专利名称：开关变换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及开关变换器。本发明尤其而非排他地涉及使用达林顿(Darlington)结构的双极晶体管的开关变换器。
背景技术：
现有技术的开关变换器电路图示于图1和图2中。图1和图2之间的主要区别在于主开关元件的选择。在图1中，主开关元件为双极晶体管，而在图2中，主开关元件为MOSFET。双极晶体管比MOSFET廉价得多。然而，MOSFET是优选的，尤其是在较高功率级的情况下。这是由于如下原因:(a)双极晶体管需要持续的基极电流以使其保持为导通状态，而MOSFET仅需要栅极电容的充电来使其导通。(b)具有高击穿电压(如600-700V)的功率双极晶体管的电流增益通常不高(如大约10至25，或者甚至在一些情况下小于10)。这使得用于驱动基极的功率相当大，当功率变换器将高功率传递至其输出端时尤其如此。开关变换器电路的效率将随之降低。通过使用达林顿结构的双极晶体管，有效电流增益是各个晶体管的电流增益的乘积。因此，能够容易地获得几百的有效电流增益，并且由于基极驱动引起的功率损耗能够降低至与相同功率级的MOSFET对应部件的栅极驱动所引起的功率损耗相当。然而，市场上可供使用的达林顿晶体管通常为3引脚封装，其中B为第一个基极且E为最后一个发射极，如图3所示。易于通过小的基极电流使达林顿晶体管导通，但是由于内基极处的基极弛张(图3中的Q2的基极引脚)，关断很缓慢。因此，由于缓慢的开关转换在开关器件中产生大量的热，所以不适用于开关变换器应用。这造成了散热问题以及效率降低。本发明的目的本发明的目的是克服或基本上改善上述缺点和/或更概括地提供一种改进的开关变换器。
发明内容
本文公开了一种开关变换器电路，包括:作为主开关元件的达林顿双极器件，所述达林顿双极器件具有第一基极端子和内基极端子；以及用于将电流驱动提供给所述第一基极端子以使所述达林顿双极器件导通的部件；连接至所述第一基极端子和所述内基极端子的基极弛张电路，其使所述达林顿双极器件关断。达林顿双极器件可以包括分立式双极晶体管。可选地，达林顿双极器件可以包括位于单块式器件的共同基板上的两个双极晶体管。达林顿器件可以设置在例如单个四引脚封装中。在优选的电路结构中，达林顿双极晶体管结构的内基极直接可达并且连接至有源器件以加快关断时间。
图1是现有技术的开关变换器的电路示意图；图2是现有技术的开关变换器的电路示意图；图3是达林顿晶体管的示意图；以及图4是使用包括分立式构件的达林顿双极晶体管的开关变换器的电路示意图。
具体实施例方式现在将参照图4以举例说明的方式描述本发明的优选形式。在图4中，二极管Dl、D2、D3和D4形成将AC输入整流成高压DC的二极管电桥。Cl用作高压DC的滤波电容器。Rl是提供初始电流以便在上电时开始工作的启动电阻器。启动电流进入双极晶体管Q2的基极。双极晶体管Q2和Q3形成达林顿晶体管开关器件。该基极电流产生流经变压器Tl的绕组LP的集电极电流，因此还产生流经Tl的绕组LA、流经电阻器R3和电容器C4的电流，以进一步提高到达Q2的基极电流。集电极电流随后将持续增加，并且因此发射极电流(接近集电极电流)增加。这将使得电阻器R5处的电压升高。当R5两端的电压足够高以使两个双极晶体管Ql和Q4均导通时，Ql去除来自Q2 (达林顿对的第一晶体管)的基极电荷，而Q4去除来自Q3(达林顿对的内晶体管)的基极电荷。这将以快速响应时间关断达林顿晶体管。变压器Tl随后将释放已被存储在Tl磁心的能量到次级绕组LS和LA中。在次级电路中，二极管D7用作整流二极管，而电容器C5用作滤波电容器。在初级电路中，D6用作整流二极管，而C2用作LA绕组的滤波电容器。另外，二极管D5、电阻器R2和高压电容器C3一起形成初级绕组LP的缓冲器电路。在完成从LP到LS和LA的能量传递时，跨LP、LS和LA的电压返至零。因此，LA和D6之间的节点将从大约-0.7V跳跃至C2正极的电压。这样随后将开始使电流经由C4和R3再次进入Q2的基极。这种能量传递循环将继续，直到次级电路中的DC输出达到由D8的齐纳电压限定的期望电压加上光耦合器Ul中的发光二极管(LED)的正向电压。R6用作限流电阻器。当DC输出位于期望电压以上时，Ul内的LED导通，这使得Ul内的光电晶体管导通。随后，Ql和Q4两者均导通,而Q2和Q3关断。然后，禁止开关变换循环。当DC输出降至期望值以下时，开关变换循环将重新开始，这使Ul内的LED关断并且使Ul内的光电晶体管关断。通过经由Ul的反馈控制，实现了负载调节。使用如图4所示的达林顿双极晶体管结构的工作原理可扩展至其它开关变换器电路，并且可将形成达林顿晶体管对的两个双极晶体管集成到单个4引脚器件中，或者甚至与实际的开关变换器电路一起集成到单块式器件中。图示了使用两个双极晶体管的达林顿双极结构。然而，构思可扩展至使用多个(多于两个)双极晶体管。
权利要求
1.一种开关变换器电路，包括: 作为主开关元件的达林顿双极器件，所述达林顿双极器件具有第一基极端子和内基极端子；以及 用于将电流驱动提供给所述第一基极端子以使所述达林顿双极器件导通的部件；以及基极弛张电路，其连接至所述第一基极端子和所述内基极端子以使所述达林顿双极器件关断。
2.根据权利要求1所述的开关器件，其中，所述达林顿双极器件包括分立式双极晶体管。
3.根据权利要求1所述的开关器件，其中，所述达林顿双极器件包括位于单个四引脚封装中的两个双极晶体管。
4.根据权利要求1所述的开关器件，其中，所述达林顿双极器件包括位于单块式器件的共同基板上的两个双极晶体管。
全文摘要
本发明提供一种开关变换器，其包括作为主开关元件的达林顿结构的双极器件。将电流驱动提供给第一基极端子以使达林顿双极器件导通。连接至第一基极端子和内基极端子的基极弛张电路使达林顿双极器件关断。
文档编号H02M7/217GK103199715SQ20121049149
公开日2013年7月10日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者谢潮声, 陈安邦 申请人:科域半导体有限公司