[发明专利]开关式电源

说明书

本发明涉及开关式电源，这种开关式电源设有主(primary)输出电路和次(seconary)输出电路并且能够输出多个直流电压，通过控制施加到次输出电路上的方波电压的脉冲宽度，可得到一个具有设定值的直流输出电压。本发明具体涉及对上述次输出电路部分的改进。

驱动一个场效应晶体管(EFT)时需使其栅极电位高于源极电位，例如高4伏或以上。现因次输出电路中的FET管的源极电位相当，而要得到一个高于源极电位的栅极电位，在传统的装置中施加到FET管栅极上的控制信号需由一个驱动变压器来升压。然而，控制信号通过驱动变压器时会产生延迟。

为了解决这个问题，本发明从辅助电源得到一个比EFT管源极电位高的电压Vcc。该电压由辅助电源施加到脉宽调制(PWM)电路上，该电路向FET管提供控制信号，从而明显地减少了控制信号的时间延迟。此外，由于本发明使施加到次输出电路的方波电压有效值通过滤波电路，因此能得到高的次输出电压。

图1示出了配有一个主输出电路和一个次输出电路的传统型多输出的开关式电源，图2示出了图1中各部分的电压波形。

主输出电路1提供输出电压V1。电压V1用以作为控制变压器T1初级侧主开关管Q1的信号S1的基础。

控制电路3输出一个使主输出电路1的输出电压V1等于设定值(未示出)的脉宽信号，用以控制占空比(即单位时间内开关管Q1闭合时间所占的比率)。其结果是，在次级绕组W3中感应出电压V_w3，其占空比已经改变了。电压V_w3经过整流和滤波，其占空比稳定在使主输出电路的主输出V1与设定电压相等的数值上。主输出电路1包括：一个次级绕组W3；一个二极管D1，用以对次级绕组W3的感应电压进行整流；一个滤波电路，由一扼流圈L1和电容器C1组成；以及一个二极管D2用以泄放存储在扼流圈L1内的能量。主输出电路1的输出电压V1由光耦合器2的隔离，并反馈到变压器T1的初级侧。

次输出电路10是一个连接到变压器T1的次级组W2上的电路，次级绕组W2与次级绕组W3相绝缘，而从绕组W2的感应电压可得到一个直流电压V2。

次输出电路10的绕组W2上感应电压V₀的占空比随着输入电压V_in或主输出电路1的负载电流I_out的变化而变化。因此，如果不采取措施，次输出电路10的直流输出电压V2就会有起伏。所以，次输出电路10一般都要配上一个稳压装置用以稳定次输出电压V2。图1中，次输出电路10的稳压装置包括一个同步信号发生器6、一个控制电路5、一个驱动变压器T2、一个驱动电路4和一个场效应管Q2。

在图1中，绕组W2上的感应电压V₀(参见图2(1))由二极管D3整流后施加在作为开关元件的场效应管Q2上。场效应管Q2的导通/截止由驱动电路4控制。扼流圈L2和电容器C2对通过场效应管Q2的电流滤波，从而减小次输出电压V2的纹波。二极管D4在场效应管Q2的截止期间泄放存储在扼流圈L2内的能量。

通过控制场效应管Q2来对绕组W2上感应电压V₀的脉冲宽度T_p适当地斩波(见图2(1))，并将得到的电压施加到滤波电路(扼流圈L2和电容器C2)上，便保证了次输出电压V2的稳定。下文将参照图2来说明场效应管Q2的控制作用。

场效应管Q3接到控制电路5上执行开关操作，而变压器T2执行控制电路5的输出电压V_d的变更电平。

图1所示电路装置的工作情况如下。直流电压V_in施加在电容器C3的两端上，面开关元件Q1的导通/截止功能由控制电路3来控制。这样，在初级绕组W1上间断地施加了一个电压，于是，在次级绕组W2和W3中各产生出感应电压。

由主输出电路1得到的主输出电压V1通过光耦合器2反馈到变压器T1的初级侧。然后，在使主输出电压V1等于设定电压(未示出)的控制电路3中产生一个脉宽调制信号S1，据此，控制了开关元件Q1的占空比。

在次级绕组W2中感应出的电压V₀的占空比随输入电压或主输出电路1的负载电流I_out而变动。其原因如下。

当输入电压V_in减小时，为了使主输出电压V1保持不变，主开关Q1的占空比要增大。换句话说，由于电压V_in降低，就必需增加场效应管Q1的导通比率，这是由提供给绕组W3的电能来补偿。