专利名称：改善功耗并有多重保护的开关电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电源装置，具体地说，是一种改善功率输出开关管功耗并具有多重保护结构的开关电源。
开关电源由于具有效率高，体积小和重量轻等优点，因此，在许多场合得到广泛的应用。例如，广泛应用于彩色电视机和电脑等。然而，由于激励输出变压器工作的原边圈驱动单元中的开关管对的功耗较大，必须增大散热片和使用功率余额大的功率管。这样，影响了开关电源体积的减少、成本的降低、效率的提高和使用寿命的延长。之所如此，究其原因，主要是由于功率开关管对的基极驱动波形不良所致，使管子关断不利索，一管未完全关断而另一管便导通，即在它们交替工作时出现两管同时工作的状况，致使有效的功率输出转变成管子的内耗，导致开关管对迅速发热。为此，目前人们着力研究有效的解决办法。诸如出现了软开关雪崩型开关电路和新型谐振开元器件。但由于软开关雪崩型开关电路成本高昂，线路复什，难以推广，而新型谐振开关元器件，如德国西门子公司的BUP3040、日本产的20A、1200V的IGBT感应加热装置也都由于价格昂贵而得不到广泛使用。
本实用新型的目的是提供一种结构简单、价格低廉、体积小、效率高的改善开关功率管功耗的开关电源装置，并且，该开关电源具有多重保护结构。
本实用新型的技术解决方案是1.采用通用型元器件，例如用555型时基集成电路构成开关信号发生器和作为功率输出开关管对的驱动级；2.设置功率输出开关管对的温度检测、过流、过压检测一多功能保护部件。根据本发明人的实验表明，只要产生合理的实空比开关信号，并由555型时基集成电路反向放大去驱动功率输出开关管对，则该开关管对能满意地交替工作，不出现控制开关信号不干净的现象。
综上所述，本实用新型包括高频输出变压器、变压器驱动部件、信号发生。驱动分配部件、多功能保护部件、低压电源和主电源。如已有技术那样，主电源向由变压器驱动部件(即功率开关管对)与高频输出变压器的原边圈所构成的功率放大器供电，由高频输出变压器的副边圈输出开关电源的高频电压。同样，由低压电源向信号发生。驱动分配部件供电，并且由信号发生。驱动部件对功率开关管对进行驱动，不同于已有技术的是本实用新型发生的开关信号频率跟随主电源电压的高低增减，特别是采用由555型时基电路构成反相放大级去驱动功率开关管对，而多功能保护部件则从本质上说，都是为保护、控制开关管对而设置的，是本实用新型有异于已有技术的一个新部件。
本实用新型的优点是1.由于以通用型的555型时基集成电路作为信号发生。驱动分配部件的核心，提供具有良好的开关驱动波形，改善了功率输出开关管对的交替工作特性，减少了功耗，从而使本实用新型具有低成本、小体积和高效率诸优点；2.使用安全、使用寿命高；3.结构简明，易于实施。
本实用新型由以下附图加以实施。
图1是本实用新型的电路结构方块图。
图2是本实用新型的主电源、高频输出变压器和变压器驱动部件的组合电路结构示意图。
图3是本实用新型的低压电源和信号发生。驱动分配部件的电路结构示意图。
图4是本实用新型的多功能保护部件的电路结构示意图。
图5是本实用新型的检温结构示意图。
根据图1－图5给出本实用新型一个较好实施例。我们将对该实施例给以详细的描述，以便进一步提供本实用新型的技术细节。
请参阅图1，本实用新型包括顺次以电路联结的主电源6、高频输出变压器1和变压器驱动部件2、顺次以电路联结的低压电源5、信号发生。驱动分配部件3和分别与主电源6、低压电源5、变压器驱动部件2、信号发生。驱动分配部件3成电路联结的多功能保护部件4。信号发生。驱动部件3与变压器驱动部件2以电路相联结。从图2可见，变压器驱动部件2由功率开关管BG21、BG22构成，而主电源6采用一般通用结构，对市电直接整流滤波变成直流电源。高频输出变压器1的原边圈L11和L12分别与功率开关管BG21和BG22构成一对功率放大器，它们由主电源6供电。由高频输出变压器1的副边圈L13输出本实用新型的高频电源电压。图3中，本实用新型的低压电源5为常见的变压、整流、滤波、稳压结构，本实施例的电压为8伏，它向信号发生。驱动分配部件3供电。本实施例的部件3包括一只由555型时基电路IC310及其外接定时电阻R311、R312与定时电容C313和另一只与主电源6相联结的定时电阻R314构成的开关信号发生单元31、一只由D触发器构成的二分频器IC320与联结该二分频器IC320的Q端和Cp端的与非门IC321及联结该二分频器IC320的Q端和Cp端的与非门IC322所构成的分配单元32、二只分配单元32的后接隔离电阻R331、R332，和两只分别后接于该二只隔离电阻R331、R332、并分别驱动功率开关管BG21、BG22的驱动单元34。驱动单元34为由555型时基电路IC341、IC342构成的两只反相放大器构成。图4中，本实用新型的多功能保护部件4包括由测温桥BT410和其后接放大器IC411构成的功率开关管BG21、BG22的管温测温单元41、由电阻R421和稳压管D422构成的、并与低压电源5的整流输出端口相联结的过压检测单元42、由两只正极分别连接功率开关管BG21、BG22的源极、而负极相短接的二极管D431、D432构成过流检测单元43、和后接于上述检测单元41、42和43并依次成电路联结的比较器IC44、检测状态寄存器IC45、和由二极管D461、D462构成的强迫上述驱动单元34置“0”的强断单元46和由驱动三极管BG471和继电器J472构成的切断主电源6输入回路的断入单元47。还要指出检测状态寄存器IC45还带有由相串联的电容C451和电阻R452构成的置位单元，当电源开启时，靠助电容C451的惰性，自动地使IC45置位，使前述强断单元46和断入单元47处于正常状态，不起控制功率开关管BG21、BG22及主电源6的作用，而一旦电源工作异常，导致比较器IC44动作，从而向检测状态寄存器IC43的Cp端输入跳变脉冲，改变了检测状态寄存器IC45的状态，使经过二极管D441和D442分别对IC341和IC342置“0”，迫使BG21和B22处于截止状态。同时，检测状态寄存器IC45也使断入单元47工作，使继电器J472切断主电源6的输入，从而起到保护本实用新型开关电源的作用。此外，为了避免在不安全因素排除后过早开启本实用新型开关电源，由电阻R453、稳压管D454组成的稳压电源向IC45供电，并使用一只二极管D455使该电源与低电源5隔离。还要指出上述测温桥BT41U中的测温臂由如图5所示的测温电阻Rt构成，它是装在功率开关管BG21、BG22的散热板23上的一只热敏电阻。
权利要求1.一种开关电源，包括顺次以电路联结的主电源6、高频输出变压器1、由功率开关管BG21、BG22所构成的变压器驱动部件2和依次以电路相连接的低压电源5、信号发生·驱动分配部件3，该信号发生·驱动分配部件3由信号发生单元31、分配单元32、隔离电阻R331、R332和驱动功率开关管BG21、BG22的驱动单元34依次连接构成，其特征在于还有一只以上述部件2、3、低压电源5和主电源6分别成电路联结的多功能保护部件4，上述的驱动单元34系由555型时基电路接成的反相放大器IC341、IC342构成。
2.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于所说的信号发生单元31包括一只由555型时基电路IC310及其外接定时电阻R311、R312与定时电容C313和一只与主电源6相连接的定时电阻R314。
3.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于多功能保护部件4包括测温单元41、过压检测单元42、过流检测单元43、和接于上述单元41－43并依次以电路联结的比较器IC44、检测状态寄存器IC45、以及后接于IC45的强断单元46和断入单元47。
4.根据权利要求1或3所述的开关电源，其特征在于测温单元41包括依次以电路连接的测温桥BT410和放大器IC411，该测温桥BT410中的测温电阻Rl系安置在功率开关管BG21、BG22的散热板上。
5.根据权利要求1或3所述的开关电源，其特征在于过压检测单元42包括电阻R421和稳压管D422，该稳压管D422与低压电源5的整流输出端相连接，以电阻R421上的压降作为检测信号。
6.根据权利要求1或3所述的开关电源，其特征在于过流检测单元43由两只二极管D431、D432构成，它们的阳极分别与功率开关管DG21、BG22的源极相接，而它们的负极均与比较器IC44的输入端相连接。
7.根据权利要求1或3所述的开关电源，其特征在于强断单元46包括两只阳极相接于检测状态寄存器IC45的Q端而负极分别与IC341和IC342的输入端相接的二极管D441、D442。
8.根据权利要求1或3所述的开关电源，其特征在于断入单元47包括与检测状态寄存器IC45的Q端相联的由三极管BG471和继电器J472构成的开关电路，继电器J472控制主电源6的输入回路的通与断。
9.根据权利要求1或3所述的开关电源，其特征在于检测状态寄存器IC45由电阻R453、稳压管D454构成的稳压电源供电，该稳压电源联结二极管D455的负极，而低压电源5连接该二极管D455的阳极，并由电容C451和电阻R452构成的置位单元接入检测状态寄存器IC45的R端。
专利摘要一种改善功耗并有多重保护的开关电源，包括高频输出变压器1、变压器驱动部件2、信号发生，驱动分配部件3、多功能保护部件4、低压电源5和主电源6。由于本实用新型采用555型时基电路接成倒相放大器去驱动功率开关管BG21、BG22，明显地改善它们的功耗。也由于设置了多功能保护部件4，给出了切实可靠的安全保护措施，使本实用新型实现了小体积和低成本。
文档编号H04N5/63GK2105816SQ91231028
公开日1992年5月27日 申请日期1991年12月12日 优先权日1991年12月12日
发明者杜伟毅 申请人:杜伟毅