[发明专利]电源

说明书

本发明涉及一种电源，特别涉及一种包含一个斩波器的电源，它提供一个来自交流电压源的功率因数被改善的直流电压。

本技术领域众所周知，电源包括一个斩波器以便提供一个来自交流电压源的直流电压，再通过一个将直流电压变换为另一高频交流电压的逆变器来驱动诸如放电灯之类的负载。图1示出一典型的已有技术的电源，它包括从诸如交流电网之类的交流电压源1提供脉动直流输出的全波整流器2，和从脉动直流电压提供一升高的直流电压的斩波器CH。斩波器CH包括电感器4、MOS场效应管5和平滑电容器7。MOS场效应管5与电感器4串联跨接在整流器2上，并被驱动通断以产生一周期性阻断的电压，它经隔离二极管6加在平滑电容7上，向负载3提供最终的平滑直流电压。MOS场效应管5由包含无稳态多谐振荡器11(μPC1555，可从日本电气株式会社获得)的斩波器控制器10驱动，从而控制MOS场效应管5以固定频率导通和截止。该多谐振荡器11在控制电压端(管脚5)接收工作电压，并且以电阻12以及13和电容14的时间常数所确定的时间周期在输出端(管脚3)提供高低控制信号。经缓冲级15提供的控制信号以固定的占空度使MOS场效应管导通和截止，即以这样一种方式当MOS场效应管被导通时，电流经电感器4和MOS场效应管5流过，从而存贮由整流器输出的能量，而当MOS场效应管5被截止时允许电流从电感器4继续流到电容7，从而把能量从电感器4释放到电容7中。流过电感器4的电流示于图2A中。由图可知，当MOS场效应管5在时刻t₁导通，电流就相应地上升。在时刻t₂MOS场效应管5一截止，电流在时刻t3就下降到0，并在0值附近振荡直到MOS场效应管在时刻t₄再次被导通。如图1所示这种振荡其原因在于电感器4与斩波器中本身存在的寄生电容，即MOS场效应管5上的电容C₁、三极管6上的电容C₂、和整流器2上的电容C₃一起会共同形成一谐振电路。这样形成的谐振电路允许电流在0值附近振荡，并将相应的振荡电压加到MOS场效应管5和二极管6上从而给这些元件带来过高的压力。除了这种不希望的压力之外，已有的电源还遭受这样的问题，即振荡电流在越长的死区时间(t₃-t₄)上持续，来自交流电压源1的输入电流将有越高的谐波成分，并被越大程度地畸变。由于该原因，即，当来自整流器2的脉动直流电压较高时，电感器4出现来自整流器输出的高斜率供应电流，并且有低斜率的释放电流流向平滑电容器7，而当脉动直流电压较低时，电感器4出现来自整流器输出的低斜率供应电流，并且有高斜率的释放电流流向平滑电容器7，因而上述死区时间(t₃-t₄)在较低整流器输出时将会比在较高整流整输出时更长一些。因而，特别是整流器的脉动直流电压较低时，相对于如图3A所示的交流电压源的输入电压，由于延长的死区时间输入电流因振荡引起的谐波而畸变，如图3B所示，故而使功率因数下降。

为避免上述问题，希望对图1电路的MOS场效应管5加以控制使之如图4A和4B所示在电感器4尚未完全释放其能量之前就导通来消除上述死区时间。但是，按此方案，当流经二极管6的电流流至平滑电容7时MOS场效应管5被导通，电容7就会向二极管6加一反向电压。因而恢复电流Ir就会流过二极管6使其压力增加。而且，由于电流不变地流过电感器4，使其存储的能量(L×I²/2)连续地增加，电感器被饱和。因而，针对这些和上述的问题，特别是整流器的脉动直流电压低电平时，需要在供给能量前将电感器中存储的能量释放，同时使电感器中流过的电流发生振荡的死区时间为最小。