[发明专利]电源电路

说明书

本发明涉及一种由输入电压给负载供电的电源电路，该电源电路包括：一个用于接收输入电压的第一端和第二端；一个开关晶体管，该晶体管与一个反极性连接的二极管串联连接在第一端和第二端之间；一个自感，该自感与待供电负载串联连接在二极管的两端上；和一个使开关晶体管(T1)导通和关断的驱动级。

这种电源电路一般是公知的并且被称为一个续流变流器。这种公知的电源电路能够被用于给一个负载供电或给一个可充电电池充电，例如一个NiCd(Nickel-Cadmium)或NiMH(Nickel-Metal Hydride)电池，在图8中示出了这种电源电路的原理图。在像具有由主电源充电的可充电电池B的剃须刀这样电设备中，经常需要或希望利用一个恒定并且与主电源无关的电流来对电池进行充电。只有当在输入电压和输出电压之间的差不太大时，一般利用这种公知的续流变流器。其原因是：在大电压差的情况下，开关晶体管的驱动信号的占空因数是非常的小，它使控制输出电流或输出电压更困难。一种更适合这个目的的电源电路是在一个变压器的初级绕组中具有一个开关晶体管的自激振荡电源电路，该变压器的次级绕组借助于一个整流二极管与负载或可充电电池连接。这样一种自激电源电路也从美国专利4,652,984中公知了。该变压器保证了更好地适应于负载或电池的低电压。然而，这种自激电源电路需要利用一个变压器、一个连接在初级绕组两端上的缓冲器，用于限制开关晶体管上的电压瞬态过程、和一个次级整流二极管。此外，如果不采取措施，那么这个电源电路的充电电流将取决于主电压，该主电压的额定值能够在100和250V a.c之间变化。

本发明的一个目的是提供一种相对简单而无变压器的电源电路，该电源电路能够在一个大的输入电压范围内提供基本上恒定的电流。为此目的，在第一段中限定类型的电源电路的特征是该驱动级包括电流传感器装置用于检测经过开关晶体管的电流，并且包括装置，作为由电流传感器装置检测的、经过开关晶体管的一个预定峰值电流的响应，该装置使开关晶体管关断一个预定的时间间隔”。

该驱动级保证开关晶体管变成导通直到通过自感的电流超过一个给定限制值。在该时刻上开关晶体管被关断一个预定时间。然后，通过自感的电流经过二极管流入到负载中。通过负载的电流具有一个三角形波形并且在该电流连续变化的情况下通过负载的平均电流值等于该电流峰值的一半。该峰值电流和平均电流与输入电压无关。随着输入电压的增加只是更迅速地被达到峰值电流。该电源电路不需要一个缓冲器，其原因是：当开关晶体管被关断时，该二极管和待供电负载或电池限制了在自感上的电压差。其结果是：在开关晶体管上不产生电压瞬态过程，以致于这个晶体管的额定电压能够是相当低的。该电源电路的另一个优点是：在中断一个负载或中断一个可充电电池的情况下，该电源电路自身关断。

利用一个电流传感器和一个微控制器或微处理器能够实现在驱动级中的装置，该微控制器借助于适用的接口电路从电流传感器接收信号并且驱动开关晶体管。在一种实施例中利用简单和有效方法来实施该装置，该实施例的特征是该装置包括：一个与开关晶体管串联连接的传感电阻，该传感电阻用于根据通过开关晶体管的一个电流来产生一个测量信号；一个单稳态多谐振荡器，该单稳态多谐振荡器具有一个用于接收测量信号的触发输入端和一个与开关晶体管连接的输出端，用于使开关晶体管关断预定的时间间隔。

在接收一个触发信号之后单稳态或单稳多谐振荡器提供一个给定持续时间的输出脉冲。能够把具有正极性的脉冲施加给开关晶体管的控制极，以便使该开关晶体管关断。使该开关晶体管关断的另一种实施例是把单稳态多谐振荡器的输出端与开关晶体管串联设置。如果该输出端能够处理通过开关晶体管的所有电流，那么这种设置是可能的。然后，该开关晶体管的主电极被驱动来代替驱动其控制极。

对于单稳态多谐振荡器，能够使用市场可得到的集成电路(ICs)，例如：HEF4047，74HC123，但是也可以使用“555”型的计时器。逻辑门电路和整个为分立结构的电路也适合于这个目的并且具有低电流损耗。