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：
本实用新型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开关电源技术，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：
本实用新型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1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。
发明内容本实用新型在自激式半桥开关电源的基础上加以改进，其技术方案是在输出的 开关变压器T2上增加了两个绕组T2a和T2b作为功率元件的第二驱动源，与原有的脉冲变 压器Tl的绕组Tla和Tlb这个驱动源迭加，共同驱动功率元件，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1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。功率元件V1和V2均为NPN三极管；电阻R3-R6、电 解电容C3、二极管VD5和脉冲变压器T1的绕组Tla组成的电路驱动上部的功率元件Vl(以下简称为上管VI);电阻R7-R10、电解电容C4、二极管VD6和脉冲变压器Tl的绕组Tib组 成的电路驱动下部的功率元件V2(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) ， VI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T1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C1、 C2的串联点(l)，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R7、 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T1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VI、 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是本实用新型的一个实施例，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VI、 V2，加上原来的驱动源，即脉冲变压器Tl的绕组Tla、 Tlb，共
同驱动功率元件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是本实用新型的另一个实施例，功率元件VI、 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VI、 V2。由 于是驱动场效应管，两个驱动源Tla、 Tlb和T2a、 T2b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。
具体实施方式
以下结合实施例来进一步解释附图和说明本实用新型的发明所在。 图2是本实用新型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是本实用新型的另一个实施例，其功率元件VI、 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V1、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T1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、Tlb感应的电压分别驱动功率元件V1、V2，是个"单驱 动"方式。本实用新型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功率元件V1、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功率元 件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功率 元件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) 点即和V1的发射极与V2的集电极的连接点(2)相连，Tla的另一端与二极管VD5的正极及 电解电容C3的正极共同连于(5)点，T2a的另一端(9)连接电容C7的一端，C7的另一端与 电阻R3、 R4、 R5、 R6的一端及电解电容C3的负极共同连于(3)点；绕组Tlb的一端和绕组 T2b的一端共同连于(8)点即高压直流负端(B)，Tlb的另一端与二极管VD6的正极及电解 电容C4的正极共同连于(7)点，T2b的另一端(10)连接电容C8的一端，C8的另一端与电 阻R7、 R8、 R9、 R10的一端及电解电容C4的负极共同连于(4)点。当功率元件VI、 V2采用 场效应管或其它电压型驱动元件时，以脉冲变压器T1的绕组Tla和开关变压器T2的绕组 T2a产生的迭加电压驱动功率元件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功率元件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 与二极管VD5的正极及电解电容C3的正极共同连于(5)点，Tla的另一端与绕组T2a的一端(9)相连接，T2a的另一端与绕组Tic的一端连于(6)点；绕组Tib的一端与二极管VD6 的正极及电解电容C4的正极共同连于(7)点，Tib的另一端与绕组T2b的一端(10)相连 接，T2b的另一端连于(8)点即高压直流负端(B)。
权利要求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1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T1的绕组Tla和开关变压器T2 的绕组T2a产生的迭加电流驱动功率元件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功率元件V2 ;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点即和VI的发射极与V2的集电极的连接点2相连，Tla的另一 端与二极管VD5的正极及电解电容C3的正极共同连于5点，T2a的另一端(9)连接电容C7 的一端，C7的另一端与电阻R3、R4、R5、R6的一端及电解电容C3的负极共同连于3点；绕组 Tlb的一端和绕组T2b的一端共同连于8点即高压直流负端B， Tlb的另一端与二极管VD6 的正极及电解电容C4的正极共同连于7点，T2b的另一端(10)连接电容C8的一端，C8的 另一端与电阻R7、R8、R9、R10的一端及电解电容C4的负极共同连于4点。
3. 如权利要求1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功率元件Vl，以脉冲变压器T1的绕组Tlb和开关变压器 T2的绕组T2b产生的迭加电压驱动功率元件V2 ;具体的连接方式是绕组Tla的一端与二 极管VD5的正极及电解电容C3的正极共同连于5点，Tla的另一端与绕组T2a的一端(9) 相连接，T2a的另一端与绕组Tlc的一端连于6点；绕组Tlb的一端与二极管VD6的正极及 电解电容C4的正极共同连于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点即高压直流负端B。
专利摘要本实用新型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。本实用新型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，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。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H05B41/295GK201536448SQ20092012902
公开日2010年7月28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