CN101431300B - 电源电路及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电源电路及其控制方法。该电源电路包括一输入端、一输出端、N个变压单元和一脉宽调变电路，N为大于1的自然数。该输入端用于接收外部电路输入的电压。该N个变压单元分别电连接于该输入端与该输出端之间。该脉宽调变电路分别电连接该N个变压单元。该脉宽调变电路分别提供N个不同相位的控制信号于该N个变压单元，每两个控制信号的相位差为360/(N+1)度，该N个变压单元分别接收该脉宽调变电路提供的N个控制信号，并分别输出N个不同相位的电压于该输出端。

Description

电源电路及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种电源电路及其控制方法。
背景技术
请参阅图1，其是一种现有技术电源电路的电路结构示意图。该电源电路1包括一输入端101、一整流电路11、一第一滤波电容(未标示)、一变压器12、一整流二极管13、一第二滤波电容14、一负载15、一脉宽调变电路(Switch IC)16、一晶体管17、一反馈电路18和一输出端102。
该变压器12包括一初级线圈121和一次级线圈122。该输入端101通过该整流电路11和该第一滤波电容接地。该初级线圈121一端通过该第一滤波电容接地，该初级线圈121另一端电连接该晶体管17的漏极。该次级线圈122一端通过该整流二极管13电连接该输出端102，该次级线圈122另一端接地。该第二滤波电容14和该负载15分别电连接于该输出端102与地之间。
该晶体管17的源极通过一电阻(未标示)接地，其栅极电连接该脉宽调变电路16。该反馈电路18电连接于该脉宽调变电路16和该输出端102之间。该反馈电路18根据该输出端102输出的电压提供一反馈电压至该脉宽调变电路16。
请一并参阅图2，是图1所示电源电路10的电压电流波形示意图。其中，V1表示该脉宽调变电路16加载于该晶体管17栅极的电压波形图，V2表示该整流二极管13输出的电压波形图，I1表示该滤波电容14向该负载15提供的电流波形图。外界交流电压通过该输入端101输入该整流电路11，经该整流电路11整流后提供一直流电压于该变压器12的初级线圈121。
该脉宽调变电路16加载脉冲电压V1于该晶体管17的栅极。在该脉冲电压V1控制下，该晶体管17交替导通与截止，该变压器12的初级线圈121产生变化的电流，该变压器12的次级线圈122产生一感应电压，该感应电压经该整流二极管13整流后输出如V2所示的电压。当该二极管13输出高电平时，该电压V2向该第二滤波电容14充电，该电压V2同时向该负载15供电。当该二极管13输出低电平时，该第二滤波电容14放电，该第二滤波电容14的放电电流向该负载15供电。
当该二极管13输出低电平的时间t1较长时，该第二滤波电容14放电时间较长，该第二滤波电容14需要不断的充、放电以向该负载15供电。因此，该电源电路10的输出端102输出电流I1的波动范围较大。
发明内容
为了解决现有技术中电源电路输出电流波动范围大的问题，本发明提供一种输出电流波动范围小的电源电路。
一种电源电路，其向负载供电，包括一输入端、一输出端、N个变压单元和一脉宽调变电路，N为大于1的自然数。该输入端用于接收外部电路输入的电压。该N个变压单元分别电连接于该输入端与该输出端之间。该脉宽调变电路分别电连接该N个变压单元。该脉宽调变电路分别提供N个不同相位的控制信号于该N个变压单元，每两个控制信号的相位差为360/(N+1)度，该N个变压单元分别接收该脉宽调变电路提供的N个控制信号，并分别输出N个不同相位的电压于该输出端，每一变压单元包括一变压器、一晶体管和一二极管，该变压器包括一初级线圈和一次级线圈，该初级线圈一端接收外界输入电压，另一端电连接该晶体管漏极，该晶体管源极接地，栅极电连接该脉宽调变电路，该次级线圈一端接地，另一端经由该二极管电连接该输出端。
一种电源电路的控制方法，该电源电路包括一输入端、一输出端、一脉宽调变电路及N个变压单元，该N个变压单元分别连接于该输入端与该输出端之间，该控制方法包括如下步骤：产生N个不同相位的控制信号，N为大于1的自然数，每两个控制信号的相位差为360/(N+1)度；分别发送该N个相位差为360/(N+1)度的控制信号于该N个变压单元，使该N个变压单元分别输出不同相位的N个电压于一负载，其中，每一变压单元包括一变压器、一晶体管和一二极管，该变压器包括一初级线圈和一次级线圈，该初级线圈一端接收外界输入电压，另一端电连接该晶体管漏极，该晶体管源极接地，栅极电连接该脉宽调变电路，该次级线圈一端接地，另一端经由该二极管向该负载供电。
与现有技术相比，本发明的电源电路包括N个变压单元，该N个变压单元分别向负载供电。由于分别发送N个不同相位的控制信号于该N个变压单元，每两个控制信号的相位差为360/(N+1)度。因此，该分别加载N个不同相位的电压于该负载。由于加载于该负载的N个电压相位不同，该N个电压对应的低电平时间互相补充，从而减小实际加载于该负载的电压的低电平时间，进而减小该电源电路输出电流的波动范围。
附图说明
图1是一种现有技术电源电路的电路结构示意图。
图2是图1所示电源电路的电压电流波形示意图。
图3是本发明电源电路的第一实施方式的电路结构示意图。
图4是图3所示电源电路的电压电流波形图。
图5是本发明电源电路的第二实施方式的电路结构示意图。
图6是图5所示电源电路的电压电流波形图。
具体实施方式
请参阅图3，是本发明电源电路的第一实施方式的电路结构示意图。该电源电路包括一输入端201、一整流电路21、一脉宽调变电路22、一第一变压单元23、一第二变压单元24、一滤波电容25、一负载26、一反馈电路27和一输出端202。
该整流电路21为一全桥式整流电路或一半桥式整流电路。该脉宽调变电路22分别提供不同相位的控制信号于该第一、第二变压单元23、24。该第一、第二变压单元23、24分别接收该脉宽调变电路22的控制信号，并根据该控制信号输出不同相位的输出电压。该反馈电路27根据该输出端202输出的电压提供一反馈电压于该脉宽调变电路22。
该第一变压单元23包括一第一变压器230、一第一晶体管231、一第一整流二极管232。该第一变压器230包括一第一初级线圈233和一第一次级线圈234。
该第二变压单元24包括一第二变压器240、一第二晶体管241、一第二整流二极管242。该第二变压器240包括一第二初级线圈243和一第二次级线圈244。
该输入端201通过该整流电路21分别电连接该第一、第二初级线圈233、243的一端。该第一初级线圈233另一端电连接该第一晶体管231的漏极。该第一晶体管231的源极通过一电阻(未标示)接地，其栅极电连接该脉宽调变电路22。该第一次级线圈234一端接地，另一端经由该第一整流二极管232的正、负极电连接该输出端202。该滤波电容25和该负载26分别电连接于该输出端202与地之间。
该第二初级线圈243另一端电连接该第二晶体管241的漏极。该第二晶体管241的源极通过一电阻(未标示)接地，其栅极电连接该脉宽调变电路22。该第二次级线圈244一端接地，另一端经由该第二整流二极管242的正、负极电连接该输出端202。该反馈电路27电连接于该脉宽调变电路22与该输出端202之间。
请一并参阅图4，是图3所示电源电路20的电压电流波形图。其中，V1、V2分别表示该脉宽调变电路22加载于该第一、第二晶体管231、241栅极的电压波形图。V3、V4分别表示该第一、第二整流二极管232、242输出的电压波形图。V5表示该滤波电容25两端的电压波形图。I2表示该滤波电容25向该负载26提供的电流波形图。外界交流电压通过该输入端201输入该整流电路21，经该整流电路21整流后分别提供一直流电压于第一、第二初级线圈233、243。
该脉宽调变电路22分别加载脉冲电压V1、V2于该第一、第二晶体管231、241的栅极，其中，V2较V1有一120度的相位延迟。在该脉冲电压V1控制下，该第一晶体管231交替导通与截止，该第一初级线圈233产生变化的电流，该第一次级线圈234产生一感应电压，该感应电压经该第一整流二极管232整流后输出如V3所示的电压，设电压V3的低电平时间为t2。在该脉冲电压V2控制下，该第二晶体管241交替导通与截止，该第二初级线圈243产生变化的电流，该第二次级线圈244产生一感应电压，该感应电压经该第二整流二极管242整流后输出如V4所示的电压。其中，V4较V3有一120度相位延迟。
该第一整流二极管232加载电压V3至该滤波电容25，在该电压V3的低电平时间t2内，该第二整流二极管242加载电压V4至该滤波电容25，因此，实际加载于该滤波电容25的电压是V5，则加载于该滤波电容25的实际电压V5的低电平时间为t3，t3＜t2。该滤波电容25在该电压V5作用下不断充、放电，从而向该负载26提供如I2所示电流。
与现有技术相比，本发明的电源电路20包括第一、第二变压单元23、24，该脉宽调变电路22分别提供具有120度相位差的脉冲电压于该第一、第二变压单元23、24，该第一、第二变压单元23、24分别加载具有120度相位差的电压于该滤波电容25。由于在该第一变压单元23输出电压V3的低电平时间t2内，该第二变压单元24加载电压V4于该滤波电容25，因此，实际加载于该滤波电容25的电V5的低电平时间减小为t3，从而减小了该滤波电容25的放电时间，进而减小了该电源电路20输出电流的变化范围。
由于该滤波电容25仅在时间t3内向该负载26供电，该滤波电容25的供电时间缩短，从而降低了该滤波电容25的工作温度，进而延长了该滤波电容25的寿命。本发明的电源电路20的第一、第二变压器230、240采用单向推动，该脉宽调变电路22输出电压的占空比可达到50％以上而不会损坏该第一、第二变压器230、240。同时，较采用双向推动变压器(如全波推挽式变压器)的电源电路，该电源电路20的第一、第二变压器230、240的工作频率降低，从而降低该电源电路20的磁损耗。
请参阅图5，是本发明电源电路的第二实施方式的电路结构示意图。该电源电路30与第一实施方式的电源电路20的区别在于：该电源电路30包括N个变压单元(未标示)，其中，N为大于2的自然数。
一脉宽调变电路32分别提供N个不同相位的控制信号于该N个变压单元，该N个控制信号中，每二控制信号的相位差为360/(N+1)度。该N个变压单元在该控制信号控制下分别提供N个电压于一滤波电容35，设该N个电压分别为V1～Vn，如图6所示。该N个电压V1～Vn互相低电平时间，因此，加载于该滤波电容35的实际电压如V0所示。该滤波电容35在该电压V0作用下充、放电，从而向负载36提供如I3所示电流。
与现有技术相比，本发明的电源电路30包括N个变压单元，该脉宽调变电路32分别提供N个不同相位的控制信号于该N个变压单元，该N个变压单元在该控制信号控制下分别提供N个不同相位的电压V1～Vn于该滤波电容35，其中，二相邻电压的相位差为360/(N+1)度。该N个电压V1～Vn互相补充低电平时间，当N足够大时，实际加载于该滤波电容35的电压的低电平时间近似为0。因此，该脉宽调变电路32输出电压的占空比可在1％～99％范围内变化，而实际加载于该滤波电容35的电压的低电平时间近似为0。该电源电路30不需该滤波电容35即可实现直流输出，且输出电流I3变化范围进一步减小。
当实际加载于该滤波电容35的电压的低电平时间近似为0时，仅由该变压单元向该负载供电，该滤波电容35仅提供轻载滤波的功能，该滤波电容35工作温度降低。该滤波电容35亦可采用低容量的电容。同时，由于由N个变压单元向该负载36供电，该电源电路30可实现大电流供电，从而提高输出功率。
本发明的特征不仅可应用于上述的实施方式，更可依需求而作适当应用上的变更。例如，该电源电路可包括N个反馈电路，每一反馈电路反馈一变压单元输出的电压于该脉宽调变电路，并不限于上述实施方式所述。

Claims (9)

1.一种电源电路，其包括一输入端、一输出端、N个变压单元和一脉宽调变电路，N为大于1的自然数，该输入端用于接收外部电路输入的电压，该N个变压单元，分别电连接于该输入端与该输出端之间，该脉宽调变电路分别电连接该N个变压单元，其特征在于：该脉宽调变电路分别提供N个不同相位的控制信号至该N个变压单元，每两个控制信号的相位差为360/(N+1)度，该N个变压单元分别接收该脉宽调变电路提供的N个控制信号，并分别输出N个不同相位的电压于该输出端，每一变压单元包括一变压器、一晶体管和一二极管，该变压器包括一初级线圈和一次级线圈，该初级线圈一端接收外界输入电压，另一端电连接该晶体管漏极，该晶体管源极接地，栅极电连接该脉宽调变电路，该次级线圈一端接地，另一端经由该二极管电连接该输出端。
2.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于：该电源电路还包括一整流电路，该N个变压单元分别接收该整流电路输出的直流电压。
3.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于：该电源电路还包括一滤波电容，该N个变压单元输出的N个电压经由该滤波电容滤波后从该输出端输出。
4.如权利要求3所述的电源电路，其特征在于：每一变压单元还包括一电阻，该晶体管的源极经由该电阻接地。
5.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于：该电源电路还包括一反馈电路，该反馈电路电连接于该输出端与该脉宽调变电路之间，用于反馈该电源电路输出的电压至该脉宽调变电路。
6.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于：该电源电路还包括N个反馈电路，该N个反馈电路分别反馈该N个变压单元输出的电压于该脉宽调变电路。
7.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于：N等于2，该脉宽调变电路分别提供二相位差为120度的控制信号于该二个变压单元。
8.一种电源电路的控制方法，该电源电路包括一输入端、一输出端、一脉宽调变电路及N个变压单元，该N个变压单元分别连接于该输入端与该输出端之间，该控制方法包括如下步骤：
a.该脉宽调变电路产生N个不同相位的控制信号，N为大于1的自然数，每两个控制信号的相位差为360/(N+1)度；
b.分别发送该N个控制信号至该N个变压单元，使该N个变压单元分别输出不同相位的N个电压于一负载，
其中，每一变压单元包括一变压器、一晶体管和一二极管，该变压器包括一初级线圈和一次级线圈，该初级线圈一端接收外界输入电压，另一端电连接该晶体管漏极，该晶体管源极接地，栅极电连接该脉宽调变电路，该次级线圈一端接地，另一端经由该二极管向该负载供电。
9.如权利要求8所述的电源电路控制方法，其特征在于：该N个变压单元输出的不同相位的N个电压中，每两个电压的相位差为360/(N+1)度，该不同相位的N个电压经滤波后向该负载供电。
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KR100576692B1 (ko) * 2000-07-06 2006-05-03 엘지전자 주식회사 액정표시장치의 백 라이트 램프 구동회로

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