[发明专利]用于控制一个开关电源中的一个开关的开关电源和方法

说明书

本发明涉及一种开关电源，这种开关电源具有一个开关，在测量一个控制信号后，这个开关将一个电源电压施加到一个变压器的初级线圈上；这种开关电源具有脉冲宽度调制器，为了准备控制信号，依赖于输出电压的第一个控制信号和一个依赖于通过初级线圈的电流信号输出到这个脉冲宽度调制器。

这种方式的开关电源用于向一个在次级侧连接到开关电源的输出端子上的负载提供直流电源。这个在输出侧的直流电源将不依赖于负载继续保持恒定。为了产生输出电压，在开关接通时，初级线圈通过电源接收能量，并且在开关断开后，这些能量通过变压器的次级线圈和一个整流装置输出到负载。在固定频率的开关电源中，在周期性的时间间隔内，测量控制信号后，闭合开关，其中，各个控制脉冲的持续时间的变化依赖于输出电压，并且随着输出电压下降或者负载上升时延长。在特别用于监视器和电视机种的开关电源中，为了在脉冲宽度调制器中产生控制脉冲，使用一个所谓的“电流模式调节”。这时，开关长时间保持闭合，直到在接通后，通过初级线圈的上升的电流或者依赖于这个电流的电流信号达到调节信号的电平。

如果在开关间隔期间，变压器没有向负载输出能量，那么在输出侧短路时会出现问题。在开关下一次接通时，电流几乎立刻上升到一个值，当这个值时，开关断开。因此在理想功能的开关电源中时，接通时间将很短。实际中，通过在脉冲宽度调制器中的信号处理确定从达到电路信号的断开值到开关断开的信号持续时间。在达到开关的开关门限和开关实际接通之间，初级电流继续升高。如果在开关接通的时间内，变压器接收更多的能量，比在开关间隔内向次级侧输出的能量更多，初级线圈的磁场上升，因此初级电流总是继续升高，直到损坏组件。在已经公开的这种方式的开关电源中，为了避免损坏，提供第二个开关门限，当第一次超过时，由电流信号断开开关电源。在一段等待时间后或者在这个开关电源从网络分开后，再次接通这个开关电源。

与此相反，本发明提供产生控制信号的第二个调节信号，这个信号依赖于通过初级线圈的电流进行变化。第二个调节信号象第一个调节信号一样给出一个断开门限，在达到这个断开门限后，电流信号在测量控制信号后将断开开关。用于断开的测量结果在此是一个调节信号，电流信号首先达到这个调节信号的值。为了产生长的控制脉冲和保持输出电压，在短路情况下，依赖于输出电压的第一个调节信号采用一个最大值，但是为了得到较短的接通时间，第二个调节信号在这种情况下可以依赖于通过初级线圈的电流变小。如下设计第二个调节信号，在开关电源按规定工作时(没有短路)，第二个调节信号采用一个恒定值，这个值位于第一个调节信号的这个值之上，因此它不影响接通时间。

根据本发明的实施形式，提供一个具有一个输出段子的信号产生装置，在这个输出端子上，可以得到第二个调节信号，这个信号产生装置具有一个输入端子，一个依赖于通过初级线圈的电流的电流信号可以输出到这个端子上。这是电流信号优选的是这样一个电流信号，这个信号输出到产生控制信号的脉冲宽度调制器上。

优选的信号产生装置具有一个电流源和一个电容的串联电路，这个电容位于一个电源电压电位和参考电位之间，其中作为电压可以在电容上取得第二个调节信号。为了改变第二个调节信号，提供和电容并联的第二个开关，在测量依赖于通过初级线圈的电流或者电流信号的第二个调节信号后，可以控制这个这个开关，以便于给电容放电，并且减小第二个调节信号。

为了准备第二个调节信号，并且为了控制开关，优选提供一个比较装置，这个装置将电流信号和一个参考信号比较，如果电流信号超过参考信号，并且这个装置关闭开关，以便于向电容放电。优选的如下构成开关：如果第二个控制信号大并且可逆，可以依赖于第二个控制信号设置负载段的电阻，以便于能够快速向电容放电。

根据实施形式提供：作为运算(Transkonduktanz)放大器构成比较装置，作为双极双晶体管构成开关，在输入端子上，电流信号和参考信号可以输出到比较器。在运算放大器的输出上，可以得到一个电流，这个电流随着信号差的增长而升高。这个电流输出到双极双晶体管的基极，因此这个电流传输得越好，输入信号的差越大，以便于能够使电容较快的放电，因此通过第二个调节信号提供的开关门限，它能较快的降低。

本发明的另一个实施形式提供：使用场效应管作为开关，一个差分放大器作为比较装置。差分放大器将输入上的信号差转换为输出电压，使用这个输出电压控制这个场效应管，传导得越好，差分放大器的输出电压越大。