专利名称：开关型电源的制作方法
技术领域：
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。
图3表示上变频器或助推变换器，图4表示下变频器，采用STP4NA60F1型场效应晶体管构成受控的主开关装置，由Thomson-SGS制造。所用的磁珠是一种铁氧体磁珠，为由Murata制造的BL02RN2型。其欧姆阻抗随频率改变，频率为5MHz时为40Ω，频率为300MHz时上升为140Ω。自感应值为1.6μH。
在实际应用中，如上所述的上变频器或助推式变换器和下变频器构成高压放电灯起动和运行电路的一部分，这种灯例如由菲利浦公司制造的39W的CDM35W型放电灯。这种灯正常的灯压为90V，其控制电路所连接的电源例如最好是220V、50Hz的电源，包括一个将电源传给的交流电压转变为直流电压的整流器。所形成的直流电压供给上变频器或助推变换器，为此将整流器与所述上变频器或助推变换器的输入端子相连接，上变频器或助推变换器输出的直流电压为400V，其输出端同时用作下变频器的输入端。当灯未起动时，下变频器的输出端上的开口电压为380V。在灯稳定运行期间，下变频器用作点亮的灯的受控的电流发生器，在这种情况下，在下变频器的输出端上的电压大约为90V。所述灯安装在一个换向器网络中，以便抑制灯中的电泳，所述网络与下变频器的输出端相连接。
在电路工作期间，所述上变频器或助推变换器和下变频器在70KHz频率和200KHz频率之间变换，当主开关装置受控切换到非导通状态期间，下变频器中的电流迅速在40ns的间隔内中断到零安培，此时主电极之间的电压在50ns内上升到400伏；而在上变频器中，电流回零的时间间隔为20ns，电压在100ns内上升到400V。开关装置变为导通状态期间，受控的主开关装置的主电极之间的电压在20ns内降为零伏。由于在有关变换器中配置了氧化铁磁珠，存在感应现象，因此电流的增长会有延时。
权利要求
1.一种开关型电源，包括受控的主开关装置，它根据开关信号在导通状态和非导通状态间周期性变换，主开关装置包括一个控制电极和两个主电极，其特征在于，一个陶瓷珠直接电连接到受控的主开关装置的一个主电极上。
2.根据权利要求1所述的开关型电源，其特征在于，该受控的主开关装置由一个场效应晶体管FET构成，其主电极由漏极和源极构成。
3.根据权利要求2所述的开关型电源，其特征在于，所属磁珠直接连接到该FET的漏极上。
全文摘要
本发明涉及一种开关型电源,包括一受开关信号控制在导通和非导通状态之间周期性变换的主开关装置,它具有一个控制电极和两个主电极。根据本发明,在该开关型电源中,一个陶瓷珠直接与受控主开关装置的一个主电极电连接,这个磁珠最好是铁氧体磁珠。它一方面有效地抑制了产生的高频干扰信号,另一方面有助于降低开关切换损耗。
文档编号H02M1/14GK1189255SQ97190372
公开日1998年7月29日 申请日期1997年4月10日 优先权日1997年4月10日
发明者O·J·德乌尔罗, W·勒梅尔斯 申请人:菲利浦电子有限公司