[发明专利]具有共射共基放大器电路的开关电源

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关电源。

背景技术

开关电源具有开关元件，用于对变压前的已整流且或许已经经过平滑处理的电压斩波。斩波后的电压在变压后被进一步整流，且还可进一步接受平滑处理。

用作100～1000V范围内直流电压的电压开关元件的单个开关或多个并联开关为高压开关。所有种类的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)以及双极晶体管均可用于此目的。然而，现代高压MOSFET在20～200kHz的开关频率范围内工作时，其开关损耗及线路损耗随频率升高而显著增大。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种开关损耗较小的开关电源。

所述目的可由具有本发明独立权利要求所述特征的技术方案实现。其优选实施方式见于从属权利要求的技术方案、说明书及附图。

本发明基于如下认识：通过将不同类型的晶体管结合，可在不显著增大导电损耗的同时，使得开关损耗最小化。

根据第一方面，所述目的由一种开关电源实现。所述开关电源包括一开关元件。其中，所述开关元件具有一双极晶体管和一场效应晶体管，所述双极晶体管及场效应晶体管相互连接，从而形成一共射共基放大器。其所实现的技术优点在于，可将所述场效应晶体管的优点，尤其是开关速度较快的优点与所述双极晶体管的优点，尤其是反向电压较高的优点相结合，从而使得开关损耗最小化。

在一优选实施方式中，所述双极晶体管为NPN晶体管。其所实现的技术优点在于，所使用电子元件的高质量产品货源较为充足。

在一优选实施方式中，所述场效应晶体管为自导通场效应晶体管，其所实现的技术优点同样在于，所使用电子元件的高质量产品货源较为充足。

在一优选实施方式中，所述双极晶体管的发射极连线以可导电方式与所述场效应晶体管的漏极连线相连接。其所实现的技术优点在于，可使得所述场效应晶体管与所述双极晶体管相互串联连接。由于所述场效应晶体管的内部电阻(Rdson)较小，例如，小于1mΩ，所实现的共射共基放大器的内部电阻只略微有所增大。

在一优选实施方式中，所述共射共基放大器在导通时处于自保持状态。其所实现的技术优点在于，控制系统只需提供一短暂交流信号，便可使所述共射共基放大器从未导通状态转变为导通状态。

在一优选实施方式中，为了实现所述自保持，所述双极晶体管的发射极连线以可导电方式与一辅助变压器的一线圈相连接，所述辅助变压器的另一线圈以可导电方式与所述双极晶体管的基极连线相连接。其所实现的技术优点在于，可从所述辅助变压器获得用于驱动所述双极晶体管的电压，从而无需另外配备用于提供此电压的能量源。

在一优选实施方式中，在所述另一线圈与基极连线之间以可导电方式绕接有一转换器单元。其所实现的技术优点在于，可实现与所述双极晶体管相匹配的电压，该电压可以为已经经过平滑处理和/或已经经过缓冲处理的电压。如此，可使得所述开关电源获得极其可靠的工作性能。

在一优选实施方式中，为了实现所述自保持，提供一开关电源变压器，所述开关电源变压器具有可导电方式连接于所述转换器单元上的中心抽头。其所实现的技术优点在于，只需对变压器进行改造，而无需额外配备变压器，从而达到进一步简化设计的效果。

在一优选实施方式中，所述开关电源变压器具有一线圈以可导电方式与所述开关元件相连接，所述中心抽头属于该线圈。其所实现的技术优点在于，可将所述转换器改造得极其简单，从而达到更进一步简化设计的效果。

在一优选实施方式中，所述开关电源为初级开关电源。其所实现的技术优点在于，可使得所述开关电源工作频率较高且结构小巧。

在一优选实施方式中，所述开关电源具有一输入整流器，该输入整流器具有一电源连线，用于以可导电方式与一电源相连接。其所实现的技术优点在于，可将所述开关电源连接至用于提供电能的电源，而不产生任何问题。其中，所述电源提供交流电压。

在一优选实施方式中，所述开关元件具有一输入端，该输入端以可导电方式与所述输入整流器的一输出端相连接。其所实现的技术优点在于，使得所述开关元件可对由所述输入整流器整流后的电压进行斩波，从而形成斩波后电压。

在一优选实施方式中，所述开关电源具有一转换器，该转换器具有以可导电方式与所述开关元件的一输出端相连接的一输入端。其所实现的技术优点在于，可将所述斩波后电压升压或降压至另一电平。