[发明专利]开关型电源

说明书

本发明涉及一种开关型电源，其带有受开关信号控制周期性在导通和非导通状态间切换的主开关装置，配有一个控制电极和两个主电极。

这种电源是公知的，尤其指菲利普公司设计的用于金属卤化物灯的起动和运行的EMC035-S01和EMC070-S01的电子镇流器。公知的这种镇流器配置有两个DC-DC变换器，其中一个是助推变换器或上变频器式，另一个是补偿式变换器或下变频器。另一种公知变换器是回扫变换器，这种变换器也属于补偿-助推变换器。

这些DC-DC变换器都适用于作为开关型电源，目前广泛应用在电源装置和机床及民用设备的驱动器，以及为照明设备供电。

受控的主开关装置最好在20KHz以上的频率变换到导通和非导通状态，从而避免噪音污染。此处几百KHz的开关频率是很常见的。采用高频是有利的，这样可使变换器和电源中的感应装置较小。

人们期望采用从导通快速切换到非导通状态的开关装置，因为它在切换时具有较强的降低切换损耗的作用。可是这种快速切换具有产生高频信号的后果。

在公知的电路中，在每个变换器中主开关装置的控制电极带有一个分支，它由一整流器和一欧姆电阻并联布置而构成，以便在开关装置变换到导通状态时保证有一足够的延时。而且，每个变换器配有一个抑制无线电干扰的所谓dV/dt电容器。但是，其缺点是存贮在电容器中的能量耗散在开关中。

本发明的目的是提供一种一方面进一步减少变换损失的电路，另一方面它随着快速变换抑制干扰信号。

根据本发明，本文开头所述的这种开关型电源装置的特征在于，陶瓷珠直接连接到受控的主开关装置的一个主电极上。

陶瓷珠位于一个主电极分支上，它有效地抑制了由于开关装置的快速切换所导致的高频干扰信号，而且有助于降低切换损耗。存储在珠内的能量在受控的开关装置变换到非导通状态期间实际上起到促进充电器中的寄生电容快速充电的作用，从而加速开关装置的切换过程。与此同时，在变换到导通状态期间陶瓷珠通过开关装置控制电流的增大，以便降低高频干扰信号。上述措施有可能省略掉dv/dt电容器，并且通过去掉整流器和欧姆阻抗的并联支路简化控制电路。使用陶瓷珠的另一优点是此小珠具有抑制高频的可观的欧姆阻抗，从而有效地抑制了寄生电容和高频自感振荡。

陶瓷珠最好是一种铁氧体磁珠，具有适当的铁氧体的磁特性。

快速切换特别是指场效应晶体管FET。由于采用磁珠，去掉了控制电路中的并联分支，确实会使FET上的电压升高，使FET进入齐纳状态，但是贮存在磁珠内的能量是不足够的，而且磁珠的自感应值非常低，因此该能量可到达和超过FET的电子雪崩能量。从原理上说，磁珠可以与任何两个主电极(即漏极和源极)串联，该磁珠最好与FET的漏极相串连。

已知采用用于双极晶体管的缓冲器作为降低切换损耗和抑制干扰信号的手段。由于采用线圈，要用的自感已经具有大寄生电容，因此相关的自感在限定高频干扰信号中是不起作用的。此外，实践中缓冲器是指自感、二极管、电阻和电容器的组合，它们对于变换到导通状态和变换到非导通状态均起作用。

下面将结合本发明的开关型电源的实施例相关的附图进一步详细说明本发明的上述和其他方案。附图为：

图1是现有技术的上变换器式开关型电源；

图2是现有技术的下变换器式开关型电源；

图3和4分别是本发明的上变换器式和下变换器式开关型电源，以及

图5是本发明的回扫式变换器式开关型电源的电路图。

图1～5中相对应的部分采用相同的标号，一个开关型电源包括输入端子1，自感装置L，开关装置S，整流器D和输出端子2。在输出端子2之间通常连接一个缓冲电容器3作为电压缓冲器。受控的主开关装置具有两个主电极7、8和控制电极6。主开关装置S的控制电极6连接一个由一整流器和一欧姆阻抗9并联形成的分支，从而保证开关装置向导通状态切换时能有足够的延时，从而抑制了所产生的电磁干扰(EMI)。

图1所示的开关型电源是一种上变频器或助推式变换器。主开关装置S由电容器5旁路，这是一种dv/dt电容。在图2所示的实例中，电容器5作为dv/dt电容位于两个主电极7、8之间，它是一种下变频器或补偿式变频器。

在本发明的开关型电源中，一个陶瓷珠10与受控的主开关装置S的主电极7相串联连接，这种连接属直接电气连接。