[发明专利]全桥相移式零压零流开关电源的可靠性控制电路

说明书

本发明涉及一种开关电源的可靠性控制电路，确切地说，涉及一种使全桥相移式零压零流电路能够稳定工作的可靠性控制电路。

随着电力电子技术的发展，传统的硬开关逆变电路已不能满足设计人员和用户的需求，因此，软开关逆变电路应运而生。本发明涉及的即是一种目前应用日趋广泛的全桥相移式零压零流软开关逆变电路(参见图1所示)，该零压零流软开关逆变电路的工作原理和其具体的工作过程可参阅《电源技术应用》杂志(2000年第11期)，此处不再赘述。其中，二极管D5和D6是实现零压零流软开关的关键器件。

与传统硬开关逆变电路不同的是，全桥相移式开关电源已生产出专用的控制集成电路芯片，如UC3879，UC3875，ML4818等。使用这些控制集成电路芯片的目的是根据调节器的输出量直接产生四路相移式控制脉冲，分别送给桥式电路的四个开关器件(该输出脉冲的工作原理可参见《UNITRODE DATA BOOK》和2000年第11期的《电源技术应用》杂志)。本发明也是使用专用集成电路芯片UC3879做为全桥相移式零压零流开关电源的主控芯片。

通常使用的全桥相移式开关电源电路的主控芯片UC3879的外围电路—调节器的电原理图如图2所示，该电路设有输出采样单元、控制给定单元和死区设置单元，开关电源中的控制给定端对应调节器的正相(+)输入端Vg，输出采样单元对应调节器的反相(-)输入端Vf，即开关电源中的控制给定电压Vg经电阻R7至运算放大器IC2的正输入端，开关电源的输入反馈电压Vf经电阻R6至运算放大器IC2的负输入端，串联的反馈电阻R5和电容C1则连接在运算放大器的负输入端和其输出端之间，经调节器IC2运算处理后，其输出端的输出电压经过稳压二极管VD1接至主控芯片IC1的comp端。通过主控芯片IC1内部的脉宽调制(PWM)电路可改变输出信号的脉宽而控制开关电源的输出电压，使之处于稳定状态。由图2可见，全桥相移式开关电源的核心部分包括有主控芯片IC1及输出电压反馈调节器IC2。对于开关电源而言，在整流器稳定工作时，调节器IC2输出的电压是恒定的，该整流器的输出电压也保持不变，同时，电路中的各个器件也能稳定可靠地工作。也就是说，如果主控芯片IC1能够按照零压零流特性所需要的脉冲顺序地给桥式电路的各个开关器件输出相应的控制脉冲，则该开关电源的电路就能够按照零压零流的工作原理进行正常工作，该电路中的各个器件就不会损坏。

但是，图2所示的核心控制电路的使用实践证明，当整流器进行开机操作时，逆变电路中的阻断二极管D5和D6经常被击穿而损坏，导致如图1所示的该零压零流逆变电路不能正常工作。而且，因为每次开机操作都会导致二极管D5和D6的损坏，因此，只能从主控电路自身设计是否合理去寻找原因。当整流器开机后，控制电路投入工作，运算放大器IC2的输出端向主控芯片IC1输出控制电压，但是，如果该控制电压没有被限幅，以及其输出脉冲的死区时间没有得到适当控制，则主控芯片IC1将会输出占空比为100％的脉冲。此时，控制输出脉冲的顺序就不再是相移控制顺序，桥式电路中的开关器件也不再处于相移工作状态；由于阻断二极管D5和D6不在零压零流条件下开通和关断时，将承受很大的电压应力，所以，其总是被击穿损坏而不能正常工作。

本发明的目的是提供一种全桥相移式零压零流开关电源的可靠性控制电路，该电路可消除上述那种使全桥相移式零压零流电路中的阻断二极管经常在开机启动及操作时发生过压击穿损坏的故障，使之能够稳定可靠地工作。

本发明的目的是这样实现的：其包括用于全桥相移式开关电源电路的主控芯片及其外围电路—输出电压反馈调节器，其特征在于：该控制电路在输出电压反馈调节器的输出端接设有箝位电阻，还设置有综合考虑主控芯片特性和零压零流电路要求而使之符合死区时间设计要求的死区电阻，以使该运算放大器的输出电压被限定在一特定电压之内，该特定电压将控制主控芯片输出脉冲的占空度保持在一定范围，使零压零流开关电源工作时不会出现阻断二极管击穿损坏的故障。

其中的相移式开关电源电路的主控芯片的型号是UC3879。

其中的输出电压反馈调节器是由运算放大器和连接在该运算放大器的负输入端和其输出端之间串联的反馈电阻和电容所组成，其输出端再经过稳压二极管VD1接至主控芯片的comp端。

其中的箝位电阻是连接在运算放大器的输出端与地之间，以使其输出电压值将被限制在一定值。

上述的箝位电阻可以由并联的两个电阻所组成，以保证其工作的可靠性。