[发明专利]行频率开关调整器

说明书

相关专利申请的相互参考

这是要求2002年4月4日提交的临时专利申请序号60/370，072 的优先权的非临时申请。

发明背景

本发明涉及用于通信设备的开关模式电源。

典型地，开关模式电源(SMPS)包括开关功率晶体管，具有由工 作占空比调制信号控制的、可控的工作占空比。交流(AC)市电电源 电压源被耦合到整流器，用于产生为SMPS供电的输入电源电压。典型 地，在SMPS的输入端处耦合一个大的输入滤波电容器，用于从整流器 中产生的整流后的输入电源电压中滤波出AC分量。通常希望消除大的 输入滤波电容器。

典型的SMPS需要生成周期性开关信号，来建立工作占空比调制信 号的时序。通常希望利用市电电源电压的周期性波形来建立工作占空 比调制信号的时序。由此，可以得到SMPS运行，而不用与生成周期性 开关信号有关的附加电路复杂性。

在体现本发明特征的SMPS中，市电电压源被耦合到用于产生输入 电源电压的整流器。整流的输入电源电压被未滤波地耦合到SMPS的输 入端。具有可控制的工作占空比的开关功率晶体管被工作占空比调制 信号控制，用来从整流的输入电源电压产生调整的输出电源电压。市 电电源电压的周期性波形被使用来建立工作占空比调制信号的时序。

在实现本发明性特征时，在每个周期，当晶体管已被充分接通和 在它的主电流导通端之间形成的电压是低的或接近于零伏时，在晶体 管中开始流电流。由此，功率消耗有利地是小的。当输出电源电压达 到阈值电平时，晶体管被关断。

在实现另一个发明性特征时，提供滞后，以防止晶体管在它被关 断后在同一个周期内被再次接通。由此，有利地，防止晶体管在同一 个周期中，在它的主电流导通端之间形成的电压在接近于零伏时不再 次接通。因此，有利地，防止增加的功率消耗。

发明概要

根据本发明的一个方面，提供一种开关模式电源。所述开关模式 电源包括：

周期性输入电源电压的源；

滤波电容器；被耦合到所述源和所述滤波电容器的功率开关半导 体，用于在所述功率开关半导体中生成周期性整流的供电电流脉冲， 所述整流的供电电流脉冲以与所述输入电源电压的频率相等的频率、 在第一过渡状态增大以及在第二过渡状态减小以便在所述滤波电容器 中形成输出电源电压，该功率开关半导体包括与二极管串联耦合的串 行传送晶体管，所述二极管用于阻止所述滤波电容器在从所述第二过 渡状态到随后的第一过渡状态的时间间隔期间，经由所述晶体管进行 放电；

第一开关控制信号源，所述第一开关控制信号源旁路所述功率开 关半导体中的主电流导通路径，用于调节所述功率开关半导体在所述 第一过渡状态之前导通，以便在所述第一过渡状态期间在所述功率开 关半导体中提供零电压切换；以及

比较器，响应于表示所述输出电源电压的信号和参考电平的信号， 用于生成第二开关控制信号，使得所述功率开关半导体产生所述供电 电流脉冲的所述第二过渡状态，所述供电电流脉冲由表示所述输出电 源电压与所述参考电平信号之间的差值的信号进行调制，所述比较器 具有正反馈信号路径，它提供相对于所述输出电源电压的滞后。

附图简述

图1显示从市电电源电压产生的未滤波的全波整流的正弦波波形， 它对于解释图2的电路的运行是有用的；

图2显示体现本发明特征的开关模式电源；以及

图3a，3b，和3c显示对于解释图2的电源的运行有用的波形。

优选实施例描述

图2示出包括体现本发明特征的开关模式调整器的开关模式电源。 市电电源电压VM经由电力变压器T1加到桥式整流器101。在整流器 101的端子102a或102b处形成的电压Vin被耦合到调整器的发射极， 经由端子102a或102b串行传送到开关晶体管Q1。晶体管Q1与整流器 或二极管D2串联耦合，形成开关半导体。晶体管Q1的集电极经由二 极管D2耦合到滤波电容器C1，用于在电容器C1上产生调整后的输出 电源电压Vout。