专利名称：一种开关电源的调控电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种开关电源的调控电路。特别涉及一种能在零电流导通、达到限值电流时关断的电源调控电路。
现有开关电源如斩波调压的直流电源，一般经等效简化后可表示为附图右侧虚框(10)内的示意结构。当功率开关器件(11)关断后电感(12)中的电流不能立即下降为零，而是按照线性减弱的过程通过续流二极管(13)的正向流过。若在续流二极管的正向电流未达零时功率开关器件(11)就被导通，它使二极管(13)从正向突然转为反向，此时由于二极管中的电荷贮存效应就会形成瞬间的高额反向抽取电流猛烈地冲击着主功率器件。由于在现有开关电源中没有零电流导通的控制技术(如“叶家金等，用于电瓶车的大功率晶体管斩波器，电力电子技术，1990年第一期”)，这就使功率开关器件要承受很大的应力，以致降低了工作的可靠性。
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明设计了一种能在零电流导通、并在达到限值电流时关断的开关电源调控电路(20)。这种调控电路的外部有“检测”(21)与“限流调控”(22)两个输入端、一个输出端(23)以及参考电压(24)与地线(25)的引接端。调控电路的内部由“零电流检测器”(26)、“电压监测器”(27)、“比较器”(28)以及“触发器”(29)组成，其中“零电流检测器”与“电压监测器”的输入均与外部的“检测”引接端连接，“零电流检测器”的输出接至“触发器”的置“1”输入，“电压监测器”的输出接至“比较器”的正输入端，以“比较器”的负输入端作为调控电路的限流调控引接端(22)，“比较器”的输出接至“触发器”的置零输入，用“触发器”的输出作调控电路的输出端(23)。使用时将调控电路的输入端接在续流二极管与功率开关器件的连线上，以连接点(14)作为检测点，将调控电路的输出端(23)接在功率开关器件的控制极。若触发器开始置零、控制电路输出低电平，功率开关器件被关断，续流二极管中流过正向电流并线性下降，直至此电流为零并经“零电流检测器”检出后使触发器置“1”，控制电路输出高电平，功率开关器件被导通。在导通时“电压监测器”对导通电流在功率开关器件上的压降进行监测，当被接入比较器正输入端的这一监测信号达到比较器负输入端所接限流调控电平时触发器就被翻转置零。由此对开关电源实现了零电流导通并在达到限值电流时关断的调控功能。这样的调控电路不仅避免了过大的反向抽取电流的冲击，还由于它的限流调控作用为出现电源过载提供了可靠的自保护功能。
附图为本发明一项实施例、用作斩波调压直流电源调控电路的示意图。其中右侧虚线框(10)为电源的主电路，左侧粗虚线框(20)为本发明一项实施例的调控电路。考虑在主电路中功率开关器件(11)关断后流过续流二极管的正向电流尚未为零时，检测点(14)处的电压应为引接端(18)处外接直流电压Vo与二极管(13)上正向压降Vf之和，当二极管(13)的正向电流降至0时，检测点(14)处的电压便会突降至Vo与电容器(15)上电压Vc之差，结果产生了数值为Vf+Vc的负阶跃电压变化。本发明该项实施例利用由微分电路检测负阶跃电压出现的方法设计了“零电流检测器”(26)。它的主要结构是，在输入端接一个连接电阻(31)的电容器(32)作为检测阶跃电压出现并产生脉冲信号的微分电路，电阻(31)的另一端接一个电位介于参考电压与地之间的低参考点(33)。在参考电压(24)与地之间接一由两个反偏二极管(34，35)串连组成的限幅器，两个二极管的连接点与微分电路中电容器与电阻的连接点相连，并从这些接点处接入一个阻断正脉冲通过的二极管(36)与一比较器(37)的负端连接。在参考电压(24)和低参考点(33)之间还接有一个由两个电阻(38，39)串接成的分压器，比较器(37)的正端接入低参考点(33)，其负端接在分压器的两个电阻连接处，并以比较器(37)的输出作为“零电流控制器”(26)的输出。当“零电流检测器”(26)没有阶跃信号输入时，比较器(37)的负端电位略高于正端并输出低电平。一旦“零电流检测器”(26)输入阶跃信号，由微分电路产生的脉冲只有经过限幅并滤除正脉冲之后的负脉冲才能进入比较器(37)的负端，它使比较器(37)输出正脉冲，并接入“触发器”(29)使之置“1”。
考虑到本发明“电压监测器”(27)是用于在功率开关器件(11)处于导通条件下对检测点(14)的电位进行监测，为了实施这一功能并阻断在功率开关器件被关断条件下对检测点(14)进行电位监测，实施例采用了由两个二极管(41，42)与一个电阻(43)组成的“电压监测器”(27)。一个二极管(41)以阻断电流的连接方式使其一端连接输入端(21)，另一个二极管(42)也以阻断电流的连接方式使其一端连接“触发器”(29)的输出端(23)，参考电压接在电阻(43)的一端，两个二极管(41，42)与电阻(43)各自的另一端连接在一起作为“电压监测器”(27)的输出接入“比较器”(28)的正端。当功率开关器件(11)被导通以及触发器输出高电平时，二极管(42)处于反向，另一个二极管(41)被导通，使由输入端引入检测点(14)的电压信号能够进入“比较器”(28)的正端。但当功率开关器件被关断以及触发器输出低电平时，二极管(42)被导通，虽然由输入端仍能引入检测点的电压上升信号，但为二极管(41)阻断，不能进入“比较器”(28)的正端。
附图为本发明一项实施例，用作斩波调压直流电源调控电路的示意图。其中10为斩波调压直流电源的主电路，11为功率开关器件，12为电感，13为续流二极管，14为检测点，15为电容，16为负载，17为电容，18为外接直流电源引接端，20为调控电路，21为检测输入端，22为限流调控输入端，23为调控电路的输出端、触发器的输出端以及功率开关器件的控制极，24为参考电压，25为地线，26为零电流检测器，27为电压监测器，28为比较器，29为触发器，31为电阻，32为电容，33为低参考点，34、35和36为二极管，37为比较器，38和39为电阻，41和42为二极管，43为电阻，44为触发器的置零输入，45为触发器的置“1”输入。
权利要求
1.一种开关电源的调控电路，其特征在于，它有“检测”与“限流调控”两个输入端，一个输出端以及参考电压与地线的引接端，它的内部由“零电流检测器”、“电压监测器”、“比较器”以及“触发器”组成，其中“零电流检测器”的输入与“电压监测器”的输入连接在一起作为所述调控电路的“检测”输入端，“零电流检测器”的输出接至“触发器”的置“1”输入，“电压监测器”的输出接至“比较器”的正输入，以“比较器”的负输入作为所述调控电路的“限流调控”输入端，“比较器”的输出接至“触发器”的置零输入，用“触发器”的输出作为所述调控电路的输出端。
2.按照权利要求1所述开关电源的调控电路，其特征为，所述“零电流检测器”包含一个由电容与电阻串接成的微分电路、一个由两个二极管顺向串接组成的限幅器、一个由两个电阻串接组成的分压器、一个二极管、一个比较器、一个参考电压点以及一个电位介于参考电压与地之间的低参考点，以微分电路中的电容一端作所述“零电流检测器”的输入端并使其电阻一端连接低参考点，限幅器以使二极管处于反向偏压方式连接在参考电压与地之间，分压器被连接在参考电压与低参考点之间，微分电路中电容与电阻的连接点与限幅器中两个二极管的连接点相连，在这些相连的接点与比较器的负端之间按照阻断电流通向比较器的方式连接一个二极管，比较器的正端接在低参考点上，其负端接在分压器中两个电阻的连接处，以比较器的输出作为所述“零电流检测器”的输出。
3.按照权利要求1所述开关电源的调控电路，其特征为，所述“电压监测器”设有一个阻断监测输入与所述“触发器”的输出相连。
4.按照权利要求1与3所述开关电源的调控电路，其特征为，所述“电压监测器”是由两个二极管、一个电阻和一个参考电压点组成，其中一个二极管两端以阻断电流通向输出的方式连接输出与输入，另一个二极管两端也是以阻断电流通向输出的方式连接输出与阻断监测输入，在参考电压点与输出之间连接一个电阻。
全文摘要
本发明公开了一种开关电源的调控电路，它由电源主电路的检测点输入零电流信号与功率开关器件导通时的电压信号。前者经“零电流检测器”使触发器置“1”，驱动功率开关器件导通。后者经“电压监测器”输往“比较器”与限流调控电位作比较，当监测电压达到限流电位时，比较器输出高电平，使触发器置零，关断功率开关器件。这种能在零电流导通并在达到限值电流时关断的开关电源调控电路可以显著减轻功率开关器件的应力，并为电源安全运行提供自保护能力。
文档编号H03K17/13GK1051253SQ9010998
公开日1991年5月8日 申请日期1990年12月17日 优先权日1990年12月17日
发明者王玉富, 李春寄 申请人:中国科学院半导体研究所