CN1520016A - 开关电源电路 - Google Patents

Abstract

一种开关电源电路，用于防止在间歇振荡动作时产生异常音，以便能无障碍地启动。该开关电路包括：检测间歇振荡时由脉冲变压器的驱动绕组T3激励的正向电压减少的电压检测电路(1)；在所述电压检测电路检测出正向电压的减少时进行动作的峰值电流限制电路(3)；通过峰值电流限制电路动作而动作，使流过功率晶体管的电流变小的过电流检测电路(6)；从电源投入时到变成正常状态之间使峰值电流限制电路停止工作的输入电压检测电路(15)。

Description

开关电源电路

技术领域

本发明涉及具备轻载间歇振荡对应电路以实现低消费电力化的开关电源电路。

背景技术

众所周知，在现有的开关电源电路中、特别是RCC(ringing chokeconverter)电源方式中，轻载时发生间歇振荡。但在该间歇振荡状态，产生‘Pi，Pi’声和‘Bi，Bi’声，被称作异常振荡，被当作不允许发生的状态。然而，该状态具有减少消费损失电力的效果，如果在待机时等使用，则在实现电路的低消费电力化上非常有效。但是，由于有产生如此的异常声的问题，现实情况是未实用化。

因此，如果上述电路在轻载时不产生异常声而能间歇振荡工作，则在开关电源电路待机时呈现与利用内部振荡器的电源电路使用的轻载间歇(被称作成组方式(burst mode))同样的效果，可减少在待机时等的消费电力。

特别是RCC电源方式的轻载间歇振荡时能够听到异常声的原因是因为，如果发生间歇振荡，则反复进行启动动作，与次级的输出端子相连的电解电容等的充电能量需要很多，为了提供该能量，功率晶体管(同TR2)流过很大的脉冲电流，因此振荡频率变慢，并进入音频区域。这种反复可不断发生。

图5是防止在轻载间歇振荡时听到异常声的开关电源电路。R1是用于检测流过功率晶体管TR2的电流的大电力型功率电阻。该电路结构是为了对应以下情况以获得同样的效果：伴随AC电源的输入电压的上升，为使控制系统S中的过电流保护开始点变化(相同电流值时也及早动作)而将进行补偿的参数(r2)加到过电流检测用晶体管TR1等。因此，该电路方式是：伴随输入电压的变化，将与该变化电压成比例变化部分相连的过电流保护电路补偿电阻r2流过的电流11，与由电流检测用功率电阻R1获得的电压V1混合，使过电流检测用晶体管TR1动作。

即，利用该方式，不是改变检测功率晶体管TR2流过电流的检测电阻值自身而使检测电压上升，而是使过电流保护电路补偿用电阻r2的值与成组方式(burstmode)相似地变小以获得同样的效果。由此，设定电阻值r2＞r3，在开关SW1开通时，等价地使其成为比r2还小的电阻值(电阻r2与电阻r3并联的状态)，使流过过电流保护电路补偿用电阻的电流变大。

由此，过电流保护电路的动作开始电平变低，使功率晶体管TR2流过的电流是比初始设定值低的电流值，过电流保护电路更快地动作。这是利用依据输入电压的过电流保护补偿用电压，等价地使过电流检测电压升高，使过电流保护开始点及早动作。

因此，功率晶体管TR2的漏极电流Id只流过很小，则‘Pi，Pi’声等的异常声就听不到。

[专利文献1]

特开2001-238440号公报

待机时等的轻载时以间歇振荡动作，以实现电路的低消费电力化。通过峰值电流限制电路减少间歇振荡动作时产生的峰值电流的峰值，并使异常声、振荡声不被听见，如前所述，是使过电流保护电路补偿用电阻r2的值与成组方式(burstmode)相似地变小以获得同样的效果。由此，设定电阻值r2＞r3，在开关SW1开通时，等价地使其成为比r2还小的电阻值(电阻r2与电阻r3并联的状态)，使流过过电流保护电路补偿用电阻的电流变大。

但是由于使开关SW1短路，则变为轻载必须借助外部信号。因此需要额外的输入端子而造成成本上升。

这里可考虑以下结构：以电压检测电路检测脉冲变压器的正向电压的减少，通过峰值电流限制电路的动作强制降低过电流检测电路的动作开始电压，以使功率晶体管流过的电流比通常的过电流检测电路的动作设定值小的电流值进行过电流检测电路的动作，不像现有技术那样从外部施加信号，在轻载时即使间歇振荡也不产生异常声。

但是开关电源启动时，由于最初没有由脉冲变压器的驱动绕组激励的正向电压，因此峰值电流限制电路进行动作。由此使功率晶体管的峰值漏极电流减少，不能获得通常状态的电力，不能启动。

发明内容

本发明的开关电源电路是由开关电源电路自身检测出轻载，在间歇振荡动作时，减少功率晶体管的峰值漏极电流，从而在通常的负载状态时也可启动。

该开关电源电路，将AC电源的AC电压通过整流电路进行整流，将提供给脉冲变压器的整流电压进行开关转换，对与所述脉冲变压器的次级绕组连接的负载提供规定的负载电压，包括：电压检测电路，检测间歇振荡时由脉冲变压器的驱动绕组激励的正向电压的减少；峰值电流限制电路，在所述电压检测电路检测出正向电压减少时进行动作；过电流检测电路，通过峰值电流限制电路动作而动作，使流过功率晶体管的电流减少；输入电压检测电路，从电源投入时到变成正常状态之间使所述峰值电流限制电路停止工作。

本发明还提出一种开关电源电路，所述输入电压检测电路包括：第1及第2电压检测电阻，在所述整流电路的输出与地之间串联连接；电容，与所述第2电压检测电阻并联连接；第1电压检测晶体管，其基极与所述第1及第2电压检测电阻的接点连接；第2电压检测晶体管，由第1电压检测晶体管控制，使峰值电流限制电路动作或不动作。

本发明还提出一种开关电源电路，将AC电源的AC电压通过整流电路进行整流，将提供给脉冲变压器的整流电压进行开关转换，对与所述脉冲变压器的次级绕组连接的负载提供规定的负载电压，包括：电压检测电路，检测间歇振荡时由脉冲变压器的驱动绕组激励的正向电压的减少；峰值电流限制电路，在所述电压检测电路检测出正向电压减少时进行动作；过电流检测电路，通过峰值电流限制电路动作而动作，使流过功率晶体管的电流减少；动作电压提供电路，在电源电压变成正常状态时给所述峰值电流限制电路提供动作电压。

本发明还提出一种开关电源电路，所述动作电压提供电路包括：第1及第2电压检测电阻，在所述整流电路的输出与地之间串联连接；电容，与所述第2电压检测电阻并联连接，而提供给峰值电流限制电路的动作电压是所述电容充电的充电电压。

附图说明

图1是本发明的开关电源电路的方框图。

图2是本发明的开关电源电路的电路图。

图3是本发明的开关电源电路的方框图。

图4是本发明的开关电源电路的电路图。

图5是现有技术的开关电源电路的电路图。

具体实施方式

参照图1-图4详细说明本发明的实施方式。

图1是本发明的防止了轻载间歇振荡时听到异常声而又能启动的开关电源电路。与现有技术相同的结构部分记为相同的符号。

脉冲变压器T的初级绕组T1侧的AC电源(未图示)的AC电压经由整流二极管D1施加给构成该开关电源电路的各结构元件。

TR2是被施加整流二极管D1整流的电压而导通的功率晶体管，电阻R11是伴随AC电源的输入电压的上升，为使过电流保护开始点变化而进行补偿的补偿电阻，是将变压器T的驱动绕组T3激励的正向电压加到控制电路5的过电流检测电路6的第1补偿电阻。

另外，C1是与次级绕组T2侧的输出端子相连的电解电容，经由该电解电容C1与负载电路(未图示)相连。

电压检测电路1检测间歇振荡时脉冲变压器T的驱动绕组T3激励的正向电压的减少。峰值电流限制电路3依据电压检测电路1检测出正向电压的减少进行动作。包含于控制电路5的过电流检测电路6依据峰值电流限制电路的动作进行动作，减少流过功率晶体管的电流。

输入电压检测电路15在从启动到脉冲变压器T的次级绕组T2激励的负载电压变为正常电压之前使峰值电流限制电路3不动作。

由上述结构，则通常动作时通过电压检测电路1检测正向电压减少的检测电压不能被检测出，峰值电流限制电路3不动作。因此过电流检测电路6依据流过第1补偿电阻R11的电流值而产生的电压进行动作。

结果，通常动作时，流过的电流一直到取得最大输出电力，由此产生间歇振荡时，功率晶体管TR2象现有技术那样流过很大的电流，成为产生异常声的原因。

但本发明的开关电源电路在待机状态的电压间歇振荡时通过电压检测电路1检测驱动绕组T3产生的正向电压的减少。如果检测出正向电压减少，则使峰值电流限制电路3动作，强制降低过电流检测电路6的动作开始电压。

通过强制降低过电流检测电路6的动作开始电压，流过功率晶体管TR2的电流以比通常的过电流检测电路6的动作设定时小的电流值使过电流检测电路6动作。而且由此降低过电流保护动作电平，从而降低流过功率晶体管TR2的电流的峰值。

另外，过电流检测电路6以与脉冲变压器T的次级绕组T2相连的电解电容C1的充电电压比通常动作时低的电压开始动作，因此，即使间歇振荡也不降低启动时的振荡频率，成为高于声波的振荡频率，听不见异常声。

然而，由于启动时驱动绕组T3激励的正向电压自身不存在，因此轻载时呈现与间歇振荡同样的状态，由电压检测电路1判断正向电压较低，峰值电流限制电路3动作使过电流检测电路6以低电压动作，抑制了功率晶体管TR2的峰值电流而不能启动。

但是本发明的开关电源电路中，输入电压检测电路15在从启动到脉冲变压器T的次级绕组T2激励的负载电压变为正常电压之前使峰值电流限制电路3不动作。因此，过电流检测电路6按通常动作，使功率晶体管TR2流过通常的峰值电流，可无障碍启动。

图2是表示本发明的开关电源电路的其他实施例的电路图。

脉冲变压器T的初级绕组T1侧的AC电源(未图示)的AC电压经由整流二极管D1施加给构成该开关电源电路的各结构元件。

TR2是被施加整流二极管D1整流的电压而导通的功率晶体管，电阻R11是伴随AC电源的输入电压的上升，为使过电流保护开始点变化而进行补偿的补偿电阻，是将变压器T的驱动绕组T3激励的正向电压加到控制电路5的过电流检测电路6的第1补偿电阻。

另外，C1是与次级绕组T2侧的输出端子相连的电解电容，经由该电解电容C1与负载电路(未图示)相连。

电压检测电路1检测间歇振荡时脉冲变压器T的驱动绕组T3激励的正向电压的减少。峰值电流限制电路3依据电压检测电路1检测出正向电压的减少进行动作。包含于控制电路5的过电流检测电路6依据峰值电流限制电路的动作进行动作，减少流过功率晶体管的电流。

电压检测电路1包括：电压检测晶体管7；与电压检测晶体管7的基极相连、将脉冲变压器T的驱动绕组T3产生的正向电压经由二极管8施加的第1检测电阻R14；用施加在第1检测电阻R14的正向电压进行充电的电容C11；将正向电压分压的第2检测电阻R15。

而峰值电流限制电路3包括：由电压检测晶体管7控制的峰值电流限制晶体管9；与确定功率晶体管TR2的过电流保护动作开始电压的第1补偿电阻R11并联的所述峰值电流限制晶体管9的集电极-发射极路与第2补偿电阻R12间的串联电路。另外，在峰值电流限制晶体管9的集电极与基极之间连接偏置电阻R16。

而且输入电压检测电路15包括：在整流电路S与地之间串联的第1电压检测电阻R17和第2电压检测电阻R18；与第2电压检测电阻R18并联的电容C12；其基极与第1电压检测电阻R17与第2电压检测电阻R18的接点相连的第1电压检测晶体管10；与第1电压检测晶体管10相连并与峰值限制晶体管7的基极相连的第2电源电压检测晶体管11。

本发明的开关电路在通常动作时通过控制电路5的控制信号使功率晶体管TR2进行导通/截止而在脉冲变压器T的次级绕组T2产生电压，与此同时在脉冲变压器T的驱动绕组T3激励起正向电压。

通常动作时激励的正向电压经由二极管8施加给电阻R14，对电容C11充电。电容C11的充电电压使电压检测晶体管7导通。因此，施加给电阻R12以及偏置电阻R16的偏置电压经由电压检测晶体管7的集电极-发射极而接地，峰值电流限制晶体管9截止。

因此，过电流检测电路6按照流过电阻R11的电流值产生的电压进行动作，在通常动作时让能取得最大输出电力的电流流过。

在待机状态等的轻载时，由于控制电路5的控制信号功率晶体管TR2比通常工作时截止时间变长，因此，驱动绕组T3激励的正向电压降低。

因此，由于正向电压降低，二极管8和由第一检测电阻R14与第二检测电阻R15分压的电容11的两端电压也降低，所以，电压检测晶体管7的基极电压也降低。因此，电压检测晶体管7截止。

若电压检测晶体管7截止，在此之前偏置电阻R16的一端经由电压检测晶体管7的集电极-发射极接地的状态被解除。因此，经由二极管8加在偏置电阻16的偏置电压被加到峰值电流限制晶体管9的基极，使峰值电流限制晶体管9导通。

峰值电流限制晶体管9导通，则第2补偿电阻R12与第1补偿电阻R11成为并联状态。因此，过电流检测电路6的动作开始电平下降，限制流过功率晶体管TR2的峰值电流。

由于过电流检测电路6的动作开始电压被强制降低，流过功率晶体管TR2的电流以比通常的过电流检测电路6的动作设定时小的电流值使过电流检测电路6动作。而且由此降低过电流动作电平，则流过功率晶体管TR2的电流的峰值也下降。

另外，过电流检测电路6以与脉冲变压器T1的次级绕组T2相连的电解电容C1的充电电压比通常动作时低的电压开始动作，因此，即使间歇振荡也不降低启动时的振荡频率，成为高于声波的振荡频率，因此在轻载时即使是间歇振荡也以快速振荡频率动作，听不见‘Pi，Pi’声等的异常声。

如前所述，由于启动时驱动绕组T3激励的正向电压自身不存在，因此轻载时呈现与间歇振荡同样的状态，由电压检测电路1判断正向电压较低，峰值电流限制电路3动作使过电流检测电路6以低电压动作，抑制了功率晶体管TR2的峰值电流而不能启动。

但是本发明的开关电源电路中，输入电压检测电路15的C12在充电到规定电压之前使第1电压检测晶体管10截止，因此第2电压检测晶体管11导通。第2电压检测晶体管11导通，则峰值电流限制晶体管9被强制截止。

因此，过电流检测电路6依据流过第1补偿电阻R11的电流值而产生的电压进行动作，让能取得最大输出电力的电流流过，可以启动。

因此，如果选定第1电压检测电阻R17与电压充电电容C12的大小，使第2电源电压检测晶体管11在成为通常动作状态之前截止，则可以无障碍地启动。

图3是表示本发明的开关电源电路其他实施例的方框图。与图1相比，除了设置动作电压发生电路16取代输入电压检测电路15之外是相同的。

通常动作状态以及轻载状态的动作与图1相同。

然而本发明的开关电路中的动作电压发生电路16设定为启动时不能向峰值电流限制电路3提供电流，在脉冲变压器T的次级绕组T2激励的负载电压变为正常电压之前，不产生动作电压，使峰值电流限制电路3不动作。因此过电流检测电路6接通常动作，功率晶体管TR2可流过通常电流，可以无障碍启动。

图4是表示本发明的开关电源电路的其他实施例的电路图。

动作电压发生电路16包括：在整流电路S与地之间串联的第1电压检测电阻R17和第2电压检测电阻R18；与第2电压检测电阻R18并联的电压充电电容C12。在第1电压检测电阻R17与第2电压检测电阻R18的接点，连接与峰值电流限制晶体管9相连的第2电阻12。

由于启动时由驱动绕组T3激励的正向电压较低。因此在轻载时与间歇振荡呈现同样的减少，由电压检测电路1检测出正向电压较低，峰值电流限制电路3动作使过电流检测电路6以较低电压动作，抑制了功率晶体管TR2的峰值电流而不能启动。

但是本发明的开关电路中的动作电压发生电路16在电容C11充电时不能给峰值电流限制晶体管9提供充分的动作电压，因而不动作。

因此，过电流检测电路6依据流过补偿电阻R11的电流值而产生的电压进行动作，通常动作时让能取得最大输出电力的电流流过，可以启动。

因此，如果选定第1电压检测电阻R17与电容C12的大小，使峰值电流限制晶体管9在成为通常动作状态之前不动作，则可以无障碍地启动。

本发明的开关电源电路的构成为：由电压检测电路检测间歇振荡时正向电压的减少，使峰值电流限制电路动作而强制降低过电流检测电路的动作开始电压，流过功率晶体管的电流以比通常的过电流检测电路的动作设定时较小的电流值，使过电流检测电路动作。由于在启动状态到变成正常状态之间强制使峰值电流限制电路不动作，可以无障碍地启动。

Claims (4)

1.一种开关电源电路，将AC电源的AC电压通过整流电路进行整流，将提供给脉冲变压器的整流电压进行开关转换，对与所述脉冲变压器的次级绕组连接的负载提供规定的负载电压，其特征为开关电源电路包括：

电压检测电路，检测间歇振荡时由脉冲变压器的驱动绕组激励的正向电压的减少；

峰值电流限制电路，在所述电压检测电路检测出正向电压减少时进行动作；

过电流检测电路，通过峰值电流限制电路动作而动作，使流过功率晶体管的电流减少；

输入电压检测电路，从电源投入时到变成正常状态之间使所述峰值电流限制电路停止工作。

2.如权利要求1所述的开关电源电路，所述输入电压检测电路包括：

第1及第2电压检测电阻，在所述整流电路的输出与地之间串联连接；

电容，与所述第2电压检测电阻并联连接；

第1电压检测晶体管，其基极与所述第1及第2电压检测电阻的接点连接；

第2电压检测晶体管，由第1电压检测晶体管控制，使峰值电流限制电路动作或不动作。

3.一种开关电源电路，将AC电源的AC电压通过整流电路进行整流，将提供给脉冲变压器的整流电压进行开关转换，对与所述脉冲变压器的次级绕组连接的负载提供规定的负载电压，其特征为开关电源电路包括：

电压检测电路，检测间歇振荡时由脉冲变压器的驱动绕组激励的正向电压的减少；

峰值电流限制电路，在所述电压检测电路检测出正向电压减少时进行动作；

过电流检测电路，通过峰值电流限制电路动作而动作，使流过功率晶体管的电流减少；

动作电压提供电路，在电源电压变成正常状态时给所述峰值电流限制电路提供动作电压。

4.如权利要求3所述的开关电源电路，所述动作电压提供电路包括：

第1及第2电压检测电阻，在所述整流电路的输出与地之间串联连接；

电容，与所述第2电压检测电阻并联连接，

其特征为，提供给峰值电流限制电路的动作电压是所述电容充电的充电电压。

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