[发明专利]可同步电源

说明书

本发明涉及的是用一个PWM变压器部分实现的同步运行方式下通过一个PFC变压器部分进行功率因数修正的可同步电源。

带功率因数修正的电源主要由一个用于功率因数修正(PFC)的PFC变压器部分和具有变换和网络分隔功能的常规脉冲变压器组成。除了其它的控制方法(例如频率控制)外，脉宽调制是脉冲电源最常用的控制方法。此时将一个通常为固定频率(脉冲频率)的锯齿波电压与一个第二电压即可调电压进行比较。可调电压数值的改变相对于脉冲频率来说通常很慢。比较器对两个电压的比较结果是产生一个矩形信号，在这一具有恒定周期的矩形信号上通过改变可调电压可以调节高低电平之间的比例。如果给一个开关的高电平分配一个接通时间(T_EIN)，给低电平分配一个切断时间(T_AUS)，则产生一个恒定周期(1/T)的键控比例

T_EIN/T其中T=T_EIN+T_AUS脉冲变压器从输入到输出的能流由键控比例规定。

对于由一个PFC变压器部分和一个PWM变压器部分组成的电源来说，显然其两个控制部分的运行频率需要同步，以便减少过耦合或者相互的干扰影响。

对于PFC变压器部分其键控比例必须在0到0.99之间可调，而对于PWM变压器部分在0到0.5之间可调。

公知的集成电路有托科(TOKO)公司的组件TK84819，线性技术(Linear Technology)公司的组件LT509，和微线(Micro Linear)公司的组件ML4824。

在迄今已知的方法中，振荡器产生一个非对称侧缘(例如上升缘98％，下降缘2％)的与脉冲频率相同的锯齿波电压，它用于PFC变压器部份的脉宽调制。PWM变压器部分这一缩短的键控比例可通过以下方式获得，即把PWM变压器部份可能的接通点延迟，延迟的程度是振荡器频率的一个固定的百分比(例如53％)。它可以通过一个电容器比较振荡器的锯齿波电压与一个规定的(相应于键控比例53％的)阈值来实现。

这种方法的特征是不可能在不影响PWM变压器部分减小的键控比例的情况下来实现振荡器的同步。

本发明的任务是制造一种没有这种缺点的可同步电源。

该任务的解决方案是，两个变压器部分采用同样的运行频率，而且PFC变压器部分以99％的键控比例、PWM变压器部分以50％的键控比例运行，振荡器或者一个外部供给的同步信号以相对于操作频率至少两倍大小的频率工作，PWM变压器部分的键控比例极限最大为50％。

本发明的改进方案是，PWM变压器部分的键控比例极限由一个分频器-触发器限制在最大为50％；两个变压器部分用不同的、一个变压器部分为另一变压器部分的整数倍的运行频率运行，特别是PWM变压器部分用PFC变压器部分的双倍频率运行，以及PFC变压器部分的最大键控比例可以达到其脉冲周期的99％，而PWM变压器部分的最大键控比例可以达到其脉冲周期的50％，其中通过数字分频器和一个分频器-触发器限制键控比例；同步信号持续地或者断续地叠加在振荡器上；PWM变压器部份的接通平面相对于PFC变压器部分延迟50％的PWM变压器部分的周期持续时间。

下面对照3个附图详细说明本发明。

图1是根据本发明的一个带电流控制的集成控制电路的电源单元电路框图；

图2是根据本发明的一个带电压控制的集成控制电路的电源单元电路框图；

图3是在图1中表示的集成控制电路的电路框图。

图1中的带功率因数修正的开关电源设备按已知方式构造，包括输入端17以及顺序相连的扼流圈18、电容器19和整流器20。整流器20的正极经由电阻器25、电感器26、二极管28和一个变压器31相连。整流器20的负极经由电阻器40、二极管39和变压器31的一个绕组以及经由电阻器40和一个MOSFET(金属氧化物场效应晶体管)37及变压器31的第二绕组相连。在电阻器25与电感器26串联的接点和整流器20的负极之间接有一个电容器27，在电感器26后面并联第二个MOSFET29作为参考电位。

开关电源部分的输出电路由两个二极管32和33以及顺序连接的线圈34和电容器35组成，它们以公知的方式相接。从端子36可以取出输出电压。

集成控制电路IC具有接点1-16，其上通过各个电阻器41-44、46-48以及组件57-67经由在图1或者图2中表示的连线与开关电源设备连接。元件51到56构成一个带光电耦合器件56的反馈分路。