专利名称：可调直流电压稳压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用控制开关装置导通时间的方法稳定次级直流输出电压的可调直流电压稳压器。
为了稳定次级直流输出电压，将次级直流输出电压的误差电压转换成电流将它放大并反馈给初级回路。用于放大反馈电流的电路用一个集成电路(IC)做成。使该电路放大IC中的反馈电流、并将其与一输出控制IC中的一振荡器和一驱动器放在一起，可以得到最佳电流放大倍数。从而由于环境温度造成的电流放大倍数的离散、晶体管hfe参数的离散等等得以减小，而由包含于次级直流输出电压中的波纹电压引起的电源电路的异常振荡得以防止。从而，可调直流电压稳压器得以改进。
近来，对于负载小于150瓦左右，要求有低成本的开关稳压器，并且通常用具有环形的扼流圈的自激型开关稳压器。
图1表示已有的可调直流电压稳压器的方框图。
振荡器1由于充放电的电容器与电阻器而振荡产生方波。振荡器1的输出使开关装置3通过驱动器2执行开关动作。开关装置3通常使用MOS FET(金属氧化物半导体场效应晶体管)器件。开关电压从开关变压器4的初级绕组41传递到次级绕组42、43和44。次级直流电压V1、V2和V3分别通过整流电路45、46和47输出，各整流电路由一个串联的整流器和一个并联的电容器组成。从次级绕组43输出的次级电压V2加至误差放大器10，并与误差放大器10的参考电压作比较。还把从次级绕组44输出的直流输出电压V3通过一光耦合器11的初级侧的二极管加至误差放大器10，而正比于误差电压的电流If在光耦合器11初级侧的二极管中流动。虽然以图1中的次级直流输出电压V2加于光耦合器11初级侧的二极管，但是可以用另一次级直流输出电压V1代替V2。次级直流输出电压V1加于光耦合器11的次级侧。误差电流If由光耦合器11放大，而在光耦合器11的次级侧有一电流β×If流动。这里β是光耦合器11的电流传输系数。该电流由晶体管12放大而后对电容器6充电，晶体管12以复合晶体管形式接于光耦合器11的次级侧。晶体管12的输出电流Ic由下式表达Ic＝hfe×K×β×If其中hfe是晶体管12的电流放大系数；K是晶体管12的阻尼系数。
当开关器件3导通时，连接于振荡器1的电容器7在低电压(约0.9V)下充电。电容器6被来自晶体管12的充电电流Ic从约0伏特开始充电，而当电容器6上的电压达到振荡器1的阈值电压(约0.7伏特)时，振荡器改变其输出极性，开关器件由通变断。同时，电容器6通过振荡器1中的放电电路迅速放电，电容器6上的电压降到零伏特。
在开关器件关断时，电容器7两端的阻抗是高的，并且电容器7开始通过并联连接的电阻器8放电。在电容器7两端的电压下降到约0.1伏特时，振荡器1改变其输出极性，并使开关器件3转而导通。同时，电容器再度迅速充电至约0.9伏特。重复上述动作，开关器件3连续起充、放电作用。在电容器6的充电电流Ic变大时，充电时间变短，而电容器6的电压达到振荡器1的阈值电压的时间Ton变短。这些情况用图2中的波形加以说明。
从开关变压器4的次级绕组42得到的直流电压V1通过整流电路45提供给振荡器1与驱动器2。电阻器9是可调直流稳压器转向导通时的起动电阻器。用固定开关器件3的非导通时间Toff而改变其导通时间Ton的办法来控制输出电压。
在次级直流输出电压V2增加时，光耦合器11的初级电流增加，而在光耦合器11和晶体管12放大的、晶体管12的输出电流Ic也增加。在电流Ic增加时，电容器6的充电时间，也就是开关装置3的导通时间减小，向开关变压器4的次级侧提供的能量亦减少，次级直流输出电压亦减小，结果，次级直流输出电压的增加受到抑制而稳定了输出电压。如此构成了反馈回路。
图3对控制电流Ic与导通时间Ton之间的关系加以说明。为了缩短导通时间Ton，必须增加控制电流Ic。尤其在要求小于1微秒的导通时间Ton轻负荷的情况下，必须有7至10毫安的控制电流Ic。
当可控直流电压稳压器用于电视机时，通常把诸如磁带录像机等电子装置连接于次级直流输出电路。在不具有电源变压器的装置上，开关变压器的初级被连接于交流供电线路上。因而，从开关变压器的次级侧到初级侧反馈回路应在某处隔离。光耦合器11是用于隔离的。
用输出控制IC5把振荡器1和驱动器2做在一起。
然而，在已有技术的电路中，用来放大反馈电流且以复合晶体管形式接于光耦合器11的次级的晶体管12的加入是为了获得对于轻负荷足够的电流作为用于控制开关器件导通时间的电流Ic。因而，电流放大系数hfe×K×β变得很大，而电路就有易于受环境温度影响，以及由于晶体管hfe参数的离散造成的电流放大系数的离散，由次级直流输出电压的波纹分量而易于产生异常振荡等问题。
本发明解决了上述问题，并提供一可控直流电压稳压器，该稳压器在输出控制IC中具有放大反馈电流的电流源电路，把一光耦合器连至输出控制IC，把电流放大系数置于最佳值，可得到耐受环境温度影响的稳定的性能，同时，通过将电流放大系数的离散抑制到最小而防止控制电路的异常振荡。
本发明可控直流电压稳压器包含一处于输出控制IC中的、连接成多级的电流源电路，并将来自光耦合器的反馈电流放大到最佳值，例如7到10倍。决定开关器件导通时间的电容器连接于电流源电路。
根据本发明，稳定的可控直流电压稳压器，由于采用IC代替以复合晶体管形式连接的晶体管构成电路，故可以得到任何最佳电流放大系数且其离散很小，能进行从轻负荷到重负荷广大范围的稳定电压控制，在环境温度影响下能保持稳定，能防止由次级直流输出电压的波纹分量引起的异常振荡。
图1是已有的可控直流电压稳压器的方框图。
图2示出可控直流电压稳压器的波形。
图3示出控制电流Ic与导通时间Ton之间的关系。
图4是本发明可控直流电压稳压器一实施例的方框图。
本发明可控直流电压稳压器一实施例的方框图示于图4。对于与图1中的元件和部件，功能相同的部分标以相同的号码并省略其说明。
光耦合器11的次侧连接于电流放大器15。用电流放大器15代替已有技术中的复合晶体管形式连接的晶体管12对光耦合器11的次级电流加以放大，并向电容器6充电。其他性能与已有技术相同故省略其说明。
光耦合器11的次级电流β×If被电流放大器15放大α倍，Ic＝α×β×If并向电容器6充电。电流放大器15由一IC组成，易于得到α＝7至10的电流放大系数α。由于电流镜面电路(current mirror circuit)的电流放大系数取决于两个连接于两晶体管射极的电阻器阻值之比，由于晶体管参数hfe、环境温度等造成的影响是很小的。把电流镜面电路连接成多级、选择级数和两个连接于两晶体管射极的电阻器的阻值之比使得很容易得到不受晶体管参数hfe、环境温度等的任何影响的所希望的电流放大数值。而且、将一IC中的电流放大器15与振荡器1和驱动器2做在一起，可减少尺寸与成本。
与已有技术相同，误差放大器10和光耦合器11的初级侧可以连接于同一次级直流输出端。
根据本发明一说明性的实施例，可以将反馈电流的放大系数设置于任意最佳值，而且，可以做成能在从轻负荷到重负荷大范围内稳定地控制直流输出电压、能在环境温度影响下保持稳定、电流放大系数的离散小，且能防止由次级直流输出电压的波纹分量引起的异常振荡的可控直流电压稳压器。
本发明可以以其他具体形式实施而不背离其精神实质或基本特征。因而，本实施例在所有方面都应认为是说明性的和非限制性的，本发明的范围是由所附的权利要求指出的，而不是由上述描述指出的，因而把所有不超过权利要求的等价定义和范围的变化包括在内。
权利要求
1.一种可控直流电压稳压器，包含有由电容器的充放电引起振荡的振荡装置；由所述振荡装置的输出控制的开关装置；与所述开关装置串联连接并跨接于直流电源两端的变压器装置；连接于所述变压器装置的次级绕组、用于取出直流输出的次级整流装置；用来放大所述次级整流装置的输出电压与参考电压之差，并将差值电压变成电流的误差放大装置；用来隔离和放大在所述误差放大装置中变换的误差电流的光耦合装置；以及用来放大所述光耦合装置的输出电流的电流放大装置，其特征在于，所述振荡装置与所述电流放大装置包含于一个集成电路中；而所述次级整流装置的输出电压用借助于所述电流放大装置的输出电流控制所述振荡装置的导通时间的方法使其稳定。
2.一种可控直流电压稳压器，包含有由电容器的充放电引起振荡的振荡装置；由所述振荡装置的输出控制的开关装置；与所述开关装置串联连接，跨于直流电源两端的变压器装置；连接于所述变压器装置的次级绕组、用于取出直流输出的次级整流装置；用于放大所述次级整流装置的输出电压与参考电压之差，并将该差值电压变成电流的误差放大装置；以及用于放大在所述误差放大装置中变换的误差电流的电流放大装置，其特征在于，所述电流放大装置是由多个多级电流放大器级联组成的；并且，所述次级整流装置的输出电压用借助于所述电流放大器的输出电流控制所述振荡装置的导通时间的方法使其稳定。
3.一种可控直流电压稳压器，包含有由电容器的充放电引起振荡的振荡装置；借助于所述振装置的输出，输出用于控制后续开关装置开关的驱动信号的驱动装置；受所述振荡装置的输出控制的开关装置；与所述开关装置串联连接，跨于直流电源两端的变压器装置；连接于所述变压器装置的次级绕组，用于取出直流输出的次级整流装置；用于放大所述次级整流装置的输出电压与参考电压之差，并将差值电压转变成电流的误差放大装置；以及用于放大在所述误差放大器装置中变换的误差电流的电流放大器装置，其特征在于，所述振荡装置、所述驱动装置以及所述电流放大器装置包含于一个集成电路中；所述电容器插在所述集成电路与所述直流电源之间；而所述次级整流装置的输出电压用借助于所述电流放大装置的输出电流控制所述振荡装置的导通时间的办法使其稳定。
全文摘要
本发明揭示一种能实现稳定的电压控制的可控直流电压稳压器。一电流源电路被包含于输出控制IC中，并将来自光耦合器的反馈电流放大7到10倍。决定开关器件导通时间的电容器连接于电流源电路。在轻负荷到满负荷的大范围内取得稳定的电压控制。由于可得到能经受环境温度条件影响、且离散小的电流放大系数，电源电路不会由于次级直流输出电压中的波纹分量而发生异常振荡。
文档编号H02M3/28GK1130273SQ9511933
公开日1996年9月4日 申请日期1995年11月15日 优先权日1994年11月15日
发明者小西启文, 山中正宪 申请人:松下电器产业株式会社