[发明专利]用于逻辑电路部分的输入电路

说明书

技术领域

本发明涉及用于开关模式电源的输入电路，包括变压器单元，该变压器单元用于为了向消费者提供低电压而将干线(mains)电压转换到所要求的低电压。输入电路的输入可连接到干线电压以矫正干线电压，而输入电路的输出可连接到变压器单元，为变压器单元提供所矫正后的输入电压。

背景技术

由于关于组件和电路技术的许多革新，所以目前为止已经大大地减小了低电源场合中的现代开关模式电源的大小，例如移动电话的充电器。尺寸和质量具有首要重要性，特别是对于旅行者。因此，在当今进步中的一个焦点是将这样的开关模式电源的功能缩小到在理想情况下允许其集成到终端装置中的程度。由于高成本压力和有关的安全标准的实行，具体地，在这种开关模式电源的初级侧上的输入配线相对于组件的大小和数目不断减小，并且在已知配置中，它们当前实质上由熔丝电阻器、桥式整流器和П滤波器形成。

图1示出了根据现有技术的电路，其具有对于3W开关模式电源的特征值。此外，图解了寄生元件。在该输入配线中，电阻器R_limit完成一些功能：其允许将起始电流限制在整流器的4个二极管的最大浪涌(surge)电流I_surge以下的值。其通过如果电源损坏则允许定义的释放行为来完成安全功能，并且其减少瞬时电源的浪涌电压。

除了与希望的小型化矛盾的整流器二极管的机械尺寸(或功能兼容的桥式整流器)，在图1中所示的输入配线还具有一些缺点。一方面，启动期间在输入配线上的电力负载导致可靠性和服务寿命的减少。另一方面，电阻器R_limit本身的功能不可逆，使得即使只发生暂时故障，开关模式电源正在进行的使用也不再可能。此外，如图1所示的已知配置完全未防止干线的短期过电压，在具有较差电源质量的国家，当通过紧急电源操作时，所述短期过电压相当经常地发生。

发明内容

因此，本发明的目的是为开关模式电源提供改进的输入电路，除了增加的功能性和操作安全性以外，其同时允许提高的小型化和简化的可制造性。

通过独立权利要求的主题实现该目的。在从属权利要求中定义了本发明有利的进步。

本发明基于以下思想：通过两个可控开关代替开关模式电源的输入电路的整流器部分中通常使用的4个二极管中的至少两个，其中可控开关用作同步整流器，并且以它们可通过交替受迫控制来开启和关闭的方式连接它们。

由此，两个可控开关以干线频率的节奏来交替开启和关闭。根据本发明的方案具有以下优点：可能限制起始电流并减少所有其它组件的尺寸。这允许减少根据本发明的输入电路的装配空间和成本。同时，增加总体配置的可靠性，并且在发生暂时故障的情况下，可逆的保护功能是可能的。

根据本发明的有利实施例，提供所谓的绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为可控开关。IGBT具有非常普遍的优势，例如双极晶体管，虽然它们具有低前向阻抗，但与可比场效应晶体管相比，具有实质上较低的前向功率损耗。与场效应晶体管相似，几乎不需要功率来发生IGBT的激活。阻塞电压高，并且当IGBT限制负载电流时，其也具有对短路的一定的稳健性。

根据有利的实施例，例如，由电阻器测量与输入电流成比例的电压，如果超出预定最大值，则由可控开关的叠加线性控制来限制电流。通过起始电流的限制，输入电路的所有必需组件经受较小程度的压力，并且改进了服务寿命和总体开关模式电源的可靠性。

如果最大输入电压是264VAC，通过整流器的峰值电流大约是18A，则利用根据本发明的起始电流的限制，该值可被减少到0.3A。作为其结果，在传统输入电路中考虑到起始脉冲的过大二极管芯片表面可从每个二极管0.8mm²减少到每个二极管0.2mm²。由于电力负载小，所以IGBT的芯片表面可同样地保持非常小，并且在0.8mm²以下。

替代现有方案中提供的3W线绕电阻器，通过直径4mm和长度11mm，例如具有1.5mm×0.75mm尺寸的0603模型的电阻器可因此用作限流电阻器。

此外，通过选择合适的电阻值，可在特定范围内影响电流的最大值，并且例如通过利用激光清理(laser trimming)来对准电阻器，可将电流的最大值调整到非常窄的容许值。

根据本发明，提供了在过电流情况下的关闭部件，其对应于矫正的干线频率的90°值，以小于2.5ms的延迟而完全可逆并非常快地关闭。如已知的熔丝，传统的输入电阻器烧断，由此导致装置不可用，而这样的过电流释放仅将装置从干线断开，并且通过将其短时间拔下并将其插回到干线插座中，可使开关模式电源返回到操作中。