专利名称：开关电源电路的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种开关电源电路，尤指一种效率较高的开关电 源电路。
背景技术：
开关电源电路具有损耗小、变换效率高、线性变化小、工作稳 定等特点，因此被广泛应用于液晶电视、阴极射线管电视等显示设 备和其它消费性电子产品。
请参阅图l,是一种现有技术开关电源电路的示意图。该开关电
源电路10包括一第一整流滤波电路11、 一第二整流滤波电路12、 一 保护电路13、 一变压器14、 一开关控制电路15以及一第 一整流二极 管16。
该第 一 整流滤波电路11包括一全桥整流电i 各111 、 一第 一 滤波电 容112、两个输入端113、 114和一输出端115。该两个丰命入端113、 114 用来接收外部交流电压。该全桥整流电路111用来将该外部交流电压 转换为直流电压。该第 一滤波电容112—端接地，另一端连接到该输 出端115。
该变压器14包括一初级绕组141、 一辅助绕组142和一次级绕组 143。该初级绕组141与该保护电路13并联。该初级绕组141包括一a 端和一b端，其a端连接到该第一整流滤波电路ll的输出端115， b端 经由该开关控制电^各15^接地。该次级绕组143包括一c端和一d端。
该第二整流滤波电路12包括一电感121、 一储能电容122、 一第 二滤波电容123、 一第二整流二极管124和一直流电压输出端125。该 第二整流二极管12 4的阳极(未标号)接地，阴极(未标号)连接到该次 级绕组143的d端。该储能电容122—端接地，另一端连接到该次级绕 组143的c端，也经由该电感121连接到该直流电压输出端125。该第
二滤波电容123 —端4妻地，另 一端连接到该直流电压l俞出端125。
该开关控制电路15包括一脉宽调制芯片151和一晶体管152。该 脉宽调制芯片151包括一 电压输入端153和一控制端154。该辅助绕组 142—端依序经由该第 一整流二极管16的阳杉L(未标号)、阴极(未标 号)连接到该脉宽调制芯片151的电压输入端153，另一端接地。
该晶体管152是一N沟道增强型金属氧化物半导体场效应晶体 管 (N-Channel Enhancement Mode Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET),其栅极(未标号)连接到该脉宽调 制芯片151的控制端154，源极(未标号)经由一电阻接地，漏极(未标 号)连^l妄到该初级绕组142的b端。
该开关电源电路10的工作原理如下
外部交流电压输入到该第 一整流滤波电路ll的两个输入端113、 114，通过该第 一整流滤波电路ll整流、滤波后输出直流电压，并提 供给该变压器14的初级绕组141。该辅助绕组142产生感应电动势， 并通过该第 一整流二极管16为该脉宽调制芯片151提供其所需的直 流工作电压。该脉宽调制芯片151的控制端15 4发出脉冲信号以控制 该晶体管152的开关，从而控制该变压器14的工作。
当该晶体管152初次导通时，该第一滤波电容112、该初级绕组 141与该晶体管152构成一回路，该初级绕组141有电流I流过，产生 一a端电压高于b端电压的电动势，该次级绕组143产生一d端电压高 于c端电压的感应电动势，此时该第二整流二才及管124截止。
当该晶体管152截止时，该初级绕组141的电流I通过该保护电^各 13消耗，电流I逐渐变小，由于电感本身的特性，该初级绕组141的 电动势反向，其b端电压高于a端电压，使该次级绕组143产生一c端 电压高于d端电压的感应电动势，此时该第二整流二极管124导通， 该次级绕组143经由该电感121输出直流电压，同时该储能电容122 开始储能，以便在该晶体管15 2再次导通时为该直流电压输出端12 5 提供直流电压。
该开关电源电路10是采用该第二整流二极管124实现整流，然 而，该第二整流二极管124的导通内阻较大，因而导通损耗较大，影响该开关电源电路10的效率，不能满足目前对该开关电源电^各10的
高效率的需求。
发明内容
为了解决现有技术开关电源电路效率较低的问题，有必要提供 一种效率较高的开关电源电路。
一种开关电源电路，其包括一第一整流滤波电路、 一开关控制 电路、 一第一变压器和一第二整流滤波电路。该第二整流滤波电路 包括一第一晶体管和一控制电路。外部交流电压经由该第一整流滤 波电路整流、滤波后，在该开关控制电路的控制下为该第一变压器 提供直流电压，该控制电路控制该第一晶体管的导通与截止，从而 对该第一变压器输出的交流电压进行整流。
一种开关电源电路，其包括一变压器和一整流电路。该整流电 路包括一晶体管和一控制电路。该控制电路用来控制该晶体管的导 通与截止，从而对该变压器输出的交流电压进行整流。
相较于现有技术，该开关电源电路不再采用现有技术的第二整 流二极管整流，而是通过控制该第 一 晶体管的导通与关闭实现整流。 该第一晶体管的导通内阻较小，因而导通损耗较小，对该开关电源 电路的效率的影响较小，因而该开关电源电路的效率较高。
图l是一种现有技术开关电源电路的示意图。
图2是本发明开关电源电路第 一 实施方式的示意图。 图3是本发明开关电源电路第二实施方式的示意图。
具体实施例方式
请参阅图2，是本发明开关电源电路第一实施方式的示意图。该 开关电源电^各2 0包括 一 第 一 整流滤波电路21 、 一第二整流滤波电路 22、 一保护电路23、 一第一变压器24、 一开关控制电路25和一整流 二极管26。
该第 一 整流滤波电^各21包括 一 全桥整流电3各211 、 一第 一 滤波电 容212、两个输入端213、 214和一输出端215。该两个输入端213、 214 用来接收外部交流电压。该全桥整流电路211用来将该外部交流电压 转换为直流电压。该第一滤波电容212—端接地，另一端连接到该输 出端215。
该第 一变压器24包括一第 一初级绕组241、 一辅助绕组242和一 第一次级绕组243。该第 一初级绕组241与该保护电路23并联。该第 一初级绕组241包括一a端和一b端，其a端连接到该第 一整流滤波电 ^各21的输出端215, b端经由该开关控制电3各25接地。该第一次级绕 组243包括一c端和一d端。
该第二整流滤波电路22包括一电感221、 一储能电容222、 一第 二滤波电容223、 一第一晶体管224、 一控制电路225和一直流电压输 出端226。该储能电容222—端接地，另 一端连接到该第一次级绕组 243的c端，也经由该电感221连接到该直流电压输出端226。该第二 滤波电容223—端接地，另 一端连接到该直流电压输出端226。该第 一次级绕组243的d端依序经由该控制电路225 、该第 一 晶体管224的 漏极2243、源极2242接地。
该控制电路225包括一第二变压器270、 一第一电阻281、 一第三 滤波电容273、 一保护二极管274、 一第二电阻282、 一第三电阻283、 一第四电阻284、 一第五电阻285、 一第二晶体管292、 一第三晶体管 293和一第四晶体管294。该第二变压器270包括一第二初级绕组271 和一第二次级绕组272。该第二次级绕组272包括一e端和一f端。该 第五电阻285与该第三滤波电容273并联于该e端与该f端之间。该第 二初级绕组271包括一g端和一h端。
该第 一 晶体管224是一N沟道增强型金属氧化物半导体场效应 晶体管，其栅极2241经由该第三电阻283连接到该第四晶体管294的 发射极(未标号)，源极2242接地，漏极2243依序经由该第二初级绕 组271的h端、g端连接到该第 一次级绕组243的d端。该第五晶体管224 的内部具有一寄生二极管(未标号)，该寄生二极管是在该第五晶体 管224制程中形成。
该第二晶体管292是一NPN型双极晶体管，其基极(未标号)依序 经由该第四电阻284、该第 一 电阻281连4I"到该e端，也依序经由该第 四电阻284、该保护二极管274的阴极(未标号)、阳极(未标号)连接到 该f端；发射极(未标号)连接到该e端；集电极(未标号)连接到该第一 次级绕组243的c端。
该第三晶体管293是一PNP型双极晶体管，其基极(未标号)连接 到该e端；发射极(未标号)经由该第三电阻283连接到该第 一 晶体管 224的栅极2241;集电极(未标号)经由该第二电阻282连接到基极， 也4妻地。
该第四晶体管294是一NPN型双极晶体管，其基极(未标号)连接 到该e端；集电极(未标号)连接到该第二晶体管292的集电极。
该开关控制电路25包括一脉宽调制芯片251和一第五晶体管 255。该l^宽调制芯片251包括一 电压输入端252和一控制端253。该 辅助绕组242—端依序经由该整流二极管26的阳极(未标号)、阴极 (未标号)连接到该脉宽调制芯片251的电压输入端252，另 一端接地。
该第五晶体管255是一N沟道增强型金属氧化物半导体场效应 晶体管，其栅极(未标号)连接到该脉宽调制芯片251的控制端253， 源极(未标号)经由 一 电阻(未标号)接地，漏极(未标号)连接到该第一 变压器24的第 一初级绕组241的b端。
该第二变压器270的初次级绕组271、 272的臣数比可为1: 100。 该第 一 电阻281的阻值可为270Q 。该第二电阻282的阻值可为1KQ 。 该第三电阻283的阻值可为。该第四电阻284的阻值可为5.1K Q。该第五电阻285的阻值可为1KQ 。该第三滤波电容273的容值可 为1纳法4立。
该开关电源电路20的工作原理如下
外部交流电压输入到该第 一 整流滤波电^各21的两个输入端213 、 214,通过该第 一整流滤波电路21整流、滤波后输出直流电压，并提 供给该第 一变压器24的第一初级绕组241。该辅助绕组242产生感应 电动势，并通过该整流二极管2 6为该脉宽调制芯片2 51提供其所需的 直流工作电压。该脉宽调制芯片2 51的控制端2 5 3发出脉冲信号以控
制该第五晶体管2 5 5的开关，从而控制该第 一 变压器2 4的工作。
当该第五晶体管255初次导通时，该第一滤波电容212、该第一 变压器24的第 一初级绕组241与该第五晶体管255构成 一 回路，该第 一初级绕组241有电流II流过，产生一 a端电压高于b端电压的电动 势，该第一次级绕组243产生一d端电压高于c端电压的感应电动势， 该第 一 晶体管224内部的寄生二极管截止，且此时无高电平提供给该 第 一 晶体管224的栅极2241,因此该第 一 晶体管224截止。
当该第五晶体管255由初次导通变为截止时，该第 一 初级绕组 241的电流I1通过该保护电路23消耗，由于电感本身的特性，该第一 初级绕组241的电动势反向，转变为b端电压高于a端电压，使该第一 次级绕组243产生一c端电压高于d端电压的感应电动势，/人而^f吏该第 一晶体管224内部的寄生二极管导通。该第一次级绕组243、该储能 电容222、该第 一晶体管224与该第二初级绕组271构成一回路，该第 二初级绕组271有电流I2流过。该储能电容222开始储能，该第二初 级绕组271产生一h端电压高于g端电压的电动势，因此该第二次级绕 组272产生一f端电压高于e端电压的感应电动势，使该第二晶体管 292导通，该第一次级绕组243的c端的电压经由该第二晶体管292的 集电极、发射极输出到该第三晶体管293和该第四晶体管294的基极， 该第一次级绕组243的c端的电压是一高电压，使该第三晶体管293 截止、该第四晶体管294导通，该第一次级绕组243的c端的电压依序 经由该第四晶体管294的集电极、发射极和该第三电阻283输出到该 第一晶体管224的栅极2241，使该第一晶体管224导通，该第一次级 绕组243经由该电感221输出直流电压。
当该第五晶体管255再次导通时，该第一滤波电容212、该第一 初级绕组241与该第 一晶体管224再次构成一回3各，该第 一初级绕组 241有电流I1流过，产生一a端电压高于b端电压的电动势，该第 一次 级绕组243产生一d端电压高于c端电压的感应电动势。此时由于该第 一晶体管224仍处于导通状态，该第一次级绕组243、该储能电容222、 该第 一 晶体管224和该第二初级绕组271构成一回路，流过该第二初 级绕组271的电流13方向与电流12方向相反。因此该第二初级绕组271产生一g端电压高于h端电压的电动势，该第二次级绕组272产生 一e端电压高于f端电压的感应电动势，使该第二晶体管292截止。另 外，通过该第二变压器270的初次级绕组271、 272的匝数比完全可以 使该第二次级绕组272的e端的高电压低于该储能电容222两端的电 压，/人而使该第四晶体管294截止，该第三晶体管293导通，因此该 第 一 晶体管224的4册4及2241经由该第三电阻283接地，该第 一 晶体管 224截止，该储能电容222为该直流电压输出端226提供电压。
该开关电源电路2 0不再采用现有技术的第二整流二极管整流， 而是采用该控制电路225控制该第 一 晶体管224的导通与关闭实现整 流。该第一晶体管224的导通内阻较小，因而导通损耗较小，对该开 关电源电路20的效率的影响较小，因而该开关电源电路20的效率较 高。
请参阅图3，是本发明开关电源电3各第二实施方式的示意图。该 开关电源电路30与第 一 实施方式的开关电源电路20的主要区别在 于该开关电源电路30进一步包括一反馈电路37。脉宽调制芯片351 进一步包括一反馈接收端354。该反馈电路37用来反馈该直流电压输 出端326的直流电压，该脉宽调制芯片351根据其反馈接收端354所接 收的反馈电压调整输出到第五晶体管355的脉冲信号的占空比，从而 稳、定该直流电压丰lr出端326的直流电压。
本发明的开关电源电路并不限于以上实施方式所述，如第一 实施方式的第二晶体管292和第四晶体管294也可为N沟道金属氧化 物半导体场效应晶体管，第三晶体管293也可为P沟道金属氧化物半 导体场效应晶体管。第一实施方式的脉宽调制芯片251也可由一可产 生脉冲信号的脉冲产生电路代替，该脉沖产生电路连接到该第五晶 体管255的栅极。
权利要求
1. 一种开关电源电路，其包括一第一整流滤波电路、一开关控制电路、一第一变压器和一第二整流滤波电路，外部交流电压经由该第一整流滤波电路整流、滤波后，在该开关控制电路的控制下为该第一变压器提供直流电压，其特征在于:该第二整流滤波电路包括一第一晶体管和一控制电路，该控制电路控制该第一晶体管的导通与截止，从而对该第一变压器输出的交流电压进行整流。
2. 如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于该第二 整流电路进一步包括一储能电容和一直流电压输出端，该第 一变 压器经由该第 一 晶体管整流后，经由该直流电压输出端输出直流 电压，该储能电容一端接地，另一端连接到该直流电压输出端。
3. 如权利要求2所述的开关电源电路，其特征在于该第一 变压器包括一第 一初级绕组和一第 一次级绕组，该第 一初级绕组 包括一a端和一b端，其a端接收该第一整流滤波电i 各输出的直 流电压，b端经由该开关控制电路接地，该第 一次级绕组包括一 c 端和一 d端，该第 一次级绕组的c端连接到该直流电压输出端，d 端经由该第一晶体管的漏极、源极接地。
4. 如权利要求3所述的开关电源电路，其特征在于该控制 电路包括一第一电阻、 一第二电阻、 一第二变压器、 一保护二极 管、 一第二晶体管、 一第三晶体管和一第四晶体管，该第二变压 器包括 一 第二初级绕组和 一 第二次级绕组，该第二初级绕组包括 一g端和一h端，该第二次级绕组包括一e端和一f端，该第一 晶体管的栅极连接到该第四晶体管的发射极，源极接地，漏极依 序经由该第二初级绕组的h端、g端连接到该第一次级绕组的d 端；该第二晶体管的基极经由该第一电阻连接到该e端，也依序 经由该保护二极管的阴极、阳极连接到该f端；发射极连接到该e 端；集电极连接到该第一次级绕组的c端；该第三晶体管的基极 连接到该e端；发射极连接到该第一晶体管的栅极；集电极经由 该第二电阻连接到该基极，也接地；该第四晶体管的基极连接到 该e端；集电极连接到该第二晶体管的集电极。
5. 如权利要求4所述的开关电源电路，其特征在于该控制 电路进一 步包括 一 第三电阻，其连接于该第 一 晶体管的栅极与该 第四晶体管的发射极之间。
6. 如权利要求5所述的开关电源电路，其特征在于该控制 电路进一步包括一第四电阻，其连接于该保护二极管的阴极与该 第二晶体管的基极之间。
7. 如权利要求6所述的开关电源电路，其特征在于该开关 电源电路进一 步包括一脉宽调制芯片和 一 第五晶体管，该脉宽调 制芯片包括一控制端，该控制端用来发出脉沖信号，其连接到该 第五晶体管的栅极。
8. 如权利要求7所述的开关电源电路，其特征在于该脉宽 调制芯片进一步包括一电压输入端，该第一变压器进一步包括一 辅助绕组，该辅助绕组用来感应该第一初级绕组的电动势，并经 由该电压输入端为该脉宽调制芯片提供工作电压。
9. 如权利要求8所述的开关电源电路，其特征在于该开关 电源电路进一步包括一反馈电路，该脉宽调制芯片进一步包括一 反馈接收端，该反馈电路用来反馈直流电压输出端的直流电压， 该脉宽调制芯片根据其反馈接收端所接收的反馈电压调整输出到 第五晶体管的脉冲信号的占空比，从而稳定该直流电压输出端的 直流电压。
10. —种开关电源电路，其包括一变压器和一整流电路，该变 压器用于输出交流电压，该整流电路用于对该变压器输出的交流 电压进行整流，其特征在于该整流电路包括一晶体管和一控制 电路，该控制电路用来控制该晶体管的导通与截止，从而对该变 压器输出的交流电压进行整流。
全文摘要
本发明涉及一种开关电源电路，其包括一第一整流滤波电路、一开关控制电路、一第一变压器和一第二整流滤波电路。该第二整流滤波电路包括一第一晶体管和一控制电路。外部交流电压经由该第一整流滤波电路整流、滤波后，在该开关控制电路的控制下为该第一变压器提供直流电压，该控制电路控制该第一晶体管的导通与截止，从而对该第一变压器输出的交流电压进行整流。该开关电源电路的效率较高。
文档编号H02M3/335GK101378230SQ200710076748
公开日2009年3月4日 申请日期2007年8月31日 优先权日2007年8月31日
发明者通 周, 颜怀柱 申请人:群康科技(深圳)有限公司;群创光电股份有限公司