专利名称：一种高能效自激式双驱动半桥开关电源的制作方法
技术领域：
本发明为一种开关电源电路，属于开关电源技术领域。它作为一种小功率电源变换装置，用于"电源 适配器"中。
很多家电产品需要低压直流电源供电，这个低压直流电源常通过一种俗称为"电源适配器"的电源变 换装置来得到。这种"电源适配器"输入工频交流220V或110V电源，输出低压直流电为家电产品供电； "电源适配器"内或采用工频变压器加整流滤波技术，或采用AC/DC开关龟源技术，将交流电源变换为低 压直流电。
采用工频变压器加整流滤波技术的"电源适配器"，由于工频变压器原材料铜线、硅钢片价格大幅度 上涨，生产厂家已无利可图甚至亏损。转向采用AC/DC开关电源技术成了众多厂家的选择。但常规AC/DC 开关电源拓扑多存在轻负载时、特别是空载时能源利用效率(以下简称能效)低，难于达到"能源之星" 的认证标准的问题，造成销售障碍，必须对用常规AC/DC开关电源拓扑加以改进。
背景技术：
本发明针对节能灯电路加以改进，节能灯的成本低廉，用于照明已经普及。节能灯电路为自激式半桥 开关电源，如附图的图l所示，它已为公众熟知。为输出低压直流电，图l中已将灯管负载改为开关变压 器T2的原边，T2的副边经过全波整流、滤波输出低压直流电Uout。
这个电路的缺点是该电路带固定负载例如带个灯管，能效还比较高。但轻载、特别是空载时能效低， 达不到"能源之星"的认证标准。
发明内容
本发明在自激式半桥开关电源的基础上加以改进，对功率元件增加了第二驱动源，形成所谓"双驱动"， 能保证功率元件在空载、轻载的条件下进入开关工作状态；实测功率元件温升很低，功率损耗小，空载、 轻载能效均能达到"能源之星"的认证标准，从轻载到满载整个功率段效率都高。
图l为节能灯电路，它是一个自激式半桥开关电源，已为公众熟知。其中二极管VD1--VD4为输入工 频交流220V或110V电源作桥式整流，输出高压直流脉动电压，(A)点是这个高压直流脉动电压的正端， (B)点是这个高压直流脉动电压的负端，电解电容C1、 C2串联于(1)点，为该直流脉动电压滤波；输 出高压直流电。图1已将灯管负载改为开关变压器T2的原边，T2的副边带中心抽头，副边另外两个端子， 分别接二极管VD7、 VD8作全波整流，经过电解电容C5滤波输出低压直流电。电阻R3—R6、电解电容C3、 二极管VD5和脉冲变压器Tl的绕组Tla组成的电路驱动上部NPN三极管(以下简称为^l管)VI;电阻 R7—R10、电解电容C4、 二极管VD6和脉冲变压器T1的绕组Tlb组成的电路驱动下部NPN三极管(以下 简称为下管)V2;具体的连接方式是上管VI的集电极接高压直流正端(A) ,V1的发射极与V2的集电 极相连接于(2)点，电阻R3的一端连接VI的基极，R3的另一端分别与电阻R4、 R5、 R6的一端和电解 电容C3的负极相连于(3)点，R4的另一端连接功率管V1的集电极，R5的另一端连接隔离二极管VD5的 负极，R6的另一端连接(2)点即VI的发射极与V2的集电极的连接点，二极管VD5的正极连接电解电容 C3的正极于(5)点，脉冲变压器Tl的绕组Tla的一端连接(5)点，Tla的另一端连接脉冲变压器Tl的 绕组Tlc的一端(6)， Tlc的另一端连接开关变压器T2的原边一端，T2的原边另一端连接滤波电解电容 Cl、 C2的串联点(1),将(6)点与(2)点直接相连；下管V2的发射极接高压直流负端(B), V2的基极 连接电阻R10的一端，R10的另一端分别与电阻K7、 R8、 R9的一端和电解电容C4的负极相连于(4)点， R7的另一端连接(2)点即VI的发射极与V2的集电极连接点，R8的另一端连接隔离二极管VD6的负极， R9的另一端连接高压直流负端(B)点，二极管VD6的正极连接电解电容C4的正极于(7)点，脉冲变压 器Tl的绕组Tlb的一端连接(7)点，Tlb的另一端连于(8)点，将(8)点与(B)点直接相连。要注
3意绕组Tla连接(5)点的一端、绕组Tlb连接(8)点的一端和绕组Tlc连接(6)点的一端应是同名端。
脉冲变压器Tl实质是个电流互感器，它在一个铁淦氧磁环上绕了 Tla、 Tlb和Tlc三个绕组，其中 Tlc为原边，Tla、 Tlb为副边。功率元件V1、 V2仅靠脉冲变压器Tl的副边Tla、 Tlb上感应的电压来驱 动，这就是所谓"单驱动"，但在空载或轻载时，该脉冲变压器Tl的原边Tlc流过的电流很小，其副边 Tla、 Tlb上感应的电压很小不足以驱动功率元件VI、 V2进入开关状态，功率元件V1、 V2发热严重，功 耗增大，造成能效低下，这就是"单驱动"的缺点。
图2是本发明的一个实施例，功率元件VI、 V2采用NPN型三极管。在其输出的开关变压器T2上增加 了两个绕组T2a和T2b作为第二驱动源，将T2a和T2b上感应的电压也分别用来驱动三极管Vl、 V2，加 上原来的驱动源，即脉冲变压器Tl的绕组Tla、 Tlb,共同驱动三极管V1、 V2,形成所谓"双驱动"，即 能保证功率元件V1、 V2在空载或轻载时进入开关状态工作。由于三极管为电流型驱动元件，两个驱动源 Tla、 T2a和Tlb、 T2b要按电流迭加增强的方式连接。
其余电路与图l相同。
图3是本发明的另一个实施例，功率元件V1、 V2采用N沟道场效应管。也在其输出的开关变压器T2 上增加了两个绕组T2a和T2b,分别用来驱动场效应管V1、 V2。由于是驱动场效应管，两个驱动源Tla、 Tlb和T2a、 1\21)要按电压迭加增强的方式连接。去掉了图2中的电容C7、 C8，增加了两个稳压管VD12和 VD13,分别保护场效应管V1、 V2的栅极不被反向击穿。
其余电路与图2相同。
具体实施例方式
以下结合实施例来进一步解释附图和说明本发明的发明所在。
图2是本发明采用三极管作为功率元件的一个实施例，若用其它电流型驱动元件也照此办理。在其输 出的开关变压器T2上增加了两个绕组T2a和T2b,注意T2a和T2b和脉冲变压器Tl上绕组Tla、 Tlb的 极性，其中绕组T2a和绕组Tla产生的电流迭加后要求是增强的，共同驱动上管VI;其中绕组T2b和绕 组Tlb产生的电流迭加后要求是增强的，共同驱动下管V2。具体的连接方式是绕组T2a的一端连于(6) 点，T2a的另一端(9)连接电容C7的一端，C7的另一端连于(3)点，绕组Tla、 T2a产生的电流迭加增 强，共同驱动上管VI;绕组T2b的一端连于(8)点，T2b的另一端(10)连接电容C8的一端，C8的另 一端连于(4)点，绕组Tlb、 T2b产生的电流迭加增强，共同驱动下管V2。
图3是本发明的另一个实施例，其功率元件V1、 V2采用场效应管电压型驱动元件，若用其它电压型 驱动元件也照此办理。同样也在其输出的开关变压器T2上增加了两个绕组T2a和T2b,分别用来驱动场 效应管V1、 V2。由于是驱动场效应管，两个驱动源Tla、 T2a和Tlb、 T2b要按电压迭加增强的方式连接。 增加了两个稳压管VD12和VD13,分别保护场效应管VI、 V2的栅极不被反向击穿。 -
驱动场效应管具体的连接方式是脉冲变压器Tl的副边绕组Tla原接(6)点的一端，改接到开关变 压器T2的绕组T2a的(9)端，这样绕组Tla和绕组T2a成为串联连接，注意Tla和T2a要异名端相连， 才能使迭加后的电压增强。Tl的副边绕组Tlb原接(8)的一端，改接到开关变压器T2的绕组T2b的(10) 端，同样注意Tlb和T2b要异名端相连。去掉图2中的电容C7和C8，其余电路同图2。
综上所述，改进前的自激式半桥开关电源电路，其功率元件V1、 V2仅有一个驱动源，即利用脉冲变 压器Tl的绕组Tla、 T]b感应的电压分别驱动功率元件Vl、 V2,是个"单驱动"方式。本发明的特点是 在其输出的开关变压器T2上增加了两个绕组T2a和T2b作为第二驱动源，将T2a和T2b上感应的电压也 分别用来驱动三极管VI、 V2，加上原来的驱动源形成"双驱动"，能保证功率元件VI、 V2在空载或轻载 时进入开关状态工作。具体作法是将绕组Tla和绕组T2a、绕组Tlb和绕组T2b产生的电压或电流分别 作正向迭加，使迭加后的电压或电流增大，分别驱动功率元件VI、 V2;这样就把原来"单驱动"方式改 进成为"自激式双驱动半桥开关电源"电路。当功率元件V1、 V2采用三极管或其它电流型驱动元件时， 以脉冲变压器T i的绕组Tla和开关变压器T2的绕组T2a产生的迭加电流驱动上管VI,以脉冲变压器Tl的绕组Tib和开关变压器T2的绕组T2b产生的迭加电流驱动下管V2;注意各个绕组的极性，使绕组Tla 和绕组T2a及绕组Tlb和绕组T2b连接后产生的迭加电流是增强的；具体的连接方式是绕组Tla的一端 和绕组T2a的一端共同连于(6)点，Tla的另一端连于(5)点，T2a的另一端(9)连接电容C7的一端， C7的另一端连于(3)点；绕组Tlb的一端和绕组T2b的一端共同连于(8)点，Tlb的另一端连于(7) 点，T2b的另一端(10)连接电容C8的一端，C8的另一端连于(4)点。当功率元件V1、 V2采用场效应 管或其它电压型驱动元件时，以脉冲变压器Tl的绕组Tla和开关变压器T2的绕组T2a产生的迭加电压驱 动上管VI，以脉冲变压器Tl的绕组Tlb和开关变压器T2的绕组T2b产生的迭加电压驱动下管V2;注意 各个绕组的极性，使绕组Tla和绕组T2a及绕组Tlb和绕组T2b连接后产生的迭加电压是增强的；具体的 连接方式是绕组Tla的一端连于(5)点，Tla的另一端与绕组T2a的一端(9)相连接，T2a的另一端 连于(6)点；绕组Tlb的一端连于(7)点，Tlb的另一端与绕组T2b的一端(10)相连接，T2b的另一 端连于(8)点。
权利要求
1，一种高能效自激式双驱动半桥开关电源，它在自激式半桥开关电源的基础上加以改进，其特征在于在输出的开关变压器T2上增加了两个绕组T2a和T2b作为第二驱动源，与脉冲变压器T1的绕组T1a和T1b这个驱动源迭加，共同驱动形成双驱动。
2，如权利要求l所述的高能效自激式双驱动半桥开关电源，其特征在于当功率元件V1、 V2采用三 极管或其它电流型驱动元件时，以脉冲变压器Tl的绕组Tla和开关变压器T2的绕组T2a产生的迭加电流 驱动上管VI,以脉冲变压器Tl的绕组Tlb和开关变压器T2的绕组T2b产生的迭加电流驱动下管V2;注 意各个绕组的极性，使绕组Tla和绕组T2a及绕组Tlb和绕组T2b连接后产生的迭加电流是增强的；具体 的连接方式是绕组Tla的'一端和绕组T2a的一端共同连于(6)点，Tla的另一端连于(5)点，T2a的 另一端(9)连接电容C7的一端，C7的另一端连于(3)点；绕组Tlb的一端和绕组T2b的一端共同连于 (8)点，Tlb的另一端连于(7)点，T2b的另一端(10)连接电容C8的一端，C8的另一端连于(4)点。
3，如权利要求l所述的高能效自激式双驱动半桥开关电源，其特征在于当功率元件V1、 V2采用场 效应管或其它电压型驱动元件时，以脉冲变压器Tl的绕组Tla和开关变压器T2的绕组T2a产生的迭加电 压驱动上管VI,以脉冲变压器Tl的绕组Tlb和开关变压器T2的绕组T2b产生的迭加电压驱动下管V2; 注意各个绕组的极性，使绕组Tla和绕组T2a及绕组Tlb和绕组T2b连接后产生的迭加电压是增强的具 体的连接方式是绕组Tla的一端连于(5)点，Tla的另一端与绕组T2a的一端(9)相连接，T2a的另 一端连于(6)点；绕组Tlb的一端连于(7)点，Tlb的另一端与绕组T2b的一端(10)相连接，T2b的 另一端连于(8)点。
全文摘要
本发明为一种高能效自激式双驱动半桥开关电源电路，用于“电源适配器”中。输入工频交流220V或110V电源，输出低压直流电。工频变压器由于原材料铜线、硅钢片价格大幅度上涨，厂家转而采用开关电源技术生产“电源适配器”，但常规开关电源拓扑存在轻负载时、特别是空载时能源利用效率低，难于达到“能源之星”的认证标准的问题，造成销售障碍。本发明对常规自激式半桥开关电源加以改进，对功率元件增加了第二驱动源，形成“双驱动”，能保证功率元件在空载、轻载的条件下也能进入开关工作状态；确保达到“能源之星”空载功耗≤0.1W的认证标准。
文档编号H02M3/06GK101478233SQ20091010481
公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月12日 优先权日2009年1月12日
发明者何曙光, 林振华 申请人:何曙光;林振华