[发明专利]一种开关电源的调控电路

说明书

本发明涉及一种开关电路的调控电路。特别涉及一种能在零电流导通、达到限值电流时关断的电源调控电路。

现有开关电源如斩波调压的直流电源，一般经等效简化后可表示为附图右侧虚框（10）内的示意结构。当功率开关器件（11）关断后电感（12）中的电流不能立即下降为零，而是按照线性减弱的过程通过续流二极管（13）的正向流过。若在续流二极管的正向电流未达零时功率开关器件（11）就被导通，它使二极管（13）从正向突然转为反向，此时由于二极管中的电荷贮存效应就会形成瞬间的高额反向抽取电流猛烈地冲击着主功率器件。由于在现有开关电源中没有零电流导通的控制技术（如“叶家金等，用于电瓶车的大功率晶体管斩波器，电力电子技术，1990年第一期”），这就使功率开关器件要承受很大的应力，以致降低了工作的可靠性。

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明设计了一种能在零电流导通、并在达到限值电流时关断的开关电源调控电路（20）。这种调控电路的外部有“检测”（21）与“限流调控”（22）两个输入端、一个输出端（23）以及参考电压（24）与地线（25）的引接端。调控电路的内部由“零电流检测器”（26）、“电压监测器”（27）、“比较器”（28）以及“触发器”（29）组成，其中“零电流检测器”与“电压监测器”的输入均与外部的“检测”引接端连接，“零电流检测器”的输出接至“触发器”的置“1”输入，“电压监测器”的输出接至“比较器”的正输入端，以“比较器”的负输入端作为调控电路的限流调控引接端（22），“比较器”的输出接至“触发器”的置零输入，用“触发器”的输出作调控电路的输出端（23）。使用时将调控电路的输入端接在续流二极管与功率开关器件的连线上，以连接点（14）作为检测点，将调控电路的输出端（23）接在功率开关器件的控制极。若触发器开始置零、控制电路输出低电平，功率开关器件被关断，续流二极管中流过正向电流并线性下降，直至此电流为零并经“零电流检测器”检出后使触发器置“1”，控制电路输出高电平，功率开关器件被导通。在导通时“电压监测器”对导通电流在功率开关器件上的压降进行监测，当被接入比较器正输入端的这一监测信号达到比较器负输入端所接限流调控电平时触发器就被翻转置零。由此对开关电源实现了零电流导通并在达到限值电流时关断的调控功能。这样的调控电路不仅避免了过大的反向抽取电流的冲击，还由于它的限流调控作用为出现电源过载提供了可靠的自保护功能。

附图为本发明一项实施例、用作斩波调压直流电源调控电路的示意图。其中右侧虚线框（10）为电源的主电路，左侧粗虚线框（20）为本发明一项实施例的调控电路。考虑在主电路中功率开关器件（11）关断后流过续流二极管的正向电流尚未为零时，检测点（14）处的电压应为引接端（18）处外接直流电压V_O与二极管（13）上正向压降V_f之和，当二极管（13）的正向电流降至0时，检测点（14）处的电压便会突降至V_O与电容器（15）上电压V_c之差，结果产生了数值为V_f+V_c的负阶跃电压变化。本发明该顶实施例利用由微分电路检测负阶跃电压出现的方法设计了“零电流检测器”（26）。它的主要结构是，在输入端接一个连接电阻（31）的电容器（32）作为检测阶跃电压出现并产生脉冲信号的微分电路，电阻（31）的另一端接一个电位介于参考电压与地之间的低参考点（33）。在参考电压（24）与地之间接一由两个反偏二极管（34，35）串连组成的限幅器，两个二极管的连接点与微分电路中电容器与电阻的连接点相连，并从这些接点处接入一个阻断正脉冲通过的二极管（36）与一比较器（37）的负端连接。在参考电压（24）和低参考点（33）之间还接有一个由两个电阻（38），（39）串接成的分压器，比较器（37）的正端接入低参考点（33），其负端接在分压器的两个电阻连接处，并以比较器（37）的输出作为“零电流控制器”（26）的输出。当“零电流检测器”（26）没有阶跃信号输入时，比较器（37）的负端电位略高于正端并输出低电平。一旦“零电流检测器”（26）输入阶跃信号，由微分电路产生的脉冲只有经过限幅并滤除正脉冲之后的负脉冲才能进入比较器（37）的负端，它使比较器（37）输出正脉冲，并接入“触发器”（29）使之置“1”。