[发明专利]具有针对线感应瞬态的瞬态电压抑制设备的开关模式电源以及用于抑制驱动器级中的多余振荡的机制

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用于线内(in-line)电压应用的任何类型的开 关模式电源。本发明特别涉及被利用于线内电压应用的开关模式电源 的瞬态电压保护和MOSFET驱动保护，具体来说涉及一种采用双开关降 压-升压变换器的开关模式电源。

背景技术

图1示出了本领域中已知的开关模式电源10。开关模式电源10采 用了：整流器20，其具有瞬态电压抑制设备21(例如一个或多个变阻 器)；变换器30，其具有电子开关设备31(例如降压拓扑、升压拓扑 或降压-升压拓扑)；以及变换器驱动器40。在电源10的正常线状态 下，整流器20响应于被施加到该处的线内电压V_LN而生成未经调节的 经过整流的电源电压V_RS，又通过来自变换器驱动器40的一个或多个驱 动电压V_DR来控制电子开关设备31，从而把经过整流的电源电压V_RS变 换成经过调节的DC总线电压V_DC。在电源10的异常线状态下，瞬态电 压V_TR被附加地施加到整流器20，瞬态电压抑制设备21将由此导通以 便抑制经过整流的电源电压V_RS，从而防止瞬态电压V_TR对电子开关设备 31造成损坏。

例如，图2示出了作为开关模式电源10的双开关降压升压形式的 开关模式电源11。开关模式电源11的整流器12包括被显示为熔丝F1、 变阻器V1、电感器L1、电感器L2、电容器C1、变阻器V2、整流二极 管桥D1-D4以及整流器输出电容器C2(例如235nF)的标准拓扑，其 响应于被施加在开关模式电源11的输入线INT与中性线NEU之间的线 内电压V_LN而在整流器输出电容器C2两端生成经过整流的电源电压V_RS。

开关模式电源11的双开关降压升压变换器13包括被显示为 MOSFET开关Q1、二极管D6、电感器L3、MOSFET开关Q2、二极管D5、 电阻器R5(例如0.45Ω)以及变换器输出电容器C3(例如47μF)的 标准拓扑，其用于把经过整流的电源电压V_RS变换成变换器输出电容器 C3两端的经过调节的DC总线电压V_DC。开关模式电源11的功率因数校 正(“PFC”)驱动器14包括被显示为PFC控制器U1(例如L6561)、 电阻器R1(例如1Ω)、隔直流电容器(blocking capacitor)C4(例 如22μF)以及变压器T的标准拓扑，其中所述变压器T具有初级变压 器绕组T1-A、次级变压器绕组T1-B以及次级变压器绕组T1-C。用于 MOSFET开关Q1的驱动电路包括次级绕组T1-B以及电容器C5(例如100 μF)、二极管D7和电阻器R3(例如2.2kΩ)。用于MOSFET开关Q2 的驱动电路包括次级绕组T1-C以及电容器C6(例如100μF)、二极 管D8和电阻器R4(例如2.2kΩ)。

变阻器V1和V2防止施加在整流器12上的瞬态电压V_TR(图1)导 致损坏MOSFET开关Q1。具体来说，考虑到获得单位功率因数，由PFC 驱动器14通过对应的驱动电压V_DR1和V_DR2同时在导通状态与非导通状态 之间切换MOSFET Q1和Q2。当在输入线INT与中性线NEU之间初始地 施加线电压V_LIN而把MOSFET Q1和Q2初始地切换到导通状态时，在电 容器C2两端生成的经过整流的电源电压V_RS初始地被施加在电感器L3 两端。当MOSFET Q1和Q2随后被切换到非导通状态时，电感器L3的 电流将流经二极管D5和D6以便对所述变换器输出电容器C3进行充电， 从而在变换器输出电容器C3两端生成DC总线电压V_DC。随后，考虑到 获得单位功率因数，按照调节变换器输出电容器C3两端的DC总线电 压V_DC的方式由PFC驱动器14通过对应的驱动电压V_DR1和V_DR2在导通状 态与非导通状态之间切换MOSFET Q1和Q2。