专利名称：半桥式开关电源的不平衡输出的控制方法
技术领域：
本发明是一种用于半桥式开关电源的控制方法，使之输出具有不平衡的特性，涉及开关电源技术，尤其是开关由源的输出控制技术。
有文献可查的半桥式开关电源控制技术，均是用于平衡输出控制。所谓平衡输出，是指半桥两臂的电流、电压及功率输出方面是均衡的。这是一般负载对电源的要求及自身可靠性设计的要求。但在某些场合，负载要求电源具有不平衡输出特性，如近几年来，为霓红灯开发的半桥式开关电源，有不少是输出不平衡的。它是采用正反馈驱动绕组的不平衡性，用进入磁饱和的脉宽差来实现的。上下臂开关管驱动脉宽不一，使半桥分压电容的分压值偏离中位电压，于是产生不平衡输出。
上述不平衡输出的控制方法，简单易行，但难以用于制造大功率电源，及实现输出功率的自动控制。
本发明的目的是寻找一种可以制造具有不平衡输出特性的大功率电源的控制方法，该方法应像现存的脉宽调节集成电路一样，能对输出功率进行自动调节。
为实现上述目的，本发明提供一种控制方法及实现该方法的控制装置。
本控制方法是这样的，它包含有以下几个环节；1、用不同时间常数的积分电路，确定两组锯齿波斜率；
2、用相同的门限电压，对两组锯齿波限幅，使产生的两组锯齿波具有相同的幅值；3、用两组高、低相交替变化的逻辑信号，分路控制锯齿波产生电路工作，使之输出两组相交替出现的锯齿波；4、采用设定的或变化着的同一个窗口电压对不同斜率的锯齿波取样，捡取不同的时宽，完成脉宽调节。
上述的积分电路，是广义积分电路，它不仅是RC积分电路，还包括恒流源与电容组成的积分电路及其它。
上述的窗口电压不只是由本电路提供的，也包括由本电路提供的一个门限电压与锯齿波限幅电压共同组成。
图1是本控制方法提供的一个控制装置方框图及波形图。
图2是控制装置的实施例1图。
图3是控制装置的实施例2图。
图4是控制装置的实施例3图。
图5是为控制装置提供的启动电路。
本控制装置由A1(双积分电路)、A2(比较器电路)、A3(双稳态电路)、A4(开关电路)与A5(脉宽调节电路)组成。积分电路由RC积分电路或恒流源加积分电容组成，它们可以共同一个电容、或一个积分限流电阻或一个恒流源，但至少有不共用部分，也可以是各自独立，使两积分电路时间常数不一，以形成两个斜率不一的锯齿波。比较器是两组或一组，当采用一组比较器时，其输入端应加有两组电了开关，交替较换，使比较器交替对两组锯齿波取样比较。双稳态电路由R-S触发器、D型触发器、丁K触发器、或可清除单稳态电路组成，其触发信号由比较器输出加入。开关电路用于积分电路转换与释放，由双稳态输出信号控制。脉宽调节电路由比较器组成，采用设定的或变化着的同一个窗口电压对不同斜率锯齿波取样，捡取不同时宽，完成脉宽调节。其比较器的窗口电压是两个、也可以在本电路设定一个，另一个可利用锯齿波限幅电压，在另一组电路中加入。波形图中的V1为一个窗口电压，它对两路锯齿波捡取不同脉宽t1与t2，经比较器输出，为两路方波，脉宽也为t1及t2。
图2所示的实施例中，由恒流源I1与电容C1、恒流源I2与电容C2组成两组双积分电路，输出分别加入双比较器IC1与IC2。电阻R1、R2与电容C3组成两比较器的门限电压。电阻R3与R4各为比较器输出上拉电阻，与非门(也可用或非门)IC3与IC4组成R-S触发器，输出各自经反相器IC5与IC6，电阻R5与R6控制开关管V1与V2工作，用于控制双积分电路交替工作，交替释放，以形成两组不同斜率锯齿波。锯齿波输出加入脉宽调节电路。脉宽调节电路可由一个或多个比较器组成，本例分别采用两组比较器IC8与IC10及IC7与IC9。它们中，一组比较器可用于软启动，另一组用于开关电源输出反馈，实现输出功率自动控制。其窗口电压中的一个限定电压，利用锯齿波的限幅电平，并在原电路中提供窗口电压一边的限定。电阻R7与R8分别为输出上拉电阻。输出波形为方波，为半桥开关管的驱动信号。
图3所示的电原理图中，双稳态采用D型触发器，输出分路控制开关电路与电了开关K1与K2。本实施例中，限幅比较器A2选用一组，为IC1，输入端经电了开关与积分电路交替接通，其余部分设计同实施例一。
图4所示的电原理中，双稳态电路采用一只可清除单稳态电路，电路其余部分同实施例一。单稳态电路的一个触发端与清除端分别与两只限幅比较器输出端连接，触发端输入触发信号时，电路进入非稳态，而另一比较器向清除端输入清除信号时，电路进入单稳态。本电路的设计要点是，由电阻R9与电容C4决定的非稳态周期，必须大于设定的锯齿波周期，而选用的单稳态电路，其清除响应速度要快。
上述实施例在电路接通的初始期，可能会出现非稳定工作状况。为此，应附加启动电路。图5所示的启动电路，可以与上述电路配接。由三极管V11与电阻R13、R14、R17、R18及电容C13组成软启动电路，输出作为窗口电压之一，控制脉宽调节电路工作。由双比较器IC12、IC13、电阻R15、R16与电容C12组成的控制电路，其输出用于关闭积分电路。由比较器IC11与电阻R11、R12、二极管D12、稳压管D11及电容C11组成启动延时电路。电路接通初，因C11上的电压不会突变，比较器IC11输出低电平，三极管V11导通，输出高电平，窗口电压被关死，同时，比较器IC12及IC13输出低电平，积分电路也被关闭。延时结束，窗口电压展开，同时比较器IC12与IC13输出为高阻，积分电路开始工作。
由上述实施例可见，由本发明方法设计的控制装置，可以用改变双积分时间常数的比值，决定半桥上、下臂开关管的开通比，以此来调节半桥分压供电的分压比，达到不平衡输出的目的。这样的设计，可以与现有的脉宽调节技术接轨，实现输出自动控制，因而可以用于生产大功率的不平衡输出电源。
权利要求
1.一种用于半桥式开关电源的不平衡输出的控制方法，其特征是该方法包含有以下几个环节1、1由不同时间常数的积分电路确定两组锯齿波斜率；1、2用相同的门限电压，对两组锯齿波限幅，使产生的两组锯齿波具有相同的幅值；1、3用两组高、低相交替变化的逻辑信号分路控制锯齿波产生电路工作，使之输出两组相交替出现的锯齿波；1、4采用设定的或变化着的同一个窗口电压对不同斜率的锯齿波取样，捡取不同的时宽，完成脉宽调节。
2.一种用于半桥式开关电源的不平衡输出的控制装置，该装置由积分电路A1、比较器电路A2、双稳态电路A3、开关电路A4及脉宽调节电路A5组成，其特征是2、1积分电路是两组，它们可以共用一个积分电容，或共用一个积分限流电阻，或共用一个恒流源，但至少有不共用部分，也可以是各自独立，使两积分电路的时间常数不一，以形成两组斜率不一的锯齿波；2、2比较器是两组，或者是加有电子开关转换的单组，具有相同的门限电压，用于对两组锯齿波电压限幅。2、3双稳态电路由比较器输出信号触发，输出的两组高、低交替变化的逻辑电平，经开关电路控制两积分电路交替工作，使之输出两组相交替出现的锯齿波。
3.根据权利要求1所述的半桥式开关电源的不平衡输出的控制装置，其特征是积分电路由电阻与电容组成的RC积分电路，或是由恒流源与电容组成的恒流积分电路。
4.根据权利要求1所述的半桥式开关电源的不平衡输出的控制装置，其特征是组成双稳态电路是R-S触发器、丁-K触发器、D型触发器或可清除单稳态电路。
全文摘要
本发明是一种开关电源的控制方法及其一种控制装置，用于对半桥式开关电源的控制，使之上、下两臂开关管的输出具有不平衡性，以满足某些特殊负载的需要，如霓虹灯。它采用高、低交替变化的两组逻辑电平，经开关电路分别对双积分电路进行控制，限幅电路限幅，形成交替输出的两路锯齿波信号，再经脉宽调节，输出不平衡控制信号，用于对开关管的驱动。由上、下臂开关管的不平衡驱动，调节半桥分压供电的分压比，达到不平衡输出的目的。
文档编号G05F1/66GK1128367SQ9410851
公开日1996年8月7日 申请日期1994年7月25日 优先权日1994年7月25日
发明者陈大可, 陈然 申请人:陈大可