[发明专利]具有提高的电压调节精度的用于初级受控的开关电源的控制电路以及初级受控的开关电源

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于初级侧受控的开关电源的控制电路，其用于调节初级受控的开关电源的输出功率。本发明特别地涉及在初级受控的如下的开关电源中的控制电路，该开关电源具有初级侧的开关和带有至少一个辅助绕组的变压器。在辅助绕组中通过初级侧的切换过程感应出电压脉冲，该电压脉冲可以被用于调节输出功率。此外，本发明还涉及一种用于运行这种类型的开关电源的方法以及一种对应的开关电源。

背景技术

开关电源在大量电子设备中被使用，用以从电网电压中产生为了对电子组件供电所必需的低压直流电压。在此，开关电源相对于具有电网变压器的传统的电源在最多的应用情况中得以实现，因为其从一定的功率级别起就具有更好的效率并且特别只有小的位置需求。该小的位置需求首先对移动应用是有重要意义的并且可以归因于是对高频率的交流电而不是对电网电压进行变换，该高频率的交流电例如可以是位于20kHz至200kHz而不是50Hz或60Hz的电网频率。因为变压器所要求的匝数与频率成反比地下降，由此使得铜耗显著减小，并且整个变压器变得明显更小。

为了优化效率，公知有特别是初级开关式(getaktete)开关电源，其中，根据在电源的次级侧上所施加的负载来调整在高频变压器的初级侧上通过开关(例如双极性晶体管)所产生的频率，以避免高频变压器的饱和。例如，通过如下实现对于这种调整所要求的反馈：将在辅助绕组上测取的电压用作调节参数。这样的调节方法例如在欧洲专利文献EP1146630B1中示出。在该专利中描述的、用于调节开关电源的输出电流和/或输出电压的方法包括，利用每个脉冲将相等的能量加载到变压器中。

分别在断开开关的一个固定时间之后，利用采样保持元件(Sample-and-Hold-Element，S&H元件)采集并且存储在辅助绕组上的电压。

然而，该方法的缺陷是，采样时刻对于调节特性是有大的意义的并且在辅助绕组上的电压脉冲的形式极大地受到诸如输入电压、干扰大小等不同运行参数的影响。这意味着，固定地设置的对于采样时刻的值极大限制了这样调节的开关电源的灵活性和应用广度。

因此开发了改进的调节电路，用于调节初级受控的开关电源的输出功率，其使得在同时提高关于运行参数的灵活性的情况下的改进的调节是可能的。例如在德国专利文献DE10310361B4中示出的该调节电路基于如下思路：根据在前面的切换周期期间在辅助绕组上的电压脉冲的持续时间确定采样时刻。

图1示出了按照专利文献DE10310361B4示出的具有调节电路IC1的开关电源的电路图，其中，为了补偿在输出导线上的电压降，设置了三个额外的组件，即，二极管D15、电阻R110和电容C21。

以下详细解释该电路的工作原理：当接通了初级侧的开关Q2时，在变压器100的辅助绕组L8的引脚1上产生负的电压，其与在初级侧的变压器绕组L6上的电压成比例。电阻R110将该电压转换为通过电阻R105流动到电容器C21中的电流。

当初级侧开关Q2断开时，在绕组L8的引脚1上产生正的电压。其通过二极管D15被截止，从而没有电流能够通过电阻R10流动并且因此电容器C21被充电。

因为控制电路IC1总是在初级侧绕组L1中的相同电流的情况下断开初级侧开关Q2，因此晶体管Q2的接通持续时间与在接通状态下初级侧绕组L6上的电压成反比。成立：

U=L·dIdt]]>

⇒t=L·ImaxU]]>

L＝常数，并且I_max＝常数，得到

t~1U]]>