TW478241B - Switching power supply circuit - Google Patents
Switching power supply circuit Download PDFInfo
- Publication number
- TW478241B TW478241B TW089108669A TW89108669A TW478241B TW 478241 B TW478241 B TW 478241B TW 089108669 A TW089108669 A TW 089108669A TW 89108669 A TW89108669 A TW 89108669A TW 478241 B TW478241 B TW 478241B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- circuit
- voltage
- switching
- power supply
- supply circuit
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 132
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 50
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 42
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 34
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 30
- 230000002079 cooperative effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 14
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 10
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 16
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 13
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 13
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/36—Means for starting or stopping converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/338—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a self-oscillating arrangement
- H02M3/3385—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a self-oscillating arrangement with automatic control of output voltage or current
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Description
478241
五、發明説明(〇 ^—一二±1^1 發明背景 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於一種電源供應電路,其可安裝在各種電 子裝置中當成電源。 開關電源供應電路,其採用以例如饋回轉換器或前向 轉換器型式之開關轉換器是已知的。因爲此種型式之開關 轉換器使用一矩形波訊號以控制開關操作,這些開關轉換 器受限於它們可抑制之開關雜訊之量。已知的是,因爲它 們的操作特性,這些開關轉換器之電源轉換效率亦多所限 因此,本發明之申請人已提出各種使用諧振型轉換器 之開關電源供應電路。諧振型轉換器之優點在於因爲控制 開關操作之波形爲正弦波,當保持低雜訊特性時,可快速 獲得高電源轉換效率。諧振型轉換器之另一優點爲其可由 相當少的零件簡單的形成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖7爲開關電源供應電路之一例,其亦由申請人於前 所提出。參考圖7,開關電源供應電路7 0 0包括一電壓 諧振型轉換器,包括單一開關元件Q 1以依照單一端系統 以自激勵方式執行開關操作。 開關電源供應電路7 0 0包括一整流平滑電路以接收 商用交流電源(交流輸入電壓V A C )和產生直流輸入電 壓。整流平滑電路形成當成全波整流電路,包含一橋整流 電路D i和一平滑電容C i 。整流平滑電路產生位準等於 交流輸入電壓V A C之整流平滑電壓E i。再者,一湧入 電流限制電阻R i安插在整流平滑電路之整流電流路徑中 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -4- 478241 ___ l了發明説明(~~— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,以當初始電源提供至電路時’抑制初始湧入電流尖峰流 入平滑電容c i 。再者,在開關電源供應電路7 0 0中, A C開關S W安插在商用交流電源線中。A C開關S W開 關以啓/閉電源之流至開關電源供應電路7 0 0。 電壓諧振型開關轉換器提供在開關電源供應電路 7 0 0中。如上所述,此開關轉換器具有包括開關元件 Q 1之自激勵構造。在此例中,開關元件Q 1可由具有高 耐電壓特性之雙極電晶體(B J T :接面電晶體)所形成 。如圖7所示,開關元件Q 1之基極經由啓始電阻R S連 接至平滑電容C i (整流平滑電壓E i )之正電極側,因 此,在電路啓始下之基極電流可從整流平滑電路中獲得。 再者,適於在自激勵震盪狀態中驅動之諧振電路連接在開 關元件Q 1之基極和一次側地7 1 0間。諧振電路由基極 電流限制電阻R B,諧振電容C B,和偵測驅動繞組N B 之感應特性L B之串聯電路連接而形成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一阻尼二極體D D安插在開關元件Q 1之基極和平滑 電容C i之負電極(設定在一次側地)間,且當開關元件 Q 1關閉時形成阻尼電流流動之路徑。開關元件Q 1之集 極連接至一絕緣轉換變壓器P I T之一次繞組N 1之端。 開關元件Q 1之射極接地。 並聯諧振電容C I·並聯連接於開關元件Q 1之集極和 射極間。根據絕緣轉換變壓器P I T之一^次繞組N 1之漏 電電感L 1和電容,並聯諧振電容C r形成一次側並聯諧 振電壓諧振型轉換器電路。雖然於此省略詳細之說明,當 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -5- 478241 A7 ---- B7 五、發明說明(3 ) PS ϋ元件Q 1關閉時,可藉由並聯諧振電路之動作而得一 ®壓諧振型操作,該並聯諧振電路可使跨過諧振電容C r 之電壓V c p實際展現一正弦波之脈衝波。 如圖7所示之正交控制變壓器P R T爲一可飽和反應 器’其中纏繞一偵測繞組N D,一驅動繞組N B,和一控 制繞組N C。正交控制變壓器P R 丁用以驅動開關元件 Q 1和控制輸出電壓爲固定値。雖然未顯示,正交控制變 壓器P R T乃形成一構造,其中形成三維蕊心,以使具有 四個磁腿之兩雙通道形蕊心互相結合在磁腿之端上。偵測 繞組N D和驅動繞組N B在同一方向環繞三維蕊心之兩預 定磁腿纏繞,和控制繞組N C環繞三維蕊心之兩預定磁腿 纏繞,因此,其繞組方向正交於偵測繞組N D和驅動繞組 N B。 正交控制變壓器P R T (頻率改變機構)之偵測繞組 N D串聯安插在絕緣轉換變壓器P I T之一次繞組N 1和 平滑電容C i之正電極間,因此,開關元件Q 1之開關輸 出經由一次繞組N 1傳送至偵測繞組N D。在正交控制變 壓器P R T中,在偵測繞組N D中所獲得之開關輸出在驅 動繞組N B中經由變壓器耦合而激勵,結果,一交流驅動 電壓產生在驅動繞組NB中。驅動電壓從串通諧振電路( NB和CB),其形成自激勵震盪驅動電路,輸出當成驅 動電流,經由基極電流限制電阻R B,至開關元件Q 1之 基極。結果,開關元件Q 1在由串聯諧振電路(NB和 C B )之諧振頻率所決定之開關頻率上執行開關操作。絕 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) · 6 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
------^----訂---------線L 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478241 A7 一 B7 五、發明說明4 ) 緣轉換變壓器P I T傳送開關元件Q 1之開關輸出至包括 二次繞組N 2之二次側。 參考圖8,以下說明絕緣轉換變壓器P I T之構造。 絕緣轉換變壓器P I T包括E E形蕊心,其包括一對E形 蕊心C R 1和C R 2以例如鐵磁材料製成且互相耦合以使 磁腿互相相對。一次繞組N 1和二次繞組N 2使用分離繞 線架B互相分離纏繞在E E形蕊心之中央磁腿上。如圖8 所示,間隙G形成在E E形蕊心之中央磁腿間。結果,可 獲得具有所需耦合係數之鬆驰耦合。間隙G可藉由提供E 形蕊心C R 1和C R 2之中央磁腿短於另兩外磁腿而形成 。在此例中之耦合係數k « 0 · 8 5,其爲鬆弛耦合之耦合 係數。結果,飽和狀況較難以獲得。 參考圖7,絕緣轉換變壓器P I T之一次繞組N 1之 一端連接至開關元件Q 1之集極。一次繞組N 1之另一端 經由偵測繞組N D之串聯連接而連接至平滑電容C i (整 流平滑電壓E i )之正電極。 在絕緣轉換變壓器P I T之二次側上,由一次繞組 N 1感應之交流電壓呈現在二次繞組N 2上。二次側並聯 諧振電容C 2並聯連接至二次繞組N 2。因此,並聯諧振 電路由二次繞組N 2之漏電電感L 2和二次側並聯諧振電 容C 2之電容値所形成。在二次繞組N 2中感應之交流電 壓由並聯諧振電路轉換成諧振電壓。簡言之’在二次側可 獲得電壓諧振操作。 因此,在圖7之電源供應電路中,用以產生電壓諧振 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)-7 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -----^----訂---------線」 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478241 Α7 __ Β7 五、發明說明9() 型開關操作之並聯諧振電路提供在絕緣轉換變壓器p I T 之一次側上,和用以獲得全波整流操作(電壓諧振操作) 之並聯諧振電路提供在絕緣轉換變壓器PIT之二次側上 。値得注意的是,在本說明書中,開關轉換器之構造爲包 括一次側和二次側兩者之諧振電路可視爲A複合諧振型開 關轉換器〃。 ' 在以上述形成之絕緣轉換變壓器P I T之二次側上之 並聯諧振電路中,中央分接頭提供用於二次繞組N 2,和 整流二極體D〇l,D〇2,D〇3,和D04和平滑電 容C 〇 1和C 〇 2以圖7所示之方式連接以提供兩全波整 流電路;第一全波整流電路包括整流二極體D 〇 1和 D 〇 2和平滑電容C 〇 1,和第二全波整流電路包括整流 二極體D03和D04和平滑電容C02。 以整流二極體D 0 1和D 〇 2和平滑電容C 0 1組成 之第一全波整流電路接收從二次側並聯諧振電路所供應之 諧振電壓和產生D C輸出電壓E 0 1。以整流二極體 D 〇 3和D 〇 4和平滑電容C 0 2組成之第二全波整流電 路接收從二次側並聯諧振電路所供應之諧振電壓和產生 DC輸出電壓E02。 D C輸出電壓E 〇 1和D C輸出電壓E 〇 2亦輸入至 控制電路1。控制電路1使用D C輸出電壓E 0 1當成偵 測電壓和使用D C輸出電壓E 0 2當成操作電源。 在絕緣轉換變壓器P I T中,介於一次繞組N 1之電 感L 1和二次繞組N2之電感L 2間之交互電感Μ可具有 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)-8 - — — — — — — — — — — — — I* I I I I l· I I I 1111111 ^^ I — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 478241 A7 B7 五、發明說明θ[) + Μ値或一 Μ値,根據介於一次繞組Ν 1和二次繞組Ν 2 之極性(繞組方向)之關係和整流二極體D 0 ( D 0 1和 D 0 2 )而決定。例如,如果元件連接如圖9 Α所示之狀 態,則交互電感爲+ Μ。如果元件連接如圖9 B所示之狀 態,則交互電感爲一 Μ。 如果相關於圖7之電路之二次側操作檢查時,當在二 次繞組Ν 2上獲得之交流電壓具有正極性時,整流電流流 經整流二極體D 0 1 ( D 〇 3 )之操作可視爲+ Μ之操作 模式(前向模式)。相反的,當在二次繞組Ν 2上獲得之 交流電壓具有負極性時,整流電流流經整流二極體D 〇 2 (D 0 4 )之操作可視爲一 Μ之操作模式(饋回模式)。 換言之,圖7之電源供應電路在每次在二次繞組上所獲得 之交流電壓變成正/負時,在交互電感之+ Μ/ — Μ模式 中操作。 在具有上述構造之電源供應電路中,從二次繞組側並 聯諧振電路而來之電源輸出可根據所供應之電源而增加。 在此例中,如果全波整流電路連接至二次繞組側並聯諧振 電路,如同在圖7所示之電路時,整流電流如上所述在交 互電感之+ Μ/ — Μ操作模式中交替的流動。換言之,來 自電路之整流輸出在交流電壓爲正和負之兩期間獲得。藉 由上述之操作,供應電源增加,且到達最大負載電源之速 率亦增加。 用以獲得如圖9 Α和9 Β所示之全波整流操作之構造 可藉由在圖8 (和圖7)之絕緣轉換變壓器P I T中形成 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)· 9 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
— · 1 1- ϋ ϋ ϋ -I ϋ 一 lwJ ^ ^ I ^ ^ I ^ I *· I — I I I ^ I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478241 Α7 Β7 五、發明說明τ() 間隙G以獲得預定耦合係數之鬆弛耦合,以建立絕緣轉換 變壓器不易達成飽和狀態之狀況而達成。例如,當在絕緣 轉換變壓器Ρ I Τ未提供間隙G時,在饋回操作下,極可 能的是絕緣轉換變壓器Ρ I Τ會處於飽和狀態且操作不正 常。因此,上述之全波整流操作在此飽和狀況無法適當的 執行。 1 如圖7所示,控制電路1改變供應至控制繞組N C之 控制電流(D C電流)位準,以回應二次繞組側之D C輸 出電壓(Ε0 1 )之位準。所供應之位準受調整以可變的 控制在饋回控制迴路型設定中纏繞在正交控制變壓器 P R Τ上之驅動繞組Ν Β之電感L Β。結果,由驅動繞組 Ν Β之電感L Β所形成之串聯諧振電路之諧振條件改變。 此種變化隨後改變開關元件Q 1之開關頻率,如下參考圖 1 1所述,且二次繞組側D C輸出電壓以開關元件Q 1之 開關頻率之變化而穩定。 在圖7所示之電源供應電路中,爲了改變開關頻率, 開關元件Q 1關閉期間固定,而開關元件Q 1啓動期間可 變的控制。當使用固定電壓控制時,用於電源供應電路之 控制操作操作以可變的控制開關元件Q 1之開關頻率,以 執行用於開關輸出之諧振阻抗控制,和同時執行在開關期 間開關元件之連續角控制(P W Μ控制)。此複合控制操 作可以單一控制電路系統達成。於此,開關頻率控制乃執 行以使當二次側輸出電壓因負載降低之結果而上升時,開 關頻率上升以抑制二次側輸出電源。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)-1〇 - (請先閱讀背面之注咅?事項再填寫本頁) ί » — - I I I I I I I « — — — — — — I— I — — — — — — — — — — — —— — — — — — — — — — — 478241 % i日巍正 -- 五、發明説明(δ) ~一 在使用時,在圖7之開關電源供應電路7 0 0中之 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A C開關S W由關閉狀態切換至啓動狀態。而後充電 電流經由湧入電流限制電阻R i和橋整流電路D i流入平 滑電容C i ,因此可執行平滑電容C i之充電。此充電持 續直到跨過平滑電容C i之整流平滑電壓E i上升至相當 於交流輸入電壓位準之位準。而後,當啓始電劉從整流平 滑電壓E i經由啓始電阻R S供應至開關元件Q 1之基極 時,開關元件Q 1啓動以開始震盪。而後,開關元件Q 1 依照震盪執行開關操作。 當此處理開始且Q 1在啓動狀態時,絕緣轉換變壓器 P I T之二次繞組側具有低阻抗。一超高充電電流流至平 滑電容C 0 1和C 0 2,其中無電荷累積於此。換言之, .二次繞組側D C輸出電壓在暫態,直到獲得一穩定位準, 且在此狀態下,由控制電路1對開關頻率之控制未能適當 的執行。此時,開關元件Q 1以最低開關頻率執行開關操 作,其根據自激勵震盪驅動電路(C B和N B )之時間常 數而定。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因此,在啓始時,依照上述P W Μ控制之操作,開關 元件Q 1之週期變長。因此,由開關元件Q 1在開關元件 Q 1關閉期間內所產生之諧振電壓脈衝V c ρ變成極高。 結果,因爲過多湧入電流流至在絕緣轉換變壓器Ρ I Τ之 二次繞組側上之平滑電容C 〇 1和C 0 2,因此,過多的 收集電流I c ρ從平滑電容C i經由偵測繞組N D和一次 繞組N 1而流至在一次側中之開關元件Q 1。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -11 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478241 A7 B7 五、發明說明$ ) 因爲具有極高位準之諧振電壓V c P和收集電流 I c p乃在電路之啓始下產生,開關元件Q 1必須選擇具 有高耐電壓特性和高電流容量以耐壓。具有此特性之開關 元件極昂貴且尺寸相當大,且因此,對於降低成本和縮小 電路之尺寸會造成障礙。 因此,一般之作法爲提供一種過電流限制電路以允許 使用具有相當低耐電壓特性和電流容量之開關元件。此種 型式之電源供應電路乃如圖1 0所示。在圖1 〇中,和圖 7相同的元件以相同的參考數字表示,因此於此省略其說 明。 除了上述參考圖7所述之電路外,圖1 0之電路另包 括一過電流限制電路1 0。過電流限制電路1 0包括電流 偵測電阻R E和在開關元件Q 1之射極和一次繞組側地間 互相並聯之分壓電阻R 1 1和R 1 2之串接電路。使用於 感應控制之電晶體Q 2之基極連接至介於分壓電阻R 1 1 和R 1 2間之接面。 電晶體Q 2之集極經由二極體D 1 0連接至開關元件 Q 1之基極。二極體D 1 〇之陽極連接至開關元件Q 1之 基極。二極體D 1 〇之陰極連接至電晶體Q 2之集極。電 晶體Q 2之射極接地至一次繞組側地。用於吸收雜訊之電 容C 1 0並聯連接在電晶體Q 2之集極和射極間。 在具有如圖1 0所示之構造之電源供應電路中,在啓 始時產生之集極但流I c p從集極經由開關元件Q 1之射 極流動,且由電流偵測電阻R E和分壓電阻R 1 1和 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)-12 - --------------·----K----訂 i ϋ ϋ ϋ 1 ·ϋ ϋ I 1 I 1 ϋ ϋ ^1 ϋ ^1 ϋ n ϋ ^1 a— .1 ϋ ϋ ^1 I I I ϋ - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 478241 A7 B7 五、發明說明<〇 ) R 1 2之串接偵測。相關於分壓電阻R 1 1和R 1 2之分 壓比例之電流位準流至電晶體Q 2之基極。當電晶體開關 元件Q 1之集極電流I c p之位準變成高於一特定位準時 ,電晶體Q 2之基極電流量亦變成高於一特定位準’因此 ,電晶體Q 2變成導通以使二極體D 1 0導通。 當二極體D 1 0和電晶體Q 2導通時,流至電晶體 Q 2之基極之前向電流經由二極體D 1 0和電晶體Q 2 ( 集極一射極)流至一次繞組側地。簡言之,集極電流 I c p藉由在啓始時限制過多的基極電流流至電晶體Q 2 而受到限制。 當過多電流以此方式限制時,圖1 0之電源供應電路 仍具有下列問題。首先,因爲電流偵測電阻R E串接至開 關元件Q 1之射極,當負載太大時,會發生高能量損失且 破壞電源轉換效率。再者,當圖1 〇之電源供應電路實際 設計時,即使在穩定操作下’必須提供一邊緣以在交流輸 入電壓VA C升高時抵抗錯誤或抵抗從過電流限制電路之 某些元件之變化而引起之錯誤,以防止發生錯誤。 圖1 1 A至1 1 D爲圖1 0之電源供應電路之操作之 波形圖,其設計包括一邊緣以防止錯誤之發生。特別的’ 圖1 1 A和1 1 B分別顯示當最大負載能量P 〇ma X爲 1 5 0W和交流輸入電壓VAC爲1 2 0V時之諧振電壓 V c p和集極電流I c p之波形。圖1 1 C和1 1 D分別 爲在穩定狀態下諧振電壓V c p和集極電流I c p之波形 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)-13 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 I Αν · I I I l· I I I « — — — — — — I— I — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478241 A7 B7 五、發明說明ο ) 開關元件Q 1之開關頻率受控制以在最大負載能量操 作下低於在穩定狀態操作下。開關元件Q 1因此受控制以 使,當開關元件Q 1關閉之期間Τ〇F F固定時,開關元 件Q1之啓動期間TON增加。實際上,在圖1 1Α和 1 1 B所示之最大負載能量操作狀態下,T 0 F F期間爲 2微秒,和Τ Ο N期間爲9微秒。 ' 在圖1 1 A至1 1 D中,在穩定狀態操作下,諧振電 壓Vcp爲700Vp (圖11C) ’但是在最大負載能 量操作狀態下上升至900Vp (圖11A)。同時,在 穩定狀態操作下,集極電流I cp爲4 · 5Ap (圖1 1 D),但是在最大負載能量操作狀態下上升至6 · 5Ap (圖1 1 B )。在最大負載能量操作狀態下之諧振電壓 V c p和集極電流I c p爲在穩定狀態操作下之位準上升 約2 0 %至3 0 %。因此,開關元件Q 1必須能耐壓 9 0 OVp之電壓。但是,實際上,需選擇具有可耐電壓 1 2 0 0 V之裝置以用於開關元件Q 1以產生抵抗錯誤之 額外適當邊緣。再者,具有抵抗1 2 0 0 V電壓之裝置相 當昂貴且尺寸相當大。 簡言之,即使一過電流限制電路,如圖1 〇所示,提 供以抑制在應用大負載時太多電流之可能應用時’必須選 擇具有相當高耐壓特性之裝置以用於開關元件。結果,電 路之成本和尺寸無法降低。 再者,因爲圖1 0之電路構造並未包含在電路啓程時 用於二次側D C電壓上升之特殊控制,二次側D C輸出電 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公~-14-" — — — — — — — — — I· I 歷 I I — I 臆 I I — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478241 A7 _______ B7 五、發明說明彡2 ) 壓位準之上升時間相當短。因此,圖1 0之電源供應電路 亦具有在電路啓始時無法提供抵抗電路之錯誤之邊緣之問 題。 本發明之目的 因此本發明之目的乃在提供一種改良的開關電源供應 電路。 本發明之另一目的乃在提供一種開關電源供應電路, 其中可選擇性的使用具有相當低相當低耐壓特性和低電流 容量之開關元件,和該開關電源供應電路可以低成本和小 尺寸產生。 由下述之說明伴隨附圖之解說,可更加明瞭本發明之 上述和其它目的,特徵,和優點。 發明槪要 一般而言,依照本發明,於此提供一種開關電源供應 電路,包含:整流平滑器,以接收一商用交流電源當成輸 入,從輸入之商用交流電源產生一整流平滑電壓,和輸出 一整流平滑電壓當成直流輸入電壓。於此亦提供包括有用 以接收和開關的輸出直流電壓之開關元件之開關。該開關 元件包括一自激勵振盪驅動電路用以自我激勵方式開關的 驅動該開關元件;一絕緣轉換變壓器用以傳送該開關元件 之輸出至該電路之二次繞組側;一次繞組側諧振電路,其 至少由包括該絕緣轉換變壓器之一次繞組之漏電感應分量 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)-15- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
------^----訂------I —線L 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478241 A7 ________ B7 五、發明說明(13 ) 和諧振電容之電容値所形成,以提供該開關元件之諧振型 操作。該開關進一步包含二次繞組側諧振電路,其由該絕 緣轉換變壓器之二次繞組之漏電感應分量和二次繞組側諧 振電容之電容値所形成。於此亦提供包括該二次繞組側諧 振電路之直流輸出電壓產生器,以接收在絕緣轉換變壓器 之二次繞組上所獲得之交流電壓當成輸入,和對輸入之交 流電壓執行全波整流操作,以產生二次繞組側直流輸出電 壓。開關頻率改變元件用以改變自激勵振盪驅動電路之電 感,以回應供應至此之控制電流位準,以改變該開關元件 之開關頻率。固定電壓控制器,用以改變控制電流,以回 應二次繞組側直流輸出電壓之位準,和供應改變之控制電 流至開關頻率改變機構,以改變的控制開關頻率,藉以在 饋回控制型設定中,對二次側直流輸出電壓作用固定電壓 控制。開關頻率控制器用以接收在開關電源供應電路之啓 始時或剛好啓始後之啓始電源當成輸入,和在啓始後之一 段預定期間用以供應預定位準之控制電流,以取代由該固 定電壓控制器所供應之控制電流,以控制開關頻率,因此 ,開關頻率留在一預定所需範圍內。 _ 例如,在自激勵複合諧振開關轉換器中,在暫態期間 內直到二次繞組側D C輸出電壓在電源啓始後穩定於穩壓 狀態,其無法使用用於穩定狀態之標準開關控制以適當的 控制開關頻率。因此,開關頻率控制器在啓始時或剛好在 電源供應電路啓始後操作,因此開關頻率保持在預定所需 範圍內。以此方式,開關頻率受控制,因此二次繞組側 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -16 - 478241 A7 ---- B7 五、發明說明卩4 ) D c輸出電壓位準可如同在本發明之開關電源供應電路中 的受到抑制。因此,可抑制在啓始時二次側D C輸出電壓 之突然上升,和達成軟啓始。 更特別而言,在依照本發明之開關電源供應電路中, 一複合諧振開關轉換器提供有一開關元件以由自激勵震盪 所驅動,和包括一軟啓始電路(開關頻率控制機構),因 此’在開關操作啓始時,開關頻率上升至實質接近開關頻 率之可容許變化範圍之上限頻率,以抑制二次繞組側D C 電源輸出之突然上升。 結果,因爲應用至開關元件之諧振電壓和因此在開關 操作啓始時流至開關元件之開關輸出電流(集極電流)受 到抑制,具有相當低耐電壓特性和相當低電流容量之裝置 可選擇性的使用於開關元件。結果,開關電源供應電路可 以低成本和小尺寸產生。 再者,本發明之開關電源供應電路不需要包括對開關 元件提供限制過電流之分離電路。結果,當使用分離電流 限制電路時,可消除可能會發生之電源損失。 較佳的,依照本發明之開關電源供應電路進一步包含 :三次繞組捲繞在絕緣轉換變壓器之一次繞阻上之位置上 ,與二次繞組間隔超過一預定實質距離;和一整流平滑電 路連接至該三次繞組。供應至開關頻率控制器之啓始電源 爲由整流平滑電路所獲得之D C電壓。依照此較佳之啓始 電路,可由三次繞組和具有單一獨立構造之整流平滑電路 操作軟啓始電路(開關頻率控制器)。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 x 297公釐)-17 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
----— h 丨!訂·1 丨丨! !-線L 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478241 A7 - _ B7 五、發明說明(I5 ) 替代的’此開關電源供應電路,進一步包含:待機電 源’用以接收商用交流電源當成輸入,和從輸入商用交流 電源產生一 D C電壓當成待機電源電壓。亦可提供一開關 啓始器以使用待機電源電壓以產生一開關啓始訊號,其可 使用以啓始開關機構。開關啓始訊號使用當成啓始電源以 供應至該開關頻率控制器。以此開關電源供應電路',無需 提供上述之三次繞組,且具有一般簡單構造之絕緣轉換變 壓器可使用於絕緣轉換變壓器。 在依照本發明之開關電源供應電路,軟啓始電路(開 關頻率控制器)操作之期間乃由例如連接至軟啓始電路之 電晶體之基極之電容之電容値和控制電流所供應之控制繞 組之電阻分量所提供之時間常數所決定。此即表示如果電 容之電容値或控制繞組之電阻分量改變時,軟啓始電路之 操作週期亦可變化的設定。 因此,較佳的,開關電源供應電路進一步包含一操作 期間設定器以變化的設定開關頻率控制器之操作週期。當 軟啓始電路之操作週期以此方式變化的設定時,可任意的 設定二次繞組側輸出電壓上升至其穩定位準之時間。結果 ,當啓始電源供應時,可有益的增加抵抗錯誤之邊緣。 因此,本發明包含數個步驟,且這些步驟互相間之關 係,和包含適於作用這些步驟之裝置之構造特性,元件組 合,和零件安排,皆以範例說明於下述詳細說明中,和本 發明之範疇會表示於申請專利範圍中。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -18- (請先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -I · I I I l· I I I 一5Ja — — — — — — — — I — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — I. 478241 A7 -- B7 五、發明說明(16 ) 圖式簡單說明 爲了更完整瞭解本發明,可參考下述之說明和附圖, 其中: 圖1爲依照本發明之電源供應電路之電路圖; 圖2爲提供在圖1之電源供應電路中之本發明之絕緣 轉換變壓器之構造之側視截面圖; 圖3 A和3 B爲圖1之開關操作之波形圖; 圖4爲包含本發明之圖1之電源供應電路之軟啓始操 作和習知電源供應電路之啓始操作之圖; 圖5爲本發明之替代實施例之構造之電路圖; 圖6爲包含本發明之圖5之電源供應電路之軟啓始操 作和標準電源供應電路之啓始操作之圖; 圖7爲標準電源供應電路之構造之電路圖; 圖8爲圖7之電源供應電路之標準絕緣轉換變壓器之 構造之截面圖; 圖9 A和9 B分別爲當交互電感爲+ M和一 Μ時,圖 8所示之標準絕緣轉換變壓器之操作之電路圖; 圖1 0爲包括過電流限制電路之標準電源供應電路之 構造之電路圖;和 圖1 1 Α至1 1 D爲圖1 〇之標準電源供應電路之開 關操作之波形圖。 主要元件對照表 1 控制電路 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 x 297公釐)-19 _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 I eamf Ml ϋ ϋ ϋ · I 1_1 i·— I ϋ 11 I ϋ n ϋ I I emmmm ϋ 1> mMMMm ϋ >1·— ϋ _ 478241 附件3:第89108669號專利申請案,口 Ώ 中文說明書修正頁 丨年 Α7 :戾麵91年1月呈 Β7 五、發明説明(17) 2 軟啓 動 電 路 3 繼 電 驅 動 電 路 4 待 機 電 源 電 路 1 0 0 電 源 供 應 電 路 5 0 0 電 源 電 路 7 0 0 開 關 電 源 供 應電路 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 較佳實施例之詳細說明 參考圖1,其顯示依照本發明所構造之氤源儀廬麗路 1 0 0。電源供應電路1 0 0包括數個元件,其與參考圖 7所示之標準電源供應裝置相同。由於相同元件以相同參 考數字表示,因此省略對此相同元件之說明。 經濟部智慧財4局員工消費合作社印製 電源供應電路1 0 0首先包括一控制電路1。控制電 路1包括一對電阻R 3和R 4串聯連接在D C輸出電壓 E 0 1和二次繞組側地間。一分接調整器Q 3提供有控制 端連接至介於R 3和R4間之接面(分壓點)。分接調整 器Q 3之陽極接地,和分接調整器Q 3之陰極經由正交控 制變壓器PRT之控制繞組NC而連接至DC電壓E 3之 線。分接調整器Q3之陰極經由電容C11和電組R2之 串接而連接至電組R 3和R4間之接面。再者,電容C 3 和電組R 5之串接電路並聯連接至電組R4 ^ 控制電路1作用當成一錯誤放大器以接收D C輸出電 壓E 0 1當成偵測輸出。特別的,以電阻R 3和R 4對 D C輸出電壓E 〇 1之分壓而得之電壓輸入至分接調整器 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Μ規格(210Χ297公釐) 478241 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ___B7_ 五、發明說明(18 ) Q 3之控制端。因此,分接調整器Q 3供應相關於D C輸 出電壓E 〇 1之位準電流至控制繞阻N C。流經控制繞阻 N C之控制電流之位準因此可變化的控制。因此,開關元 件Q1之開關頻率改變以執行如上述參考圖7之固定電壓 控制。 電源供應電路10 0進一步包括一軟啓始電路2和一 整流電路以產生一 D C電壓E 3以驅動軟啓始電路2。以 下首先說明產生D C電壓E 3之整流電路之構造。 整流電路包括三次繞組N 3纏繞在一絕緣轉換變壓器 P I T,二極體D6,和平滑電容C6上以半波整流在三 次繞組N 3中激勵之交流電壓。因此,可跨過平滑電容 C 6獲得D C電壓E 3。電組R 7並聯連接至平滑電容 C 6。跨過平滑電容C 6之D C電壓E 3經由齊納二極體 D 7受供應當成偵測電壓(操作電源)至軟啓始電路2。 齊納二極體D 7設定成結合並聯連接平滑電容C 6之電阻 R7,以變成與對應18V之相反電壓導通。 其次參考圖2,於此顯示纏繞有三次繞組N 3之絕緣 轉換變壓器P I T之構造。圖2所示之絕緣轉換變壓器 P I T之部份乃和圖8所示之絕緣轉換變壓器P I T構造 相似。因此,一間隙G形成在中間磁腿間,因此,可獲得 具有約〇 · 8 5之耦合係數之鬆弛耦合。再者,一次繞組 N 1和二次繞組N 2之安裝構造相似於圖8所示。 但是,圖2所示之絕緣轉換變壓器P I T和圖8所示 之絕緣轉換變壓器PIT之差異在於額外如圖2所示之纏 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -21 - 一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · ^OJ ϋ mmmaf ϋ ϋ ϋ I I ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ i__i I ϋ Β_ϋ ^1 ϋ I I ϋ ϋ ϋ ^1 ϋ ^1 ϋ ϋ n - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478241 A7 ------ B7 五、發明說明(I9 ) 繞三次繞組N 3在鄰近一次繞組N 1之分裂線軸B之外側 (上側)且最遠離二次繞組N 2之位置上。替代的,三次 繞組N 3亦可纏繞在分裂線軸b之中央側(下側)且最遠 離二次繞組N2之位置上,如圖2之所(N3 )所示。關 於三次繞組N 3,可採用三重絕緣線。 三次繞組N 3纏繞在最遠離二次繞組N 2之位置,因 此’可縮小三次繞組N 3對二次繞組N 2之耦合程度。如 果呈現太多耦合時,在電源啓始時之D C電壓E 3之位準 會超過穩定電壓,如下參考圖4所述。只有在可獲得低於 特定位準之耦合程度時,三次繞組N 3才可纏繞在比圖2 之位置更靠近二次繞組N 2之特殊位置上。 如圖1所示之軟啓始電路2具有下述構造。一對電阻 R6和R5 >連接在供應有DC電壓E 3之齊納二極體 D 7之陽極和二次繞組側地間。電晶體Q 5 ( N P N )之 基極連接至介於電組R 6和R 5 >間之接面。 電晶體Q 5之集極經由電阻R 7 >連接至電晶體Q 4 之基極。再者,用以調整應用至電晶體Q 4之基極電位之 電容C4並聯安插在電晶體Q4 (PNP)之基極和二次 繞組側地間。電晶體Q 4之射極連接至正交控制變壓器 P R T之控制繞組N C和分接調整器Q 3之陰極間。電晶 體Q 4之集極連接至二次繞組側地。 以下參考圖3A,3B,和4說明軟啓始電路2之操 作。圖3 A和3 B爲在AC開關SW啓動如圖1所示後, 相關於約2 0 m s之開關元件Q 1之開關操作之諧振電壓 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -22- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁>
A7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478241 五、發明說明¢0 ) v c P和並聯集極電流I C P。 圖4爲在啓始時,D C電壓E 3和二次側D C輸出電 壓E〇 (E〇 1 )之位準變化。在圖4中,X軸表示在 A c開關SW啓動後之時間,和y軸表示電壓位準。在 A C開關S W啓動後,d C電壓E 3上升如圖4所示,和 約過了 2 〇m s後,可獲得高於1 5V之位準(1 8V或 更高),其爲穩定狀態之電壓位準。此操作從以如圖2所 示之三次繞組N 3之纏繞方式而來。 當D C電壓E 3變成1 8 V或更大時,齊納二極體 D7導通。結果,DC電壓E 3由在軟啓始電路2中之分 壓電阻R 6和R 5 >分割,和相關於分壓位準之電流位準 流至電晶體Q 5之基極。結果,電晶體Q 5導通,和電晶 體Q 5之集極電流當成基極電流經由電阻R 7 >流至電晶 體Q 4之基極。結果,電晶體Q 4在射極和集極間導通。 此時,二次繞組側D C輸出電壓E 〇在一暫態期間,於此 期間其上升至1 3 5 V,此即爲穩定狀態位準,如圖4所 示。此時,控制電路1不操作。 因此,在A C開關啓動後,當逝去約2 0 m s時,電 晶體Q 4之射極電流流至正交控制變壓器P R T之控制繞 組N C。圖1之電源供應電路1 0 0之控制電路1控制以 使當流經控制繞組N C之控制電流位準增加時’開關頻率 上升。因此,當軟啓始電路2之電晶體Q 4之射極電流流 向控制繞組N C時,充分高位準之控制電流流至控制繞組 N C。開關元件Q 1之開關頻率受控制’以使在A C開關 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)-23 - (請先閱讀背面之注咅?事項再填寫本頁)
478241 A7 _ B7 五、發明說明θ ) SW啓動後約2 〇m s後,開關頻率受調整至約2 5 0 KH z ,其爲開關頻率變化之預定可容許範圍內之最高頻 率〇 在A C開關SW啓動後2 〇m s之開關元件Q 1之操 作乃如圖3 A和3 B之波形圖所示。特別的,由圖3 A之 諧振電壓V c p和圖3 B之集極電流I c p之波形可知, 開關元件Q 1執行開關操作在T〇F F =週期和Τ Ο N = 2m s之循環中。因爲開關操作以高開關頻率(2 5 0 Κ Η z )執行,當開關元件Q 1關閉(在T〇F F期間) 時所獲得之諧振電壓V c ρ受控制成約爲5 0 OV ρ,如 圖3Α所示,和當開關元件Q 1啓動(在TON期間)時 所獲得之並聯集極電流I c p爲2 A p。 因此,電容C 4之充電依照由電容値所提供之時間常 數而執行。電容C 4連接至電晶體Q 4之基極和控制繞組 N C之D C電組分量。此作用以提升電晶體Q 4之基極電 位。當電晶體Q 4之基極電流位準降低時,流經控制繞組 N C之控制電流(射極電流)降低,且開關元件Q 1之開 關頻率逐漸下降。 簡言之,圖1之電源供應電路執行控制以使在A C開 關S W開關後之約2 0 m s爲由軟啓始電路2之操作,開 關頻率受強迫上升,且因此,開關頻率逐漸下降。結果, 從由圖4之實線所示之依照本發明之圖1之電源供應電路 之二次側D C輸出電壓E 0之變化和圖4之虛線所示之圖 1 0之電源供應電路比較可知,圖1之電源供應電路操作 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)-24 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
〆 口, ϋ -I ϋ ϋ ϋ ϋ -I 1 I ϋ ϋ ^1 ϋ ·1 ! I ϋ ϋ ϋ n I ϋ n ϋ ϋ I ϋ A— I I ϋ I 478241 A7 _ B7 五、發明說明¢2 ) 、 以使直到二次側D C輸出電壓E 〇在啓始時上升至其穩定 狀態位準(1 3 5 V )之時間較長。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 由圖4可知,圖1之電源供應電路1 〇 〇設定以使來 自圖1之電源供應電路1 〇 〇之二次繞組側D C輸出電壓 E 0之上升時間約爲圖1 〇之電源供應電路之上升時間之 五倍。特別的,當圖1 〇之電源供應電路在A C開關S W 啓動後約2 0 m s達到其穩定狀態位準時,圖1之電源供 應電路1 0 0受控制以使在A C開關啓動後約1 〇 〇 m s 達成其穩定狀態位準。因爲當二次繞組側D C輸出電壓 E 0在AC開關SW啓動後約1 〇 〇m s返回其穩定位準 ’控制電路1才可適當的操作,因此,用於開關元件Q 1 之開關頻率控制操作從軟啓始電路2送至控制電路1。再 者,此時,因爲E 3返回1 5V,即其穩定位準,齊納二 極體D 7不導通。因此,軟啓始電路2之操作亦停止。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在依照本發明之電源供應電路中,可達成在電源啓始 下之軟啓始操作。依照此軟啓始操作,在啓始時之諧振電 壓Vcp以圖1之電源供應電路控制爲5 0 0Vp,而在 習知電源供應電路中,在啓始時之諧振電壓V c p以圖 1 0之電源供應電路控制爲9 0 OVp至1 0 0 OVP。 再者,依照本發明之圖1之電源供應電路,在啓始下,集 極電流位準受控制爲2 A p,而以圖1 0之電源供應電路 則位準可上升至6 · 5 A p。 結果,可使用具有只有7 0 0 V耐壓特性和相當小電 流容量之裝置以用於圖1之電源供應電路之開關元件Q 1 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)-25 - 478241
五、發明説明(幻) — J 。因此可產生相當小尺寸之廉價裝置。此外’在電路一次 繞組側上之電容C r可使用只可耐壓約8 0 〇 V之裝置。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在圖1之電源供應電路中,在軟啓始操作後直到達成 穩定狀態操作之暫態期間決定於在軟啓始電路2中之電容 C 4和控制繞組N C所提供之時間常數。在軟啓始操作後 直到達成穩定狀態操作之暫態期間可藉由調整電容C 4之 電容値和控制繞組N C之D C電組分量(圏數)而任意設 定。因此,在啓始時之錯誤邊緣可藉由調整時間常數而增 加。由於控制繞組N C之D C電阻分量(圈數)主要根據 正交控制變壓器P R T之控制特性而定,最好改變電容 C 4之電容値。 圖5爲依照本發明之另一實施例所構造之另一電源供 應電路5 0 0。電源電路5 0 0爲上述圖1之電源供應電 路1 0 0之修改例,其中額外包括一待機電源供應電路4 。因此,圖5所示之電源電路5 0 0比圖1之電源供應電 路1 0 0更佳。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖5之待機電源供應電路4包括一待機變壓器S B T ,其亦接收交流輸入電壓V A C。待機變壓器S B T包括 二次繞組,一對整流二極體D 1 1和D 1 2和一平滑電容 C 〇 3以如圖5所示方式連接以形成中央抽頭型全波整流 電路。待機變壓器S B T產生使用交流輸入電.壓v A C輸 入之7 V之整流平滑電壓至一次側。7 V整流平滑電壓供 應至調整器R G。調整器R G穩定7 V輸入電壓和輸出 5 V之穩定電壓。5 V穩定之D C電壓獲得當成跨過平滑 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 478241 ___!_ ^1·:...::,____ 丄,.一 ------—- - -— 」 五、發明説明( (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 電容C 〇 4之電壓。5 V之D C電壓供應當成待機電源供 應電壓和當成操作電源,以用於包括在裝置中之微電腦’ 或用於接收紅外線之I C等。5 V之D C電壓亦可供應當 成繼電驅動電路3之操作電源。繼電驅動電路3提供以控 制A C開關S W之開/關操作,以在微電腦之控制下用於 主電源供應電路之開/關控制訊號。結果,繼電驅動電路 3之電磁繼電器R Y相關於A C開關S W之開/關而操作 〇 在電源電路5 0 0中’主電源供應電路之開/關操作 爲具有比預定位準高之位準以下述方式驅動繼電驅動電路 3和軟啓始電路2之D C電壓。而後,當主電源供應電路 啓動時,上述之D C電壓輸出,但是當主電源供應電路關 .閉時,D C電壓之輸出停止。藉由使用由待機電源供應電 路4所產生之5 V之D C電壓之微電腦,雖然未顯示於圖 5中,可獲得之D C電壓當成主電源供應電路之開/關控 制訊號。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在繼電驅動電路3中,一對分壓電阻R 2 1和R 2 2 安插在主電源供應電路之開/關控制訊號線和二次繞組側 地間。電晶體Q 2之基極連接至介於分壓電阻R 2 1和 R 2 2間之接面。電容C 1 0連接在電晶體Q 2之基 極和二次繞組側地間。 電晶體Q 2之集極經由電磁繼電器R Y連接至從待機 電源供應電路4所獲得之5 V之D C電壓線。電晶體Q 2 之射極接地至二次繞組地側。一保護二極體D 8在圖5所 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS )八4規格(210X297公釐) " ' 478241 :A7 ;:Β?;Λ:_一
五、發明説明(技) ――一J 示之方向連接至電磁繼電器R Y。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 再者,在電源電路5 0 0中,用於主電源供應電路之 開/關控制訊號輸入當成至軟啓始電路2之偵測電壓。在 圖5所不之軟啓始電路2中,當成開/關控制訊號之D C 電壓位準由分壓電阻R 6和R 5 /分割以執行偵測,藉以 作用電晶體Q 5和Q 4之導通控制。因此,在電源電路 5 0 0中,不需要如圖1之電源供應電路中使用之三 次繞組N 3。結果,圖8之絕緣轉換變壓器P I T可使用 當成在電源電路5 0 0中之絕緣轉換變壓器。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如圖5所示之二極體D 5形成在軟啓始時用以操作控 制電路1之電源路徑。二極體D 5之陽極連接至待機電源 供應電路4之5 V之D C電壓線。二極體D 5之陰極經由 .控制繞組N C連接至分接調整器Q 3之陰極。二極體D 4 在軟啓始後在穩定操作時形成用以操作控制電路1之電源 路徑。二極體D 4之陽極連接至主電源供應電路之二次繞 組側D C輸出電壓E 0 2之線,而二極體D 4之陰極經由 控制繞組N C連接至分接調整器Q 3之陰極。在使用時, 如果D C電壓輸出當成用以啓動主電源供應電路之開/關 控制訊號時,繼電驅動電路3之電晶體Q 2導通,藉以驅 動電磁繼電器R Y。結果,A C開關S W啓動,和啓始對 主電源供應電路之電源供應。 當成開/關控制訊號之D C電壓亦輸入至軟啓始電路 2之電阻R 6和R 5 /之串接電路。結果,電晶體Q 5和 Q 4導通,和控制電流如上所述流至控制繞組N C。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 478241 A7 _ B7 五、發明說明鲊) 刊關元件Q 1之開關頻率受控制以使其在可允許變化 控制範圍內比和上述圖1之電源供應電路相同的方式上升 至最高頻率位準(250KHZ)。因此,二次側DC輸 出電壓E〇 (DC輸出電壓E0 1和E02)不會以增力口 陡坡快速達到其穩定位準。在此例中之控制狀態如圖6所 示。於此顯示在啓始時,二次繞組側D C輸出電壓E 〇 ( DC輸出電壓E〇1和E02)之位準變化。如圖6所示 ,在AC開關SW啓動後,直到DC輸出電壓E〇 1和 E 0 2到達其相關穩定狀態位準(於此,D C輸出電壓 E0 1 = 1 3 5V和E02 = l 5V)所需之時間約爲 10 0ms〇 參考圖3 A和3 B之波形圖,可獲得如上述相似之操 作,當成剛好在啓始後之開關元件Q 1之開關操作。因此 ,可耐壓7 0 0 V且具有相當小電流容量之裝置亦可使用 於開關元件Q1。再者,可耐壓約8 0 0V之裝置亦可選 擇的使用於並聯諧振電容C r。再者,藉由調整控制繞組 NC之D C電阻分量(圈數)和C 4電容之電容値,在啓 始時之電源供應電路之錯誤邊緣可設定成與圖1之電源供 應電路相似。 本發明之開關電源供應電路並不限於上述之特殊型式 ,而是可爲其它各種型式。例如,上述參考圖1和5之電 源供應裝置之控制電路1,軟啓始電路2,繼電驅動電路 3等之詳細構造可適當的變化。 再者,雖然已知一推拉型電壓諧振轉換器其中兩開關 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)-29 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
- βϋ ϋ ϋ ϋ ϋ 1_1 · ^1 I ϋ ^1 ^1 II ^1 I ^1 ϋ ^1 1 ϋ n ϋ__· Βϋ ϋ ϋ an I ϋ ϋ ϋ ϋ ί aammm mmte ι ϋ I 478241 A7 B7 五、發明說明狖) 兀件父替的開/關,但是本發明亦可應用至使用推拉系統 之自激勵電壓諧振轉換器。 再者,雖然本發明於此提出一複合諧振開關轉換器, 其中諧振電谷串接至絕緣轉換變壓器pIτ之二次繞組以 形成二次側串接諧振電路,但是本發明亦可應用至上述型 式之複合開關轉換器。 、 再者’雖然一電壓諧振轉換器使用在參考上述圖1和 5之電源供應電路中,但是本發明亦可應用至一電源供應 電路’其中以自激勵開關頻率控制執行穩定之電流諧振轉 換器提供在一次側上。 本發明並不限於上述之實施例,且於此仍可達成各種 改變和修飾,但其仍屬本發明之精神和範疇。因此,本發 明之精神和範疇應由下述申請專利範圍界定之。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -I ----———訂! 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -30 -
I 1_1 i_i I 1 ϋ— ϋ ·ϋ ϋ ϋ ·ϋ 11 ϋ_1 I i_l Βϋ ϋ 1 —.1 I ϋ I
Claims (1)
- 478241 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^ ;Α8 1Β8 冬《8 LJ, jD8 々、申請專利範圍 附件1: 第89108669號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國91年1月修正. 1.一種開關電源供應電路,包含: 整流平滑機構,以接收一商用交流電源當成輸入和產 生和輸出一整流平滑直流電壓; 開關機構,以提供一開關輸出,該開關機構包含: 一開關元件用以接收和開關的輸出直流電壓; 一自激勵振盪驅動電路用以自我激勵方式開關的 驅動該開關元件; 一絕緣轉換變壓器用以傳送該開關元件之輸出至 該開關電源供應電路之二次繞組側; 一次繞組側諧振電路,其至少由包括該絕緣轉換 變壓器之一次繞組之漏電感應元件和諧振電容之電容値所 形成,該一次繞組側諧振電路以諧振型式操作而操作該開 關機構;和 二次繞組側諧振電路,其形成在該開關電源供應 電路之二次繞組側上,包括該絕緣轉換變壓器之二次繞組 之漏電感應分量和二次側諧振電容之電容値; 直流輸出電壓產生機構,包括該二次側諧振電路’以 接收在絕緣轉換變壓器之二次繞組上所獲得之交流電壓當 成輸入,和對輸入之交流電壓執行全波整流操作,以產生 二次繞組側直流輸出電壓; 開關頻率改變機構,用以改變自激勵振盪驅動電路之 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 討 ·ϋ ·ϋ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11126980A JP2000324826A (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | スイッチング電源回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW478241B true TW478241B (en) | 2002-03-01 |
Family
ID=14948676
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW089108669A TW478241B (en) | 1999-05-07 | 2000-05-06 | Switching power supply circuit |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6388902B1 (zh) |
EP (1) | EP1103096A1 (zh) |
JP (1) | JP2000324826A (zh) |
KR (1) | KR20010071774A (zh) |
CN (1) | CN1302473A (zh) |
ID (1) | ID29827A (zh) |
TW (1) | TW478241B (zh) |
WO (1) | WO2000069058A1 (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI408539B (zh) * | 2007-12-26 | 2013-09-11 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | 電源供應器 |
CN104617774A (zh) * | 2013-11-05 | 2015-05-13 | 通嘉科技股份有限公司 | 开关式电源供应器的时钟频率控制方法及其电源控制装置 |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6577510B1 (en) * | 2000-05-11 | 2003-06-10 | Sony Corporation | Switching power supply |
WO2002071589A1 (fr) * | 2001-03-05 | 2002-09-12 | Sony Corporation | Circuit de commutation d'alimentation a frequence d'excitation commandee de maniere variable par un element de commutation |
KR20030047787A (ko) * | 2001-12-11 | 2003-06-18 | 소니 가부시끼 가이샤 | 스위칭 전원회로 |
JP2003289664A (ja) * | 2002-03-28 | 2003-10-10 | Tdk Corp | スイッチング電源装置用の制御回路及びこれを用いたスイッチング電源装置 |
US7095215B2 (en) * | 2004-06-04 | 2006-08-22 | Astec International Limited | Real-time voltage detection and protection circuit for PFC boost converters |
US7088078B2 (en) * | 2004-06-04 | 2006-08-08 | Astec International Limited | Soft-start circuit for power converters |
CN1321499C (zh) * | 2004-07-27 | 2007-06-13 | 台达电子工业股份有限公司 | 风扇模块的热调换电路系统 |
JP4670351B2 (ja) * | 2005-01-11 | 2011-04-13 | 株式会社明電舎 | 無停電電源装置の制御装置。 |
US20060209574A1 (en) * | 2005-03-17 | 2006-09-21 | Creative Technology, Ltd. | Power supply |
JP5404991B2 (ja) * | 2006-02-07 | 2014-02-05 | スパンション エルエルシー | Dc−dcコンバータの制御回路、dc−dcコンバータ、およびdc−dcコンバータの制御方法 |
JP2009177990A (ja) * | 2008-01-28 | 2009-08-06 | Hitachi Ltd | スイッチング電源装置及びこれを用いた電気機器 |
CN101727124B (zh) * | 2008-10-22 | 2012-07-04 | 登丰微电子股份有限公司 | 软启动电路 |
CN102611337B (zh) * | 2011-01-20 | 2014-12-10 | 国网浙江平阳县供电有限责任公司 | 电源电路 |
EP2842221A4 (en) * | 2012-04-26 | 2016-05-11 | Gen Electric | SECTOR CONVERTER SYSTEM, DAMPING SYSTEM, AND METHOD OF OPERATING AN AREA CONVERTER SYSTEM |
TWM477733U (zh) * | 2013-12-20 | 2014-05-01 | Chicony Power Tech Co Ltd | 具有可變電路迴路阻抗之電源供應裝置 |
CN105846414A (zh) * | 2015-01-13 | 2016-08-10 | 富泰华工业(深圳)有限公司 | 电源控制模块供电防误电路 |
US11437923B2 (en) * | 2017-02-13 | 2022-09-06 | Hamilton Sundstrand Corporation—Pcss | Variable resonant power converter with tunable inductor |
CN111066235B (zh) * | 2018-03-13 | 2023-07-21 | 富士电机株式会社 | 电源装置、电源控制装置、以及电源控制方法 |
US10553339B1 (en) * | 2018-03-30 | 2020-02-04 | Universal Lighting Technologies, Inc. | Common-mode choke with integrated RF inductor winding |
CN112865340B (zh) * | 2021-04-26 | 2021-07-23 | 中国人民解放军海军工程大学 | 一种无线充电系统的互感参数辨识方法及装置 |
CN117200566B (zh) * | 2023-08-23 | 2024-08-13 | 深圳市正浩创新科技股份有限公司 | 隔离型双向直流变换器的启动方法及相关装置 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04331461A (ja) * | 1991-05-01 | 1992-11-19 | Sony Corp | スイッチング電源装置 |
US5831838A (en) | 1993-08-16 | 1998-11-03 | Avionics Instruments, Inc. | Resonant fly-forward converter circuit |
KR0154818B1 (ko) * | 1995-12-28 | 1998-12-15 | 김광호 | 공진형 콘버터 제어 시스템 |
JPH10210745A (ja) | 1997-01-17 | 1998-08-07 | Sony Corp | スイッチング電源回路 |
JPH10225121A (ja) | 1997-02-07 | 1998-08-21 | Sony Corp | スイッチング電源回路 |
JPH1155949A (ja) * | 1997-06-06 | 1999-02-26 | Canon Inc | 電源装置 |
-
1999
- 1999-05-07 JP JP11126980A patent/JP2000324826A/ja not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-05-02 ID IDW20010022D patent/ID29827A/id unknown
- 2000-05-02 US US09/720,964 patent/US6388902B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-05-02 CN CN00800755A patent/CN1302473A/zh active Pending
- 2000-05-02 EP EP00922968A patent/EP1103096A1/en not_active Withdrawn
- 2000-05-02 KR KR1020017000249A patent/KR20010071774A/ko not_active Application Discontinuation
- 2000-05-02 WO PCT/JP2000/002915 patent/WO2000069058A1/en not_active Application Discontinuation
- 2000-05-06 TW TW089108669A patent/TW478241B/zh not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI408539B (zh) * | 2007-12-26 | 2013-09-11 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | 電源供應器 |
CN104617774A (zh) * | 2013-11-05 | 2015-05-13 | 通嘉科技股份有限公司 | 开关式电源供应器的时钟频率控制方法及其电源控制装置 |
CN104617774B (zh) * | 2013-11-05 | 2017-06-30 | 通嘉科技股份有限公司 | 开关式电源供应器的时钟频率控制方法及其电源控制装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000324826A (ja) | 2000-11-24 |
KR20010071774A (ko) | 2001-07-31 |
WO2000069058A1 (en) | 2000-11-16 |
EP1103096A1 (en) | 2001-05-30 |
ID29827A (id) | 2001-10-11 |
CN1302473A (zh) | 2001-07-04 |
US6388902B1 (en) | 2002-05-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TW478241B (en) | Switching power supply circuit | |
JP4671019B2 (ja) | 多出力型dc−dcコンバータ | |
US6483731B1 (en) | Alexander topology resonance energy conversion and inversion circuit utilizing a series capacitance multi-voltage resonance section | |
CN102047542B (zh) | 用于为功率变换器提供初始偏置和启用信号的方法和设备 | |
JP3287086B2 (ja) | スイッチングレギュレータ | |
US8385089B2 (en) | Multiple-output switching power supply unit | |
TW483224B (en) | Switching power supply circuit | |
JP2917871B2 (ja) | 無停電性スイッチングレギュレータ | |
US20090109715A1 (en) | Synchronous rectifying for soft switching power converters | |
TWI694670B (zh) | 諧振式電源轉換裝置 | |
KR20010050629A (ko) | 스위칭 전원 회로 | |
US7298633B2 (en) | Switching power supply circuit | |
JPH08154378A (ja) | スイッチング電源回路 | |
JP2019146359A (ja) | スイッチング電源装置 | |
TW480805B (en) | Switching power supply circuit | |
JP3653075B2 (ja) | スイッチング電力電送装置 | |
US20030198062A1 (en) | Switching power supply circuit | |
JPH05304772A (ja) | 電源回路 | |
JP2002262568A (ja) | スイッチング電源回路 | |
KR100359709B1 (ko) | 스위칭모드 전원공급기 | |
JP4289000B2 (ja) | 力率改善回路 | |
JPH07322614A (ja) | 電力変換装置 | |
JPH04325868A (ja) | 電源装置 | |
JP2003259639A (ja) | スイッチング電源装置 | |
JP4218094B2 (ja) | スイッチング電源回路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GD4A | Issue of patent certificate for granted invention patent | ||
MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |