[发明专利]用于控制开关模式电源的方法和电路无效
申请号: | 200710167946.7 | 申请日: | 2007-10-26 |
公开(公告)号: | CN101179229A | 公开(公告)日: | 2008-05-14 |
发明(设计)人: | E·塞尔克莱 | 申请(专利权)人: | 萨尔康普有限公司 |
主分类号: | H02M3/28 | 分类号: | H02M3/28;H02M3/335 |
代理公司: | 中国专利代理(香港)有限公司 | 代理人: | 刘杰;张志醒 |
地址: | 芬兰*** | 国省代码: | 芬兰;FI |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 用于 控制 开关 模式 电源 方法 电路 | ||
技术领域
本发明总体涉及用于开关模式电源的控制方法和控制电路的技术。具体来说,本发明涉及利用开关模式电源的变压器把控制信息从该开关模式电源的次级侧传送到该开关模式电源的初级侧的技术。
背景技术
开关模式电源必须包括固有的控制功能,以便即使在异常情况下也能确保受控的操作。例如想象电池充电器,几乎肯定会出现这样的情况,即输入功率接通,但是却没有负载被耦合到充电器。在不采取具有某些限制效果的控制措施的情况下,持续把电功率注入次级侧将导致输出电压升高到高于标称输出电压电平。另一方面,在输出端处的短路将很容易导致输出电流高到不可接受的程度。
图1示出了根据现有技术的开关模式电源的原理图。该开关模式电源包括通过变压器103彼此分离的初级侧101和次级侧102。初级开关104控制流经初级线圈105的电流。当初级开关处于导通状态时,磁能被加载到该变压器103中。在该初级开关被转到非导通状态之后,存储在该变压器中的磁能被释放到次级侧。在次级侧的二极管106只允许电流在一个方向上流经次级线圈107。耦合在该设备输出端两端的电容器108平滑输出电压。这种开关模式电源的一个固有的优点在于,在初级侧101与次级侧102之间存在电分离(galvanic separation)。因此,初级侧与次级侧的电势可以相对于彼此浮动。
所述开关模式电源包括监督电路113,其监控输出电压和输出电流的电平。在该例中,利用旁路电阻器109来监控输出电流。该监督电路形成用于控制初级开关104的操作的控制信息。由于该开关模式电源的初级侧和次级侧的电势可以相对于彼此浮动,因此在从监督电路113到控制单元115的信号路径上需要电分离,该控制单元115产生驱动初级开关104的栅极(或基极)的信号。通过隔离器电路114把所述控制信息从监督电路113递送到控制单元115,该隔离器电路114例如可以是光学隔离器。然而,该隔离器电路114是一个在开关模式电源的总的材料和组件成本中占有重要地位的组件。此外,光学隔离器特别容易受到杂质的不利影响。
图2示出了根据现有技术的开关模式电源。该开关模式电源包括通过变压器203彼此分离的初级侧201和次级侧202。初级开关204控制流经初级线圈210的电流。该开关模式电源包括监督电路213,其监控输出电压和输出电流的电平。该监督电路形成用于控制初级开关204的操作的控制信息。该监督电路操作一个开关205,该开关在变压器203的次级端子之间耦合低阻抗电组件207。当该低阻抗电组件207在初级开关204的导通状态期间被耦合在该变压器的次级端子之间时,在该变压器的初级电流中出现峰值。因此,所述控制信息以初级电流中的峰值形式从次级侧202递送到初级侧201。由于二极管206的存在,输出电容器208不会经由该低阻抗电组件207放电。利用控制单元215检测到初级电流中的峰值,该控制单元产生驱动初级开关204的栅极(或基极)的信号。在该例中,利用旁路电阻器209监控初级电流。US 4 930 060公开了基于上述内容的解决方案。
所述低阻抗电组件207的阻抗必须小到使得初级电流中的峰值强到足以允许利用控制单元215可靠地检测到所述控制信息。另一方面,所述阻抗必须大到使得初级电流中的峰值小到不需要对初级开关204进行过度超定制(over-dimensioning)。在许多实际情况中,可能很难满足上述边界条件。
与图1和2中示出的开关模式电源相关的一个特征在于,对输出电压的控制较慢,特别是在其中输出电压高于其参考值的情况下。这是由于可以通过操作初级开关104、204对输出电容器108、208进行充电,而不能对其进行放电。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于控制开关模式电源的电路设置,从而可以消除或者减轻与现有技术相关的缺陷。本发明的另一个目的是提供一种用于控制开关模式电源的方法,从而可以消除或者减轻与现有技术相关的缺陷。本发明的另一个目的是提供一种开关模式电源,从而可以消除或者减轻与现有技术相关的缺陷。
本发明的所述目的是通过为开关模式电源配备次级开关和控制电路来实现的,从而使得该开关模式电源的次级侧能够把磁能充到该开关模式电源的次级侧与初级侧之间的变压器中。该控制电路适于根据与次级侧相关联的至少一个电量来控制次级开关。
与现有技术解决方案相比,本发明带来显著的益处。下面将讨论所述益处。
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