专利名称：脉冲混合调制型开关电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种脉冲混合调制型开关电源，特别是用于GSM移动通信系统中的电源。
在移动通信系统中，由于其设备的特殊性，对电源模块的外形尺寸也提出了更高的要求，也就是说，在其功率密度上提出了更高的要求。为了满足其高功率密度的要求，我们不得不选用高效率的主拓扑电路-谐振箝位单端正激电路。其主电路的特点为1、占空比δ的取值可大于50％、小于100％；2、采用谐振电容器来去除主变压器上所剩余的磁能，这比变压器上增加去磁绕组的效率要高几个百分点。这样，主变压器在加工上，既简单、方便，而且体积又可以做得更小。其控制电路采用的是原边电流型控制方式。但谐振箝位单端正激电路采用谐振电容器去磁时，它正常使用的占空比δ一般小于50％。在占空比δ的取值大于50％、小于100％的情况下，电源模块在输入电压高、输出端频繁短路、再放开时，不需几个回合就会将主开关管打坏掉。
本发明的目的就是为了解决以上问题，提供一种脉冲混合调制型开关电源，使其在占空比δ的取值大于50％、小于100％的情况下，无论输出负载怎样变化，电源模块仍能很好、可靠地工作而不致于烧坏主开关管。
本发明实现上述目的的方案是一种脉冲混合调制型开关电源，包括直流电压输入端、变压器、主开关管、谐振电容器和控制电路，谐振电容器与变压器的原边并连，主开关管的一端与变压器原边的一端相连，另一端接地，其控制端接控制电路的输出信号，其特征是还包括前馈采样电阻，它的一端与直流电压输入端的正端相连，另一端接到脉宽调制器的三角波振荡器(R／Ct)脚上，作为时钟振荡充电信号的一部分。
由于采用了以上的方案，通过前馈采样电阻来限制电路中的最大占空比(由原来的单纯脉宽调制变为脉宽和频率同时调制)，从而达到控制主变压器在输入高电压、输出端频繁短路，再放开时的最大能量能完全被谐振电容器所箝住，保证了开关管上的最大关断电压值在开关管本身所允许的工作电压范围内，这样就保证了主开关管工作的可靠性。
图1是本发明实施例的电路示意图。
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
本发明的提出是基于如下基本发现在占空比δ的取值大于50％、小于100％的情况下，用谐振电容器去磁之所以会造成在某些极端情况下烧管子的原因主要是在主变压器去磁上。在输入电压最高、输出端突然短路再放开时，此时贮存在主变压器上的能量最大，如果该储存在变压器中的能量无法很快释放掉的话(用谐振电容器去磁、并且占空比较大时，就会出现这种情况)，那么加在主开关管漏源极间的电压就会越冲越高，一旦该开关管Vd-s上的电压超出其极限耐压值时，开关管就会被击穿、损坏。(但并非占空比δ的取值大于50％就一定会损坏开关管，而是在极限状态时才会发生这种情况，本发明就是靠限制极限状态下占空比δ的最大取值而实现其发明目的的)。
据此分析，本发明的设计方案如图1所示。
本来原控制电路是一个目前最为盛行的脉宽调制控制器PWM，如图1中就是一个由脉宽调制芯片UC3843组成的脉宽调制控制器PWM。它包括直流电压输入端Vin、变压器T、主开关管S、谐振电容器C2和控制电路，谐振电容器C2与变压器T的原边并连，主开关管S的一端与变压器T原边的一端相连，另一端接地，其控制端接控制电路的输出信号。
为了解决变压器去磁问题，在该电路中，特通过前馈采样电阻R1(可采用大于或者等于四分之一瓦的电阻器，其电阻值可根据具体电路而定。)从直流输入Vin正端取出一个电压信号叠加到脉宽调制器的三角波振荡器R／Ct脚(即UC3843第四脚)上，这就将一个典型的脉宽调制控制器PWM变换成了一个既调频又调宽的脉冲混合控制器PHM。它的工作原理为当输入电压发生变化时，其时钟振荡器三角波的频率也随之发生变化。在输出负载一定时，输入电压越高，脉冲宽度越窄，时钟振荡频率就越高；在输入电压一定时，负载越大，脉冲宽度越宽，振荡频率不变。
以48V电压输入的二次电源模块为例，通常其主开关管的最大耐压值都选为200V。这种关键元器件参数值的选取，一般都要遵循高效率、低成本的原则。本发明在该主电路中的作用主要为通过前馈采样电阻R1来限制电路中的最大占空比δ，从而达到控制主变压器在输入高电压、输出端频繁短路，再放开时的最大能量能完全被谐振电容器C2所箝住，保证了开关管Vd-s上的最大关断电压值在开关管本身所允许的工作电压范围内，这样就保证了主开关管工作的可靠性。
图1中所示实施例的脉宽调制芯片型号为UC3843，但也可采用UC3842，UC3842和UC3843共同点为1、芯片内部功能完全相同；2、两者均为电流型PWM调制器；3、最大占空比δ均小于100％。二者的不同点为开启电压(UVLO ON)和关断电压(UVLO OFF)不同。UC3842的开启电压为16．0V，关断电压为10．0V，UC3843的开启电压为8．5V，关断电压为7．9V。
本发明在电路上只需增加一只大于或者等于四分之一瓦的电阻器，就可以实现了该功能。在成本上，几乎可以忽略不计。该发明不但电路简单，而且最为重要的是它完全可以解决了原电路中未能解决的问题。
权利要求
1.一种脉冲混合调制型开关电源，包括直流电压输入端(Vin)、变压器(T)、主开关管(S)、谐振电容器(C2)和控制电路，谐振电容器(C2)与变压器(T)的原边并连，主开关管(S)的一端与变压器(T)原边的一端相连，另一端接地，其控制端接控制电路的输出信号，其特征是还包括前馈采样电阻(R1)，它的一端与直流电压输入端(Vin)的正端相连，另一端接到脉宽调制器的三角波振荡器(R／Ct)脚上，作为时钟振荡充电信号的一部分。
2.如权利要求1所述的脉冲混合调制型开关电源，其特征是所述前馈采样电阻(R1)是一只大于或者等于四分之一瓦的电阻器。
全文摘要
本发明公开一种脉冲混合调制型开关电源,包括直流电压输入端、变压器、主开关管、谐振电容器和控制电路。谐振电容器与变压器的原边并连,主开关管的一端与变压器原边的一端相连,另一端接地,其控制端接控制电路的输出信号,其特征是:还包括前馈采样电阻,它的一端与直流电压输入端的正端相连,另一端接到脉宽调制器的三角波振荡器上,作为时钟振荡充电信号的一部分。本发明保证了主开关管工作的高可靠性。
文档编号H02M3/335GK1281288SQ0012204
公开日2001年1月24日 申请日期2000年8月1日 优先权日2000年8月1日
发明者杨光成 申请人:深圳市华为电气技术有限公司