem polecircuit)66，其一输入端电连接所述晶体管开关65的所述集电极端；以及所述金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)67，其一基极端电连接所述图腾式输出电路66的一输出端，所述金属氧化物半导体场效应晶体管67的一源极端电连接所述输入电源Vin的另一端电连接，且所述金属氧化物半导体场效应晶体管67的一漏极端与所述变压器5的所述一次侧线圈51的一端电连接。
所述锯齿波产生器61包括：一电阻611，所述电阻611的一端是电连接所述输入电源Vin；以及一电容612，所述电容的一端电连接所述电阻611的另一端，且所述电阻611与所述电容612连接的一节点为所述锯齿波产生器61的所述输出端，所述电容612另一端接地。
其中所述电压反馈控制器7还包括一光耦合器71，它利用所述光耦合器71提供隔离保护，并将所述反馈信号反馈至所述伏特-秒箝制电路6。
请参阅图3(a)，它为本发明第二较佳实施例的伏特-秒箝制电路电源供应器的电路方块图。如图3(a)所示，一种伏特-秒箝制电路电源供应器，它提供稳定的一输出电压，其包括：一变压器8、一伏特-秒箝制电路9以及一电压反馈控制器10。
所述变压器8，包括一一次侧线圈81，是与一输入电源Vin电连接，所述输入电源Vin提供一输入电压，以及一二次侧线圈82，它提供一输出电压；所述伏特-秒箝制电路9，它电连接所述变压器8的所述一次侧线圈81，控制所述一次侧线圈81电压导通与关闭的切换，并限制所述一次侧线圈81两端的电压值与电压导通时间的乘积最大值；以及所述电压反馈控制器10，它反馈所述输出电压信号至所述伏特-秒箝制电路9，所述伏特-秒箝制电路9调变所述一次侧线圈81的一工作周期的导通时间，用以维持所述伏特-秒箝制电路电源供应器所输出的所述输出电压大小。
请参阅图3(b)，它为本发明第二较佳实施例的伏特-秒箝制电路电源供应器的电路示意图。如图3(b)所示，所述伏特-秒箝制电路包括：一脉宽调变(PWM)产生器91、一峰值保持电路(peak holding circuit)92、一锯齿波产生器93、一二极管94、一比较器95、一晶体管开关96、一图腾式输出电路(Totem pole circuit)97、所述隔离变压器98以及一金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)99。
所述脉宽调变(PWM)产生器91，它提供一脉宽调变；所述峰值保持电路(peakholding circuit)92，它与所述变压器8的所述二次侧线圈82的其中的一端电连接，用以取得一电压值；所述锯齿波产生器93，它提供一锯齿波，与所述峰值保持电路92电连接，且所述锯齿波的一斜坡上升速率与所述电压值成正比；所述二极管94，其一正端电连接所述锯齿波产生器93的一输出端，且所述二极管94的一负端与所述脉宽调变产生器91的一输出端电连接，当所述脉宽调变为一低电准位时，所述二极管94导通，且所述锯齿波产生器93输出所述低电准位，以及当所述脉宽调变产生器91提供的所述脉宽调变为一高电准位时，所述二极管94成断路，且所述锯齿波产生器93输出所述锯齿波；所述比较器95，其一负端电连接一第一电准位，且所述比较器95的一正端电连接所述锯齿波产生器93的一输出端；所述晶体管开关96，其一基极端电连接所述比较器95的一输出端，所述晶体管开关96的一发射极端接地，且所述晶体管开关96的一集电极端电连接所述脉宽调变产生器的所述输出端；所述图腾式输出电路(Totem pole circuit)97，其一输入端电连接所述晶体管开关96的所述集电极端；所述隔离变压器98，其一二次侧线圈982的一端电连接所述图腾式输出电路97的一输出端，且所述二次侧线圈982的另一端接地；以及所述金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)99，其一基极端电连接所述隔离变压器98的一次侧线圈981的一端，所述金属氧化物半导体场效应晶体管99的一源极端电连接所述隔离变压器98的一次侧线圈981的另一端，且所述金属氧化物半导体场效应晶体管99的一漏极端与所述变压器8的所述一次侧线圈81的一端电连接。
其中，所述峰值保持电路92包括：一第一二极管921，其正端电连接所述变压器8的所述二次侧线圈82的一端电连接；以及一第一电容922，其一端电连接所述第一二极管921的一负端，形成一第一节点923且所述第一节点923为所述峰值保持电路的一输出端，输出所述电压值，并且所述第一电容922的另一端接地。
所述锯齿波产生器93包括：一电阻931，其一端电连接所述第一节点923；以及一第二电容932，其一端电连接所述电阻的另一端，形成一第二节点933且所述第二节点933为所述锯齿波产生器93的所述输出端，并且所述第二电容932的另一端接地。
然而，当负载急速变大、通电时，所述伏特-秒箝制电路电源供应器则需要使所述工作周期(duty cycle)瞬间的一导通时间加大(附注：最大导通时间为100％，也即完全导通；最小为0％，也即完全关闭；一般操作设定在50％。)，因为所述伏特-秒箝制电路的功能，所述一次侧线圈81两端的电压值与电压导通时间的乘积限制在所述乘积最大值，而不会使所述工作周期(duty cycle)瞬间的所述导通时间过大而造成变压器饱和，无须通过增加所述变压器8的一次侧线圈数，防止所述变压器的饱和，可节省所述电源供应器的成本以及减轻所述电源供应器的重量，符合工业上的经济使用。
Claims (7)
1.一种伏特-秒箝制电路电源供应器，它与一输入电源电连接以提供稳定的一输出电压，其特征在于，包括：
一变压器，包括一一次侧线圈以及一二次侧线圈，所述一次侧线圈，它与所述输入电源电连接，以及所述二次侧线圈，它提供所述输出电压；
一伏特-秒箝制电路，它电连接所述一次侧线圈，控制所述一次侧线圈电压导通与关闭的切换，并限制所述一次侧线圈两端的电压值与电压导通时间的乘积值不大于一预定值；以及
一电压反馈控制器，它电连接所述伏特-秒箝制电路，并反馈所述输出电压，根据所述输出电压的大小，产生一反馈信号，所述反馈信号反馈至所述伏特-秒箝制电路，根据所述反馈信号的大小，所述伏特-秒箝制电路调变所述一次侧线圈工作周期的导通时间，用以维持所述伏特-秒箝制电路电源供应器所输出的所述输出电压大小。
2.如权利要求1所述的伏特-秒箝制电路电源供应器，其特征在于，所述伏特-秒箝制电路包括：
一锯齿波产生器，它提供一锯齿波，所述锯齿波的一斜坡上升速率与所述输入电压成正比；
一脉宽调变产生器，它提供一脉宽调变；
一二极管，其一负端电连接所述脉宽调变产生器的一输出端，当所述脉宽调变为一低电准位时，所述锯齿波产生器输出所述低电准位，当所述脉宽调变产生器提供的所述脉宽调变为一高电准位时，所述锯齿波产生器输出所述锯齿波；
一比较器，其负端电连接一第一电准位，其正端电连接所述锯齿波产生器的一输出端；
一晶体管开关，其基极电连接所述比较器的一输出端，所述晶体管开关的一集电极端电连接所述所述脉宽调变产生器的一输出端，且所述晶体管开关的一发射极接地；
一图腾式输出电路，其一输入端电连接所述晶体管开关的所述集电极端；以及
一金属氧化物半导体场效应晶体管，其一基极端电连接所述图腾式输出电路的一输出端，所述金属氧化物半导体场效应晶体管的一源极端电连接所述输入电源的另一端电连接，且所述金属氧化物半导体场效应晶体管的一漏极端是与所述变压器的所述一次侧线圈的一端电连接。
3.如权利要求2所述的伏特-秒箝制电路电源供应器，其特征在于，所述锯齿波产生器包括：
一电阻，所述电阻的一端电连接所述输入电源端；以及
一电容，所述电容的一端电连接所述电阻的另一端，且所述电阻与所述电容连接的一节点为所述锯齿波产生器的所述输出端，所述电容另一端接地。
4.如权利要求2所述的伏特-秒箝制电路电源供应器，其特征在于，所述电压反馈控制器还包括一光耦合器，它利用所述光耦合器提供隔离保护，并将所述反馈信号反馈至所述伏特-秒箝制电路。
5.如权利要求1所述的伏特-秒箝制电路电源供应器，其特征在于，所述伏特-秒箝制电路包括：
一脉宽调变产生器，它提供一脉宽调变；
一峰值保持电路，它与所述变压器的所述等二次侧线圈的其中的一端电连接，用以取得一电压值；
一锯齿波产生器，它提供一锯齿波，与所述峰值保持电路电连接，且所述锯齿波的一斜坡上升速率与所述电压值成正比；
一二极管，其一正端电连接所述锯齿波产生器的一输出端，且所述二极管的一负端与所述脉宽调变产生器的一输出端电连接，当所述脉宽调变为一低电准位时，所述二极管导通，且所述锯齿波产生器输出所述低电准位，以及当所述脉宽调变产生器提供的所述脉宽调变为一高电准位时，所述二极管成断路，且所述锯齿波产生器输出所述锯齿波；
一比较器，其一负端电连接一第一电准位，且所述比较器的一正端电连接所述锯齿波产生器的一输出端；
一晶体管开关，其一基极端电连接所述比较器的一输出端，所述晶体管开关的一发射极端接地，且所述晶体管开关的一集电极端电连接所述脉宽调变产生器的所述输出端；
一图腾式输出电路，其一输入端电连接所述晶体管开关的所述集电极端；
一隔离变压器，其一二次侧线圈的一端电连接所述图腾式输出电路的一输出端，且所述二次侧线圈的另一端接地；以及
一金属氧化物半导体场效应晶体管，其一基极端电连接所述隔离变压器的一次侧线圈的一端，所述金属氧化物半导体场效应晶体管的一源极端电连接所述隔离变压器的一次侧线圈的另一端，且所述金属氧化物半导体场效应晶体管的一漏极端与所述变压器的所述一次侧线圈的一端电连接。
6.如权利要求5所述的伏特-秒箝制电路电源供应器，其特征在于，所述峰值保持电路包括：
一第一二极管，其正端电连接所述变压器的所述二次侧线圈的一端电连接；以及
一第一电容，其一端电连接所述第一二极管的一负端，形成一第一节点且所述第一节点为所述峰值保持电路的一输出端，输出所述电压值，并且所述第一电容的另一端接地。
7.如权利要求5所述的伏特-秒箝制电路电源供应器，其特征在于，所述锯齿波产生器包括：
一电阻，其一端电连接所述第一节点；以及
一第二电容，其一端电连接所述电阻的另一端，形成一第二节点且所述第二节点为所述锯齿波产生器的所述输出端，并且所述第二电容的另一端接地。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Taida Electronic and Power Source (Dongguang) Co., Ltd. Assignor: Delta Optoelectronics Inc. Contract record no.: 2011990000746 Denomination of invention: Volt-second clamp circuit power supply device Granted publication date: 20100512 License type: Exclusive License Open date: 20030312 Record date: 20110803 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100512 Termination date: 20150813 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |