專利名稱：開(kāi)關(guān)電源電路和隔離變換變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隔離變換變壓器(insolating converter transformer)，還涉及配備有用作各種電子設(shè)備中電源的隔離變換變壓器的開(kāi)關(guān)電源電路。
人們廣泛知道采用開(kāi)關(guān)變換器例如反饋(flyback)變換器或正向(forward)變換器類型的開(kāi)關(guān)電源電路。由于這種開(kāi)關(guān)變換器以矩形波執(zhí)行其開(kāi)關(guān)操作，所以在抑制開(kāi)關(guān)噪聲方面存在局限性。由于其操作特性，在提高功率轉(zhuǎn)換效率方面不可避免有一些限制也是明顯的。
針對(duì)上述幾點(diǎn)，本申請(qǐng)人提出了各種諧振型變換器的開(kāi)關(guān)電源電路。諧振型變換器能容易獲得高功率轉(zhuǎn)換效率，并由于開(kāi)關(guān)操作是以正弦波實(shí)現(xiàn)的，所以能實(shí)現(xiàn)低噪聲。也能獲得另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即電路可以由相對(duì)較少數(shù)量的部件構(gòu)成。
圖7示出了根據(jù)本申請(qǐng)人以前提交的發(fā)明的示例性開(kāi)關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)的電路圖。該電源電路配有電壓諧振型變換器，所述變換器由一個(gè)晶體管的開(kāi)關(guān)元件Q1組成，以單端形式執(zhí)行其自激開(kāi)關(guān)操作。
在該圖所示的電源電路中，設(shè)有全波整流電路，該全波整流電路包括充當(dāng)整流濾波電路的橋式整流電路Di和濾波電容器Ci，用于從商用交變電源(交變輸入電壓VAC)獲得DC輸入電壓，其中，產(chǎn)生相應(yīng)于例如交變輸入電壓VAC的一倍(one-fold)電平的整流及濾波電壓Ei。在該整流濾波電路中，涌流限制電阻器Ri插在整流的電流路徑中，以便抑制例如電源接通時(shí)流入濾波電容器Ci中的涌流。
該電源電路中的電壓諧振型開(kāi)關(guān)變換器采納配有一個(gè)晶體管的開(kāi)關(guān)元件Q1的自激結(jié)構(gòu)。在這種情況下，開(kāi)關(guān)元件Q1由高耐壓雙極型晶體管(BJT結(jié)型晶體管)組成。
開(kāi)關(guān)元件Q1的基極經(jīng)起動(dòng)電阻器RS連接濾波電容器Ci的正極側(cè)(整流及濾波電壓Ei)，使得在起動(dòng)時(shí)從整流濾波線路獲得基極電流。用于自激振蕩驅(qū)動(dòng)的串聯(lián)諧振電路由驅(qū)動(dòng)線圈NB、諧振電容器CB和基極電流限制電阻器RB的串聯(lián)連接電路組成，連接在開(kāi)關(guān)元件Q1的基極和初級(jí)側(cè)地之間。
在開(kāi)關(guān)元件Q1關(guān)斷期間流動(dòng)的箝位電流路徑由插在開(kāi)關(guān)元件Q1的基極和濾波電容器Ci的負(fù)極端子(初級(jí)側(cè)地)之間的箝位二極管DD形成。同時(shí)，開(kāi)關(guān)元件Q1的集電極連接隔離變換變壓器PIT的初級(jí)繞組N1的一端，其發(fā)射極接地。
并聯(lián)諧振電容器Cr與開(kāi)關(guān)元件Q1的集電極-發(fā)射極并聯(lián)。該并聯(lián)諧振電容器Cr通過(guò)其固有電容和下述隔離變換變壓器PIT的初級(jí)繞組N1的漏電感L1構(gòu)成電壓諧振型變換器的初級(jí)并聯(lián)諧振電路。盡管這里省略了詳細(xì)描述，但由于該并聯(lián)諧振電路的作用在諧振電容器Cr兩端獲得的電壓Vcp實(shí)際上由在開(kāi)關(guān)元件Q1關(guān)斷期間內(nèi)的正弦波脈沖組成，使得以電壓諧振模式執(zhí)行操作。
該圖中示出的正交控制變壓器PRT是飽和電抗器，其中卷繞檢測(cè)線圈ND、驅(qū)動(dòng)線圈NB和控制線圈NC。該正交變壓器PRT用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件Q1和執(zhí)行恒壓控制。
在該正交控制變壓器PRT的結(jié)構(gòu)中，盡管未示出，兩個(gè)具有四個(gè)磁路支臂的雙U-形鐵心形成實(shí)心鐵心，各磁路支臂的端部互相連接。檢測(cè)線圈ND和驅(qū)動(dòng)線圈NB圍繞實(shí)心鐵心的兩個(gè)預(yù)定磁路支臂以相同方向卷繞，此外控制線圈NC的卷繞方向與檢測(cè)線圈ND和驅(qū)動(dòng)線圈NB的卷繞方向正交。
在這種情況下，正交控制變壓器PRT的檢測(cè)線圈ND串聯(lián)插在濾波電容器Ci的正極端和隔離變換變壓器PIT的初級(jí)繞組N1之間，使得開(kāi)關(guān)元件Q1的開(kāi)關(guān)輸出經(jīng)初級(jí)繞組N1傳送到檢測(cè)線圈ND。在正交控制變壓器PRT中，通過(guò)變壓器耦合在驅(qū)動(dòng)線圈NB中感應(yīng)檢測(cè)線圈ND中獲得的開(kāi)關(guān)輸出，因此在驅(qū)動(dòng)線圈NB中產(chǎn)生作為驅(qū)動(dòng)電壓的交變電壓。該驅(qū)動(dòng)電壓作為來(lái)自構(gòu)成自激振蕩驅(qū)動(dòng)電路的串聯(lián)諧振電路(NB，CB)的驅(qū)動(dòng)電流經(jīng)基極電流限制電阻器RB發(fā)送到開(kāi)關(guān)元件Q1的基極。因此，開(kāi)關(guān)元件Q1以串聯(lián)諧振電路(NB，CB)的諧振頻率所確定的開(kāi)關(guān)頻率執(zhí)行其開(kāi)關(guān)操作。
隔離變換變壓器PIT將開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)輸出傳送到次級(jí)側(cè)。
如圖8所示，隔離變換變壓器PIT具有EE-形鐵心，例如由鐵氧體組成的E-形鐵心CR1和CR2以其磁路支臂彼此面對(duì)的方式彼此合并起來(lái)，其初級(jí)繞組N1和次級(jí)繞組N2(和N2A)利用拼接線圈架B對(duì)于EE-形鐵心的中間磁路支臂分別以分開(kāi)狀態(tài)卷繞。如圖所示，中間磁路支臂形成氣隙G，從而獲得具有所需耦合系數(shù)的疏松耦合。
通過(guò)將每個(gè)E-形鐵心CR1和CR2的中間磁路支臂成形得比其兩個(gè)外部磁路支臂短故形成氣隙G。耦合系數(shù)設(shè)為例如適于實(shí)現(xiàn)疏松耦合的k=0．85，于是避免相對(duì)飽和的狀態(tài)。
現(xiàn)在參考

圖10和11，描述卷繞隔離變換變壓器PIT的拼接線圈架B卷繞的初級(jí)繞組N1和次級(jí)繞組N2(和N2A)。
圖10是初級(jí)繞組N1和次級(jí)繞組N2(和N2A)通常如何卷繞在拼接線圈架B周圍的示意圖。
拼接線圈架B具有分別用于卷繞初級(jí)繞組N1和次級(jí)繞組N2(和N2A)的分開(kāi)區(qū)域。該圖表示一個(gè)例子，其中，卷繞在拼接線圈架B上的初級(jí)繞組N1具有內(nèi)線圈架繞組寬度K1，卷繞在拼接線圈架B上的次級(jí)繞組N2(和N2A)具有內(nèi)線圈架繞組寬度K2。
在這種情況下，初級(jí)繞組N1從預(yù)定開(kāi)始位置N1S以固定方向卷繞。當(dāng)如此卷繞的初級(jí)繞組N1達(dá)到內(nèi)線圈架繞組寬度K1的端部時(shí)，它對(duì)于前面的初級(jí)繞組N1以相反方向卷繞在前面初級(jí)繞組N1上。初級(jí)繞組N1卷繞預(yù)定匝數(shù)后以這種方式直至初級(jí)繞組N1的結(jié)束位置N1E。
圖10中，示出了一個(gè)典型例子，其中，初級(jí)繞組N1的開(kāi)始位置N1S在拼接線圈架B的中央(下部)并與次級(jí)繞組N2隔開(kāi)最大距離(左側(cè)位置)。初級(jí)繞組N1從開(kāi)始位置N1S卷繞，其方向以向右→向左→向右→…直至拼接線圈架B外部(上部)左側(cè)的結(jié)束位置N1E交替變化。
與上述初級(jí)繞組N1類似，每個(gè)次級(jí)繞組N2(和N2A)從預(yù)定開(kāi)始位置N2S始在內(nèi)線圈架繞組寬度K2內(nèi)卷繞預(yù)定匝數(shù)，其方向交替變化。但在這種情況下，形成的次級(jí)繞組N2部分用作次級(jí)繞組N2A，這將在下文描述，使得次級(jí)繞組N2作為中間分接頭CT一旦引出，然在其上卷繞次級(jí)繞組N2A。
在次級(jí)繞組N2A的輸出電平例如約為次級(jí)繞組N2的輸出電平的1／10時(shí)，次級(jí)繞組N2A的匝數(shù)大約為次級(jí)繞組N2匝數(shù)的1／6至1／10，因此少于5匝。
圖10的例子典型地示出了從開(kāi)始位置N1S卷繞的次級(jí)繞組N2作為中間分接頭CT在結(jié)束位置N2E引出，然后卷繞，作為次級(jí)繞組N2A，從其開(kāi)始位置N2AS直至其結(jié)束位置N2AE。
分別從開(kāi)始位置N1S、N2S和結(jié)束位置N1E、N2AE引出的初級(jí)繞組N1和次級(jí)繞組N2(和N2A)及其中間分接頭CT分別固定并焊接到例如設(shè)置在拼接線圈架B上表面的預(yù)定針形端子P，P…。
如圖11所示，卷繞在拼接線圈架B的內(nèi)線圈架繞組寬度K1內(nèi)的初級(jí)繞組N1和卷繞在內(nèi)線圈架繞組寬度K2內(nèi)的次級(jí)繞組N2(和N2A)無(wú)氣隙分布，即處于相互鄰接的初級(jí)繞組N1彼此接觸的狀態(tài)。
如圖所示，隔離變換變壓器PIT的初級(jí)繞組N1的一端連接開(kāi)關(guān)元件Q1的集電極，而其另一端經(jīng)串聯(lián)的檢測(cè)線圈ND連接到濾波電容器Ci的正極端(整流及濾波電壓Ei)。
在隔離變換變壓器PIT的次級(jí)側(cè)，在次級(jí)繞組N2中產(chǎn)生初級(jí)繞組N1感應(yīng)的交變電壓。在這種情況下，由于次級(jí)并聯(lián)諧振電容器C2與次級(jí)繞組N2并聯(lián)連接，通過(guò)次級(jí)繞組N2(和N2A)的漏電感L2(和L2A)和次級(jí)并聯(lián)諧振電容器C2的電容形成并聯(lián)諧振電路。由于該并聯(lián)諧振電路，得到在次級(jí)繞組N2(和N2A)中產(chǎn)生的交變電壓作為諧振電壓。即，次級(jí)側(cè)上的操作以電壓諧振模式執(zhí)行。
具體地說(shuō)，該電源電路在其初級(jí)側(cè)上具有以電壓諧振模式執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作的并聯(lián)諧振電路，在其次級(jí)側(cè)上有進(jìn)行全波整流(電壓諧振操作)的另一個(gè)并聯(lián)諧振電路。在本說(shuō)明書(shū)中，如上所述在其初級(jí)和次級(jí)側(cè)上配備有諧振電路的結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)變換器稱為“復(fù)合諧振型開(kāi)關(guān)變換器”。
在上述形成的次級(jí)并聯(lián)諧振電路中，為次級(jí)繞組N2提供中間分接頭，整流二極管D01、D02和濾波電容器C01、C02如圖所示連接，從而提供由“整流二極管D01和濾波電容器C01”組合而成的第一半波整流電路2，以及由“整流二極管D02和濾波電容器C02”組合而成的第二半波整流電路3。
第一半波整流電路2接收次級(jí)并聯(lián)諧振電路提供的輸入諧振電壓并產(chǎn)生DC輸出電壓E01。類似地，第二半波整流電路3接收次級(jí)并聯(lián)諧振電路提供的輸入諧振電壓并產(chǎn)生DC輸出電壓E02。
在這種情況下，DC輸出電壓E01和DC輸出電壓E02分路并送入控制電路1。在控制電路1中，DC輸出電壓E01用作檢測(cè)電壓，DC輸出電壓E02用作控制電路1的工作電壓。
在隔離變換變壓器PIT中，與初級(jí)繞組N1的電感L1和次級(jí)繞組N2和N2A的電感L2和L2A相關(guān)的互感M根據(jù)初級(jí)繞組N1和與整流二極管D0(D01，D02)連接的次級(jí)繞組N2和N2A的極性關(guān)系(卷繞方向)變成+M或-M。
例如，如果連接處于圖9A的狀態(tài)，互感變?yōu)?M。同時(shí)，如果連接處于圖9B的狀態(tài)，互感變?yōu)?M。
將以上所述應(yīng)用到圖7所示的電源電路的次級(jí)操作中，例如當(dāng)在第一半波整流電路2中在次級(jí)繞組N2中獲得的交變電壓為正時(shí)，假設(shè)以+M(正向)模式執(zhí)行對(duì)在整流二極管D01中流動(dòng)的整流電流的操作。而相反地，當(dāng)在次級(jí)繞組N2中獲得的交變電壓為負(fù)時(shí)，整流二極管D0截止，使得其中不流過(guò)整流的電流。即，在該電源電路中，關(guān)于初級(jí)繞組N1和次級(jí)繞組N2的互感以+M模式進(jìn)行整流。
在該結(jié)構(gòu)中，向通過(guò)初級(jí)并聯(lián)諧振電路和次級(jí)并聯(lián)諧振電路的作用而增大的負(fù)載提供功率，使得向負(fù)載提供的功率相應(yīng)增大，于是增強(qiáng)了最大負(fù)載功率的提高率。
正如前面參考圖8所解釋的，由于利用隔離變換變壓器PIT中形成的氣隙G以所需的耦合系數(shù)獲得的疏松耦合，造成不易達(dá)到飽和狀態(tài)的改善狀況，這樣能實(shí)現(xiàn)這種與負(fù)載狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。例如，在隔離變換變壓器PIT中不存在氣隙G的情況下，操作很有可能不正常，原因是隔離變換變壓器PIT在反饋期間位于其飽和狀態(tài)，從而使正確執(zhí)行上述半波整流相當(dāng)困難。
在控制電路1中，導(dǎo)致在控制線圈NC中流動(dòng)的控制電流(DC)的電平隨次級(jí)DC輸出電壓電平E01的變化而變化，從而通過(guò)控制卷繞在正交控制變壓器PRT中的驅(qū)動(dòng)繞組NB的電感LB變化。因此，這種作用改變了用于開(kāi)關(guān)元件Q1的包括驅(qū)動(dòng)線圈NB的電感LB形成的自激振蕩驅(qū)動(dòng)電路中串聯(lián)諧振電路的諧振狀態(tài)。如以下參考圖7所描述的，該操作改變開(kāi)關(guān)元件Q1的開(kāi)關(guān)頻率，最終穩(wěn)定次級(jí)DC輸出電壓E01。
圖7中，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率變化時(shí)，所提供的正交控制變壓器PRT結(jié)構(gòu)能通過(guò)控制改變驅(qū)動(dòng)線圈NB的電感LB，開(kāi)關(guān)元件Q1的導(dǎo)通時(shí)間TON在控制之下改變同時(shí)其關(guān)斷時(shí)間TOFF保持固定。即，在該電源電路中，執(zhí)行恒壓控制以在控制下改變開(kāi)關(guān)頻率，從而控制與開(kāi)關(guān)輸出有關(guān)的諧振阻抗，同時(shí)執(zhí)行按開(kāi)關(guān)周期開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通角控制(PWM控制)。這種復(fù)合控制操作以一組控制電路實(shí)現(xiàn)。
具體地說(shuō)，在該電源電路中，從第一半波整流電路2引出的次級(jí)DC輸出電壓E01作為檢測(cè)電壓提供給控制電路1，從而通過(guò)控制從隔離變換變壓器PIT的次級(jí)繞組N2獲得的諧振電壓電平而改變，于是保持恒定的次級(jí)DC輸出電壓E01。但是，不執(zhí)行保持恒定的從第二半波整流電路3引出并作為工作電壓提供給控制電路1的次級(jí)DC輸出電壓E02的動(dòng)作。
圖12A至12F用圖表示出了圖7所示電源電路各部分的工作波形，其中原理性地示出了次級(jí)輸出波形。
圖12A至12F中的輸出波形是為獲得最大負(fù)載功率POMAX=217瓦的最佳驅(qū)動(dòng)條件而形成圖7電源電路時(shí)獲得的。在示例性例子中，交變輸入電壓VAC為100V，隔離變換變壓器PIT構(gòu)造成為獲得135V的調(diào)節(jié)次級(jí)DC輸出電壓E01和15V未調(diào)節(jié)的次級(jí)DC輸出電壓E02，提供38匝線圈作為次級(jí)繞組N2，5匝線圈作為次級(jí)繞組N2A。
在這種電路結(jié)構(gòu)中，開(kāi)關(guān)元件Q1通過(guò)充當(dāng)自激振蕩驅(qū)動(dòng)電路的串聯(lián)諧振電路(NB，CB)執(zhí)行其開(kāi)關(guān)操作，使得通過(guò)并聯(lián)諧振電路的作用在開(kāi)關(guān)元件Q1和并聯(lián)諧振電容器Cr的并聯(lián)連接電路兩端得到圖12A的初級(jí)并聯(lián)諧振Vcp。如圖所示，該并聯(lián)諧振電壓Vcp在開(kāi)關(guān)元件Q1導(dǎo)通時(shí)間TON期間波形處于零電平，在其關(guān)斷時(shí)間TOFF期間變成正弦波脈沖，相應(yīng)于以電壓諧振模式操作。
開(kāi)關(guān)輸出通過(guò)開(kāi)關(guān)元件Q1的開(kāi)／關(guān)操作傳送到隔離變換變壓器PIT的次級(jí)側(cè)，使得圖12B所示波形的次級(jí)諧振電流I2流進(jìn)隔離變換變壓器PIT的次級(jí)繞組N2和整流二極管D01的連接端部，由此在該連接端部和次級(jí)側(cè)地之間產(chǎn)生圖12C所示的次級(jí)諧振電壓V2波形。
在這種情況下，當(dāng)圖12C的次級(jí)諧振電壓V2變得比次級(jí)DC輸出電壓E01的電平高時(shí)，整流二極管D01導(dǎo)通，使得圖12D中所示波形的次級(jí)整流電流I3流入整流二極管D01。
同時(shí)，在次級(jí)繞組N2A兩端產(chǎn)生圖12E所示波形的次級(jí)諧振電壓V3。在這種情況下，次級(jí)諧振電壓V3的波形與圖12C所示的次級(jí)諧振電壓V2的波形類似，兩者之間相似系數(shù)等于次級(jí)繞組N2的總線圈數(shù)(38匝)和次級(jí)繞組N2A的線圈數(shù)(5匝)之比。即，電壓V3例如變成次級(jí)諧振電壓V2的5／38倍。
還是在這種情況下，當(dāng)次級(jí)諧振電壓V3變得比次級(jí)DC輸出電壓E02的電平高時(shí)，圖7所示的整流二極管D02導(dǎo)通，使得次級(jí)整流電流I4在圖12F中所示周期(6微秒)內(nèi)流動(dòng)，其峰值例如為4．5Ap(安-峰值)。
圖12C所示的次級(jí)諧振電壓V2的工作波形如圖12E所示的次級(jí)諧振電壓V3的工作波形相類似，但在整流二極管D01中流動(dòng)的圖I2D的次級(jí)整流波形I3與在整流二極管D02中流動(dòng)的圖12F的次級(jí)整流波形I4在波形上是彼此不同的。
假設(shè)以上所述由卷繞在隔離變換變壓器PIT的拼接線圈架B上的次級(jí)繞組N2A形成與初級(jí)繞組N1和次級(jí)繞組N2為疏松耦合狀態(tài)。正如所提到的，由于次級(jí)繞組N2A的匝數(shù)小于5，在次級(jí)繞組N2A排成直線卷繞在拼接線圈架B的內(nèi)線圈架繞組寬度K2內(nèi)的情況下，例如僅在沿內(nèi)線圈架繞組寬度K2的右側(cè)以局部不平衡狀態(tài)卷繞次級(jí)繞組N2A，如圖11所示。
如果如上所述以對(duì)于將卷繞次級(jí)繞組N2的拼接線圈架B的內(nèi)線圈架繞組寬度K2以局部不平衡狀態(tài)卷繞次級(jí)繞組N2A，當(dāng)由未調(diào)節(jié)的次級(jí)DC輸出電壓E02提供的負(fù)載功率超過(guò)例如10瓦時(shí)，從次級(jí)繞組N2A得到的輸出電流是疊加在其上的+M操作模式(正向變換操作)和-M操作模式(反饋?zhàn)儞Q操作)的組合。
結(jié)果，次級(jí)整流的電流I3疊加在次級(jí)整流的電流I4上，所以如圖12F所示，次級(jí)整流的電流I4的波形變成使得其峰值處于整流二極管D02的半個(gè)導(dǎo)通角。
因此，在整流二極管D02產(chǎn)生的熱量隨在整流二極管D02中流動(dòng)的次級(jí)整流的電流I4的峰值的上升而增大，因此增加了整流二極管D02中的功率損耗，由于發(fā)熱引起的溫度上升而損害了可靠性。
圖13圖解示出了次級(jí)DC輸出電壓E01和E02及由圖7的電源電路中的第二半波整流電路3提供的負(fù)載電流IL2之間的關(guān)系。
圖13中，在為了獲得最大負(fù)載功率POMAX=217瓦的最佳驅(qū)動(dòng)條件而形成的圖7電源電路的情況下，白圈“○”表示的直線表示次級(jí)DC輸出電壓E02和負(fù)載電流IL2之間的關(guān)系。
在為了獲得最大功率POMAX=82瓦的最佳驅(qū)動(dòng)條件而形成的圖7電源電路的情況下，由白三角“△”表示的波形表示次級(jí)DC輸出電壓E02和負(fù)載電流IL2之間的關(guān)系。
從圖13明顯看出，當(dāng)在與POMAX=217瓦相應(yīng)形成的電源電路中負(fù)載電流IL2從0安至1．0安變化時(shí)，次級(jí)DC輸出電壓E02的電壓變化電平△E02變?yōu)榧s6．6伏。
類似地，當(dāng)在與POMAX=82瓦相應(yīng)形成的電源電路中負(fù)載電流IL2從0安至1．0安變化時(shí)，次級(jí)DC輸出電壓E02的電壓變化電平△E02變?yōu)榧s6．4伏。即，在任一上述電路結(jié)構(gòu)中，次級(jí)DC輸出電壓E02響應(yīng)第二半波整流電路3輸出的負(fù)載電流IL2的變化而大大改變，從而惡化了交叉調(diào)節(jié)。
所以，在例如12V本機(jī)調(diào)節(jié)器連接第二半波整流電路3的輸出端且從該本機(jī)調(diào)節(jié)器獲得穩(wěn)定恒壓的結(jié)構(gòu)中，即使在響應(yīng)負(fù)載電流IL2的增大次級(jí)DC輸出電壓E02降低時(shí)，也必需將次級(jí)DC輸出電壓E02保持在預(yù)定電平之上。但這種情況下，由于負(fù)載電流IL2電平降低，次級(jí)DC輸出電壓E02升高，從而響應(yīng)電壓電平的升高增大了本機(jī)調(diào)節(jié)器中的功率損耗。
還是在從第一半波整流電路2引出的次級(jí)DC輸出電壓E01提供的負(fù)載的最大負(fù)載功率P0出現(xiàn)任何變化的情況下，在從第二半波整流電路3引出的次級(jí)DC輸出電壓E02的電平出現(xiàn)變化。
例如如圖13所示，次級(jí)DC輸出電壓E02的電平和負(fù)載電流IL2之間的關(guān)系根據(jù)次級(jí)DC輸出電壓E01提供的負(fù)載的最大負(fù)載功率是Po=217瓦還是P0=82瓦而不同。這表示次級(jí)DC輸出電壓E02的電平甚至響應(yīng)連接到調(diào)節(jié)的次級(jí)DC輸出電壓E01的負(fù)載的任何變化而變化，到目前為止，通常次級(jí)DC輸出電壓E02的這種電平變化使交叉調(diào)節(jié)惡化。
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種能夠降低次級(jí)側(cè)上的功率損耗的開(kāi)關(guān)電源電路以及隔離變換變壓器。
為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種具有下面的結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)電源電路。即，開(kāi)關(guān)電源電路包括一個(gè)整流濾波裝置用于從輸入商業(yè)交流電源產(chǎn)生整流濾波的電壓并將其作為DC輸入電壓輸出；以及一個(gè)隔離變換變壓器，其中初級(jí)繞組卷繞在它的初級(jí)側(cè)上，同時(shí)至少一個(gè)第一次級(jí)繞組和一個(gè)其匝數(shù)小于預(yù)定的匝數(shù)的第二次級(jí)繞組卷繞在它的次級(jí)側(cè)上。變壓器在其鐵芯中具有一個(gè)氣隙以對(duì)于初級(jí)繞組和第一次級(jí)繞組獲得疏松耦合所需要的耦合系數(shù)，并且用于將初級(jí)側(cè)輸出傳送到次級(jí)側(cè)。
開(kāi)關(guān)電源電路還包括一個(gè)具有開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)裝置，其將DC輸入電壓經(jīng)該開(kāi)關(guān)裝置的開(kāi)／關(guān)傳遞到隔離變換變壓器的初級(jí)繞組；以及一個(gè)用于以諧振模式起動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置的初級(jí)諧振電路。該初級(jí)諧振電路至少由包括隔離變換變壓器的初級(jí)繞組的漏電感部分和初級(jí)諧振電容器的電容構(gòu)成。
開(kāi)關(guān)電源電路還包括由包括隔離變換變壓器的一個(gè)次級(jí)繞組的漏電感部分和次級(jí)諧振電容器的電容構(gòu)成的次級(jí)諧振電路，從而形成一個(gè)諧振電路，其中次級(jí)諧振電容器連接于隔離變換變壓器的至少一個(gè)次級(jí)繞組；還包括這樣形成的第一DC輸出電壓產(chǎn)生裝置，其將從第一次級(jí)繞組中感應(yīng)的交變電壓獲得第一次級(jí)DC輸出電壓；第二DC輸出電壓產(chǎn)生裝置，其形成將從第二次級(jí)繞組中感應(yīng)的交變電壓獲得第二次級(jí)DC輸出電壓，以及一個(gè)恒壓控制裝置，用于通過(guò)根據(jù)第一次級(jí)DC輸出電壓的電平而改變開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)頻率來(lái)進(jìn)行第一次級(jí)DC輸出電壓的恒壓控制。
在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，卷繞隔離變換變壓器的第二次級(jí)繞組以實(shí)現(xiàn)對(duì)于初級(jí)繞組和第一次級(jí)繞組的緊密耦合狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種隔離變換變壓器，其包括在它的初級(jí)側(cè)上卷繞的初級(jí)繞組、在它的次級(jí)側(cè)上卷繞的第一次級(jí)繞組、其匝數(shù)小于預(yù)定匝數(shù)的第二次級(jí)繞組和一個(gè)EE形的鐵芯，其帶有形成在其中央磁路支臂中的氣隙從而對(duì)于初級(jí)繞組和第一次級(jí)繞組獲得疏松耦合所需要的耦合系數(shù)。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，第二次級(jí)繞組卷繞來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于初級(jí)繞組和第一次級(jí)繞組的緊密耦合狀態(tài)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，提供在隔離變換變壓器的次級(jí)側(cè)上的第二次級(jí)繞組以一種方式卷繞，以使得在隔離變換變壓器的初級(jí)側(cè)上的初級(jí)繞組對(duì)于在其次級(jí)側(cè)上的第一次級(jí)繞組之間實(shí)現(xiàn)緊密耦合狀態(tài)。
而且開(kāi)關(guān)電源電路通過(guò)使用隔離變換變壓器來(lái)形成，其中在次級(jí)側(cè)上的第二次級(jí)繞組的卷繞，使得對(duì)于在初級(jí)側(cè)上的初級(jí)繞組與在次級(jí)側(cè)上的第一次級(jí)繞組實(shí)現(xiàn)緊密耦合狀態(tài)，從而抑制在第二次級(jí)繞組中感應(yīng)的次級(jí)電流的峰值。
這樣，可以降低在構(gòu)成第二DC輸出電壓產(chǎn)生裝置的整流二極管中的功率損耗，并且還防止在整流二極管中的熱量產(chǎn)生，最終增強(qiáng)其可靠性。
在隔離變換變壓器的次級(jí)側(cè)上提供的第二次級(jí)繞組與第一次級(jí)繞組獨(dú)立地來(lái)形成，并且第二次級(jí)繞組以固定的相等的繞組間距卷繞在圍繞拼接線圈架卷繞的第一次級(jí)繞組的上面或下面部分中，從而甚至在超過(guò)10瓦左右的重負(fù)載連接于第二DC輸出電壓產(chǎn)生裝置的情況下能提供調(diào)節(jié)的穩(wěn)定次級(jí)DC輸出電壓。
而且，在隔離變換變壓器的次級(jí)側(cè)上的第二次級(jí)繞組用第一次級(jí)繞組和中間分接頭來(lái)形成，并且以固定的相等的繞組間距卷繞在圍繞拼接線圈架卷繞的第一次級(jí)繞組的上面部分中，從而在小于10瓦左右的輕負(fù)載連接于第二DC輸出電壓產(chǎn)生裝置時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的穩(wěn)定次級(jí)DC輸出電壓的傳遞。
本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)從聯(lián)系附圖的下面的描述和附錄的權(quán)利要求中變得更明顯，其中在附圖中，相同的部件或元件以相同的參考符號(hào)表示。
圖1是表示作為本發(fā)明的第一實(shí)施例的電源電路的結(jié)構(gòu)的示例電路圖；圖2通常表示隔離變換變壓器中的繞組方向；圖3是表示第三繞組N3如何卷繞在拼接的線圈架B的圖；圖4A到4F是表示該實(shí)施例的電源電路主要部分的操作的波形圖；圖5是曲線表示負(fù)載電流與從隔離變換變壓器的次級(jí)側(cè)獲得的次級(jí)DC輸出電壓之間的關(guān)系圖；圖6A和6B是通常另一個(gè)實(shí)施例的隔離變換變壓器中的繞組方向；圖7是表示根據(jù)已有技術(shù)的電源電路的結(jié)構(gòu)的電路圖；圖8是表示隔離變換變壓器的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖9A和9B分別是當(dāng)互感是+M和-M時(shí)執(zhí)行的操作的解釋示意圖；圖10表示圖7的通常電源電路中使用的隔離變換變壓器的繞組方向；圖11表示次級(jí)繞組N2A如何卷繞在拼接的線圈架B的示意圖；圖12A到12F是表示根據(jù)已有技術(shù)的電源電路中的主要部分的操作的波形圖；圖13以曲線表示負(fù)載電流與從根據(jù)已有技術(shù)的電源電路中使用的隔離變換變壓器的次級(jí)側(cè)獲得的次級(jí)DC輸出電壓之間的關(guān)系。
圖1的電路圖表示作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的電源電路的結(jié)構(gòu)。在該圖中，與圖7中相應(yīng)的組成部件以同樣的參考序號(hào)或符號(hào)表示并且省略了對(duì)其的解釋。
如圖1所示的實(shí)施例的電源電路，如面具體說(shuō)明的那樣，包括安裝有次級(jí)繞組N2和第三繞組N3的隔離變換變壓器PIT，該次級(jí)繞組N2在隔離變換變壓器PIT的次級(jí)側(cè)上有第一次級(jí)繞組，該第三繞組N3與次級(jí)繞組N2獨(dú)立地卷繞并且用作第二次級(jí)繞組。
在使用隔離變換變壓器PIT的實(shí)施例的電源電路中，第三繞組N3、初級(jí)繞組N1和次級(jí)繞組N2的耦合與在圖7的電源電路中使用的隔離變換變壓器PIT的次級(jí)繞組NA2、初級(jí)繞組N1和次級(jí)繞組N2的耦合相比可維持在緊密耦合的狀態(tài)。
因此，在本實(shí)施例中，甚至在例如第二半波整流電路3的負(fù)載功率大于10瓦時(shí)，從隔離變換變壓器PIT的第三繞組N3感應(yīng)的電流而獲得的次級(jí)電流在+M操作模式(正向變換器操作)中獲得，而不受到隔離變換變壓器PIT的-M操作模式(反饋?zhàn)儞Q器操作)的負(fù)面影響。這樣，如面將說(shuō)明的那樣，可能降低在構(gòu)成第二半波整流電路3的整流二極管D02中流動(dòng)的次級(jí)整流電流14的峰值。
現(xiàn)在參考圖2和3，將給出對(duì)卷繞在該實(shí)施例的隔離變換變壓器PIT的拼接線圈架B上的次級(jí)繞組N2和第三繞組N3的解釋。
圖2通常表示如何將繞組圍繞提供在圖1的電源電路中的隔離變換變壓器PIT的拼接線圈架B卷繞。在該圖中，相應(yīng)于圖10中的那些的任何組成部件或區(qū)域以相同的參考序號(hào)或符號(hào)表示，并且省略了對(duì)其的重復(fù)解釋。
在這種情況下，次級(jí)繞組N2從它的開(kāi)始位置N2S以與圖10中相同的方式來(lái)卷繞。由于次級(jí)繞組N2與第三繞組N3獨(dú)立地來(lái)卷繞，可從它的開(kāi)始位置N2S直到它的端部位置N2E將它卷繞預(yù)定的匝數(shù)。
并且隨與次級(jí)繞組N2獨(dú)立地形成的第三繞組N3卷繞在圍繞拼接線圈架B卷繞的次級(jí)繞組N2上。
在這種情況下，第三繞組N3從它的開(kāi)始位置N3S直到它的端部位置N3E卷繞在拼接線圈架B的整個(gè)內(nèi)線圈架繞組寬度K2內(nèi)，如圖3所示。
即，在這個(gè)實(shí)施例中，形成在次級(jí)繞組N2上的第三繞組N3不以對(duì)齊的狀態(tài)卷繞，其中其相鄰的繞線處于相互接觸狀態(tài)，如圖10所示，但是在第三繞組N3的相鄰繞線之間保持固定的相等的繞組間距CP，如圖3所示。
這樣，在本實(shí)施例中，與次級(jí)繞組N2獨(dú)立地形成的第三繞組N3卷繞在次級(jí)繞組N2上，其中第三繞組N3卷繞在拼接線圈架B的整個(gè)內(nèi)線圈架繞組寬度K2內(nèi)，同時(shí)保持其相鄰線匝之間固定的相等的繞組間距。
由于這種繞線技術(shù)，例如與對(duì)于圖10和11解釋的其中次級(jí)繞組N2A處于與初級(jí)繞組N1和次級(jí)繞組N2的疏松耦合的隔離變換變壓器PIT相比，該實(shí)施例中的第三繞組N3可維持在對(duì)于初級(jí)繞組N1和次級(jí)繞組N2的緊密耦合狀態(tài)。
圖4A到4F是表示安裝有圖2中的隔離變換變壓器PIT的電源電路的各個(gè)部分中的工作波形代表性示例，其中主要示出次級(jí)輸出波形。
圖4A到4F所示的輸出波形是在圖1的電源電路形成來(lái)實(shí)現(xiàn)按照最大負(fù)載功率PoMAX=217瓦的最佳驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的時(shí)候獲得的。在該示例的情況下，交變輸入電壓VAC是100伏，類似于前面圖12A到12F的情況，隔離變換變壓器PIT構(gòu)成來(lái)使得，為獲得135V的調(diào)節(jié)的次級(jí)DC輸出電壓E01和15V的非調(diào)節(jié)的次級(jí)DC輸出電壓E02，提供33匝線圈作為次級(jí)繞組N2，并且提供5匝線圈作為第三繞組N3。
在這種情況下，當(dāng)開(kāi)關(guān)元件Q1執(zhí)行它的開(kāi)關(guān)操作時(shí)，從開(kāi)關(guān)元件Q1的集電極通過(guò)并聯(lián)諧振電路的作用獲得圖4A的初級(jí)并聯(lián)諧振電壓Vcp。
然后，開(kāi)關(guān)輸出通過(guò)開(kāi)關(guān)元件Q1的開(kāi)／關(guān)操作傳送到隔離變換變壓器PIT的次級(jí)側(cè)。類似于原來(lái)在圖12A到12F中表示的波形，在隔離變換變壓器PIT的次級(jí)繞組N2與整流二極管D01的陽(yáng)極的連接點(diǎn)處獲得圖4B所示的次級(jí)諧振電流I2的波形，從而圖4C的次級(jí)諧振電壓V2在次級(jí)繞組N2兩端產(chǎn)生。
在這種情況下，在圖4C的次級(jí)諧振電壓V2超過(guò)次級(jí)DC輸出電壓E01的電平時(shí)整流二極管D01導(dǎo)通，從而圖4D的次級(jí)整流電流I3開(kāi)始流入整流二極管D01。
在第三繞組N3兩端產(chǎn)生的次級(jí)諧振電壓V3具有圖4E的波形，并且基本上等于在次級(jí)繞組N2A的兩端產(chǎn)生的圖12E的次級(jí)諧振電壓V3。
同時(shí)，在連接于隔離變換變壓器PIT的第三繞組N3的第二半波整流電路3的整流二極管D02中流動(dòng)的次級(jí)整流電流I4具有圖4F的波形，其中它的輸出持續(xù)時(shí)間與圖12F的次級(jí)整流電流I4相比縮短，例如從6微秒到5微秒，并且它的峰值電平降低，例如從4．5到2．5安-峰值。
在這個(gè)實(shí)施例中，以參考圖3已經(jīng)解釋的那樣，隔離變換變壓器PIT構(gòu)成來(lái)使得與次級(jí)繞組N2獨(dú)立地卷繞在拼接線圈架B上形成的第三繞組N3以固定的相等繞組間距來(lái)卷繞，從而在次級(jí)繞組N2上其不處于局部不平衡狀態(tài)，從而第三繞組N3維持在與初級(jí)繞組N1和次級(jí)繞組N2的緊密耦合狀態(tài)。因此，在隔離變換變壓器PIT的+M操作模式(正向變換器操作)中獲得圖4F的次級(jí)整流電流I4，抑制-M操作模式中的任何負(fù)面影響。
結(jié)果，通過(guò)反饋操作在第三繞組N3中產(chǎn)生的電流降低，并且從而可能降低次級(jí)整流電流I4的峰值電流，例如從4．5安到2．5-峰值，該峰值電流是通過(guò)反饋操作從整流二極管D02的導(dǎo)通角的面一半中的電流獲得的。
因此，在上面的使用這種隔離變換變壓器PIT的電源電路的結(jié)構(gòu)中，在整流二極管D02中流動(dòng)的次級(jí)整流電流I4的峰值可抑制，從而降低整流二極管D02中的功率損耗，并且還降低由于整流二極管D02中產(chǎn)生的熱量引起的溫度升高，從而增強(qiáng)整流二極管D02的可靠性。
在這個(gè)實(shí)施例中，第三繞組N3與次級(jí)繞組N2獨(dú)立地形成在隔離變換變壓器PIT的次級(jí)側(cè)上，可能不需要對(duì)第二繞組N2抽出中間分接頭CT的步驟。也不需要將其焊接到管腳端子P來(lái)形成與圖10中所示的隔離變換變壓器PIT中一樣的次級(jí)繞組部分N2A，從而實(shí)現(xiàn)便于制造過(guò)程的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
在該實(shí)施例的電源電路中，還可能最小化例如從第二半波整流電路3獲得的非調(diào)節(jié)的次級(jí)DC輸出電壓E02的變化。在例如相應(yīng)于最大負(fù)載功率PoMAX=217瓦那樣構(gòu)成電源電路的情況下，如圖5所示，在從第二半波整流電路3輸出的負(fù)載電流IL2從0安改變到1．0安時(shí)，次級(jí)DC輸出電壓E02的電壓變化水平△E02大約為1．3伏。
類似地，在相應(yīng)于例如最大負(fù)載功率PoMAX=82瓦的情況下形成的電源電路的情況下，在從第二半波整流電路3輸出的負(fù)載電流IL2從0安改變到1．0安時(shí)，次級(jí)DC輸出電壓E02的電壓變化水平△E02大約為2．2伏。
從與圖13的比較可明顯看到，在相應(yīng)于負(fù)載功率PoMAX=217瓦構(gòu)成電源電路的情況下，在從第二半波整流電路3獲得的次級(jí)DC輸出電壓E02的電壓變化水平△E大約為5．3伏。并且在相應(yīng)于負(fù)載功率PoMAX=82瓦構(gòu)成電源電路的情況下，在從第二半波整流電路3獲得的次級(jí)DC輸出電壓E02的電壓變化水平△E大約為4．2伏。因此，在任何這種電路結(jié)構(gòu)中，從第二半波整流電路3輸出的負(fù)載電流IL2的變化引起的次級(jí)DC輸出電壓E02的變化可抑制，最終防止交叉調(diào)節(jié)(cross regulation)惡化。
結(jié)果，如果例如12v的本機(jī)調(diào)節(jié)器連接于第二半波整流電路3的輸出端時(shí)，可以抑制從負(fù)載電流IL2的變化引起的次級(jí)DC輸出電壓E02的任何電壓電平變化，從而降低由本機(jī)調(diào)節(jié)器中產(chǎn)生的熱量引起的功率損耗。并且可能降低對(duì)于本機(jī)調(diào)節(jié)器提供的發(fā)射器的尺寸。
如圖5所示，降低由于連接于該實(shí)施例的電源電路中的第一半波整流電路2的負(fù)載的最大負(fù)載功率(217瓦和82瓦)的差引起的電壓電平差，從而次級(jí)DC輸出電壓E02的電平變化可通過(guò)連接于調(diào)節(jié)的次級(jí)DC輸出電壓E01的負(fù)載變化而降低。
圖6表示繞組通常如何卷繞在另一實(shí)施例的隔離變換變壓器PIT中。在這個(gè)圖中，與圖2和10中的哪些相應(yīng)的任何組成部件或區(qū)域以相同的參考序號(hào)和符號(hào)來(lái)表示，并且省略對(duì)其的描述。
在圖6A的隔離變換變壓器PIT中，前面所述的圖2的隔離變換變壓器PIT中的次級(jí)繞組N2和第三繞組N3的位置相互替換。在這種結(jié)構(gòu)中，如圖所示，第三繞組N3卷繞在拼接線圈架B的中央(下面部分)，并且次級(jí)繞組N2卷繞在第三繞組N3上。而且在這種情況下，這樣卷繞第三繞組N3使得其相鄰的線匝相互間隔開(kāi)固定的相等繞組間距CP。
在使用這種隔離變換變壓器PIT的電源電路的上述結(jié)構(gòu)中，例如次級(jí)DC輸出電壓E02的電壓電平可升高，甚至在從次級(jí)DC輸出端提供的負(fù)載電流IL2的變化提高的情況下，還可能抑制次級(jí)DC輸出電壓E02的電平變化。
在一些裝置中，存在一種必要性將例如24V的音頻輸出調(diào)節(jié)器連接到次級(jí)DC輸出電壓E02。并且在這種音頻輸出調(diào)節(jié)器中，負(fù)載電流IL2在0安到2安的相對(duì)寬的范圍中變化。因此，上述結(jié)構(gòu)的隔離變換變壓器PIT尤其適合于連接例如音頻輸出調(diào)節(jié)器的電路，其中這種調(diào)節(jié)器中負(fù)載電流變化大。
在如圖6B所示的隔離變換變壓器PIT的次級(jí)側(cè)結(jié)構(gòu)中，對(duì)于隔離變換變壓器PIT的次級(jí)繞組N2提供中間分接頭CT，與圖9的前述的隔離變換變壓器PIT中一樣。但是，在這種情況下，次級(jí)繞組部分N2A以一種方式卷繞在圍繞拼接線圈架B的次級(jí)繞組N2上，使得其相鄰的線匝相互間隔開(kāi)固定的相等繞組間距CP。即次級(jí)繞組部分N2A平均地卷繞在拼接線圈架B的整個(gè)內(nèi)線圈架繞組寬度K2內(nèi)而沒(méi)有局部不平衡。
使用這種結(jié)構(gòu)的隔離變換變壓器PIT的電源電路特別適合于一種的情況中使用，其中，例如10瓦或更小的輕負(fù)載連接于第二半波整流電路3。在這種情況中，在第二半波整流電路3的整流二極管D02中流動(dòng)的次級(jí)整流電流I4的工作波形與圖4C所示的波形相同，從而降低次級(jí)DC輸出電壓E02的變化值△E02。
上面提到的實(shí)施例代表一種示例性的情況，其中電源電路安裝有由它的初級(jí)側(cè)上的一個(gè)晶體管的開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成的單端電壓諧振型開(kāi)關(guān)變換器作為復(fù)合諧振型開(kāi)關(guān)變換器。但是，應(yīng)理解本發(fā)明也可適用于交替起動(dòng)兩個(gè)晶體管的開(kāi)關(guān)元件的推挽變換器。
在各個(gè)上述實(shí)施例中，自激電壓諧振型變換器提供在初級(jí)側(cè)上，但是本發(fā)明也可適用于他激結(jié)構(gòu)中，該結(jié)構(gòu)包括例如替代自激振蕩驅(qū)動(dòng)器的IC(集成電路)振蕩驅(qū)動(dòng)器并且通過(guò)這種IC(集成電路)振蕩驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電壓諧振型變換器的開(kāi)關(guān)元件。當(dāng)采用這種他激結(jié)構(gòu)時(shí)，不再需要正交控制變壓器PRT。
當(dāng)如上所述采用他激結(jié)構(gòu)時(shí)，可能用兩個(gè)雙極晶體管(BJT)達(dá)林頓連接的達(dá)林頓電路替代由一個(gè)雙極晶體管(BJT)構(gòu)成的開(kāi)關(guān)元件Q。還可能用MOS-FET(MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管；金屬氧化物半導(dǎo)體)、IGBT(絕緣柵雙極晶體管)或SIT(靜電感應(yīng)晶閘管)來(lái)替代一個(gè)雙極晶體管(BJT)構(gòu)成的開(kāi)關(guān)元件Q。
在使用任何一種這種器件作為開(kāi)關(guān)元件時(shí)，盡管未示出，驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)可與取代開(kāi)關(guān)元件Q實(shí)際使用的器件的特性一致地來(lái)修改。例如，在適用MOS-FET作為開(kāi)關(guān)元件的情況下，可采用他激電壓驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。
盡管本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例利用特定的范圍進(jìn)行了說(shuō)明，這種介紹只是為了說(shuō)明的目的，應(yīng)理解在不脫離下面的權(quán)利要求的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行改變和變化。
權(quán)利要求
1．一種開(kāi)關(guān)電源電路，包括一個(gè)整流濾波裝置，用于從輸入商業(yè)交流電源產(chǎn)生整流濾波的電壓并將其作為DC輸入電壓輸出；以及一個(gè)隔離變換變壓器，其中初級(jí)繞組卷繞在它的初級(jí)側(cè)上，同時(shí)至少一個(gè)第一次級(jí)繞組和一個(gè)其匝數(shù)小于預(yù)定的匝數(shù)的第二次級(jí)繞組卷繞在它的次級(jí)側(cè)上，所述變壓器在其鐵芯中具有一個(gè)氣隙以對(duì)于所述初級(jí)繞組和所述第一次級(jí)繞組獲得疏松耦合所需要的耦合系數(shù)，并且用于將初級(jí)側(cè)輸出傳送到次級(jí)側(cè)；一個(gè)具有開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)裝置，其將DC輸入電壓經(jīng)開(kāi)關(guān)裝置的開(kāi)／關(guān)傳遞到所述隔離變換變壓器的初級(jí)繞組；一個(gè)初級(jí)諧振電路，用于以諧振模式起動(dòng)所述開(kāi)關(guān)裝置，所述初級(jí)諧振電路至少由包括所述隔離變換變壓器的初級(jí)繞組的漏電感部分和初級(jí)諧振電容器的電容構(gòu)成；一個(gè)次級(jí)諧振電路，由包括所述隔離變換變壓器的一個(gè)次級(jí)繞組的漏電感部分和所述次級(jí)諧振電容器的電容構(gòu)成，從而形成一個(gè)諧振電路，其中所述次級(jí)諧振電容器連接于所述隔離變換變壓器的至少一個(gè)次級(jí)繞組；第一DC輸出電壓產(chǎn)生裝置，其形成能從第一次級(jí)繞組中感應(yīng)的交變電壓獲得第一次級(jí)DC輸出電壓；第二DC輸出電壓產(chǎn)生裝置，其形成能從第二次級(jí)繞組中感應(yīng)的交變電壓獲得第二次級(jí)DC輸出電壓；以及一個(gè)恒壓控制裝置，用于通過(guò)根據(jù)第一次級(jí)DC輸出電壓的電平而改變所述開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)頻率而進(jìn)行第一次級(jí)DC輸出電壓的恒壓控制，其中所述隔離變換變壓器的第二次級(jí)繞組卷繞實(shí)現(xiàn)對(duì)于所述初級(jí)繞組和所述第一次級(jí)繞組的緊密耦合狀態(tài)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的開(kāi)關(guān)電源電路，其中所述隔離變換變壓器的第二次級(jí)繞組與第一次級(jí)繞組獨(dú)立地卷繞在拼接線圈架上，其中在初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)上各繞組的卷繞區(qū)域是分開(kāi)的，按這一種方式，在第一次級(jí)繞組的上面或下面卷繞的部分中的相鄰線匝之間保持固定的相等的繞組間距。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的開(kāi)關(guān)電源電路，其中所述隔離變換變壓器的第二次級(jí)繞組在其一端經(jīng)一個(gè)分接頭連接于第一次級(jí)繞組，并且圍繞拼接線圈架卷繞，其中在初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)上各繞組的卷繞區(qū)域是分開(kāi)的，按這一種方式，在第一次級(jí)繞組的上面卷繞的部分中的相鄰線匝之間保持固定的相等的繞組間距。
4．一種隔離變換變壓器，其包括一個(gè)在它的初級(jí)側(cè)上卷繞的初級(jí)繞組；一個(gè)在它的次級(jí)側(cè)上卷繞的第一次級(jí)繞組，一個(gè)其匝數(shù)小于預(yù)定數(shù)目的第二次級(jí)繞組；和一個(gè)EE形的鐵芯，帶有形成在其中央磁路支臂中的氣隙，從而對(duì)于初級(jí)繞組和第一次級(jí)繞組獲得疏松耦合所需要的耦合系數(shù)；其中，所述第二次級(jí)繞組卷繞實(shí)現(xiàn)對(duì)于初級(jí)繞組和第一次級(jí)繞組的緊密耦合狀態(tài)。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的隔離變換變壓器，其中所述隔離變換變壓器的第二次級(jí)繞組與第一次級(jí)繞組獨(dú)立地卷繞在拼接線圈架上，其中在初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)上各繞組的卷繞區(qū)域是分開(kāi)的，按這樣一種方式在第一次級(jí)繞組的上面或下面卷繞的部分中的相鄰線匝之間保持固定的相等的繞組間距。
6．根據(jù)權(quán)利要求4的隔離變換變壓器，其中所述隔離變換變壓器的第二次級(jí)繞組在其一端經(jīng)一個(gè)分接頭連接于第一次級(jí)繞組并且圍繞拼接線圈架卷繞，其中在初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)上各繞組的卷繞區(qū)域是分開(kāi)的，按這樣一種方式在第一次級(jí)繞組的上面卷繞的部分中的相鄰線匝之間保持固定的相等的繞組間距。
全文摘要
本發(fā)明提供一種開(kāi)關(guān)電源電路和一種隔離變換變壓器,形成于隔離變換變壓器的次級(jí)側(cè)上的第三繞組以一種方式卷繞,以實(shí)現(xiàn)與隔離變換變壓器的初級(jí)側(cè)上的初級(jí)繞組和次級(jí)側(cè)上的次級(jí)繞組的緊密耦合狀態(tài),從而從第二半波整流電路輸出的次級(jí)電流的峰值利用隔離變換變壓器的第三繞組可以降低。
文檔編號(hào)H02M3/28GK1290991SQ0012843
公開(kāi)日2001年4月11日 申請(qǐng)日期2000年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月30日
發(fā)明者安村昌之 申請(qǐng)人:索尼公司