专利名称：将交流电压转换成直流电压的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及切换式电源供应器的技术领域，尤其涉及一种将交流电压转 换成直流电压的系统。
背景技术：
随着电子科技的快速进步，无线网络的应用已可由各种手持式装置所提供。手持式装置(如手机、PDA、数码相机)中，电源供应器为其必备的标 准配备。有电源供应器，手持式装置才能进行充电或使用。 一般使用公知的 线性式电源供应器，以对各种手持式装置进行充电。然而，公知的线性式电 源供应器其转换效率低，且输入电压的变动范围小， 一般变动范围为输入电 压±10%。针对公知的线性式电源供应器的问题， 一种高频的交换式电源供应器可 以增加交流电压转换为直流电压的转换效率。图1为公知交换式电源供应器 的示意图。如图1所示，当功率晶体管110导通时，输入电压Vi会供应到 变压器120的初级绕组121 (primary winding)上。此时初级绕组121上的 电流逐渐增加并将能量储存于其中，同时把能量感应在变压器120的次级绕 组122 (secondary winding)上。当功率晶体管110截止时，由于流经功率晶 体管110的电流Id及功率晶体管110的电压Vo重叠，而产生切换损失 (switching loss)。图2为公知交换式电源供应器切换损失的示意图。如图 2所示，功率晶体管110的电流Io波形及电压Vd波形重臺，所述重叠面积 即为切换损失。切换损失不仅浪费能源，同时也降低转换效率。所以公知交 流电压转换成直流电压的系统仍有诸多不足而有予以改进的必要。发明内容本发明的目的在于，提供一种将交流电压转换成直流电压的系统，以降 低切换时的切换损失(switching loss)，以达到节省能源及提高转换效率的目的。依据本发明的特色，提出一种将交流电压转换成直流电压的系统，其系 将交流电压转换成为特定电压值的直流电压，所述系统包括整流器、滤波器、 变压器、切换器、切换器控制电路及电压反馈电路。所述整流器连接至主要 电源供应装置，以将所述主要电源供应装置输出的交流电压整流为过渡直流 电压；所述滤波器连接至所述整流器，以滤除所述过渡直流电压中的噪声， 并产生滤波直流电压；所述变压器连接至所述滤波器，以将所述滤波直流电 压转换成工作直流电压；所述切换器连接至所述变压器，所述切换器具有开 启状态及关闭状态，以控制流经所述变压器的电流；所述切换器控制电路连 接至所述切换器，以控制所述切换器处于开启状态及或关闭状态；所述电压 反馈电路连接至所述变压器及所述切换器控制电路。所述电压反馈电路依据 所述变压器的电压驱动所述切换器控制电路，以降低所述切换器的切换损 失。根据所述系统，还包括电流检测电路，连接至所述切换器及所述切换 器控制电路，所述电流检测电路依据所述切换器的电流驱动所述切换器控制 电路，以控制所述切换器处于所述开启状态及或所述关闭状态。根据上述的构想，所述系统还包括箝位电路，连接至所述变压器及所 述滤波器，以将所述变压器的次级线圈电压箝位至特定值。根据上述的构想，所述电压反馈电路由第一二极管、第一齐纳二极管、 第二齐纳二极管、第一电容、以及第一至第七电阻组成。根据上述的构想，所述整流器由第二至第五二极管组成。根据上述的构想，所述滤波器为巴特沃斯滤波器。根据上述的构想，所述巴特沃斯滤波器由第八电阻、第二电容、第三电 容、以及第一电感所组成。根据上述的构想，所述切换器控制电路由第六二极管、第九至第十三电 阻、第四及第五电容、第一晶体管、以及第二晶体管组成。根据上述的构想，所述电流检测电路由第七二极管、第八二极管、第十 四至第十七电阻、第六电容以及第七电容组成。根据上述的构想，所述箝位电路由第九二极管、第十八电阻、以及第八 电容组成。因此，从上述技术方案可以看出，本发明技术可较公知技术降低切换损失，达到节省能源及提高转换效率的目的。
图1为公知交换式电源供应器的示意图。图2为公知交换式电源供应器切换损失的示意图。图3为本发明一种将交流电压转换成直流电压的系统的电路图。图4为公知切换器上电流对电压的示意图。图5为本发明切换器上电流对电压的示意图。其中，附图标记说明如下-110功率晶体管120变压器121初级绕组122次级绕组310整流器320滤波器330变压器340切换器350切换器控制电路360电压反馈电路370电流检测电路380箝位电路Fl保险丝Dl D12 二极管R1 R27 电阻C卜■C13 电容电感QP-Q5 晶体管ZD1 ZD3 齐纳二极管具体实施方式
图3为本发明一种将交流电压转换成直流电压系统的电路图，所述系统 包括整流器310、滤波器320、变压器330、切换器340、切换器控制电路350、 电压反馈电路360、电流检测电路370及箝位电路380。整流器310连接至主要电源供应装置(图未示)，以将所述主要电源供 应装置输出的交流电压整流为过渡直流电压^ 。所述整流器为桥式整流器 (bridgerectifier)，且由第二至第五二极管(D2、 D3、 D4、 D5)所组成。滤波器320连接至所述整流器310，以滤除所述过渡直流电压中的噪声， 并产生滤波直流电压^。所述滤波器320为巴特沃斯滤波器(Butterworth filter)，且由第八电阻R8、第二及第三电容C2、 C3、及第一电感Ll所组成。变压器330连接至所述滤波器320以将所述滤波直流电压F2转换成工作 直流电压4。切换器340连接至所述变压器330且较佳为NMOS功率晶体管。所述切 换器340具有开启状态及关闭状态，以控制流经所述变压器的电流。所述切 换器340为开启状态时，所述变压器330初级绕组上的电流逐渐增加并且流 经所述切换器340，同时将能量储存于所述变压器330中。所述切换器340 为关闭状态时，所述变压器330初级绕组上的电流降低至0安培。切换器控制电路350连接至所述切换器340，以控制所述切换器340处 于开启状态及或关闭状态。所述切换器控制电路350由第六二极管D6、第 九至第十三电阻R9 R13、第四及第五电容C4、 C5及第一及第二晶体管Ql、 Q2所组成。其中，第一晶体管Ql为NPN晶体管，第二晶体管Q2为PNP 晶体管。电压反馈电路360连接至所述变压器330及所述切换器控制电路350， 所述电压反馈电路360依据所述变压器330的电压驱动所述切换器控制电路 350，以降低所述切换器340的切换损失。所述电压反馈电路360由第一二极管D1、第一及第二齐纳二极管ZD1、 ZD2、第一电容C1、及第一至第七电阻R1 R7所组成。第一及第二齐纳二 极管ZDl、ZD2分别具有崩溃电压V，及VzD2。其中，第一齐纳二极管ZD1 的崩溃电压VZD1大于第二齐纳二极管ZD2的崩溃电压VZD2。当所述变压器330的电压大于崩溃电压VzD2时，第二齐纳二极管ZD2 会导通。此会让第一晶体管Q1进入饱和区，而使得^为低电位， 一般、约 为0.2 0.3伏特。由于为低电位导致第二晶体管Q2进入饱和区，而使得^ 为低电位，而使所述切换器340进入关闭状态，而减少切换损失。当所述变压器330的电压大于崩溃电压VZD1时，表示所述变压器330 上的电压超过默认值甚多。依据本发明的技术，第一齐纳二极管ZD1及第二 齐纳二极管ZD2均导通。此会加速让第一晶体管Q1进入饱和区，而使得^ 为低电位，进而加速所述切换器340进入关闭状态，而减少切换损失。电流检测电路370连接至所述切换器340及所述切换器控制电路350。 所述电流检测电路370由第七及第八二极管D7、 D8、第十四至第十七电阻R14 R17、及第六及第七电容C6、 C7所组成。所述电流检测电路370依据 所述切换器340的电流lD驱动所述切换器控制电路350，以控制所述切换器 340处于开启状态及或关闭状态。当所述变压器330的电压上升时，流经所述切换器340的电流也随之上 升，同时电压^也变大。当电压^大于预定值时，电压^会让第一晶体管 Ql进入饱和区，而使得^为低电位。由于^为低电位导致第二晶体管Q2 进入饱和区，而使得^为低电位，而使得所述切换器340进入关闭状态。箝位电路380连接至所述变压器330及所述滤波器320，以将所述变压 器330的次级线圈电压箝位至特定值。所述箝位电路380由第九二极管D9、 第十八电阻R18、及第八电容C8所组成。图4为公知切换器上电流对电压的示意图。其是使用示波器测量功率晶 体管110的电流b及其电压VD。如图4所示，示波器的横轴为功率晶体管 IIO的电压VD，纵轴为电流lD。当功率晶体管IIO截止时，电流ID逐渐将 低至O安培，电压VD则逐渐上升，而曲线下的面积(标示如A处)则为切 换损失。图5为本发明切换器340上电流对电压的示意图，其是使用示波器测量 切换器340的电流lD及其电压VD。比较图4及图5，可以看出本发明的切换 损失远小于公知技术的切换损失。由上述说明可知，在本发明中，当所述变压器330的电压大于崩溃电压 VzD2时，所述电压反馈电路360使所述切换器340进入关闭状态，而减少切 换损失。当所述变压器330的电压继续上升而大于崩溃电压Vzm时，所述电 压反馈电路360加速让第一晶体管Ql进入饱和区，进而加速所述切换器340 进入关闭状态，以降低切换损失。故本发明技术可较公知技术降低切换损失， 达到节省能源及提高转换效率的目的。上述较佳具体实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利 范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
权利要求
1. 一种将交流电压转换成直流电压的系统，其用以将交流电压转换成为具有特定电压值的直流电压，其特征在于，所述系统包括整流器，连接至主要电源供应装置，以将所述主要电源供应装置输出的交流电压整流为过渡直流电压；滤波器，连接至所述整流器，以滤除所述过渡直流电压中的噪声，并产生滤波直流电压；变压器，连接至所述滤波器，以将所述滤波直流电压转换成工作直流电压；切换器，连接至所述变压器，所述切换器具有开启状态及关闭状态，以控制流经所述变压器的电流；切换器控制电路，连接至所述切换器，以控制所述切换器处于所述开启状态及或所述关闭状态；以及电压反馈电路，连接至所述变压器及所述切换器控制电路，所述电压反馈电路依据所述变压器的电压驱动所述切换器控制电路，以降低所述切换器的切换损失。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括 电流检测电路，连接至所述切换器及所述切换器控制电路，所述电流检测电路依据所述切换器的电流驱动所述切换器控制电路，以控制所述切换器 处于所述开启状态及或所述关闭状态。
3. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括箝位电路，连接至所述变压器及所述滤波器，以将所述变压器的次级线 圈电压箝位至特定值。
4. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电压反馈电路系由第 一二极管、第一齐纳二极管、第二齐纳二极管、第一电容、以及第一至第七 电阻组成。
5. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述整流器由第二至第五 二极管组成。
6. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述滤波器为巴特沃斯滤 波器。
7. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述巴特沃斯滤波器由第 八电阻、第二电容、第三电容、以及第一电感组成。
8. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述切换器控制电路由第 六二极管、第九至第十三电阻、第四及第五电容、及第一及第二晶体管组成。
9. 根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电流检测电路由第七 二极管、第八二极管、第十四至第十七电阻、第六电容、以及第七电容组成。
10. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述箝位电路由第九二 极管、第十八电阻、以及第八电容组成。
全文摘要
本发明提出一种将交流电压转换成直流电压的系统，其用以将交流电压转换成为具有特定电压值的直流电压。所述系统包括整流器、滤波器、变压器、切换器、切换器控制电路和电压反馈电路；整流器连接至主要电源供应装置以将交流电压整流为过渡直流电压，滤波器滤除所述过渡直流电压中的噪声并产生滤波直流电压，变压器将所述滤波直流电压转换成工作直流电压，切换器具有开启状态及关闭状态，以控制流经变压器的电流，切换器控制电路控制所述切换器处于开启状态及或关闭状态，电压反馈电路依据变压器的电压驱动所述切换器控制电路，以降低所述切换器的切换损失。因此，本发明技术可较公知技术降低切换损失，达到节省能源及提高转换效率的目的。
文档编号H02M3/24GK101277063SQ20071008908
公开日2008年10月1日 申请日期2007年3月29日 优先权日2007年3月29日
发明者周剑柠 申请人:元宏国际股份有限公司