CN100377487C - 具初级侧电压回授的低功率返驰式交换电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具初级侧电压回授的低功率返驰式交换电路，利用脉宽调变控制器驱动功率电子开关的切换动作，使得输入直流电力通过变压器送出工作电压，其包括有：整流单元，连接于该变压器的初级绕组，将交流电力整流成该直流电力，并传送到变压器；电压回授单元，连接于该变压器的辅助绕组与该脉宽调变控制器，从辅助绕组取得回授电压，并将回授电压传送到脉宽调变控制器；电流回授单元，连接于脉宽调变控制器与功率电子开关，通过功率电子开关取得回授电流，并将之转换成为电压值传送到脉宽调变控制器；低压差稳压器，通过整流储能单元连接于变压器的次级绕组，用来稳定变压器输出的电压。

Description

具初级侧电压回授的低功率返驰式交换电路
技术领域
本发明涉及一种具初级侧电压回授的低功率返驰式交换电路，尤指一种利用变压器初级侧的辅助绕组取得回授电压及回授电流，同时于变压器次级侧通过低压差稳压器输出一稳定的工作电压的低功率返驰式交换电路。
背景技术
按目前已知的直流电源供应装置，如交换式电源供应器(AC ToDC SW1itching Power Supply)中，为缩小变压器的体积，大多使用高频的脉波宽度调变(PWM)控制直流输出电压，如图1所示，为现有返驰式电源供应装置的电路示意图，变压器T1将电路区分成为一次侧的前级电路101与二次侧的后级电路102，该一次侧101与该二次侧102间以一光敏晶体管111及一发光二极管112分离该一次侧101与该二次侧102的电信号，但却可利用光信号回授二次侧102的电压或电流输出变化信号至一次侧101，以同步调整该一次侧101及二次侧102的电压及电流变化量，或者做为过电流及短路保护的回授信号。
配合图2，为现有返驰式电源供应装置的电路波形示意图，请复参考图1，其中于一次侧101输入一交流电压VAC，交流电压VAC经过一桥式整流器BD1及一高压滤波电容C1后成为一直流涟波电压B+，直流涟波电压B+通过一脉波调整控制单元U1控制功率电子开关Q1的导通周期，进而传送道该变压器T1的一次侧绕组。同时，变压器T1的二次侧绕组感应输出电压，并通过二极管D2及电解电容C5整流滤波后，产生稳定直流电压V0输出。直流电压V0并通过一回授稳压器U2与一光偶合器U3将输出直流电压V0变化回授至一次侧101的脉波宽度调整控制单元U1，以调整脉波输出PWM来稳定输出直流电压V0，该光偶合器U3由该光敏晶体管111及该发光二极管112组成。
请复参考图1，在现有技术中，该返驰式电源供应装置主要是交流电压转换成直流电压输出的电路，其原理为：于一次侧101的功率电子开关Q1导通时能量因变压器T1一次与二次侧极性相反，以致二次侧102的二极管D2无法导通，而储存于变压器T1上，待功率电子开关Q1导通结束后变压器T1极性反转，改由二次侧102的二极管D2接着导通，以释放储存在变压器T1上的储存能量。
由于现有返驰式电源供应装置的电路需要搭配连接高压滤波电容C1、回授稳压器U2与光偶合器U3才能正常工作，使得交换电路的制作成本高，并且该些元件在交换电路中占有很大的面积，使得交换电路产品体积非常大。
发明内容
有鉴于此，本发明具初级侧电压回授的低功率返驰式交换电路，其主要目的是使用变压器初级侧回授方式取得回授电压及回授电流，并藉此由变压器次级侧通过一低压差稳压器输出稳定的直流工作电压。同时，可以省去现有技术中所使用的高压滤波电容C1、回授稳压器U2与光偶合器U3，用来降低电路制作成本和电路面积。
为达上述目的，本发明提供一种具初级侧电压回授的低功率返驰式交换电路，利用一脉宽调变控制器驱动一功率电子开关的切换动作，使得一输入直流电力可以通过一变压器及一第一整流储能单元送出一输出电压，该变压器具有一初级绕组、一次级绕阻及一辅助绕阻，其包括有：一整流单元，连接于该初级绕组，该整流单元将一交流电力整流成该输入直流电力，并传送到该初级绕组；一电压回授单元，连接于该辅助绕组与该脉宽调变控制器之间，该电压回授单元从该辅助绕组取得一回授电压，并将该回授电压传送到该脉宽调变控制器；一电流回授单元，分别连接于该脉宽调变控制器与该功率电子开关，该电流回授单元取得流经该功率电子开关的一回授电流，并将该回授电流转换成为电压值传送到该脉宽调变控制器；及一低压差稳压器，通过该第一整流储能单元连接于该次级绕阻，该低压差稳压器将该输出电压稳定成为一工作电压。
附图说明
图1为现有返驰式电源供应装置的电路示意图；
图2为现有返驰式电源供应装置的电路波形示意图；
图3为本发明具初级侧电压回授的低功率返驰式交换电路示意图；
图4为本发明具初级侧电压回授的低功率返驰式交换电路波形示意图；
图5为本发明另一实施例电路示意图。
图中符号说明
现有技术：
T1  变压器
101 前级电路
102 后级电路
111 光敏晶体管
112 发光二极管
BD1 桥式整流器
C1  高压滤波电容
U1  脉波调整控制单元
Q1  功率电子开关
D2  二极管
C5  电解电容
U2  回授稳压器
U3  光偶合器
本发明：
Tr  变压器
Tr1 初级绕组
Tr2 次级绕阻
Tr3 辅助绕阻
Tr4 次级侧辅助绕组
U1  脉宽调变控制器
Q1  功率电子开关
20  第一整流储能单元
BD1 整流单元
22  电压回授单元
220 整流滤波单元
224 分压电阻
24  电流回授单元
26  低压差稳压器
27  第二整流储能单元
28  突波消除单元
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的具体实施方式。
请参考图3，为本发明具初级侧电压回授的低功率返驰式交换电路示意图。本发明使用一个具有一初级绕组Tr1、一次级绕阻Tr2及一辅助绕阻Tr3的变压器Tr，用来为能量转换的单元。同时利用一脉宽调变控制器U1驱动一功率电子开关Q1的切换动作，使得一输入直流电力可以通过该变压器Tr及一第一整流储能单元20送出一输出电压。再者，该输入直流电力由连接于该一次侧绕组Tr1的一整流单元BD1，将一交流电力作整流转换而得，并传送到该一次侧绕组Tr1。交换电路利用一电压回授单元22，连接于该辅助绕组Tr3与该脉宽调变控制器U1，并从该辅助绕组Tr3取得一回授电压，同时将该回授电压传送到该脉宽调变控制器U1。再者交换电路利用一电流回授单元24，连接于该脉宽调变控制器U1与该功率电子开关Q1，接着通过该功率电子开关Q1取得一回授电流，并将该回授电流转换成为电压值传送到该脉宽调变控制器U1。交换电路利用一低压差稳压器26，连接于该第一整流储能单元20将该输出电压稳定成为一工作电压VO以提供负载使用。
请复参考图3，其中该整流单元BD1为一全桥整流单元。并该电压回授单元22通过一整流滤波单元220将从辅助绕组Tr3取得的回授电压进行整流及滤波动作，同时，整流及滤波后的回授电压经由一分压电阻224进行分压，并传送到该脉宽调变控制器U1。再者，上述中本发明所使用的该功率电子开关Q1为一N沟道场效晶体管。并该功率电子开关Q1串接于该初级绕组Tr1，因此该功率电子开关Q1取得的回授电流为流过该初级绕组的电流，并该功率电子开关Q1的控制端连接到该脉宽调变控制器U1，通过控制端接受该脉宽调变控制器U1控制。
复参考图3，其中该辅助绕阻Tr3与该次级绕阻Tr2的绕组极性为同相，因此，本发明可以通过变压器绕组的磁通偶合关系，使得在次级绕阻Tr2感应的电压变化会和辅助绕阻Tr3所感应的回授电压成近似正比。同时，于第一整流储能单元20送出的输出电压VO为含有两倍交流输入频率的涟波电压Vr，该输出电压VO经过低压差稳压器26稳压后，产生稳定的直流输出工作电压VO以提供负载使用。上述说明中，本发明交换电路更有一突波消除单元28并接于该初级绕组Tr1，于该功率电子开关Q1截止时，进行该初级绕组Tr1间突波电压的消除。
配合图3，请参考图4，为本发明具初级侧电压回授的低功率返驰式交换电路波形示意图。一交流电力VAC通过该整流单元BD1整流转换成该输入直流电力B+，并传送到该初级绕组Tr1。同时，脉宽调变控制器U1通过该电压回授单元22从辅助绕组Tr3取得回授电压，及通过该电流回授单元24从该功率电子开关Q1取得回授电流。脉宽调变控制器U1取得回授电压与回授电流并输出一脉宽调整讯号PWM，传送到功率电子开关Q1的控制端以控制该功率电子开关Q1的切换动作。直流电力B+通过功率电子开关Q1的切换动作，通过变压器Tr作能量转换，并通过第一整流储能单元20输出含有两倍交流输入频率涟波电压Vr的输出电压VO。该输出电压VO经过低压差稳压器26稳压后，将涟波电压Vr除去进而产生稳定的直流输出工作电压VO，以提供负载使用。
配合图3，请参考图5，为本发明另一实施例电路示意图。图5所示的低功率返驰式交换电路与图3所示的电路其差异处，在于其中该变压器Tr更具有一次级侧辅助绕组Tr4，该次级侧辅助绕组Tr4感应输出一次级侧辅助电力，并次级侧辅助电力通过一第二整流储能单元27，提供该低压差稳压器26工作所需的电力。并，于电路其它单元功能上与动作原理，与本发明图3所示的低功率返驰式交换电路相同，在此不多加赘述。
综上所述，本发明利用变压器初级侧回授方式取得回授电压及回授电流，并藉此由变压器次级侧通过一低压差稳压器输出稳定的直流工作电压。同时，可以省去现有技术中所使用的高压滤波电容回授稳压器与光偶合器，使得降低零件成本和电路板面积，并可缩小产品体积。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施例，本发明的特征并不局限于此，任何熟悉该项技术者在本创作的领域内，可轻易思及的变化或修饰，皆可涵盖在本发明的权利要求书中。

Claims (10)

1.一种具初级侧电压回授的低功率返驰式交换电路，利用一脉宽调变控制器驱动一功率电子开关的切换动作，使得一输入直流电力可以通过一变压器及一第一整流储能单元送出一输出电压，该变压器具有一初级绕组、一次级绕阻及一辅助绕阻，其特征在于，包括有：
一整流单元，连接于该初级绕组，该整流单元将一交流电力整流成该输入直流电力，并传送到该初级绕组；
一电压回授单元，连接于该辅助绕组与该脉宽调变控制器之间，该电压回授单元从该辅助绕组取得一回授电压，并将该回授电压传送到该脉宽调变控制器；
一电流回授单元，分别连接于该脉宽调变控制器与该功率电子开关，该电流回授单元取得流经该功率电子开关的一回授电流，并将该回授电流转换成为电压值传送到该脉宽调变控制器；及
一低压差稳压器，通过该第一整流储能单元连接于该次级绕阻，该低压差稳压器将该输出电压稳定成为一工作电压。
2.如权利要求1所述的具初级侧电压回授的低功率返驰式交换电路，其中，该整流单元为一全桥整流单元。
3.如权利要求1所述的具初级侧电压回授的低功率返驰式交换电路，其中，该电压回授单元通过一整流滤波单元将该回授电压进行整流及滤波，并经由一分压电阻进行分压传送到该脉宽调变控制器。
4.如权利要求1所述的具初级侧电压回授的低功率返驰式交换电路，其中，该功率电子开关为一N沟道场效晶体管。
5.如权利要求4所述的具初级侧电压回授的低功率返驰式交换电路，其中，该功率电子开关串接于该初级绕组，并其控制端连接到该脉宽调变控制器，接受该脉宽调变控制器控制。
6.如权利要求1所述的具初级侧电压回授的低功率返驰式交换电路，其中，该回授电流为流过该初级绕组的电流。
7.如权利要求1所述的具初级侧电压回授的低功率返驰式交换电路，其中，该辅助绕阻与该次级绕阻的绕组极性为同相。
8.如权利要求1所述的具初级侧电压回授的低功率返驰式交换电路，其中，更有一突波消除单元并接于该初级绕组，于该功率电子开关截止时，进行该初级绕组间突波电压的消除。
9.如权利要求1所述的具初级侧电压回授的低功率返驰式交换电路，其中，该变压器更有一次级侧辅助绕组，感应输出一次级侧辅助电力。
10.如权利要求9所述的具初级侧电压回授的低功率返驰式交换电路，其中，该次级侧辅助电力通过一第二整流储能单元，提供该低压差稳压器工作所需的电力。
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