[发明专利]自由振荡开关式电源

说明书

本发明涉及一种自由振荡开关式电源。仅对隔离变压器初级边有控制的开关式电源的优点是不需要用来将受控变量从隔离变压器的次级边传输到初级边的传输元件，但缺点走次级边需要被稳定的电压不能直接估量而至便对稳定次级电压的控制往往是不充分的。具有对次级到初级边控制的开关式电源的优点是可通过对要进行稳定的次级边电压的直接估量而达到对其有效的稳压，但其缺点是需要例如象隔离变压器或光耦合器这类的一种元件来传输从次级边到初级边的受控变量。

在电视接收机中，这类开关式电源转换到大约5-8瓦特的低传输功率作有源备用操作状态时，开关晶体管只须接通很短时间。其结果是可能对开关晶体管造成相当高的开关损耗和危险。因而都知道在低传输功率操作情形下只是以包状态(packet-1ike)或脉冲状态的方式以充分长的导通时间和充分高的电流来接通开关晶体管并在此之间相对长的完全没有功率传输的时间过程中使之处于闭锁状态。按照这种原理操作的开关式电源在设计上是相当复杂的并且一般需要特殊的集成电路。

本发明的目的在于提供一种自由振荡开关式电源，这种电源具有分立式元件而不需要特殊的集成电路，并可在满传输功率的情形下对于电压的稳定采用PWM(脉宽调制，下同)控制而在低传输功率情形之下采用包控制这样的自动操作，该电源是短路防护式的，尽管是纯初级控制，却提供了有效的稳定，而具有良好的效能。这一目的由后述的本发明而达到。

根据本发明的开关式电源主要有以下优点：由于仅在初级边进行控制而无需将受控变量从次级边传输到初级边的诸如隔离变压器或光耦合器之类的元件。但是，次级边产生的操作电压的有效稳定是通过在高功率常规操作下从旁路电阻取得的截止电压的控制部分施力脉宽调制控制而达到的。由于两个电路具有不同的阀值，存有一种从常规操作的脉宽调制控制到低传输功率下的包控制的自动转换。在这种情形下，已如前述，对于接通与实现这两种不同的操作方式最好应用分立元件。初级边形成了一个振荡器，利用这一振荡器该开关式电源构成一种自由振荡的方式。而且此振荡器还有两个功能。在高传输功率常规操作之下，该振荡器以连续的脉宽调制控制来驱动开关三极管，但另一方面，在低传输功率情形下，该振荡器自动暂停对开关三极管的驱动以便获得上述的包操作。

按照本发明的发展，模拟了开关式电源的一种负内阻，该负内电阻补偿了现固有的正内电阻，从而便得一个开关式电源具有很低的内阻。按照本发明的另一种发展，一种电路测量可以大大改进开关晶体管在闭锁开始的关断性能。本发明特别适合应用于小型电视接收机以及类似的小型设备，诸如录象机和付款机显示器等。

以下参照三个典型的实施例并借助于附图对本发明进行说明，其中

图1表示了根据本发明的开关式电源的一个完整线路图，

图2表示了根据图1而简化了的线路形式，

以及

图3表示根据图2进行了修改的电路。

图1表示了一个自由振荡开关式电源，它具有接通系统电压UN(统一电网，下同)的端子1，系系统桥式整流器，充电电容器C₁，隔离变压器Tr，开关三极管T₁及并联电阻R₁。隔离变压器Tr包括初级或称功率绕组W₁，另一构成自由振荡方式中的电路并驱动开关三极管T₁的初级绕组W₂，以及调节绕组W₃，该绕组在控制整流器4的输出端b影响控制电压Ur用以在高功率和低功率之间稳定和转换操作。Tr还包含通过整流器5在端子6处产生第一操作电压U₂的次级绕组W₄，以及通过整流器7在端子8处产生另一操作电压U₃的第二个次级绕组W₅。连接在开关三极管T₁的基极线上的是一个闭锁电压网络，包括二极管D₁，D₂及电容器C₂，该网络产生一闭锁电压Uv。进而，在提供给开关式电源以操作电压U₁的点a与开关三极管T₁的基极线中的点c之间连接着带有电容器C₃及电阻器R₂的起始电路。该电路已如上述。