专利名称：电流比例正反馈开关电路的制作方法
技术领域：
本发明属于一种开关电路，尤其涉及一种用于开关电源的带有正反馈的开关电路。
图1是一种已有的、典型的、用于开关电源中向变压器T的原边绕组提供能量的开关电路。驱动脉冲信号发生器1产生的脉冲信号V通过电阻R向开关三极管BG提供基极驱动电流，控制开关三极管BG的通断。这种开关电路存在一个问题，即作为功率开关三极管的基极驱动电流不是太大就是太小，太大是指开关电源小功率输出时，因为导通时间较短，开关三极管集电极电流不大，此时在同样的驱动电压控制下，其极回路明显地呈现出过驱动状态，这样当开关三极管退出饱和时，延迟时间就长。而在同样的电路参数情况下，输出功率较大时，开关三极管导通时间就增大，到一定值时，功率开关三极管就难以维持深饱和，于是管耗上升，开关三极管发热，这一现象与输出功率成正比地上升，严重时，会使开关三极管激励不足，进入放大区，管耗聚增，导致烧管。
本发明的目的在于提供一种高效率、低功耗、在大功率输出时能使开关管可靠工作于饱和区的开关电路，消除在大功率下因驱动不足而造成的烧管现象。
本发明的另一目的在于提供一种用于本发明的组合器件，应用该器件能使装配和调试变得方便。
本发明是通过如下手段实现的。
在现有的开关电路上加一电流正反馈电路，正反馈电流加至开关电路的控制端，使驱动开关三极管的电流能随流过集电极或发射极的电流变化，即随开关电源输出功率而变化，从而使开关三极管在电源小功率输出时不至于过驱动，在大功率输出时能可靠工作于饱和区，避免开关三极管的管耗上升和烧管现象。
图1是已有的、典型的开关电路。
图2是本发明提供的开关电路方框图。
图3是本发明提供的开关电路的一种实施例。
图4是本发明提供的开关电路的另一种实施例。
图5是本发明提供的开关电路的又一种实施例。
图6、图7、图8分别是图3、图4、图5引入正向二极管的电路图。
图9是本发明提供的组合器件的六种内部电路。
下面结合附图详细描述本发明。
如图2所示，驱动脉冲信号发生器1产生控制开关三极管2的脉冲信号Vi，开关三极管2的通-断引起变压器3原边绕组的电流变化，使变压器3的付边绕组输出电压。同时，通过反馈网络4把开关三极管2的输出按一定比例反馈至开关三极管2的控制端，该反馈量为正，其大小直接与电源输出的功率有关，输出功率越大，反馈量越大，相反，电源输出功率减小，反馈量亦相应减小，有利于其快速退出饱和进入截止。根据各种需要，变压器3的付边绕组后可接各种整流、滤波等网络，以获得各种性能的电源。
根据图2的构思，可有以下几种具体的实施方案。
参见图3，反馈网络采用电流互感器BL1，该电流互感器BL1的初级绕组L1与开关三极管的集电极和集电极的负载串联，上述电流互感器BL1的次级绕组L2与开关三极管BG的基极-发射极并联，电流互感器BL1的连接应保证电流互感器BL1的次级绕组L2向开关三极管BG提供电流正反馈。上述的电流互感器BL1应满足以下条件(1)β·N1/N2＞1(2)UN2≥Ube(3)电流互感器BL1不能饱和其中N1表示电流互感器BL1初级绕组L1的匝数。
N2表示电流互感器BL1次级绕组L1的匝数。
β为开关三极管BG的电流放大系数。
UN2表示电流互感器BL1次级绕组L2的端电压。
Ube表示开关三极管BG的基极-发射极导通电压。
根据上述条件，电流互感器BL1的反馈电流为Ib＝Ic·N1/N2，其中Ic为开关三极管集电极电流，也是电流互感器BL1初级绕组L1中的电流，所以有βIb＝β·Ic·N1/N2＞Ic，此时在电路脉冲驱动信号控制下即能工作。脉冲驱动信号的前沿使电路受激而进入饱和区，它的后沿使电路迅速截止。前后沿之间的时间就是电路导通时间Ton。该电路的突出优点在于在整个Ton时间内，开关三极管始终处于可靠饱和导通。另外由于电流互感器BL1的正反馈作用，电路的翻转速度极快，有效地降低了管耗。该电路实际使用中的动态范围极大脉冲驱动信号宽度的最大值与最小值之比大于10，而现有的技术中比值能达到3已很困难。由于反馈电流Ib能按开关管BG集电极电流Ic的需要成正比例也注入开关电路的控制端，所以，能保证开关三极管BG既不过饱儿又不欠饱和。
根据上述原理，我们同样可以从开关三极管BG的发射极获得反馈量。参见图4，电流互感器BL1的初级绕组L1与开关三极管BG的发射极串联，电流互感器BL1的次级绕组L2与开关三极管BG的基极-发射极并联，电流互感器BL1的连接应保证电流互感器BL1的次级绕组L2向开关三极管BG提供电流正反馈。该电流互感器BL1仍应满足前述条件。
图5是反馈量取自开关三极管BG发射极的又一实施例，其参数同上。
如图6、图7、图8所示，为了便于驱动，开关三极管BG的基极回路可以引入正向二极管D，其连接方向与基极回路内电流方向相同，同样为了便于驱动，也可在开关三极管的基极回路内引入一只可控开关器件代替二极管D，此时的电流互感器BL2的条件应为(1)β·Na/Nb＞1(2)UNb≥Ube+UD(3)电流互感器BL2不能饱和其中Na表示电流互感器BL2初级绕组La的匝数。
Nb表示电流互感器BL2次级绕组Lb的匝数。
UNb表示电流互感器BL2次级绕组Lb的端电压。
UD表示二极管D的正向压降。
根据上述的构思及其实施例，我们可以将用于本发明的反馈网络4和开关三极管2集成化，以形成一组合器件(或集成块)。如图9所示，该组合器件是一带电流正反馈的开关三极管，其具体的内部元件连接方法如上述实施例中所述，各种参数的要求也相同。该组合器件有三个引出端G、E、C，应用这种组合器件能使开关电源的装配和调试变得容易。
权利要求
1.一种开关电路，包括一个开关三极管、有关负载回路和一个控制开关电路的驱动脉冲信号发生器，其特征在于在开关电路上加一电流正反馈，反馈源取自开关电路的输出回路，正反馈电流加至开关三极管控制端。
2.如权利要求1所述的一种开关电路，其特征在于反馈元件采用电流互感器BL1，电流互感器BL1的初级绕组L1与开关三极管BG的集电极和集电极的负载并联，上述电流互感器BL1的次级绕组L2与开关三极管BG的基极-发射极并联，电流互感器BL1的连接保证电流互感器BL1的次级绕组L2向开关三极管BG提供正反馈电流，同时，该电流互感器BL1应满足下列条件(1)β·N1/N2＞1(2)UN2≥Ube(3)电流互感器BL1不能饱和其中N1表示电流互感器BL1初级绕组L1的匝数，N2表示电流互感器BL1次级绕组L2的匝数，β为开关三级管BG的电流放大系数，UN2表示电流互感器BL1次级绕组L2的端电压。Ube表示开关三级管BG的基级-发射极导通电压。
3.如权利要求1所述的一种开关电路，其特征在于反馈元件采用电流互感器BL1，电流互感器BL1的初级绕组L1与开关三级管BG的发射极串联，上述电流互感器BL1的次级绕组L2与开关三极管BG的基极-发射极并联，电流互感器BL1的连接保证电流互感器BL1的次级绕组L2向开关三极管BG提供正反馈电流，同时，该电流互感器BL1应满足下述条件(1)β·N1/N2＞1(2)UN2≥Ube(3)电流互感器BL1不能饱和。其中N1表示电流互感器BL1初级绕组L1的匝数，N2表示电流互感器BL1次级绕组L2的匝数，β为开关三极管BG的电流放大系数，UN2表示电流互感器BL1次级绕组L2的端电压，Ube表示开关三极管BG的基极-发射极导通电压。
4.如权利要求1所述的一种开关电路，其特征在于反馈元件采用电流互感器BL2，电流互感器BL2的初级绕组La与开关三极管BG的集电极和集电极的负载并联，上述电流互感器BL2的次级绕组Lb与开关三极管BG的基极-发射极并联，电流互感器BL2的连接保证电流互感器BL2的次级绕组Lb向开关三极管的BG提供正反馈电流，基极回路串入一正向二极管D或可控开关器件，其连接方向与基极回路内电流方向相同，同时，该电流互感器BL2应满足下述条件(1)β·Na/Nb＞1(2)UNb≥Ube+UD(3)电流互感器BL2不能饱和。其中Na表示电流互感器BL2初级绕组La的匝数，Nb表示电流互感器BL2次级绕组Lb的匝数，β为开关三极管BG的电流放大系数，UNb表示电流互感器BL2次级绕组Lb的端电压，Ube表示开关三极管BG的基极-发射极导通电压，UD表示二极管D的正向压降。
5.如权利要求1所述的一种开关电路，其特征在于反馈元件采用电流互感器BL2，电流互感器BL2的初级绕组La与开关三极管BG的发射极串联，上述电流互感器BL2的次级绕组Lb与开关三极管BG的基极-发射极并联，电流互感器BL2的连接保证电流互感器BL2的次级绕组Lb向开关三极管BG提供正反馈电流，基极回路串入一正向二极管D或可控开关器件，其连接方向于基极回路内的电流方向相同，同时，该电流互感器BL2应满足下述条件(1)β·Na/Nb＞1(2)UNb≥Ube+UD(3)电流互感器BL2不能饱和。其中Na表示电流互感器BL2初极绕组La的匝数，Nb表示电流互感器BL2次级绕组Lb的匝数，β为开关三极管BG的电流放大系数，UNb表示电流互感器BL2次级绕组Lb的端电压，Ube表示开关三极管BG的基极-发射极导通电压。UD表示二极管D的正向压降。
6.一种用于本发明开关电路中的具有电流正反馈的组合器件(集成电路)包括开关三极管，其特征在于在开关三极管上加一电流正反馈网路，反馈源取自开关三极管集电极或发射极的电流，电流正反馈加至开关三极管的基极。
7.如权利要求6所述的用于开关电路中的具有电流正反馈的组合器件(集成电路)，其特征在于反馈元件采用电流互感器BL1，电流互感器BL1的初级绕组L1与开关三极管BG的集电极和集电极的负载串联，上述电流互感器BL1的次级绕组L2与开关三极管BG的基极-发射极并联，电流互感器BL1的连接保证电流互感器BL1的次级绕组L2向开关三极管BG提供正反馈电流，同时该电流互感器BL1应满足下述条件(1)β·N1/N2＞1(2)UN2≥Ube(3)电流互感器BL1不能饱和。其中N1表示电流互感器BL1初级绕组L1的匝数，N2表示电流互感器BL1次级绕组L2的匝数，β为开关三极管BG的电流放大系数，UN2表示电流互感器BL1次级绕组L2的端电压，Ube表示开关三极管BG的基极-发射极导通电压。
8.如权利要求6所述的用于开关电路中的具有电流正反馈的组合器件(集成电路)，其特征在于反馈元件采用电流互感器BL1，电流互感器BL1的初级绕组L1与开关三极管BG的发射极串联，上述电流互感器BL1的次级绕组L2与开关三极管BG的基极-发射极并联，使电流互感器BL1的连接保证电流互感器BL1的次级绕组L2向开关三极管BG提供正反馈电流，同时该电流互感器BL1应满足下述条件(1)β·N1/N2＞1(2)UN2≥Ube(3)电流互感器BL1不能饱和。其中N1表示电流互感器BL1初级绕组L1的匝数，N2表示电流互感器BL1次级绕组L2的匝数，β为开关三极管BG的电流放大系数，UN2表示电流互感器BL1次级绕组L2的端电压，Ube表示开关三极管BG的基极-发射极导通电压。
9.如权利要求6所述的用于开关电路中的具有电流正反馈的组合器件(集成电路)，其特征在于反馈元件采用电流互感器BL2，电流互感器BL2的初级绕组La与开关三极管BG的集电极和集电极的负载串联，上述电流互感器BL2的次级绕组Lb与开关三极管BG的基极-发射极并联，电流互感器BL2的连接保证电流互感器BL2的次级绕组Lb向开关三极管BG提供正反馈电流，基极回路串入一正向二极管D或可控开关器件，其连接方向与基极回路内电流方向相同，同时该电流互感器BL2应满足下述条件(1)β·Na/Nb＞1(2)UNb≥Ube+UD(3)电流互感器BL2不能饱和。其中Na表示电流互感器BL2初级绕组La的匝数，Nb表示电流互感器BL2次级绕组Lb的匝数，β为开关三极管BG的电流放大系数；UNb表示电流互感器BL2次级绕组Lb的端电压，Ube表示开关三极管BG的基极-发射极导通电压，UD表示二极管D的正向压降
10.如权利要求6所述的用于开关电路中的具有电流正反馈的组合器件(集成电路)，其特征在于反馈元件采用电流互感器BL2电流互感器BL2的初级绕组La与开关三极管BG的发射极串联，上述电流互感器BL2的次级绕组Lb与开关三极管BG的基极-发射极并联，电流互感器BL2的连接保证电流互滤器BL2的次级绕组Lb向开关三极管BG提供正反馈电流基极回路串入一正向二极管D或可控硅开关器件，其连接方向与基极回路电流方向相同，同时该电流互感器BL2应满足下述条件(1)β·Na/Nb＞1(2)UNb≥Ube(3)电流互感器BL2不能饱和。其中Na表示电流互感器BL2初级绕组La的匝数，Nb表示电流互感器BL2次级绕组Lb的匝数，β为开关三极管BG的电流放大系数，UNb表示电流互感器BL2次级绕组Lb的端电压，Ube表示开关三极管BG的基极-发射极导通电压。UD表示二极管D的正向压降。
全文摘要
本发明提供一种用于开关电源的开关电路，它包括开关三极管和电流正反馈网络，电流正反馈使开关三极管控制端的注入电流按开关三极管集电极的电流比例变化，不仅提高了开关电源的效率，而且消除了开关电源由于驱动不足而造成的烧管现象；同时还提供一种具有电流正反馈的上述开关电路的组合器件(集成电路)，使装配和调试变得方便。
文档编号H03K17/60GK1056608SQ90103559
公开日1991年11月27日 申请日期1990年5月12日 优先权日1990年5月12日
发明者张朝梁, 金慰祖 申请人:张朝梁, 金慰祖