专利名称：切换变换器的制作方法
技术领域：
本发明关于一切换变换器，其中一输入电压可以通过至少一个受控开关被切换至一变压器的至少一个初级线圈，其带有一用于控制开关的控制电路，一调整信号被传送至该控制电路以调整至少一输出电压，其中，控制电路一方面通过变压器的一辅助线圈、一整流器、一电容器及一串联调整器的正向电压获供电，另一方面由输入电压通过电流通路及一存储电容器获供电。
在此等切换变换器中，控制电路通过一通过辅助线圈的串联调整器接收一经整流的输出电压，其在变换器传导阶段工作。为了保证控制电路会在连接至输出电压时启动，控制电路的电源电压输入端额外地通过一源于输入电压并欧姆电阻值相对较高的电流通路。
当需要变换器操作的输入电压的变化范围大时，本发明的基本问题出现。输入电压通常通过对电源进行整流而得到，其亦被称为中间电路电压。如果交流电压处在85伏至264伏的范围内，可得到约为115伏至373伏的直流输入电压。控制电路需要辅助电源的某一最小电压，例如15伏。在最低供电时必须保证此电压。然而，由此得出在最高输入电压发生时会有一约34伏的高直轴电压部分存在于串联调整器上，因此当控制电路电源为，例如25毫安时，会产生0.84瓦的功耗。尤其是在小型设备上是不希望发生这样的功耗的。
根据现有技术状态的一实施例在
图1中作了更详细的解释。一交流输入电压UE通过源于变压器UET的初级线圈WP的受控开关S。该开关S受控于控制电路AST，该控制电路通过一传感电阻器Rsh接收经过开关S及初级线圈Wp的电流的信息。
在次级面，次级线圈WS的电压由一整流二极管D1整流并通过电容器Ca变得流畅并被用作输出电压UA。一电压传感器SPS将一调整信号sR通过一光耦合器传送至控制电路以用已知的方法进行电压调整。然而，调整亦可由初级面发生，且输入/输出电流亦可被包括在此调整中。控制电路以两种不同的方法接收其操作电压一方面，直流输入电压UE通过一保护电阻器Rs，在本案中用一存储电容器Cs被传送至控制电路AST。另一方面，辅助线圈W1的正向电压通过一二极管D2及一电容器C被整流并作为电压Uhz被传送至串联调整器LAE，由此处经调整的电压以类似的方式通过一非耦合二极管D3达到控制电路AST的电源输入端。初级电路块被指定为MP，次级电路块被指定为MS。
如果根据图1的切换变换器被连接至电源，其首先接收存在于存储电容器Cs上的电压以于启动时及组合切换电路启动后使用，其将通过辅助线圈W1、二极管D2及串联调整器LAE为自己提供辅助电源电压。如前面已述，在一高输入电压情况下，一高直轴电压部分亦由于串联调整器LAE形成，其会导致不必要的消耗。
关于现有技术普遍状态，下面亦引用了如下文件WO 93/23974显示出一切换变换器，其具有一个辅助电源线圈。通过该线圈可以以逆向变换器模式得到一辅助电源电压。此外，为调整目的亦可由此线圈通过利用两个二极管而得出输出电压的实象。另外，亦同样存在大致普遍地来源于输入电压通过一电压分配器的电源。
DE 3 419 972 A1显示出一组合切换电路，其可选择性地在一电源电压或一电池电压上工作。正如在上面提到的WO 93/23974，此处亦提供有一辅助线圈，其提供一断态电压以为一控制单元供电(整流后)。另外，此组合切换电路具有两个分开的初级线圈，其中一个初级线圈被用于经整流的交流电源操作，而另一初级线圈用于一14伏电池的操作。最后，还可存在另一辅助线圈，其电压被用于调整目的，且其为此目的被供给一控制电路。
号码为JP 09-285 121的文件揭示了两个相互独立的变换器系统，然而其能形成一个功能单元且彼此同步从而在电压启动过程中得到一顺序的序列。两个变换器系统中仅有一个具有辅助线圈，其电压被用于在整流后为控制电路供电。另一个变换器系统不能自己启动而需要第二个，即启动变换系统启动。
根据US 4 156 273的切换变换器具有两个辅助线圈。这些辅助线圈其中的一个在整流后为控制电路提供电源电压，且此电源电压可以通过一受控开关被打开或关闭。另一个辅助线圈与供电无关，但来自它的电压可以根据一需要的曲线形状来影响切换动作。
在US 4 630 186中，一动作相对迟滞的双极晶体管被作为切换晶体管使用。为使此切换晶体管可以迅速关闭，提供有一产生反电压的辅助线圈，其通过另一切换晶体管在一适合的时间点被施用于切换晶体管的控制电极上。还有另一辅助线圈提供一用以影响切换动作的电压。此辅助线圈及一整流二极管和一电容器被称为电压校正电路。
本发明的一个目的为发明一组合切换电路，其适用于较宽的输入电压范围，且在为控制电路产生辅助电源电压的过程中还具有较低电耗。
此目的用介绍中所提到的那一类型切换变换器可以完成，其中通过一整流器整流的辅助线圈的断态电压，根据本发明额外地被输送至控制电路以供电，其中经整流的断态电压被应用于操作过程中，只要其有足够的电压水平即为控制电路供电。
在一根据本发明的切换变换器中，在一正常操作中利用经整流的断态电压为控制电路AST供电，由此没有电流流经串联调整器。其(调整器)仅当输出端处的电压大幅度下降时才变得活跃，例如短路情况或启动阶段。由此总结，根据本发明共有三项电压为控制电路供电，即首先，来源于高输入电压并通过一高阻值电阻及被用于启动控制电路的电源电压；其次，来源于一辅助线圈的正向电压并在正常操作过程中为控制电路供电的电源电压及；第三，来源于一辅助线圈的断态电压且在输出端短路或超过负荷时被使用的电源电压。
在本发明的一项优选实施例中作了如下设置，于变压器设置另一个辅助线圈以产生断态电压，其中此断态电压通过整流器被直接用于为控制电路供电。
由于可以选择两个匝数不同的辅助线圈，所以此变体提供可有较宽设置范围的优点。
另一有利的变体的特点为正向电压及断态电压均取自一共同的辅助线圈，其中非耦合/整流二极管对正向电压整流并将其输送至串联调整器，而额外的非耦合/整流二极管对断态电压整流并将其输送至控制电路的电源电压终端。
此实施例具有一优点，即只需要一个根据现有技术状态无论如何也会存在的辅助线圈，且本发明可以通过两个额外的二极管实现。
此外，如果串联调整器的输出端通过一非耦合二极管被连至存储电容器则更为有利。因此，亦可以使用没有非耦合二极管或等效的装置整合在其中的串联电阻器。
本发明将会在下面根据图中所示实施例进行更详细的解释。
图中，图1显示出根据现有技术状态的切换变换器的电路图，图2显示出根据本发明带有一个额外辅助线圈的切换变换器的第一实施例，及图3显示出根据本发明带有一个单一辅助线圈的另一实施例。
如图2所示的根据本发明的实施例，与图1中所示根据现有技术状态的电路不同之处，为在变压器处设有一使用其断态电压的额外辅助线圈W2，其用一相对于线圈WP及W1偏差的点表示。该断态电压由二极管D4整流并通过存储电容器Cs。
因为变压器的线圈彼此互相结合，所以断态(辅助)电压在一根据逆向变换器原理操作的组合切换电路中会被自动调整，而本发明则利用这个原理。线圈W2的设置使得控制电路AST所需要的电源电压Uh在以正常速率操作过程中大于串联调整器LAE的输出电压Uh1，例如比其大约1伏至2伏。电压输出端Uh及Uh1通过非耦合二极管D3互相连接，且只要电压Uh大于电压Uh1控制电路AST即由线圈W2供电。这意味着没有电流流经串联调整器LAE，因此其中亦没有功耗发生。
如果输出电压UA在特殊操作状态中下降，例如一旦发生过荷或短路的情况时，次级线圈WS上的断态电压亦相应地下降，且经整流的电压降至小于Uh1。在此情况中电压Uh1代替电压Uh且串联调整器LAE变得活跃。因此，串联调整器LAE上的功耗只会极少地发生在操作情况中，实际上只发生在输出端短路的情况下。另外，只要根据现有技术状态，例如电路为通过电阻器Rs及存储电容器Cs启动，则其功能也相同。
根据本发明的电路，如图3所示，显示出一个单一辅助线圈W1亦可能足够。其仅必须保证与输出电压UA成比例的断态电压及正向电压都可以一适当且非耦合的方式取自辅助线圈W1。基于根据现有技术状态的电路，如图1所示，其可通过引进一非耦合二极管D2’，一整流二极管D4及另一非耦合二极管D4’达到。如根据图2的实施例，辅助线圈W1上通过二极管D4及D4’进行整流并依赖于存储电容器Cs的断态电压被使用于操作正常情况中。仅当经调整的输出电压UA实际上下降，例如一旦出现短路时，该经整流的断态电压才会下降且线圈W1上通过二极管D2及D2’整流的正向电压才会通过串联调整器LAE被使用。两电压互相之间的非耦合亦需要二极管D2’及D4’。
需要注意的是，根据图3中所示电路的本发明实施例具有一优点，即其仅需要一个单一辅助线圈W1，但该实施例就设置来说比根据图2的电路更重要，因为不能通过对W1及W2的匝比进行选择来各自独立地断定断态电压及正向电压。
权利要求
1.切换变换器，其中输入电压(UE)可以通过至少一个受控开关(S)被切换至变压器(UET)的至少一个初级线圈(WP)上，其带有用于控制该开关的控制电路(AST)，一至少用于调整输出电压的调整信号(SR)被传送至该控制电路，其中该控制电路(AST)的电源一方面通过变压器的辅助线圈(W1)、整流器(D2)、电容器(C)及一串联调整器(LAE)的正向电压发生，及另一方面由该输入电压(UE)通过电流通路(Rs)及一存储电容器(Cs)获得，其特征在于通过一整流器(D4)整流的辅助线圈(W1；W2)的断态电压被额外地输送给该控制电路(AST)以提供电能，其中只要其具有足够的电压水平，该经整流的断态电压即被用于在操作过程中为控制电路供电。
2.根据权利要求1所述的切换变换器，其特征在于该变压器(UET)提供有另一辅助线圈(W2)以产生断态电压，该断态电压通过整流器(D4)直接用于为控制电路(AST)供电。
3.根据权利要求1所述的切换变换器，其特征在于该正向电压及断态电压均取自一共同的辅助线圈(W1)，其中该非耦合/整流二极管(D2；D2’)对该正向电压进行整流并将其引导至串联调整器(LAE)，且该等额外非耦合/整流二极管(D4；D4’)对断态电压进行整流，并将其引导至控制电路(AST)的电源电压终端。
4.根据权利要求1至3其中之一项所述的切换变换器，其特征在于该串联调整器(LAE)的输出端通过非耦合二极管(D3)与存储电容器(Cs)相连。
全文摘要
本发明关于一种切换变换器，其中一输入电压(U
文档编号H02M3/335GK1860672SQ200480028125
公开日2006年11月8日 申请日期2004年8月5日 优先权日2003年8月5日
发明者亚诺特·桑利德纳, 加莱·阿布杜拉森·哈勒克 申请人:奥地利西门子股份有限公司