[其他]開關電源

在審

• 申請號: 101986000001356
• 申請日: 1986-03-04
• 公開（公告）號: CN1003068B
• 公開（公告）日: 1989-01-11
• 發明（設計）人: 吉爾伯特·A·霍大曼
• 申請（專利權）人: 特克特朗尼克公司
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 吳秉芬

一個開關電源，該電源包括一個基極驅動變壓器、一個連接于變壓器的初級繞組的一端的開關裝置、及一個晶體管，該晶體管的基極連接于次級繞組的其中一端，而它的發射極連接于次級繞組的另一端，此外又包括一個連接于變壓器的一個線圈兩端的依賴于電流的電壓鉗位器。鉗位電路防止了加在初級繞組的電壓超越一個預先設定的數值一只要當開關裝置打開時，通過初級繞組的磁化電流沒有超出一個預先設定的數值。

本發明系關于一個開關電源。

圖1顯示了一種以前被提出的開關電源，該電源包括一個變壓器（2），它的初級繞組（4）與一個介乎直流電壓電源的兩個終端之間的晶體管（6）的集電極-發射極路徑串聯連接，它的次級繞組（8）經整流器（10）及低通濾波器（12）與負荷（14）連接。舉例說，這個負荷可以是一個實驗室儀器的電源母線。一般技術人員都明白當接通晶體管（6）時，電流就在初級繞組（4）產生，當關掉晶體管（6）時，電流就傳至次級繞組（8），并在那里衰減。在變壓器（2）的次級繞組（8）流著的電流被整流及濾波并被加于負荷（14）上。

一個由變壓器（16）、晶體管（18）、齊納二極管（20）及脈沖發生器（22）組成的基極驅動電路可以開關晶體管（6）。典型地，變壓器（16）的初級繞組（24）系連接于一個+12伏特的直流電源。脈沖發生器（22）產生序列形式的脈沖，這些脈沖具有一個一般約為30千赫的重覆頻率。這個脈沖序列的占空因數由連接于變壓器（2）的負荷對電力的需求而變化。典型地，這個占空因數可由10%至50%。當晶體管（18）由來自發生器（22）的脈沖接通時，電流通過變壓器（16）的初級繞組（24），一個相應的電流被感應于次級繞組（26），從而向晶體管（6）提供了正向基極電流及將晶體管（6）導通，并在晶體管（6）的基極發射極區域內累積電荷。這個正向基極電流被電阻（28）所限制。在晶體管（18）導通的時間內，磁化電流在變壓器（16）的初級繞組（24）內累積起來。

當正向基極電流流過次級繞組（26）時，電容器（30）被圖1所顯示那樣地充電，因而當電流停止通過初級繞組（24）時，晶體管（6）的基極被維持負電，因此使得晶體管（6）被斷開。二極管（32）將跨越電容器（30）的電勢降限制于一個二極管壓降（大約0.6伏特）。

當晶體管（18）被關掉時，在晶體管（18）的集電極的電壓將稍為上升，比方說至13伏特，而以前在變壓器（16）的初級繞組（24）內流著的磁化電流被作為逆基極電流而傳到次級繞組（26），并驅動晶體管（6）的基極-發射極區域的帶電載流子。這個逆基極電流與初級繞組內的磁化電流成正比。當晶體管（6）無法繼續支持一個逆基極電流時（它的基極發射極區域的帶電載流子被耗盡而關掉），電流停止通過次級繞組（26）。在此時，磁化電流又傳送到初級繞組（24），晶體管（18）的集電極的電壓又上升至齊納二極管（20）的閾值，譬如30伏特。在次級繞組（24）兩端的大電位差使得變壓器鐵心快速去磁。

這一串事件以發生器（22）的工作頻率每周期發生一次。

如上所述，這個逆基極電流與通過初級繞組（24）的磁化電流成正比。這個磁化電流與晶體管（18）開著的時間長短成正比（工作循環）。

這個逆基極電流依賴于工作循環，而因為工作循環隨輸入電壓及輸出負荷條件而變化，逆基極電流可大幅度變化。這意味著晶體管（6）在一定線路及負荷條件下可能消耗比必要要多的電力。

本發明提供一個開關電源，該電源包括一個具有一初級繞組、一次級繞組及一磁性材料芯的基極驅動變壓器、一個連接于初級繞組一端的開關裝置，及一個晶體管，該晶體管的基極連接于次級繞組的其中一端而它的發射極連接于次級繞組的另一端，以使得當這個初級繞組及開關裝置被連接于一直流電源之間及開關裝置被間歇地接通之時，晶體管內形成集電極電流。這個電源又包括一個連接于變壓器線圈兩端的依賴于電流的電壓鉗位器以防止變壓器線圈兩端的電壓超越一個予先設定的極限一只要當開關裝置打開時那個通過初級繞組的磁化電流沒有超出一個予先設定的數值。

按照本發明一個最佳實施例，這個依賴于電流的電壓鉗位器的效果在于減少由逆基極電流工作循環產生的變化，因而減少消耗于晶體管內的電力。