一種寬負載范圍的電源偏置電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種寬負載范圍的電源偏置電路，其特點是，包括一輔助繞組偏置電路和一輸入電壓偏置電路；輔助繞組偏置電路包括一輔助繞組、整流二極管D3和濾波電容C3，構(gòu)成反激式整流電路，偏置電路連接在開關(guān)電源變壓器和PWM控制器供電端之間，用于在穩(wěn)態(tài)工作時提供PWM控制器的供電電壓；輸入電壓偏置電路包括晶體管Q2和晶體管基極驅(qū)動電路，連接在電源輸入端和PWM控制器供電端之間，用于在啟動或輕載時提供PWM控制器的供電電壓。本發(fā)明提出的電源偏置電路適應負載范圍寬，可以提供輕載或空載條件下的穩(wěn)定供電電壓，保證了開關(guān)電源的可靠工作。
【專利說明】—種寬負載范圍的電源偏置電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及開關(guān)電源領(lǐng)域，特別涉及一種適用于寬負載范圍的電源偏置電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)電源普遍應用于計算機、通訊、電子設備等領(lǐng)域。開關(guān)電源與線性電源相比，具有功率轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)壓范圍寬、體積小等優(yōu)點。開關(guān)電源的輸出電壓檢測后輸入給PWM控制器，與基準電壓比較，產(chǎn)生的誤差信號經(jīng)控制器內(nèi)部的補償電路作用后輸出PWM驅(qū)動信號，控制開關(guān)管工作在導通和截止的開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)頻率可以達到幾百或上兆赫茲。當輸入電壓或負載電流發(fā)生變化時，PWM控制器調(diào)整開關(guān)管的導通占空比以穩(wěn)定輸出電壓。可見，PWM控制器是開關(guān)電源的核心器件，開關(guān)電源的穩(wěn)定工作離不開可靠的PWM控制器。
[0003]為了保證PWM控制器的可靠工作，必須配備正確的電源偏置電路。傳統(tǒng)的偏置電源由功率變壓器的輔助繞組產(chǎn)生，如圖1所示。二極管Dl和電容C2構(gòu)成反激式電路，對輔助繞組的端電壓進行整流，整流后的直流電壓作為PWM控制器的供電電壓。啟動時，開關(guān)管未導通，輔助繞組端沒有電壓，輸入電壓經(jīng)電阻Rl對C2充電，實現(xiàn)PWM控制器的供電。圖1所示的輔助繞組供電方式可以降低供電損耗，提高電源整體轉(zhuǎn)換效率。但在輕載或空載的情況下，開關(guān)管的導通占空比很小，輔助繞組的輸出電壓不足以支持PWM控制器的供電，需依靠電容C2所儲存的能量。C2的容量必須足夠大，在多個開關(guān)周期內(nèi)維持供電電壓。在輕載條件下，PWM可能進入電壓過低鎖死狀態(tài)，而導致輸出電壓不穩(wěn)定。通常的想法是減小電阻Rl或增大電容C2，但是減少Rl的值會增大電路的損耗，增大C2的值會減少PWM啟動時間。本專利技術(shù)就是基于這樣的背景展開研究的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是設計一種寬負載范圍的電源偏置電路。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供了 一種電源偏置電路，包括一輔助繞組偏置電路和一輸入電壓偏置電路，其中:
[0006]所述輔助繞組偏置電路連接在開關(guān)電源變壓器和PWM控制器供電端之間，用于在穩(wěn)態(tài)工作時提供PWM控制器的供電電壓；
[0007]所述輸入電壓偏置電路連接在電源輸入端和PWM控制器供電端之間，用于在啟動或輕載時提供PWM控制器的供電電壓；
[0008]進一步，所述輔助繞組偏置電路包括一輔助繞組、整流二極管D3和濾波電容C3，構(gòu)成反激式整流電路；
[0009]進一步，所述輸入電壓偏置電路包括晶體管Q2和晶體管基極驅(qū)動電路；所述晶體管Q2的發(fā)射極與PWM控制器供電端相連；所述晶體管Q2的集電極通過電阻R2與電源輸入端連接；所述晶體管Q2的基極驅(qū)動電路連接在電源輸入端和基極之間；
[0010]進一步，所述整流二極管D3的正極與輔助繞組的一端連接，所述整流二極管D3的負極與電容C3的正極連接；所述電容C3的負極接地；
[0011]進一步，所述晶體管基極驅(qū)動電路包括電阻R1、電容C2、穩(wěn)壓管Dl和二極管D2 ；
[0012]進一步，所述濾波電容C3采用電解電容實現(xiàn)；
[0013]進一步，所述電阻Rl的一端與電源輸入端連接，所述電阻Rl的一端還通過電容C2接地；所述電阻Rl的另一端與穩(wěn)壓管Dl的負極連接，所述電阻Rl的另一端還與二極管D2的正極連接；所述穩(wěn)壓管Dl的正極接地；所述二極管D2的負極與晶體管Q2的基極連接。
[0014]本發(fā)明實施例提供了一種寬負載范圍的電源偏置電路，在開關(guān)電源穩(wěn)態(tài)工作時通過輔助繞組偏置電路提供PWM控制器的供電電壓；在輕載或空載工作狀態(tài)由輸入電壓偏置電路提供供電電壓。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的電源偏置電路適應負載范圍寬，可以提供輕載條件下的穩(wěn)定供電電壓，保證了開關(guān)電源的可靠工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述，其中:
[0016]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中基于輔助繞組的電源偏置電路；
[0017]圖2為本發(fā)明電源偏置電路的原理圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明所述的方法做進一步的詳細說明。
[0019]圖2為本發(fā)明實施例提供的電源偏置電路的原理圖，如圖所示，本發(fā)明實施例提供了一種寬負載范圍的電源偏置電路，包括一輔助繞組偏置電路和一輸入電壓偏置電路，其中:
[0020]所述輔助繞組偏置電路連接在開關(guān)電源變壓器和PWM控制器供電端之間，用于在穩(wěn)態(tài)工作時提供PWM控制器的供電電壓；
[0021 ] 所述輸入電壓偏置電路連接在電源輸入端和PWM控制器供電端之間，用于在啟動或輕載時提供PWM控制器的供電電壓；
[0022]進一步，所述輔助繞組偏置電路包括一輔助繞組、整流二極管D3和濾波電容C3，構(gòu)成反激式整流電路；
[0023]進一步，所述輸入電壓偏置電路包括晶體管Q2和晶體管基極驅(qū)動電路；所述晶體管Q2的發(fā)射極與PWM控制器供電端相連；所述晶體管Q2的集電極通過電阻R2與電源輸入端連接；所述晶體管Q2的基極驅(qū)動電路連接在電源輸入端和基極之間；
[0024]進一步，所述整流二極管D3的正極與輔助繞組的一端連接，所述整流二極管D3的負極與電容C3的正極連接；所述電容C3的負極接地；
[0025]進一步，所述晶體管基極驅(qū)動電路包括電阻R1、電容C2、穩(wěn)壓管Dl和個二極管D2 ；
[0026]進一步，所述濾波電容C3采用電解電容實現(xiàn)；
[0027]進一步，所述電阻Rl的一端與電源輸入端連接，所述電阻Rl的一端還通過電容C2接地；所述電阻Rl的另一端與穩(wěn)壓管Dl的負極連接，所述電阻Rl的另一端還與二極管D2的正極連接；所述穩(wěn)壓管Dl的正極接地；所述二極管D2的負極與晶體管Q2的基極連接。[0028]本發(fā)明實施例中的變壓器輔助繞組、二極管D3和電容C3構(gòu)成了輔助繞組偏置電路。開關(guān)電源穩(wěn)態(tài)工作時，輔助繞組兩端產(chǎn)生固定頻率的方波電壓，經(jīng)反激式整流電路輸出直流偏置電壓。變壓器輔助繞組的繞制方式基于反激式拓撲結(jié)構(gòu)，其同名端與初級繞組的同名端方向相反。
[0029]電阻R1、電容C2、穩(wěn)壓管Dl、二極管D2和晶體管Q2 —起構(gòu)成輸入電壓偏置電路。在輕載或空載條件下，輸入電壓偏置電路提供PWM控制器的供電電壓。穩(wěn)壓管Dl對晶體管的基極電壓進行限幅，防止輸入電壓過高時基極電壓超出最大工作電壓；二極管D2單向?qū)?，保證晶體管基極的正向偏置；電阻R2可以限制晶體管的發(fā)射極工作電流，以保護晶體管。當開關(guān)電源工作在啟動狀態(tài)，晶體管基極與發(fā)射極處于正向偏置狀態(tài)，晶體管導通，輸入電壓經(jīng)晶體管的集電極和發(fā)射極向PWM控制器供電；當電源工作于穩(wěn)態(tài)時，輔助繞組偏置電路開始工作，其輸出電壓使 晶體管基極與發(fā)射極之間處于反偏置狀態(tài)，晶體管關(guān)斷，從而關(guān)閉輸入電壓偏置電路；電源工作于輕載或空載時，開關(guān)管的導通占空比很小，導致輔助繞組的輸出電壓小，此時晶體管導通，輸入電壓偏置電路參與供電。因此，本發(fā)明實施例的電源偏置電路既可以利用輔助繞組為PWM控制器供電的低功耗優(yōu)勢，同時還能在輕載或空載條件下為PWM控制器提供足夠的供電電壓。
[0030]下面詳細分析輸入電壓偏置電路的器件參數(shù)設置:
[0031]首先計算晶體管基極電壓Vb:
[0032]Vb = Vaux-1 (I)
[0033]其中Vaux為輔助繞組輸出電壓；
[0034]根據(jù)基極電壓Vb的值可以確定穩(wěn)壓管Dl的額定電壓，電阻Rl的取值由基極電流Ib決定:
【權(quán)利要求】
1.一種寬負載范圍的電源偏置電路，其特征在于，包括一輔助繞組偏置電路和一輸入電壓偏置電路，所述輔助繞組偏置電路連接在開關(guān)電源變壓器和PWM控制器供電端之間，用于在穩(wěn)態(tài)工作時提供PWM控制器的供電電壓；所述輸入電壓偏置電路連接在電源輸入端和PWM控制器供電端之間，用于在啟動或輕載時提供PWM控制器的供電電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述輔助繞組偏置電路包括一輔助繞組、整流二極管D3和濾波電容C3，構(gòu)成反激式整流電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述輸入電壓偏置電路包括晶體管Q2和晶體管基極驅(qū)動電路；所述晶體管Q2的發(fā)射極與PWM控制器供電端相連；所述晶體管Q2的集電極通過電阻R2與電源輸入端連接；所述晶體管Q2的基極驅(qū)動電路連接在電源輸入端和基極之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至2任一權(quán)利要求所述的電路，其特征在于，所述整流二極管D3的正極與輔助繞組的一端連接，所述整流二極管D3的負極與電容C3的正極連接；所述電容C3的負極接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于，所述晶體管基極驅(qū)動電路包括電阻Rl、電容C2、穩(wěn)壓管Dl和二極管D2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的電路，其特征在于，所述濾波電容C3采用電解電容實現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路，其特征在于，所述電阻Rl的一端與電源輸入端連接，所述電阻Rl的一端還通過電容C2接地；所述電阻Rl的另一端與穩(wěn)壓管Dl的負極連接，所述電阻Rl的另一端還與二極管D2的正極連接；所述穩(wěn)壓管Dl的正極接地；所述二極管D2的負極與晶體管Q2的基極連接。
【文檔編號】H02M3/335GK104022652SQ201410213534
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】王斌 申請人:重慶大學