专利名称：具有自振荡串联谐振逆变器的供电设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1的前序限定的、具有自振荡串联谐振逆变器以便为负载，诸如灯泡、电池充电器和/或电子设备供电的供电设备。
背景技术：
在瑞典专利SE 501 046(申请号9300189-9)，以及相应的US专利US5,621,621中，描述了根据现有技术的自振荡逆变器的功能。该逆变器的主要功能是变压器T1通过每半周期进入饱和状态来确定自振荡频率。通过从磁心T3提供磁流量，T1将更快饱和，导致逆变器频率增加。这反过来导致来自逆变器的整流输出电压将降低，因为与电感L1一起构成串联谐振电路的C4两端的交流电压以与频率增加相同的程度降低。这种逆变器的优点是，在高频，超出150KHz，驱动晶体管TR1和TR2将没有任何故障，因为递送驱动脉冲的变压器T1读出通过晶体管的电流。通过TR1和TR2的电流在T1中变换成用于晶体管的驱动电流。根据瑞典专利SE 501 046的逆变器由于其操作的可靠性、简单的结构和以高频安全地操作而受到喜爱。
在一些情况下，然而，频率取决于T1何时饱和会有麻烦。主要当你希望能非常精确地设置频率时这是真的。T1的属性，诸如饱和点是由其磁心的烧结来确定的，以及容易理解到难以通过这种粗略机械工艺来保持紧密度容限。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有自振荡串联谐振逆变器的供电设备，其中，能通过维持简单的基本结构，非常精确地设置逆变器频率。
通过具有诸如在权利要求1的特征部分中限定的、具有受控断开的串联谐振逆变器的供电设备，来实现该目的。
本发明的优点是，变压器T1在正常工作频率不饱和，但相反，可以用所需精度构造的控制单元来确定开关晶体管TR1和TR2何时应当截止。
本发明的另一优点是，可以简化用于变压器T1的磁心的制造工艺，因为逆变器的功能将不取决于其饱和点。
本发明的更多优点以及其优选实施例从下述详细描述将显而易见。
图1表示根据串联谐振原理操作的、根据现有技术的供电设备的电路布局。
图2表示根据本发明的供电设备的第一实施例的电路布局。
图3表示用于控制频率的脉冲图。
图4表示根据本发明的供电设备的第二实施例的电路布局。
具体实施例方式
参考图1，将首先描述根据现有技术的供电设备的操作，以便简化现有技术和本发明之间的差异的说明。
当供电电压，在这种情况下，总计230伏交流电压被连接到供电设备时，使用四桥耦合整流二极管D1-D4来实现电压的整流。在二极管桥之后，使用第一电容器C1来实现全波整流供电电压的滤波。该电容器C1两端的直流电压将总计约320伏。现在通过电阻器R1的电流充电电容器C2。当后一电容器C2两端的电压已经增加超出用于触发二极管D5的阈值电压时，后者将导通并将电流引导到第一晶体管TR1的基极。所示的二极管D6的目的是防止当电路自振荡时，触发该触发二极管D5。
晶体管TR1现在将变成导通以及在其接通前，晶体管TR1上的电压约为320伏。当晶体管TR1接通时，电流通过变压器T1、电感器L1和电容器C4。通过变压器T1的初级绕组P的电流将引起变压器T1的磁心K中的磁流量。依次，该流量感应变压器T1的次级绕组S1中的电压，引起第一晶体管TR1变为导通。只要接通第一晶体管，通过变压器T1的电流增加。
在某一时间之后，变压器T1中的磁心K饱和，引起第一晶体管TR1停止导通。第一晶体管TR1和第二晶体管TR2的公共触点A的电压由于电感器L1的反向e.m.f(电动势)，现在将从低电势转变成高电势。此后，通过变压器T1的电流改变方向，引起重复先前所述的过程。反过来，这引起晶体管TR1、TR2交替导通。当正确地为所包括的元件定尺寸时，当前电路的开关频率通常将高于电感器L1和电容器C4的谐振频率。通过电感器L1和电容器C4的谐振频率有多接近于开关频率来确定电容器C4两端的电压。二极管D9-D10是与晶体管TR1和TR2的反向并联二极管。
变压器T2连接在电容器C4两端，该变压器将电容器电压变换成适当电平。通过二极管D7，D8整流该电压。此后，使用电感器L2和电容器C5来过滤整流后的电压。
如果输出电压增加使得电磁铁T3的绕组电路中的齐纳二极管Z1开始导通，则电流通过它以及电磁铁T3的所示绕组W1。通过绕组W1的电流引起加速变压器T1的磁心K的饱和的磁流量，反过来，引起振荡频率增加并使自己远离电感器L1和电容器C4的谐振频率。这引起电容器C4两端的电压变低，并且相应地，来自供电设备的输出电压也将变低。因此，实现具有稳定输出电压的供电设备。
因此，根据图1的供电设备是相当复杂的结构，其中，振荡频率取决于变压器T1的磁心K多快饱和。
图2描述根据本发明，具有受控断开的自振荡串联谐振逆变器的供电设备的第一实施例。
本发明基于在图1中所述的供电设备，以及差异在于变压器T1在正常操作频率下不饱和。由于T1不饱和，不存在电磁铁T3加速变压器T1的磁心K的饱和。相反，存在连接在输出两端的控制振荡器OSC，通过以交替方式将脉冲发送到晶体管TR5和TR6，确保分别短路驱动绕组S1和S2。这将具有与磁心K在当前频率下饱和相同的效果。现在，差别是控制振荡器OSC确定开关晶体管TR1和TR2何时应当断开。现在，由于控制振荡器OSC容易通过所需精度构造，可以更精确地调节逆变器。
该逆变器的操作如下。
当连接供电电压时，通过二极管D1-D4对其整流，以及整流的供电电压由电容器C1变平。当整流供电电压时，在230伏的供电电压时，电容器C1两端的电压约为320伏。该电压引起电阻R1充电电容器C2。当C2两端的电压约为35伏时，接通触发二极管D5以及通过变压器T1的绕组S1从电容器C2放电能量。流过绕组S1的电流使晶体管TR1的栅极获得正脉冲。晶体管TR1的栅极上的正脉冲使得其上的压降变低以及电流现在开始流过晶体管。流过TR1的电流是与流过变压器T1、电感器L1和电容器C4相同的电流。在绕组S1上变压通过变压器T1的电流，引起晶体管TR1上的栅极变为正。这一过程是自生的，因为通过晶体管TR1的电流引起其栅极变为正。当通过它的电流随时间增加时，将接通晶体管TR1。
当某一时间已过时，控制振荡器OSC将在输出B1和B2上发出脉冲。控制脉冲引起晶体管TR6开始导通，从而短路晶体管TR1的栅极。由于由变压器T1和电感器L1组成的振荡电路在其中仍然具有能量，在电势的意义上，晶体管TR1和晶体管TR2的公共触点P将从负电势改变成正电势，以及这引起晶体管TR2上的电压变低。
过一会儿，通过变压器T1和电感器L1的电流改变方向，导致绕组S2使得TR2上的栅极变为正。在某一时间后，控制振荡器OSC在输出A1和A2上发出脉冲。这使得晶体管TR2现在停止传导电流。此后，重复该过程以及晶体管TR1开始导通。公共触点P的电势的形状与控制脉冲A1、A2、B1和B2一起如图3所示，以及分别与A2和B2处的电势有关地示出控制脉冲A1和B1。
通过由控制振荡器OSC改变脉冲频率，将执行更接近或更远离用于电感器L1和电容器C4的谐振频率的移动。然后频率的改变将引起C4两端的电压改变。连接在电容器C4两端的变压器T2将接收改变的交流电压。整流输出电压将以相同的方式改变。控制振荡器OSC读出输出电压并改变脉冲频率，使得输出电压获得所需值。
因此，本发明获得与现有技术逆变器相同的强操作，而且具有更精确调节的可能性。
图2所示的配置与所谓的半桥有关，其中，与各个晶体管TR1、TR2并联连接放电电容器C6、C7。电容器C6、C7当然可以用晶体管TR3和TR4代替，由此根据图4，获得所谓的全桥。
晶体管的可选类型当然可用来实现本发明，例如MOSFET、双极性晶体管等等。
权利要求
1.一种供电设备，具有用于馈电给负载的自振荡串联谐振逆变器，其中，所述串联谐振逆变器包括-耦合在一起的两个晶体管(TR1，TR2)，被配置成单独地由控制变压器(T1)影响，-电感器(L1)和电容器(C4)的串联连接，其中，每个晶体管(TR1，TR2)连同所属的串联耦合放电电容器(C6，C7)或另外的晶体管(TR3，TR4)与所述电感器(L1)、电容器(C4)和控制变压器(T1)并联连接，以及其中，所述负载连接在电容器(C4)两端，以及该逆变器还包括改变晶体管(TR1，TR2)的振荡频率，从而改变供电设备的输出电压的部件，其特征在于，所述改变晶体管的振荡频率的部件包括控制振荡器(OSC)，以交替的方式发送断开传导电流的晶体管(TR1，TR2)的脉冲(A1，A2；B1，B2)，从而由控制振荡器(OSC)的脉冲频率来控制晶体管的振荡频率。
2.如权利要求1所述的供电设备，其中，来自控制振荡器(OSC)的脉冲(A，A2；B1，B2)影响依次排列以断开传导电流的晶体管(TR1，TR2)的晶体管(TR5，TR6)。
3.如权利要求1或2所述的供电设备，其中，通过供电设备的输出电压，可控制所述控制振荡器(OSC)的振荡频率。
4.如在前权利要求任何一个所述的供电设备，其中，包括的晶体管是双极性晶体管和/或MOSFET。
全文摘要
本发明涉及具有用于馈电负载的自振荡串联谐振逆变器的供电设备。串联谐振逆变器包括耦合在一起的两个晶体管TR1、TR2，被配置成分别由控制变压器T1影响；电感器L1和电容器C4的串联连接；以及改变晶体管TR1、TR2的振荡频率并从而改变供电设备的输出电压的部件。每个晶体管TR1、TR2连同所属的串联耦合的放电电容器C6、C7或另外的晶体管TR3、TR4与所述电感器L1、电容器C4和控制变压器T1并联连接。改变晶体管的振荡频率的部件包括控制振荡器OSC，以交替的方式发送截止传导电流的晶体管TR1，TR2的脉冲，从而由控制振荡器OSC的脉冲频率来控制晶体管的振荡频率。
文档编号H02M3/338GK1784822SQ200480012229
公开日2006年6月7日 申请日期2004年5月7日 优先权日2003年5月7日
发明者芒努斯·林德马克 申请人:芒努斯·林德马克