[发明专利]具有可变启动频率电路的开关型电源

说明书

本发明涉及具有控制装置的开关型电源(SMPS)，此控制装置包括产生脉宽调制信号的振荡器。

在汤姆森公司的产品“Thomson Chassis TX91(亚洲)”(1996年10月在中国和新加坡销售)中采用的一个公知的此类电路如图1所示。市电电压源连接到全波桥式整流器DP1，产生整流电压V1，再经电容器C7平滑。开关型电源还包括变压器LP3，它具有初级绕组W1，反馈绕组W2及次级绕组W3和W4。电压V1串接到初级绕组W1和开关晶体管T1。

包括产生脉宽调制信号的振荡器OS的控制装置IP1在其输出端14提供驱动电压V2以驱动开关晶体管T1。振荡器OS的振荡频率能由电阻器R13和电容器C26调整。在1994年SGS-汤姆森微电子学目录第1/9至9/9页中所描述的集成电路，如TEA2261可用作控制装置IP1。

在接通市电电源后，为了安全启动，控制装置IP1提供软启动。这可由电阻器R5缓慢给电容器C14充电来实现，电容器C14具有大容量，它在15和16脚为集成电路IP1提供必需的功率。

此外，开关型电源以低振荡频率启动以避免在开关晶体管T1中的电流聚集。在一个新的传导周期开始前，当存贮在初级电感中的能量没有完全转移到次级侧时会出现电流聚集。这将导致以连续方式工作，因而，开关晶体管T1会离开其安全工作区。为了降低启动期间的振荡频率，开关型电源包括相串联的电阻器R51和二极管D9，它们连接电容器C26与电容器C12，电容器C12由反馈绕组W2充电。当SMPS接通时，电容器C12起初没有充电。因此，二极管D9将电容器C26与电容器C12断开。此时，工作频率由R13和C26固定，这是一个低频率(几kHz)。一段时间后，电容器C12被充电，D9将导通，附加电流将经R51给C26充电，因此，振荡频率增大到其正常工作频率(约22kHz)。这确保开关型电源以非连续方式安全启动，即在开始晶体管T1新的传导周期之前，存贮在初级电感中的能量总是被全部转移到了次级侧。

这个公知开关型电源的启动取决于电容器C14经电阻器R5的充电时间，因此，取决于交流市电输入电压的电压值。在低市电输入电压时，这将导致一个相当长的启动时间。

本发明的目的是提供一种如前所述的开关型电源，该开关型电源在一个宽输入电压范围内具有快启动时间。

根据本发明，开关型电源含有一网络，该网络在高输入电压情况下维持以仅用于启动时间的低振荡频率启动。启动之后，振荡频率变到正常振荡频率。在低输入电压时，该网络维持以基本正常振荡频率启动。对开关晶体管而言，这样做无安全风险，因为在这种情形中，其工作电压低。由于此低电压，即使在启动中出现轻微的电流聚集现象，开关晶体管仍处在安全工作区。因此，该网络包括仅在高市电输入电压时改变振荡频率的装置。在低市电输入电压时保证无软启动。振荡频率的频率控制可由频率控制装置有效地进行，此频率控制装置包括一个晶体管级，在高市电输入电压时，它改变决定振荡频率的振荡器网络的时间常数。

在一个具体实施例中，该网络含有一个以换接方式用作开关元件的晶体管。用这种电路配置，另一二极管就不需要了。这利用了此事实，即最大集基极击穿电压明显高于最大射基极击穿电压。本开关型电源特别适用于工作在90伏特到270伏特的市电输入电压范围的电视接收机。在电视接收机中，显像管的启动时间必须另加考虑。

以下通过对照附图和一个列表的优选实施例，解释本发明更多的细节和优点，其中：

图1是一种现有技术开关型电源的框图。

图2是根据本发明的一种开关型电源的框图。

图3是启动期间变更振荡频率的晶体管级的一种等效电路。

图2示出开关型电源的优选实施例，该开关型电源具有市电输入电压AC，桥式整流器DP1和平滑电容器C7，用来产生已整流电压V1。所述电压V1应用到变压器LP3的初级绕组W1、开关晶体管T1和低阻电阻器R20的串联上。驱动开关晶体管T1的脉宽调制信号V2(PWM)由集成电路IP1，例如SGS-汤姆森的TEA 2261产生。此集成电路IP1包括一个稳定变压器LP3次级电压的误差放大器E，一个产生PWM信号振荡频率的振荡器OS，PWM输出信号的一个驱动器级D和监控电源电压VCC的一个电压监控器VM。振荡器OS的振荡频率可经由10和11脚确定。变压器LP3包括产生次级电压的次级绕组W3和W4及产生电源电压VCC和误差信号V_E的反馈绕组W2。通过一个可调整次级输出电压的电位器P1，将上述误差信号V_E加到集成电路IP1的误差放大器E上。