[发明专利]零电压开关控制器及应用该控制器的电子镇流器

说明书

本发明涉及谐振模电源，特别是涉及了采用零电压开关系统的控制器及应用这种控制器的电子镇流器。

一般有两种电源。一种是用于连续供电的串连电源，另一种是应用了一个开关元件的高效小体积的开关模式电源(SMPS)。近来对SMPS型电源的需求有很大增长并且其开关频率也渐趋增加，这是由于电子设备的制造不断趋于重量轻、薄、简单和小型化。新近产生的谐振模电源(RMPS)作为SMPS之一种，特别是谐振模转换器以其高效、体积小及良好的电磁干扰(EMI)特性而著称。在应用这类开关系统的转换器中，为了减少元件的数目，增加电能效率并减少输出的脉动而增加了开关的频率。但遗憾的是这样作的结果是增加了开关电能的损失。即是说，在往常的设备的电源中开关元件是由功率半导体器件构成，并且一般是双极性晶体管或场效应晶体管(FET)。因而，高的开关频率会减少电能效率并在开关元件上引起较大的应力。

图1A的略图表示了以往的转换器，该转换器有供给输入端的输入功率Vd，与输入的正端串连的开关SW₁，反偏压连接在开关SW₁的输出边与负的输入端的二极管DA₁，与负载并连的电容器C₁，以及连接在电容一负载组合与二极管DA₁负极之间的电感器L₁。于是，电功率根据开关SW₁的操作(开和闭)而提供给负载。其中，Vds是通过开关SW₁所加的电压，id是流经开关SW₁的电流。

图1B是在如图1A的装置操作时，分别表示加在开关SW₁与流经它的电压Vds与电流id的波形图。图1B中，图1C的SW′表示开关SW₁接通(高)和断开(低)时的定时，id′是流经图1A的开关SW₁的电流id波形，Vds′是加在开关SW₁上的电压Vds的波形，“a”是当开关SW₁断开时的功率损失，“b”是开关SW₁接通时的功率损失。

参见图1A，1B和1C，当开关SW₁接通时，电流开始流过该开关，并且即使在开关SW₁断开时，电流id也不是立即降为零，而是相当于区域“a”的大小的一个电流值继续流动。类似地，电压Vds加在开关SW₁上并在开关SW₁断开时保持在一稳定状态当开关SW₁接通时电压Vds并为立即降为零，并且保持相当于区域“b”的大小的一个电压。于是当开关SW₁断开时，相当于区域“a”大小的电功率被浪费掉了，在开关SW₁接通时，相当于区域“b”的电功率作为开关SW₁中的热能损耗掉了。就这种由开关SW₁的通断操作所引起电功率损失而言，在开关频率增加以减小输出电压的脉冲或减小转换器中的电感和电容时则相对于整个周期的电功率损失比率就会增加。于是整个系统的效率就会降低。即当开关频率增加时，往常的控制设备增加了开关的应力与电功率损耗。

图2的简图表示了常规的电子镇流器，该镇流器包括第一和第二开关元件Q₁₁与Q₁₂，在其上加有输入的交流电(AC)Vin经整流的直流(DC)电压Vdd，变压器C.T.具有与电感器L₁₀与电容器C₁₂串接的初级线圈n₁₁及两个次级线圈n₁₂与n_12′，该两线圈的每一个的一个端子分别通过电阻R_A、R_B、R_C与R_D连接到第一与第二开关元件Q₁₁与Q₁₂的控制极，一个灯与电容器C₁₂并连，电容器C₁₁与C₁₃连接在电容器C₁₂的一端与第一及第二开关元件Q₁₁与Q₁₂及二极管D₁₁与D₁₂之间。于是当开关SW₂接通时，第一开关元件Q₁₁的控制极通过电阻Ri与Ci被触发。