專利名稱：一種推挽電路穩(wěn)壓輸出的方法及其電源變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種穩(wěn)壓輸出控制方法，尤其是涉及一種用于推挽電路穩(wěn)壓輸出 方法；本發(fā)明還涉及一種實現(xiàn)上述方法的推挽電路組成的長壽命穩(wěn)壓電源變換 器。
背景技術(shù)：
自激推挽電路(電路如附圖1所示)以其低廉的成本這一優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于定 電壓比的應(yīng)用場合，如微功率DC/DC變換器，熒光燈電子鎮(zhèn)流器等。其電路組 成通常包括了軟啟動電路、耦合變壓器以及一對推挽工作的晶體管，其主要工作 原理如圖1所示，當(dāng)接入輸入電壓時，輸入電壓通過電阻R1給電容C1充電， 實現(xiàn)軟啟動功能。當(dāng)電容C1被充至某門檻電壓時，對管Q1和Q2將導(dǎo)通，而 由于三極管Q1和Q2極細(xì)微的差別，其中一個三極管將先飽和導(dǎo)通，這里假設(shè) 三極管Ql先進(jìn)入飽和導(dǎo)通。當(dāng)三極管Ql飽和導(dǎo)通時，變壓器繞組Tl-l同名端 為正，耦合到繞組Tl-2、 Tl-5、 Tl-6的同名端為正，因此三極管Q2將截止。而 繞組Tl-5由于與繞組T1-1的正向相同耦合電壓正好可以提供三極管Q1的基極 電流，因此三極管Q1可以維持飽和導(dǎo)通。隨著三極管Q1導(dǎo)通時間的推移，三 極管Q1集電極電流將逐步增大，直到增大到基極電流乘以該三極管的放大倍數(shù)， 三極管Ql將出現(xiàn)退飽和現(xiàn)象，三極管Ql上的電壓將增大。三極管Ql上電壓 一旦增大，導(dǎo)致繞組T1-1上的電壓減小，而由于變壓器T1的磁通有保持不變的 趨勢，變壓器Tl的所有同名端電壓將反相，導(dǎo)致三極管Ql截止，三極管Q2 導(dǎo)通，從而進(jìn)入新的類似三極管Q1導(dǎo)通時的過程，如此反復(fù)工作。
但這種自激推挽式電路的缺陷在于，受制于自激電路的固有特性，對元器件 (例如變壓器)的寄生參數(shù)敏感，易造成生產(chǎn)一致性差的問題。
在此基礎(chǔ)上改進(jìn)的應(yīng)用固定頻率定脈寬驅(qū)動芯片IC控制的推挽電路則解決 了生產(chǎn)一致性差的問題，如附圖2所示，所述推挽電路主要由定頻率定脈寬驅(qū)動 芯片、 一對推挽工作的開關(guān)管和耦合變壓器連接而成，圖2電路原理與圖1普通 的推挽電路一樣，其電路結(jié)構(gòu)簡單，繼承了上述推挽電路沒有反饋光耦的優(yōu)點， 因此電源變換器的壽命較長；但其存在的不足之處在于這一類沒有反饋環(huán)的電源變換器不能實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出，又限制了該類電路的應(yīng)用場合。
因此， 一種電路相對簡單、可靠性高、無光耦長壽命的而且具備反饋環(huán)可實
現(xiàn)穩(wěn)定電壓輸出的電路在現(xiàn)實應(yīng)用中是十分有優(yōu)勢的。本發(fā)明正是公開了這樣一 種功率變換器電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能實現(xiàn)固定頻率定脈寬驅(qū)動芯片控制的推挽電 路穩(wěn)壓輸出的方法；
本發(fā)明另一個目的在于提供實現(xiàn)上述方法的推挽電路組成的長壽命穩(wěn)壓電 源變換器。
上述第一個目的可通過以下的技術(shù)措施來實現(xiàn) 一種推挽電路穩(wěn)壓輸出方 法，在定頻率定脈寬驅(qū)動芯片控制的推挽電路電壓輸出端與原邊主回路之間設(shè)置 由脈沖變壓器驅(qū)動的反饋控制環(huán)路；通過脈沖變壓器來驅(qū)動設(shè)在原邊主回路中的 一個開關(guān)管導(dǎo)通或截止，從而讓原邊定頻率定脈寬驅(qū)動IC控制的推挽電路處于 間歇工作的模式，即工作若干周期后停止工作一段時間，而停止工作的時間與工 作的時間的比率取決于反饋用脈沖變壓器的驅(qū)動占空比，所述驅(qū)動占空比直接來 自連接在推挽電路電壓輸出端電壓反饋環(huán)路中的PWM控制電路的PWM輸出。 當(dāng)輸出電壓變低時，PWM控制電路的脈寬則適當(dāng)增大，反之則適當(dāng)減小，如此 則控制了原邊間歇工作的時間比例(即工作時間的長度和非工作時間長度的比 例)，從而建立完整的電壓反饋環(huán)路，實現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定的功能。
本發(fā)明的另一個目的，可通過以下技術(shù)措施來實現(xiàn) 一種長壽命穩(wěn)壓電源變 換器，其特征在于，所述推挽電路中的電壓輸出端與原邊主回路之間設(shè)置有用于 控制輸出電壓穩(wěn)定的反饋電路。
所述的反饋電路包括采樣電阻、PWM控制芯片、驅(qū)動變壓器和第三開關(guān)管， 采樣電阻連接于推挽電路電壓輸出端，采樣的電壓輸入PWM控制芯片的相應(yīng)輸 入端，PWM控制芯片的PWM輸出連接驅(qū)動變壓器的初級繞組的同名端，驅(qū)動 變壓器的初級繞組的另一端接地；驅(qū)動變壓器的次級繞組的同名端連接第三開關(guān) 管的柵極，驅(qū)動變壓器的次級繞組的另一端接地；第三開關(guān)管的漏極接地，第三 開關(guān)管的源極連接于推挽電路原邊主回路中。所述第三開關(guān)管的源極連接于推挽電路原邊主回路中兩個推挽工作開關(guān)管 的漏極。
所述第三開關(guān)管的源極連接于推挽電路原邊主回路中定頻率定脈寬驅(qū)動芯 片的供電端。
所述第三開關(guān)管的源極連接于推挽電路原邊主回路中定頻率定脈寬驅(qū)動芯 片的使能端。
所述第三開關(guān)管的源極連接于推挽電路原邊主回路中定頻率定脈寬驅(qū)動芯 片的同步端。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點-
1、 與自激推挽電路相比由于取消了自激振蕩的工作模式，從而解決了生產(chǎn) 一致性不好的問題；
2、 與定頻率定脈寬驅(qū)動IC控制的推挽電路相比，增加了電壓反饋環(huán)路且 沒有應(yīng)用傳統(tǒng)的光耦反饋，既繼承了無光耦這一優(yōu)點，又實現(xiàn)了穩(wěn)壓輸 出的特性，從而在保證了長壽命的特點的同時可以實現(xiàn)電源變換器的穩(wěn) 定電壓輸出特性，拓展了應(yīng)用領(lǐng)域。


圖1為常用的自激推挽電路圖2為現(xiàn)有的固定頻率定脈寬驅(qū)動IC控制的推挽電路圖； 圖3為本發(fā)明實施例一電路原理圖； 圖4為本發(fā)明的實施例二電路原理圖； 圖5為本發(fā)明的實施例三電路原理圖； 圖6為本發(fā)明的實施例四電路原理圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)一步加以闡述。
實施方式一、如圖3所示，其電路主要包括兩個組成部分第一部分為定頻 率定脈寬驅(qū)動芯片IC控制的推挽電路(如圖2所示)，該推挽電路主要由變壓器 的各個繞組T1-1、 Tl-2、 Tl-3、 Tl-4、開關(guān)管Q1、 Q2、 二極管D1、 D2、電容 Cl以及定頻率驅(qū)動芯片連接組成；第二部分為一個用于控制輸出電壓穩(wěn)定的反 饋電路，反饋電路主要包括采樣電阻R1、R2、PWM控制芯片、脈沖變壓器Tdrive，開關(guān)管Q3。
采樣電阻R1、 R2相串聯(lián)后，并接于推挽電路電壓輸出電容C1的兩端，電 阻R1、 R2的串聯(lián)點輸出采樣的電壓，將該采樣電壓輸入PWM控制芯片的相應(yīng) 輸入端，PWM控制芯片的PWM輸出連接驅(qū)動變壓器的初級繞組的同名端，驅(qū) 動變壓器的初級繞組的另一端接地；驅(qū)動變壓器的次級繞組的同名端連接開關(guān)管 Q3的柵極，驅(qū)動變壓器的次級繞組的另一端接地；開關(guān)管Q3的漏極接地，開 關(guān)管Q3的源極連接于推挽電路原邊主回路中兩個推挽工作開關(guān)管Ql 、 Q2的 漏極，開關(guān)管Q1 、 Q2的漏極經(jīng)開關(guān)管Q3的源極、漏極接地。
其中，第一部分固定頻率定脈寬驅(qū)動IC控制的推挽電路，其工作原理同圖 2;第二部分控制輸出電壓穩(wěn)定的反饋電路的工作原理如下輸出電壓經(jīng)過采樣 電阻R1、 R2分壓后得到適應(yīng)于PWM控制芯片的電壓信號，PWM控制芯片采 用現(xiàn)有常用的集成了負(fù)反饋控制的芯片，利用采樣電壓信號來控制PWM的脈 寬；脈寬信號經(jīng)過脈沖變壓器Tdrive去驅(qū)動開關(guān)管Q3，當(dāng)開關(guān)管Q3導(dǎo)通時， 定頻率定脈寬驅(qū)動芯片IC控制的推挽電路可以正常工作，給副邊提供能量；當(dāng) 開關(guān)管Q3截止時，推挽電路無法向副邊傳遞能量。因此可以通過控制PWM的 脈寬、即控制推挽電路工作與停止的時間比例來達(dá)到控制輸出電壓的目的。
實施方式二、如圖4所示，與實施方式一原理基本相同，主要不同之處在于 控制原邊間歇工作的方式，不是通過開關(guān)管Q3直接切斷原邊主功率回路，而是 切斷定頻率定脈寬驅(qū)動芯片的供電回路，同樣達(dá)到了讓原邊間歇工作的目的，與 此同時因為開關(guān)管Q3的接入方式不同于實施方式一中的接在主功率回路，而是 接在定頻率定脈寬驅(qū)動芯片供電負(fù)端，因此工作效率更高。圖5中開關(guān)管Q3的 漏極接地，開關(guān)管Q3的源極連接于定頻率定脈寬驅(qū)動芯片的供電負(fù)端，定頻率 定脈寬驅(qū)動芯片的供電參考端經(jīng)開關(guān)管Q3的源極、漏極接地。此外，該實施方 式中還可以將開關(guān)管Q3連接到供電回路的其他連接點如開關(guān)管Q3還可以放 置在定頻率定脈寬驅(qū)動芯片輸入工作電壓的正端；如變壓器繞組T1-1、 Tl-2的 頂端以及工作電壓Vcc的頂端。
實施方式三、如圖5所示，基本原理同實施方式一、二，不同之處在于通過開關(guān)管Q3控制原邊間歇工作的方式，開關(guān)管Q3的源極接原邊驅(qū)動IC定頻率定脈寬驅(qū)動芯片的使能端。使能端有如下功能當(dāng)該使能端懸空時，定頻率定脈寬驅(qū)動芯片則正常輸出驅(qū)動開關(guān)管Q1和Q2的信號，而如果使能端接地，定頻率 定脈寬驅(qū)動芯片則不輸出驅(qū)動開關(guān)管Ql和Q2的信號。這種實施方式的優(yōu)點是 1)同實施方式二，此方案中開關(guān)管Q3也沒有接在主功率回路中，電路控制效 率高；2)優(yōu)于實施方式二之處在于，在正常工作時，驅(qū)動IC始終不斷電，不進(jìn) 入緩啟動過程，因而不影響輸出電壓紋波。實施方式四、如圖6所示，與以上實施方式不同之處在于開關(guān)管Q3接定頻 率定脈寬驅(qū)動芯片的同步端，且在輸出回路中多增加了一個元器件電感Ll。 其原理不同于以上所有的實施例。以上幾種實施方式都是建立在兩個基礎(chǔ)上第一，原邊的固定頻率推挽電路 驅(qū)動IC的工作頻率大于PWM控制芯片的頻率，而且一般選擇大于10倍以上；第二，定頻率驅(qū)動芯片的脈寬接近50%，這樣才能在輸出端去掉續(xù)流電感。而本實施方式電路工作原理是在定頻率定脈寬驅(qū)動芯片沒有同步信號時，定頻率定脈寬驅(qū)動芯片驅(qū)動信號固定在某一個占空比，而一旦反饋電路PWM控制芯片開始 工作，即驅(qū)動變壓器Tdrive開始將PWM信號驅(qū)動開關(guān)管Q3后，定頻率驅(qū)動芯 片將跟隨同步端的脈寬，從而使推挽電路工作在調(diào)制脈寬的模式下(此時占空比 可能不是接近50%)，因此，副邊電路必須增加一個電感Ll使推挽電路直接工 作在調(diào)制脈寬的模式下如何實現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定。這樣與前面所有方案的不同之處 在于，前面的方案都是用脈沖變壓器的驅(qū)動占空比去控制原邊電路的工作與否的 時間比例；而此處則是用脈沖變壓器的驅(qū)動直接控制原邊，主功率變壓器"T1" 將不再工作在間歇工作狀態(tài)下，而是持續(xù)工作。電壓穩(wěn)定功能是通過脈沖變壓器 的脈寬來調(diào)制的。本發(fā)明的實施方式不限于此，根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技 術(shù)知識和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，本發(fā)明還可以做 出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均可實現(xiàn)本發(fā)明目的。
權(quán)利要求
1、一種推挽電路穩(wěn)壓輸出方法，其特征在于，在定頻率定脈寬驅(qū)動芯片控制的推挽電路電壓輸出端與原邊主回路之間設(shè)置由脈沖變壓器驅(qū)動的反饋控制環(huán)路；通過脈沖變壓器來驅(qū)動設(shè)在原邊主回路中的一個開關(guān)管導(dǎo)通或截止，從而讓原邊定頻率定脈寬驅(qū)動IC控制的推挽電路處于間歇工作的模式，間歇工作的時間比率取決于反饋用脈沖變壓器的驅(qū)動占空比，所述驅(qū)動占空比直接來自連接在推挽電路電壓輸出端電壓反饋環(huán)路中的PWM控制電路的PWM輸出。
2、 一種使用上述方法的長壽命穩(wěn)壓電源變換器，包括固定頻率定脈寬驅(qū)動 芯片控制的推挽電路，其特征在于，所述推挽電路中的電壓輸出端與推挽電路中 原邊主回路之間設(shè)置有用于控制輸出電壓穩(wěn)定的反饋電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的長壽命穩(wěn)壓電源變換器，其特征在于，所述的反 饋電路包括采樣電阻、PWM控制芯片、驅(qū)動變壓器和第三開關(guān)管，采樣電阻連 接于推挽電路電壓輸出端，采樣的電壓輸入PWM控制芯片的相應(yīng)輸入端，PWM 控制芯片的PWM輸出連接驅(qū)動變壓器的初級繞組的同名端，驅(qū)動變壓器的初級 繞組的另一端接地；驅(qū)動變壓器的次級繞組的同名端連接第三開關(guān)管的柵極，驅(qū) 動變壓器的次級繞組的另一端接地；第三開關(guān)管的漏極接地，第三開關(guān)管的源極 連接于推挽電路原邊主回路中。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的長壽命穩(wěn)壓電源變換器，其特征在于，所述第三 開關(guān)管的源極連接于推挽電路原邊主回路中兩個推挽工作開關(guān)管的漏極。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的長壽命穩(wěn)壓電源變換器，其特征在于，所述第三 開關(guān)管的源極連接于推挽電路原邊主回路中定頻率定脈寬驅(qū)動芯片的供電端。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的長壽命穩(wěn)壓電源變換器，其特征在于，所述第三 開關(guān)管的源極連接于推挽電路原邊主回路中定頻率定脈寬驅(qū)動芯片的使能端。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的長壽命穩(wěn)壓電源變換器，其特征在于，所述第三 開關(guān)管的源極連接于推挽電路原邊主回路中定頻率定脈寬驅(qū)動芯片的同步端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種推挽電路穩(wěn)壓輸出方法及電源變換器，在定頻率定脈寬驅(qū)動芯片控制的推挽電路電壓輸出端與原邊主回路之間設(shè)置由脈沖變壓器驅(qū)動的反饋控制環(huán)路；通過脈沖變壓器來驅(qū)動設(shè)在原邊的一個開關(guān)管導(dǎo)通和截止，從而讓原邊定頻率定脈寬驅(qū)動IC控制的推挽電路處于間歇工作的模式，間歇工作的時間比率取決于反饋用脈沖變壓器的驅(qū)動占空比，所述驅(qū)動占空比直接來自連接在推挽電路電壓輸出端電壓反饋環(huán)路中的PWM控制電路的PWM輸出。當(dāng)輸出電壓變低時，PWM控制電路的脈寬則適當(dāng)增大，反之則適當(dāng)減小，如此則控制了原邊間歇工作的工作于停止工作時間的比例，從而建立完整的電壓反饋環(huán)路，實現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定的功能。
文檔編號G05F1/10GK101615043SQ20091004124
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者張紅軍, 黃江劍, 勝 龔 申請人:廣州金升陽科技有限公司