專利名稱：高頻開關(guān)式電源供應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可用于輸出高電流或高電壓的高頻開關(guān)式電源供 應(yīng)器，應(yīng)用范圍更可擴(kuò)廣及需要較大電力的變頻式電源供應(yīng)器，不斷電 系統(tǒng)(UPS)，馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制設(shè)備，冷凍空調(diào)機(jī)械設(shè)備或家庭電器產(chǎn) 品例如感應(yīng)式電磁爐等應(yīng)用。
背景技術(shù)：
電源供應(yīng)器為當(dāng)今電子、電機(jī)產(chǎn)業(yè)上最重要的產(chǎn)品之一，舉凡各種 需使用及電力的電機(jī)、電子、家電、信息、視聽產(chǎn)品，除了少數(shù)被動(dòng)式 產(chǎn)品或簡(jiǎn)易應(yīng)用外，幾乎皆需仰賴各種不同功能、型式，功率大小或不 同設(shè)計(jì)技術(shù)的電源供應(yīng)器，以維持其正常運(yùn)作，并且在當(dāng)今能源供應(yīng)短 缺、綠色環(huán)保議題當(dāng)?shù)狼闆r下，以往許多使用簡(jiǎn)易式電源供應(yīng)器的產(chǎn)品 或應(yīng)用，也有漸漸轉(zhuǎn)為使用(高性能)電源供應(yīng)器的趨勢(shì)。對(duì)『電源供應(yīng)器』的一般性認(rèn)知，為將電力供應(yīng)源(電力公司、發(fā) 電廠)經(jīng)由電力饋送線送來的電力電源或由其它種電力產(chǎn)生設(shè)備(例如 電池或自驅(qū)式引擎發(fā)電機(jī))轉(zhuǎn)換為合乎用電設(shè)備的特定需求，例如電壓 高低、高流大小、頻率高低、不同波型或特定的功率供應(yīng)能力等目的或 目標(biāo)的產(chǎn)品或設(shè)備。其中主要的應(yīng)用或產(chǎn)品則仍以供應(yīng)特定的電壓或特 定的電流為主的電壓穩(wěn)定器或電流穩(wěn)定器，因此，雖然『電源供應(yīng)器』 具有各種不同的類型、應(yīng)用或設(shè)計(jì)目的，但也大都被泛稱為『穩(wěn)壓器J。再者，目前的『電源供應(yīng)器』依其工作或設(shè)計(jì)的原理不同，大致可 分為兩類「線性電源供應(yīng)器(Linear Regulator)」及「開關(guān)式電源供 應(yīng)器(Switching Power Supply),亦稱『交換式電源供應(yīng)器』」。其中線 性電源供應(yīng)器是將高于設(shè)定或目標(biāo)的多余的電力消耗轉(zhuǎn)換成熱量以達(dá) 到穩(wěn)壓及穩(wěn)流的目的，但卻造成了電力的浪費(fèi)。而開關(guān)式電源供應(yīng)器是 以一式電路做為切換開關(guān)控制器，將直流電源做『波寬寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation - PWM)』，并將能量先儲(chǔ)存于儲(chǔ)能另件中，再將儲(chǔ) 能另件儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)換為合適的電壓或電流值；儲(chǔ)能另件包括電磁另件(Magnetic Device)或電容器(Capacitor)?！好}波寬度調(diào)制產(chǎn)生器』為將輸入電能依照切換頻率(開關(guān)頻率或 交換頻率)的高低，截割成『等時(shí)但不等寬』或『等寬但不等時(shí)』的小 段型式的脈沖波功率，再將這些小段的脈沖波功率經(jīng)由能量?jī)?chǔ)存裝置、 另件暫時(shí)儲(chǔ)存，再經(jīng)由轉(zhuǎn)換輸出變壓器及波型整理電路整理成合用的輸 出電壓/電流功率。電壓穩(wěn)定控制原理大抵為利用『脈波寬度調(diào)制產(chǎn)生 器』控制輸出的波型寬度(等時(shí)但不等寬用之)或時(shí)距一時(shí)間周期(等 寬但不等時(shí)用之)，以使最終輸出電壓或電流的值，不因輸入電壓高低 變動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)所影響，即維持恒定或穩(wěn)態(tài)。再者，根據(jù)變壓器繞組感 應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的公式，請(qǐng)參考圖5的變壓器示意圖EF4IUfNiBmAeXl0—4 (式一) E2二4IUfN2BmAex10—4 (式二)式中E: —一初級(jí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E2 —一次級(jí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一一電壓波型因子 f 一一工作頻率 N, —一初級(jí)繞組圈數(shù) N2 —一次級(jí)繞組圈數(shù) Bm—一磁感應(yīng)強(qiáng)度(磁場(chǎng)強(qiáng)度變動(dòng)值T) Ae —一鐵芯有效截面積由(式一)、(式二)可得Ei/E2二N,/Nz (式三) 又因?yàn)殡姽β蔖 = ExI (式四)；變壓器在不計(jì)內(nèi)部損失下，理論上輸入與輸出功率應(yīng)相等，即P ! = P 2 ，因此繞組功率E , x I i = E 2 x I 2 (式六) 所以E/ E 2 = I 2 / I , (式七)藉由上述公式推導(dǎo)可知『磁場(chǎng)強(qiáng)度Bm越強(qiáng)(越高)』及『工作頻率 f越高』，皆可提高變壓器的工作、輸送或承載功率。因此設(shè)計(jì)具有高 的磁場(chǎng)強(qiáng)度及高的工作頻率，即可相對(duì)提高電源輸出功率；或者也可以說，設(shè)計(jì)使用更強(qiáng)的磁場(chǎng)或提高脈波寬度調(diào)制產(chǎn)生器的切換頻率，便能 提高變壓器或電源供應(yīng)器的工作功率。一般的平價(jià)或大功率型變壓器大都使用硅鋼片做為變壓器的電磁 鐵芯，主要原因除了硅鋼片相對(duì)于其它種類導(dǎo)磁材料具有價(jià)廉優(yōu)勢(shì)外， 另一重要的原因?yàn)楣桎撈梢怨ぷ髟谳^高的磁場(chǎng)強(qiáng)度，因此可以提供較 大的輸出功率。但硅鋼片鐵芯在高頻使用時(shí)，其換能損失大，能夠使用的交換頻率范圍較低，大約僅能工作于10KHz以下頻率范圍，因此 并不能在具有較高頻率及高次諧波的開關(guān)電源供應(yīng)器中使用。又， 一般 開關(guān)電源供應(yīng)器因?yàn)樾韫ぷ髟诟哳l率或高次諧波條件，因此大都使用可 工作于高頻率，但卻必須在較低的磁場(chǎng)強(qiáng)度下工作的鐵粉芯型導(dǎo)磁材料 做為變壓器鐵芯，即使如此，仍然會(huì)因?yàn)樗褂玫那袚Q頻率高低而需選 擇使用不同材質(zhì)、且有極大價(jià)差的高頻鐵粉芯材料，并且如需提高工作 頻率時(shí)，通常導(dǎo)磁材料也必須以降低導(dǎo)磁率或工作磁場(chǎng)強(qiáng)度做為負(fù)面的 報(bào)償。對(duì)于需要高輸出功率或大電流的電源供應(yīng)器而言，如何提高變壓 器的工作頻率或使用在較大的磁場(chǎng)強(qiáng)度則是一大難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種 易控制、穩(wěn)定性高、電壓或電流的可調(diào)整動(dòng)態(tài)范圍比較寬廣的高頻開關(guān) 式電源供應(yīng)器。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種高頻開關(guān) 式電源供應(yīng)器，其包括一高頻脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生器及功率驅(qū)動(dòng)電路、一 主低通濾波器、一輸出變壓器及一輸出整流器、一位準(zhǔn)檢測(cè)及隔離電路， 輸入的電源功率經(jīng)過上述裝置后，即可輸出所設(shè)定的電壓、電流或功率 的大小，其特點(diǎn)是該開關(guān)式電源供應(yīng)器的電路進(jìn)一步設(shè)有一高頻交流 產(chǎn)生器、 一自動(dòng)電位及補(bǔ)償控制電路；將輸入直流電源連接至該高頻交 流產(chǎn)生器上，以產(chǎn)生一高頻交流訊號(hào)，并使其連接至該自動(dòng)電位及補(bǔ)償 控制電路，根據(jù)輸出的需要進(jìn)行訊號(hào)電位的調(diào)校，經(jīng)調(diào)校的高頻交流訊 號(hào)再進(jìn)入高頻脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生器及功率驅(qū)動(dòng)電路，產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制 波，并經(jīng)由主低通濾波器消除高頻噪聲后，由輸出變壓器及輸出整流器調(diào)整輸出的電壓電流；又，于輸出端連接上述位準(zhǔn)檢測(cè)及隔離電路，檢 出之輸出位準(zhǔn)后，再與預(yù)先設(shè)定的輸出電壓、電流的高低或強(qiáng)度值進(jìn)行 比較，以取得輸出誤差訊號(hào)，再回授傳遞至自動(dòng)電位及補(bǔ)償控制電路進(jìn) 行控制調(diào)校，以使輸出維持穩(wěn)定。本發(fā)明采用的另一種技術(shù)方案是 一種高頻開關(guān)式電源供應(yīng)器，其 包括一高頻脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生器及功率驅(qū)動(dòng)電路、 一主低通濾波器、一 輸出變壓器及一輸出整流器，輸入的電源經(jīng)過上述裝置后，即可輸出所 設(shè)定的電壓、電流或功率的大小，其特點(diǎn)是該開關(guān)式電源供應(yīng)器的電 路進(jìn)一步設(shè)有一高頻交流產(chǎn)生器，其中該高頻交流產(chǎn)生器利用設(shè)于一數(shù) 字單元或一邏輯電路內(nèi)的程序或編碼產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)設(shè)定的高頻交流訊號(hào)； 將輸入直流電源連接至該數(shù)字或該邏輯單元規(guī)劃的高頻交流產(chǎn)生器上， 以產(chǎn)生一高頻交流訊號(hào)，將該高頻交流訊號(hào)連結(jié)到自動(dòng)電位及補(bǔ)償控制 電路，再進(jìn)入高頻脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生器及驅(qū)動(dòng)電路，產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制 波，并經(jīng)由主低通濾波器消除高頻噪聲后，由輸出變壓器及輸出整流器 調(diào)整輸出的電壓電流；又，于輸出端連接一位準(zhǔn)檢測(cè)及隔離電路，檢出 之輸出位準(zhǔn)后，再與預(yù)先設(shè)定的輸出電壓、電流的高低或強(qiáng)度值進(jìn)行比 較，以取得輸出誤差訊號(hào)，再回授傳遞至自動(dòng)電位及補(bǔ)償控制電路進(jìn)行 控制調(diào)校，以使輸出維持穩(wěn)定。本發(fā)明采用的又一種技術(shù)方案是 一種高頻開關(guān)式電源供應(yīng)器，其 包括一高頻脈沖功率驅(qū)動(dòng)電路、 一低通濾波器、 一輸出變壓器及一輸出 整流器，輸入的電源經(jīng)過上述裝置后，即可輸出所設(shè)定的電壓、電流或 功率的大小，其特點(diǎn)是該開關(guān)式電源供應(yīng)器的電路進(jìn)一步設(shè)有一高頻 交流產(chǎn)生器，其中該高頻交流產(chǎn)生器利用設(shè)于一數(shù)字單元或一邏輯電路 內(nèi)的程序或編碼產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)設(shè)定的高頻交流訊號(hào)；將輸入直流電源連接 至該數(shù)字或該由邏輯單元組成的高頻脈沖寬度調(diào)制脈波產(chǎn)生器，以產(chǎn)生 一高頻脈沖寬度調(diào)制脈波訊號(hào)，將該高頻脈沖寬度調(diào)制脈波交流訊號(hào)連 結(jié)到高頻脈沖功率驅(qū)動(dòng)電路，并經(jīng)由主低通濾波器消除高頻噪聲后，由 輸出變壓器及輸出整流器調(diào)整輸出的電壓電流。上述的『高頻交流產(chǎn)生器』系一式用以產(chǎn)生一比市電更高的交流頻率的電路， 一般市電頻率為5 Q或6 G赫芝，本設(shè)計(jì)高頻交流產(chǎn)生器所 產(chǎn)生的頻率范圍可自數(shù)佰赫芝(H z )至數(shù)拾千赫芝(KHz),此交 流訊號(hào)的強(qiáng)度或大小比率，經(jīng)合適的控制調(diào)整后做為輸入訊號(hào)源，并依 訊號(hào)的強(qiáng)度及相位做高頻率的波型截割一即高頻調(diào)制，據(jù)以產(chǎn)生依據(jù)輸 入訊號(hào)強(qiáng)度及相位的脈沖寬度波(Pulse Wave),此輸出即為脈沖調(diào)制 波(Pulse Width Modulated Wave — PWM)。再由脈沖調(diào)制波驅(qū)(推) 動(dòng)后級(jí)開關(guān)放大器，其輸出再經(jīng)由高頻濾波器，以消除脈波調(diào)制所用的 截割高頻載波，然后再輸出到電力轉(zhuǎn)換變壓器，將輸出電位依據(jù)后端的 設(shè)定或負(fù)載的要求做適當(dāng)?shù)碾妷簭?qiáng)度轉(zhuǎn)換，電力轉(zhuǎn)換變壓器的輸出再經(jīng) 由輸出整理電路，例如直流整流器、低通濾波器及限流器等功能性電路， 以提供符合最終輸出需求型式的電力。再者，藉由輸出位準(zhǔn)檢測(cè)及隔離 電路將由輸出端檢出的電壓或電流的強(qiáng)度，經(jīng)由隔離及濾波、穩(wěn)定等回 授電路，用以將檢出的大小值回授至『自動(dòng)電位及補(bǔ)償控制電路』，以 控制及穩(wěn)定由『高頻交流產(chǎn)生器』的輸出或輸入至高頻脈波寬調(diào)制產(chǎn)生 器的訊號(hào)強(qiáng)度及功率驅(qū)動(dòng)器之輸出功率強(qiáng)度，以確保輸出電壓電流或功 率的恒定與質(zhì)量。另外在原理及實(shí)用上，電力轉(zhuǎn)換變壓器因?yàn)榫哂懈叨鹊碾姼辛?，?此亦具有低通濾波器的性質(zhì)和功能，可以進(jìn)一步的消除或降低高頻截割 器所產(chǎn)生的載波訊號(hào)強(qiáng)度，因此由脈波調(diào)制及驅(qū)動(dòng)電路所產(chǎn)生輸出的高 頻寬度調(diào)制脈波，經(jīng)過前一級(jí)的主低通濾波器及由變壓器所形成的后級(jí) 低頻濾波器等兩級(jí)的過濾移除高頻截割用載波后，脈波中的高頻或噪聲 成份已大為降低，從而能夠有效降低電磁干擾輻射強(qiáng)度，提高輸出電源 的雜波或噪聲干凈度及降低對(duì)市電電力的質(zhì)量的損害。本發(fā)明設(shè)計(jì)中的高頻交流產(chǎn)生器，以及其后級(jí)自動(dòng)電位及補(bǔ)償控制 電路系屬模擬式線性及回授式放大電路，因此可設(shè)計(jì)成具有大的動(dòng)態(tài)放 大或工作變動(dòng)范圍，例如1 : 1 0或更大的放大率，如此即可使得由『自動(dòng)電位及補(bǔ)償控制電路』輸出或進(jìn)入更后級(jí)『脈沖調(diào)制器及驅(qū)動(dòng)電路』 的訊號(hào)強(qiáng)度具有相似的可變動(dòng)范圍，例如以前述的1:10放大率可得 1 V D C 1 0 V D C輸出電壓變動(dòng)范圍，此一輸出變動(dòng)或動(dòng)態(tài)范圍亦絶非一般的開關(guān)交換式電源供應(yīng)器所能達(dá)到的性能。本發(fā)明設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單來說，是以加入一 『交流訊號(hào)產(chǎn)生器』以產(chǎn)生『高 頻率交流訊號(hào)』，先加以放大及調(diào)控至合適大小后，再使用與一般的開 關(guān)電源相似的電路結(jié)構(gòu)，以將前級(jí)所輸入的『高頻率交流訊號(hào)』截割產(chǎn) 生『脈沖寬度調(diào)制波』并加以放大及整理或整流輸出。我們也可以簡(jiǎn)單 的說明， 一般開關(guān)式電源供應(yīng)器電路或產(chǎn)品所習(xí)用的技術(shù)為 一 以『直 流電位』做簡(jiǎn)單的高頻率載波脈波寬度、調(diào)制切換，以控制及輸出穩(wěn)定 電源。本發(fā)明則再加入『交流訊號(hào)產(chǎn)生器』并產(chǎn)生可調(diào)控的『高頻率交 流訊號(hào)』做為高頻開關(guān)式電源供應(yīng)器的設(shè)計(jì)技術(shù)，因?yàn)檫@一具有較高頻 率的交流訊號(hào)的加入，雖然將使得電路結(jié)構(gòu)變得比較復(fù)雜，但也因此而 得以使用正弦波以取代非穩(wěn)定態(tài)脈波直接推動(dòng)輸出電力轉(zhuǎn)換變壓器，更 因而能獲得諸多優(yōu)點(diǎn)，包括-1、 可以降低因?yàn)槊}沖波直接驅(qū)動(dòng)變壓器所必須克服的因變壓器的 高感值電感所產(chǎn)生的高電感阻抗效應(yīng)及功率能量損失。2、 可以使用較低價(jià)位的硅鋼片材料制造變壓器，并且工作在較高 的磁場(chǎng)強(qiáng)度，因此具有較高的變壓器效率，或可使用較小體積的變壓器 鐵芯片組。3、 同頻率波驅(qū)動(dòng)功率在進(jìn)入輸出變壓器時(shí)，脈沖波中的高頻成份 或載波已先行被主低通濾波器及變壓器自身形成的低頻濾波器所濾除， 僅有由高頻交流產(chǎn)生器所產(chǎn)生并受調(diào)控的較『高頻正弦波』得以經(jīng)由輸 出變壓器轉(zhuǎn)換至后及輸出，因此二次以上的脈沖高頻或高次階波皆已大 為降低，使得此一設(shè)計(jì)功能也因而具有降低電磁干擾輻射強(qiáng)度等另一優(yōu) 點(diǎn)。由前述各段說明，得可確知本發(fā)明技術(shù)具有容易控制、穩(wěn)定性高、 低輸出漣波、低電磁波干擾輻射(EMI)、電壓或電流的可調(diào)整動(dòng)態(tài)范圍 比較寬廣等的諸多優(yōu)點(diǎn)，再者，可以使用低價(jià)位的硅鋼片，以制作具有 較高效率、較小體積、較低成本的開關(guān)式電源供應(yīng)器的重要組件 一 輸 出變壓器，并且因?yàn)槭且暂^高頻的正弦波功率，注入(輸入)電能轉(zhuǎn)換 輸出變壓器，而非如一般『脈沖寬度調(diào)制式開關(guān)電源供應(yīng)器』是以脈沖波注入電能轉(zhuǎn)換輸出變壓器，因而使得以本發(fā)明所設(shè)計(jì)的電源供應(yīng)器具 有前述的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)及環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效益。以下，將依據(jù)圖面所示的實(shí)施例而詳加說明本發(fā)明的特征及使用功效。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施流程圖； 圖2是本發(fā)明的另一實(shí)施流程圖； 圖3是本發(fā)明的又一實(shí)施流程圖； 圖4是本發(fā)明的再一實(shí)施流程圖； 圖5是一變壓器示意圖。 標(biāo)號(hào)說明1 0…高頻交流產(chǎn)生器 2 0…自動(dòng)電位及補(bǔ)償控制電路3 0…高頻脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生器及功率驅(qū)動(dòng)電路3 1…高頻脈沖功率驅(qū)動(dòng)電路 4 0…主低通濾波器5 0…位準(zhǔn)檢測(cè)及隔離電路 6 0…輸出變壓器7 0…輸出整流器8 0…微處理器或可程序數(shù)字邏輯電路(產(chǎn)生高頻交流信號(hào))8 0 '…微處理器或可程序數(shù)字邏輯電路(產(chǎn)生高頻脈沖調(diào)制脈波) 8 1…模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 9 0…脈沖波延遲控制電路
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明為一種高頻開關(guān)式電源供應(yīng)器，其包括一 高頻交流產(chǎn)生器1 0 、 一自動(dòng)電位及補(bǔ)償控制電路2 0 、 一高頻脈沖寬 度調(diào)制產(chǎn)生器及功率驅(qū)動(dòng)電路3 0 、 一主低通濾波器4 0 、 一位準(zhǔn)檢測(cè) 及隔離電路5 0 、 一輸出變壓器6 0及一輸出整流器7 0 ，其中電源電 力輸入后，先在高頻交流產(chǎn)生器1 0產(chǎn)生高頻交流訊號(hào)后、依序經(jīng)由自 動(dòng)電位及補(bǔ)償控制電路2 0 、高頻脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生器及功率驅(qū)動(dòng)電路 3 0 、主低通濾波器4 0 、輸出變壓器6 0及輸出整流器7 0 ，并于輸 出整流器7 0的后端連接回授電路，經(jīng)位準(zhǔn)檢測(cè)及隔離電路5 O至自動(dòng) 電位及補(bǔ)償控制電路2 Q ，以調(diào)整高頻交流產(chǎn)生器輸出至脈波寬度調(diào)制產(chǎn)生器的輸入訊號(hào)大小，以達(dá)輸出所設(shè)定的電壓或電流，并據(jù)以維持輸 出的穩(wěn)定。其中，于高頻交流產(chǎn)生器i o產(chǎn)生一高頻交流訊號(hào)，連接至該自動(dòng)電位及補(bǔ)償控制電路2 0 ，根據(jù)輸出訊號(hào)與回授的訊號(hào)進(jìn)行輸入訊號(hào)電 位的調(diào)校，再進(jìn)入高頻脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生器及驅(qū)動(dòng)電路3 0 ，產(chǎn)生脈沖 寬度調(diào)制波并放大輸出功率，并經(jīng)由主低通濾波器4 0消除噪聲后，由 輸出變壓器6 0及輸出整流器7 0調(diào)整輸出的訊號(hào)，再者，于輸出端(輸 出整流器的后端)連接一回授電路至自動(dòng)電位及補(bǔ)償控制電路2 0 ，可 藉由輸入的調(diào)校而精準(zhǔn)控制輸出的訊號(hào)大小。輸出強(qiáng)度回授的信號(hào)檢出 點(diǎn)，可以由輸出端或之前檢出，或由輸出變壓器的繞組或加入一獨(dú)立檢 出繞組檢出使用。又，本發(fā)明的高頻交流產(chǎn)生器l 0可利用預(yù)先設(shè)計(jì)的波型產(chǎn)生器， 如可利用正弦波產(chǎn)生器或方型波產(chǎn)生器或三角波產(chǎn)生器，來產(chǎn)生各種高 頻的訊號(hào)波，以供應(yīng)不同的應(yīng)用需求。請(qǐng)參閱圖2所示，高頻交流產(chǎn)生器1 0除了可以使用線性放大電路 方式以產(chǎn)生相應(yīng)的高頻交流訊號(hào)外，亦可以利用數(shù)字或邏輯電路方式， 由微處理機(jī)、微電腦或彈性可程序規(guī)劃式邏輯數(shù)組(F P G A)等微處 理或可程序數(shù)字邏輯電路8 0 ，以事先設(shè)計(jì)的程序或編碼產(chǎn)生相應(yīng)的高 頻交流波型，或依據(jù)所需的輸出波型及強(qiáng)度，直接計(jì)算出應(yīng)有的高頻交 流波型強(qiáng)度，再依前述功能路徑及控制流程，也可輸出設(shè)計(jì)目標(biāo)所需要 的電壓、電流或功率。請(qǐng)參閱圖3所示，如前述以微處理或可程序數(shù)字邏輯電路8 O應(yīng)用 在本發(fā)明技術(shù)或產(chǎn)品時(shí)，亦可以規(guī)劃或設(shè)計(jì)為直接產(chǎn)生相應(yīng)的『脈沖波 化的高頻交流輸出』或『高頻交流型式高頻脈沖寬度調(diào)制波型』，如圖 3所示的微處理或可程序數(shù)字邏輯電路8 Q '，并外接或內(nèi)建模擬數(shù)字 轉(zhuǎn)換81(Analog to Digital Converte r一ADC)至此一微處理或可程序數(shù)字邏輯電路8 0 、由模擬數(shù)字 轉(zhuǎn)換器8 1檢出輸出電壓或電流強(qiáng)度，由該微處理或可程序數(shù)字邏輯電 路8 0 '比對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)或預(yù)定的輸出值后，計(jì)算出輸出誤差值，再由該微處理或可程序數(shù)字邏輯電路8 0 '將誤差值直接反應(yīng)到『高頻交流型 式高頻脈沖寬度調(diào)制波型』的輸出訊號(hào)或脈沖寬度上，從而可以不需要 使用『自動(dòng)電位及補(bǔ)償控制電路』，而直接將此一已經(jīng)調(diào)整后的高頻交 流型式高頻脈沖寬度調(diào)制波輸出直接輸入至高頻脈沖功率驅(qū)動(dòng)電路3 1及其后的輸出。又本發(fā)明『高頻開關(guān)式電源供應(yīng)器』的另一輸出穩(wěn)定的控制方法為 利用『時(shí)間延遲控制』的方法，以改變輸出脈沖波的寬度，進(jìn)而達(dá)到輸 出穩(wěn)定的目的。請(qǐng)參考圖4，我們可將前述數(shù)字單元或邏輯單元所產(chǎn)生 的脈沖波化高頻交流輸出，連接到一脈沖波延遲控制電路90，而該脈 沖波延遲控制電路則同時(shí)也連接到由位準(zhǔn)檢測(cè)及隔離電路所檢出的輸 出差值回授信號(hào)，并由該一回授的差值信號(hào)強(qiáng)度控制脈沖波輸出的寬 度，例如輸出電力強(qiáng)度高于(大過于)目標(biāo)值時(shí)，延遲電路將會(huì)延后脈 沖波上升的時(shí)間，但并不改變脈沖波的終止(下降)時(shí)間，以減少該輸 出脈波的寬度，具以降低輸出的功率，或如果輸出電力強(qiáng)度低于(小于) 目標(biāo)值時(shí)，延遲電路將會(huì)減少脈沖波上升時(shí)的延后時(shí)間，但同樣亦不改 變脈沖波的終止(下降)時(shí)間，以增加脈沖波的寬度及輸出的功率，如 此亦可達(dá)到電壓、電流或輸出功率穩(wěn)定的目的；這一設(shè)計(jì)的原理，簡(jiǎn)單 的說就是以數(shù)字化的脈波寬度波取代前述圖1的模擬式高頻交流產(chǎn)生 器輸出，并以『脈沖波延遲控制電路』代替同圖1中的『自動(dòng)電位及補(bǔ) 償控制電路』，如此則利用數(shù)字化的控制原理而同樣可以達(dá)到輸出電力 穩(wěn)定的目的。其中該高頻交流產(chǎn)生器、該高頻脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生器、該模擬數(shù)字 轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、該自動(dòng)電位及補(bǔ)償控制電路、該位準(zhǔn)檢測(cè)及隔 離電路等等電路，可以全部或部份組合成一集成電路(Hybrid Circuit) 或一積體電路(Integrated Circuit),供完整產(chǎn)品生產(chǎn)制造使用。
權(quán)利要求
1. 一種高頻開關(guān)式電源供應(yīng)器，其包括一高頻脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生器及功率驅(qū)動(dòng)電路、一主低通濾波器、一輸出變壓器及一輸出整流器、一位準(zhǔn)檢測(cè)及隔離電路，輸入的電源功率經(jīng)過上述裝置后，即可輸出所設(shè)定的電壓、電流或功率的大小，其特征在于該開關(guān)式電源供應(yīng)器的電路進(jìn)一步設(shè)有一高頻交流產(chǎn)生器、一自動(dòng)電位及補(bǔ)償控制電路；將輸入直流電源連接至該高頻交流產(chǎn)生器上，以產(chǎn)生一高頻交流訊號(hào)，并使其連接至該自動(dòng)電位及補(bǔ)償控制電路，根據(jù)輸出的需要進(jìn)行訊號(hào)電位的調(diào)校，經(jīng)調(diào)校的高頻交流訊號(hào)再進(jìn)入高頻脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生器及功率驅(qū)動(dòng)電路，產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制波，并經(jīng)由主低通濾波器消除高頻噪聲后，由輸出變壓器及輸出整流器調(diào)整輸出的電壓電流；又，于輸出端連接上述位準(zhǔn)檢測(cè)及隔離電路，檢出之輸出位準(zhǔn)后，再與預(yù)先設(shè)定的輸出電壓、電流的高低或強(qiáng)度值進(jìn)行比較，以取得輸出誤差訊號(hào)，再回授傳遞至自動(dòng)電位及補(bǔ)償控制電路進(jìn)行控制調(diào)校，以使輸出維持穩(wěn)定。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻開關(guān)式電源供應(yīng)器，其特征在于 所述高頻交流產(chǎn)生器為正弦波產(chǎn)生器、方型波產(chǎn)生器、或三角波產(chǎn)生器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻開關(guān)式電源供應(yīng)器，其特征在于 所述高頻交流產(chǎn)生器利用線性放大電路產(chǎn)生相應(yīng)的高頻交流訊號(hào)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻開關(guān)式電源供應(yīng)器，其特征在于 所述高頻交流產(chǎn)生器、該自動(dòng)電位及補(bǔ)償控制電路、該高頻脈沖寬度調(diào) 制產(chǎn)生器、該位準(zhǔn)檢測(cè)及隔離電路的電路結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)，可以全部或部份 組合成一集成電路或一積體電路。
5、 一種高頻開關(guān)式電源供應(yīng)器，其包括一高頻脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生 器及功率驅(qū)動(dòng)電路、 一主低通濾波器、 一輸出變壓器及一輸出整流器， 輸入的電源經(jīng)過上述裝置后，即可輸出所設(shè)定的電壓、電流或功率的大 小，其特征在于該開關(guān)式電源供應(yīng)器的電路進(jìn)一步設(shè)有一高頻交流產(chǎn)生器，其中該 高頻交流產(chǎn)生器利用設(shè)于一數(shù)字單元或一邏輯電路內(nèi)的程序或編碼產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)設(shè)定的高頻交流訊號(hào)；將輸入直流電源連接至該數(shù)字或該邏輯 單元規(guī)劃的高頻交流產(chǎn)生器上，以產(chǎn)生一高頻交流訊號(hào)，將該高頻交流 訊號(hào)連結(jié)到自動(dòng)電位及補(bǔ)償控制電路，再進(jìn)入高頻脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生器 及驅(qū)動(dòng)電路，產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制波，并經(jīng)由主低通濾波器消除高頻噪聲 后，由輸出變壓器及輸出整流器調(diào)整輸出的電壓電流；又，于輸出端連 接一位準(zhǔn)檢測(cè)及隔離電路，檢出之輸出位準(zhǔn)后，再與預(yù)先設(shè)定的輸出電 壓、電流的高低或強(qiáng)度值進(jìn)行比較，以取得輸出誤差訊號(hào)，再回授傳遞 至自動(dòng)電位及補(bǔ)償控制電路進(jìn)行控制調(diào)校，以使輸出維持穩(wěn)定。
6、 一種高頻開關(guān)式電源供應(yīng)器，其包括一高頻脈沖功率驅(qū)動(dòng)電路、 一低通濾波器、 一輸出變壓器及一輸出整流器，輸入的電源經(jīng)過上述裝 置后，即可輸出所設(shè)定的電壓、電流或功率的大小，其特征在于該開關(guān)式電源供應(yīng)器的電路進(jìn)一步設(shè)有一高頻交流產(chǎn)生器，其中該 高頻交流產(chǎn)生器利用設(shè)于一數(shù)字單元或一邏輯電路內(nèi)的程序或編碼產(chǎn) 生相對(duì)應(yīng)設(shè)定的高頻交流訊號(hào)；將輸入直流電源連接至該數(shù)字或該由邏 輯單元組成的高頻脈沖寬度調(diào)制脈波產(chǎn)生器，以產(chǎn)生一高頻脈沖寬度調(diào) 制脈波訊號(hào)，將該高頻脈沖寬度調(diào)制脈波交流訊號(hào)連結(jié)到高頻脈沖功率 驅(qū)動(dòng)電路，并經(jīng)由主低通濾波器消除高頻噪聲后，由輸出變壓器及輸出 整流器調(diào)整輸出的電壓電流。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高頻開關(guān)式電源供應(yīng)器，其特征在于-所述數(shù)字單元或該邏輯單元進(jìn)一步連接一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器及一位準(zhǔn)檢 測(cè)及隔離電路，且該位準(zhǔn)檢測(cè)及隔離電路連接輸出端的回授訊號(hào)，以測(cè) 量于輸出端檢出的輸出電壓或電流強(qiáng)度，經(jīng)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將訊號(hào)進(jìn)行 轉(zhuǎn)換并傳遞至上述的數(shù)字單元或邏輯單元，與設(shè)定的預(yù)定值進(jìn)行比對(duì)或 計(jì)算出誤差值，再由該數(shù)字單元或邏輯控制電路，將誤差值直接反應(yīng)到 輸出的高頻交流型式的高頻脈沖寬度調(diào)制波的波寬或強(qiáng)度上，使最終的 輸出達(dá)到默認(rèn)值。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高頻開關(guān)式電源供應(yīng)器，其特征在于 所述由數(shù)字單元或該邏輯單元將產(chǎn)生固定型的高頻交流產(chǎn)生器的輸出， 可以連接到一脈沖波延遲控制電路，該脈沖波延遲控制電路則同時(shí)連接到前述由位準(zhǔn)檢測(cè)及隔離所檢出的輸出強(qiáng)度差值回授信號(hào)，并受該差值 信號(hào)強(qiáng)度控制，使由該脈沖波延遲控制電路輸出的脈沖波波寬與輸出的 目標(biāo)電力成為穩(wěn)定比值的脈沖波，以達(dá)到電壓、電流或輸出功率穩(wěn)定的 目的。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一項(xiàng)所述的高頻開關(guān)式電源供應(yīng)器，其 特征在于所述高頻交流產(chǎn)生器、該高頻脈沖功率驅(qū)動(dòng)電路、該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、該位準(zhǔn)檢測(cè)及隔離，可以全部或部份組合成 一集成電路或一積體電路。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8中任一項(xiàng)所述的高頻開關(guān)式電源供應(yīng)器，其特 征在于所述高頻交流產(chǎn)生器、該高頻脈沖功率驅(qū)動(dòng)電路、該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、該脈沖波延遲控制電路、該位準(zhǔn)檢測(cè)及隔離， 可以全部或部份組合成一集成電路或一積體電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高頻開關(guān)式電源供應(yīng)器，其將輸入電源連接至該高頻交流產(chǎn)生器上，產(chǎn)生一交流訊號(hào)并傳送至該自動(dòng)電位及補(bǔ)償控制電路，根據(jù)設(shè)計(jì)的功率或輸出高低及檢測(cè)出的輸出位準(zhǔn)回授訊號(hào)進(jìn)行電位的調(diào)校，經(jīng)調(diào)校后的高頻交流信號(hào)再進(jìn)入高頻脈沖寬度產(chǎn)生器及功率驅(qū)動(dòng)電路，以產(chǎn)生脈沖寬度波，并經(jīng)由低通濾波器消除高頻載波及噪聲后，由輸出變壓器調(diào)整電壓的高低，并于輸出端連接一位準(zhǔn)檢測(cè)及隔離電路，檢出輸入/輸出差值訊號(hào)，再傳遞至自動(dòng)電位及補(bǔ)償控制電路進(jìn)行控制調(diào)校，則輸入之不穩(wěn)定電力或市電電源，經(jīng)過上述裝置后，即可依設(shè)計(jì)的目標(biāo)或需要輸出所設(shè)定的電壓、電流或功率。
文檔編號(hào)H02M3/00GK101237183SQ20071003437
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2007年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月2日
發(fā)明者曾東榮 申請(qǐng)人:曾東榮