专利名称：能够减少其响应时间的开关式电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一个开关式电源(SMPS)；特别是一个改进的SMPS，在万一发生AC输入电源故障时，有效地处理在其中预充电的经整流的AC电源，从而在此AC输入电源恢复并重新供电时减少此SMPS的响应时间以产生稳压的DC输出电压。
正如众所周知，SMPS广泛使用于多种多样的电子/电气的应用中，和普通的电源相比，SMPS以其高性能和紧凑性而受到工业界的普遍喜爱，它适用于把一个AC输入电源变换为多个稳压的DC电压。SMPS基本上包括一个用于对AC输入电源整流的全波整流器，一个滤波装置用于滤波包含在经整流的AC输入电源中的高频成分，一个变压器用于按比例缩小经过滤波的AC输入电源的电压以提供多个按比例缩小的AC电压，以及一个具有多个二极管和大容量电容器的整流装置用于整流和滤波此多个按比例缩小的AC电压以产生和提供稳压的DC电压给有关的负载。SMPS还包括一个初始驱动电容器，一个开关晶体管以及一个产生开关控制信号的开关控制电路。
在SMPS中，开关二极管首先在一个初始时间(to)通过初始驱动电容器被整流的AC输入电源所启动，从此以后，开关二极管就由开关控制信号控制。通常，控制信号起的作用是把AC输入电流的正弦波形变换为其波峰大致符合正弦波形的窄脉冲形式，这样的电流形式往往不但增加功率因数而且减少在全波整流器上的应力，其中这里用到的功率因数表示在实际功率和表观功率之间的一个比值。
对一个SMPS的AC输入电源的供给有时会由于例如一个电源故障、在一个耦合在其上的负载上的过载以及诸如此类的原因而被中断，由此而停止了从SMPS产生稳压的DC电压。在这种场合，当AC输入电源恢复了或向其供电时，为了立即恢复从SMPS产生稳压的DC电压，在滤波装置中已预充电的整流AC电源通常要通过例如初始驱动电容器、开关二极管、切换控制电路和变压器的初级绕阻线圈等放电，其中已充电的AC电源所需的放电时间取决于一个正比于在放电中所涉及到的所有装置的总阻抗值的时间常数。
然而，由于总阻抗值一般是大的，传统的SMPS即使在AC输入电源已经对其恢复供应时也不能够在相当于一个由此大阻抗总值所决定的响应时间的期间内产生稳压的DC电压。
因此，本发明的一个基本目的是提供一个改进的SMPS用于在AC输入电源故障而供电中断的场合有效地处理其中一个预充电的整流的AC电源，从而显著地减少SMPS在AC输入电源恢复供应时产生稳压的DC电压的响应时间。
按照本发明，提供了一个改进的SMPS用于从一个AC输入电源输出多个稳压的DC输出电压到多个负载，它包含一个第一整流器用于对AC输入电源整流和充电以产生一个在预定范围之内的整流AC电源信号；一个变压装置用于从整流AC电源信号产生多个按比例缩小的AC电源信号；
一个第二整流器用于从多个按比例缩小的AC电源信号产生和提供多个稳压的DC输出电压通过连接到其上的各自的负载线连到多个负载；以及一个单元用于如果发生AC输入电源对SMPS的供电中断，就将第一整流器中预充电的整流AC电源信号接地，从而当AC输入电源供应恢复时立即产生多个稳压的DC输出电压。
本发明的上述和其他目的和特性从以下结合附图一起给出的较佳实施例的说明中将显而易见，附
图1是本发明的一个框图，说明一个能够减少其上的响应时间的新颖的SMPS。
参看图1，说明了配有本发明的放电电路30的一个新颖的SMPS100的框图，用于将一个AC输入电源变压为多个所需要的电压，例如两个稳压的DC输出电压V1和V2的SMPS100，包含一个第一桥式整流器20、一个滤波电容器26、放电电路30、一个初始驱动电容器38、一个开关晶体管39、一个变压器40、一个整流装置50、一个开关控制电路60、一个误差值发生器70以及一个光电耦合器80。
如图1所示，一个在线10和线12上的AC输入电源通过包括4个整流二极管21至24的第一桥式整流器20整流并且也被也包括4个整流二极管即二极管21、22和包含在放电电路30中的二极管31和32的第二桥式整流器整流。从第一桥式整流器20来的第一整流AC电源经过滤波电容器26供应给放电电路30的电阻33、变压器40和初始驱动电容器38，而来自第二电桥整流器的第二整流AC电源则通过放电电路30的一个电容器34和一个电阻35馈送给开关晶体管36的基板。
滤波电容器26跨接在第一桥式整流器20的输出端上，其作用是旁路高频微波以防止它们暴露在来自第一桥式整流器20的整流AC电源上。连接在滤波电容器26的输出和开关晶体管39的基极之间的初始驱动电容器38的作用是在一个初始时间(to)从滤波电容器26传输大量电流到开关晶体管39的基极作为它的初始驱动控制信号，在初始时间(to)之后，初始驱动电容器38只从滤波电容器传输少量的电流到开关晶体管39的基极。
开关晶体管39，其中它的基极是耦合到初始驱动电容器38和开关控制电路60的，而它的集电板连接到变压器40的初级绕组线圈T1上，交替地开启和关闭变压器40的初级绕组线圈T1。正如在此技术中众所周知的，开关晶体管39的操作首先由在初始时间(to)从初始驱动电容器38来的电流所控制，但是自此以后，由于如上面所提到的从初始驱动电容器38那里来的电流量变得非常之小，此操作是由从开关控制电路60来的开关控制信号控制的。正如在此领域中众所周知，这个操作使AC输入电源的正弦波形能够变换到其波峰大致符合正弦波形的窄脉冲的形式，从而增加SMPS的功率因数。
如在图中所示，变压器40有一个初级绕组线圈T1和三个次级绕阻线圈T21到T23。初级绕组线圈T1的一个接头耦合到桥式整流器20、滤波电容器26和初始驱动电容器38上，而其另一个接头连接到开关晶体管39的集电极。另一方面，第一次级绕组线圈T21的一个接头连接到开关控制电路60而其另一个接头接地，第二次级绕组线圈T22的一个接头耦合到整流装置50的一个整流二极管51的阳极上，而其另一个接头接地。最后，第三次级绕组线圈T23的一个接头耦合到整流装置50的一个整流二极管53的阳极上，而其另一个接头接地。正如在此技术中众所周知的，变压器40起的作用是按比例缩小从滤波电容器26来的输出电源以产生多个按比例缩小的AC信号，例如，两个按比例缩小的AC电源信号。
这两个由变压器40产生的按比例缩小的AC电源信号分别提供给整流装置50的它们相应的整流二极管51和53，在包括整流二极管51和53以及大容量电容器52和54的整流装置50处，这两个按比例缩小的AC电源信号的每个高频组分都被整流和滤波以产生和提供两个稳压的DC输出电压，V1和V2，分别到对应的负载线56和58。此外，这两个稳压的DC输出电压V1和V2之一，例如V1，提供到误差值发生器70。
误差值发生器70跨接在整流装置50的大容量电容器52的输出上，所起的作用是监测从大容量电容器52来的稳压的DC输出电压V1或者是在第一负载线56上的对应的电流值，以推得一个表示在一个监测的电压值和一个预定值TH1之间的差异的误差值，其中TH1为一实数。此后，此误差值就提供给光电耦合器80。
光电耦合器80，正如在此技术中众所周知的，它可以包括一个发光二极管和一个光电晶体管(未示出)，通过利用发光二极管把误差值的电信号转变为光信号并利用光电晶体管把光信号恢复为电信号把开关控制电路60和误差值发生器70隔开。
连接到第一次级绕组线圈T21、开关晶体管39的基极和光电耦合器80上的开关控制电路60产生一个开关控制信号使开关晶体管39能够执行一个通断操作。正如在此技术中众所周知，开关控制电路60按照在第一负载线56上的一个电压值的变化而调整开关控制信号的脉冲宽度。依靠按照来自误差值发生器70的电信号适当地改变开关控制信号的脉冲宽度，可得到所需要的DC输出电压，V1和V2。
另一方面，本发明的放电电路30包括开关晶体管36、电阻33和35、二极管31和32以及电容器34。如图所示，开关晶体管36的基板分别耦合到二极管31和32的各个阴极、电阻35和电容器34，而它的发射极则连接到电阻33，为了简明起见，在本发明的一个示范实施例中，假定开关晶体管36是一个PNP型晶体管而电阻33的阻抗值远远小于初始驱动电容器38、开关晶体管39、开关控制电路60、光电耦合器80以及变压器40的初级和第一次级绕组线圈T1和T21的总阻抗值、Z总。并且，有理由假定一个时间常数值，它可由电容器34的阻抗值和电阻35的阻抗值相乘而得到，远小于滤波电容器26的阻抗值和总阻抗值Z总相组合的阻抗值。应该理解到这两个时间常数可以在此SMPS所要求的效率的基础上决定。
从以上可以看出，在一个正常的操作中，即在AC输入功率供给到第二桥式整流器的情况下，开关晶体管36被从第二桥式整流器来的第二整流AC输入电源所关闭，在这种情况中，从滤波电容器26来的第一整流AC输入电源没有接地或放电，而是供给到初始驱动电容器38和变压器40的初级绕组线圈T1，因此，分别在负载线56和58上产生稳压的DC输出电压V1和V2。
另一方面，在长于一个预定时间(它可以等于或小于从组合电容34和电阻35的阻抗而得到的时间常数)的一般时间内，AC输入电源没有输入到第二桥式整流器的情况下，开关晶体管36将被打开，结果，在滤波电容器26中预充电的第一整流AC电源就通过具有小阻抗值的电阻33而直接接地，从而当AC输入电源对第一桥式整流器20和第二电桥整流器的供电恢复时分别在负载线56和58上立即产生所需要的DC输出电压V1和V2。
如上面所述，本发明即使在电源故障的情况下也能够有效地消除或放电以处理装在SMPS中的滤波电容器中的预充电的整流AC电源，从而显著地减少SMPS的响应时间以在AC输入功率供应恢复时产生稳压的DC输出电压。
尽管本发明已经就具体实施例进行了示出并说明，对熟悉本领域的人来说显然还可以做出许多改变和修改而并不脱离由所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一个开关式电源(SMPS)通过整流一个AC输入电源用于产生和提供多个稳压的DC输出电压给多个负载，它包含第一整流装置，用于整流此AC输入电源以产生在一个预定的范围内的一个整流AC电源信号；变压装置用于从整流AC电源信号中产生多个按比例缩小的AC电源信号；第二整流装置，用于从多个按比例缩小的AC电源信号中产生多个稳压的DC输出电压；以及放电装置用于在发生对SMPS的AC输入电源供应中断时使在第一整流装置中预充电的整流AC电源信号接地，从而当AC输入电源恢复时立即产生多个稳压的DC输出电压。
2.根据权利要求1的装置，其中放电装置包括一个开关晶体管、一个连接到其发射极的第一电阻和分别耦合到开关晶体管的基极的一个第二电阻、一个电容器和两个整流二极管。
全文摘要
开关式电源(SMPS)，包含第一整流器用于整流AC输入电源以产生整流AC电源信号；变压装置用于从整流AC电源信号中产生多个按比例缩小的AC电源信号；第二整流器用于从多个按比例缩小的AC电源信号产生和提供多个稳压的DC输出电压，通过连接到其上各自的负载线到多个负载；以及一个单元用于当对SMPS的AC输入电源供电中断时，使在第一整流器中预充电的整流AC电源信号接地，当供电恢复时立即产生多个稳压的DC输出电压。
文档编号H02M7/12GK1132420SQ95119438
公开日1996年10月2日 申请日期1995年12月29日 优先权日1995年3月31日
发明者洪在奎 申请人:大宇电子株式会社