[发明专利]开关模式电源

说明书

本发明涉及一种电路装置，它具有一个与电子开关串联的电感以及一个用来测量流过该电子开关的电流的电流敏感元件。当此电流超过一个予先给定的最大值时，控制该电子开关导通的脉冲就被切断。

这样的电路装置用来作为例如电子设备的开关模式电源，它们要在总电源电压的一个较宽的范围内能高效率地工作。在开关模式电源中用到了一个电子开关，它由可变脉宽的脉冲控制，脉宽取决于整流后的总电流电压和该开关模式电源的负载，这些脉冲由一个控制电路供给。脉冲的前沿根据控制作用而漂移，它们较早或较迟地置该电子开关于导通状态。惯用的电子开关总有缺点，即它们被断开时总带有惯性地在控制脉冲的截止沿（后沿）之后它们保持导通到最长达10秒的时间，因此，在此时间间隔，集电极电流继续流过开关模式电源的变压器的充电线圈。用来保护电子开关不受过高的集电极电流的保护电路必须按开关模式电源的最大允许输入电压来选定。但这意味着当输入电压小时，集电极电流达不到最大允许值，这就等于缩小了控制范围。然而，这是同在使用这种电路时常常用到直到负载极限的要求相矛盾的，这种要求对于开关模式电源的费用是非常重要的。因此，保护电路必须这样来设计，即在最不利的条件下，例如在最大输入电压时，远在达到最大允许电流之前就已起作用。此保护电流可如下计算：

I_schutz＝I_cmax-（U_max-T）/L

其中，I_cmax是流过电子开关的最大允许集电极电流，U_max是出现的最大输入电压，T是截止命令的延迟时间间隔，L是开关模式电源的储能线圈的电感值。可以看出，该保护电流被等式右边的第二项所减小。

本发明基于下述目的，即避免控制范围被缩小的缺点，以使电子开关总能用到接近最大允许集电极电流。这意味着这种电子开关可以充分使用。这一目的由权利要求中所述的发明来实现。本发明的进一步内容可从权利要求的子条款中得出的。

下文将用一些实例说明这种电路装置，这些实例都适于实现上述目的。

图1是用来说明作为本发明的基础的问题的示意图;

图2是电路装置的第一个实例;

图3是电路装置的第二个实例;

图4是用来说明本发明的效果的示意图。

在图1的上部画出了电子开关的一个控制脉冲U_B，其上升沿出现在一个高输入电压时刻，例如在t₂时刻，这个上升沿是用控制时间上延迟的方法由一个脉宽调制器所产生。当电子开关起动后，流经开关模式电源的充电线圈的电流Ic就线性地增加，该电流必须至迟不过在达到允许的最大电流I_cmax时就被截止。由于在t₃时刻电子开关截止之后直至电子开关最后中断而存在的时间间隔T内集电极电流Ic仍然存在，因此必须注意到，电子开关已经在一个相当低的保护电流时被断开。该保护电流这样来选择，即在最大输入电压时-此时集电极电流的增加是最大的，当达到最大电流时电子开关正好被截止，这意味着在截止沿之后有时间间隔T。在图1的下部可以看出，在一个较小的输入电压时，电流Ic的增加是很慢的，电子开关基本上较早地在例如t₁时刻就被接通，而且，在超过予先给定的保护电流值之后，电子开关将在时间间隔T之后被断开，然而，这将达不到最大允许集电极电流I_cmax。其结果是，开关模式电源的效率变得较低，因为根据已知的公式W＝L×I²/2，储能依赖于电流的平方。

下面的两个可能办到的实例用于说明这种电路的工作情况。