一種pfc用的同步開(kāi)關(guān)電路的制作方法
【專利摘要】一種PFC用的同步開(kāi)關(guān)電路，其輸入正端通過(guò)第一電阻分別與第二電阻及三極管的基極連接，第二電阻的另一端與輸入負(fù)端連接，三極管的集電極通過(guò)第四電阻分別與第五電阻及MOS管的柵極連接，第五電阻的另一端與輸入負(fù)端連接，MOS管的源極與輸入負(fù)端連接，MOS管的漏極與輸出負(fù)端連接；輸入正端還通過(guò)第一穩(wěn)壓管與三極管的發(fā)射極連接，三極管的發(fā)射極還通過(guò)第三電阻與輸入負(fù)端連接；輸入正端還與輸出正端連接。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明PFC用的同步開(kāi)關(guān)由于采用晶體管電路來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)同步功能，縮小了同步開(kāi)關(guān)的體積，響應(yīng)速度快，并且完全排除了現(xiàn)有同步開(kāi)關(guān)的繼電器內(nèi)觸點(diǎn)的跳火因素，從而完全能滿足煤礦等高危行業(yè)對(duì)電氣安全的高要求。
【專利說(shuō)明】-種PFC用的同步開(kāi)關(guān)電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及帶PFC的開(kāi)關(guān)電源，特別涉及后級(jí)存在多路變換器并聯(lián)的系統(tǒng)中，對(duì) 輔路使用的同步開(kāi)關(guān)電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，由于工業(yè)與民用都經(jīng)常需要把各種電網(wǎng)的交流電壓變成直流，甚至是隔離 的直流電，開(kāi)關(guān)電源以效率高、體積小等特點(diǎn)，在通信、工控、計(jì)算機(jī)以及消費(fèi)電子中的需求 越來(lái)越大。隨著國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)用電電器的功率因數(shù)的進(jìn)一步要求，現(xiàn)對(duì)消耗功率75W以上的 開(kāi)關(guān)電源都有功率因數(shù)（PF)要求，即要求電路的工作電流波形基本和電壓波形相同。
[0003] 現(xiàn)已有功率因數(shù)校正電路解決這一問(wèn)題，功率因數(shù)校正電路簡(jiǎn)稱為PFC電路，是 PowerFactorCorrection的縮寫。
[0004] 注：75W數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB17625. 1-1998,名為《低壓電氣及電子設(shè)備發(fā) 出的諧波電流限值（設(shè)備每相輸入電流< 16A)》。
[0005] 傳統(tǒng)的BOOST功率因數(shù)校正器已經(jīng)良好地解決了這一問(wèn)題，其工作原理可 以參見(jiàn)電子工業(yè)出版社的《開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)》第190頁(yè)、191頁(yè)，該書ISBN號(hào) 7-121-00211-6。
[0006] 使用BOOST的PFC(PowerFactorCorrection)電路加上LLC變換器（LLC resonantconverter),可以讓功率因數(shù)在0.95以上，并且變換效率可以高達(dá)96 %。
[0007] 圖1示出了現(xiàn)有的采用PFC電路的優(yōu)質(zhì)兩級(jí)方案的開(kāi)關(guān)電源，包括由整流橋11和 PFC電路12連接構(gòu)成的單元10,由于其目的仍是獲得較為平滑的直流電，同時(shí)獲得很高的 功率因數(shù)，這里把10所指的單元稱為整流電路10,及連接于PFC電路12后級(jí)的負(fù)載20,負(fù) 載20是一個(gè)主電源電路21，為L(zhǎng)LC變換器。電容C1為PFC電路的輸入濾波電容，作用為 吸收PFC電路高頻紋波電流，同時(shí)使得PFC電路的工作電流波形更接近工頻電壓波形；電容 C2為PFC電路的輸出濾波電容，俗稱PFC輸出電容。
[0008] 家用、辦公電腦，若主機(jī)選用80PLUS金牌電源，那么主電源電路21的LLC變換器 效率很高，和前面的整流電路10級(jí)聯(lián)后，在220VAC的UAC輸入下，輸出為50 %負(fù)載，效率高 達(dá)92%，功率因數(shù)在0.90以上，但由于顯示器為獨(dú)立供電，其電源為沒(méi)有功率因數(shù)校正的 普通反激式開(kāi)關(guān)電源，功率很小，一般在40W以下，實(shí)測(cè)23吋的液晶顯示器正常工作時(shí)耗電 在16W至25W之間。給顯示器供電的開(kāi)關(guān)電源也是接在輸入交流UA。上的，會(huì)使得整個(gè)電腦 系統(tǒng)的功率因數(shù)下降至〇. 80以下。
[0009] 當(dāng)然，解決的方法很容易聯(lián)想到，把給顯示器供電的開(kāi)關(guān)電源中的整流電路刪除， 直接接在圖1中，為了方便，圖2示出了這種應(yīng)用方式，其中，給顯示器供電的開(kāi)關(guān)電源為 22,這里稱為輔助電源電路22。
[0010] 圖2這種方式，適用在電腦或其它電子設(shè)備工作時(shí)，由于輔助電源電路22也是由 PFC電路12供電，帶來(lái)的好處是，PFC電路12的輸出功率大了，那么其PF值會(huì)升高，改善了 系統(tǒng)的PF值。
[0011] 其不足之處是：當(dāng)電腦關(guān)機(jī)時(shí)，PFC電路12停止工作，同時(shí)，其后級(jí)的主電源電路 21也停止工作（這是全球各大公司推出的1C的固有功能），但是，由于PFC電路12中，一般 都帶有充電二極管D1，為了防止充電電流過(guò)大，還會(huì)在D1中串入NTC熱敏電阻。這是因?yàn)?PFC電路在首次上電時(shí)，PFC的輸出電容C1的端電壓為零，為了防止PFC電路中的功率電感 出現(xiàn)磁飽和而燒了主功率開(kāi)關(guān)管，設(shè)置二極管D1和NTC熱敏電阻對(duì)電容C1充電，這是目前 極為流行的設(shè)計(jì)方法；另一方面，工業(yè)設(shè)備電源和電腦電源一樣，需要一個(gè)5V的待機(jī)電源， 這是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，所以，當(dāng)關(guān)斷電腦電源時(shí)，電容C2仍有310V左右的直流電壓，而當(dāng)開(kāi)機(jī)時(shí)， 電容C2的端電壓升至380V以上。
[0012] 這就帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，圖2電路中，顯示器的供電電源22并沒(méi)有隨著主電源電路21 停止工作而停止，仍在工作中，只是工作電壓從380V下降至310V而已，但這并不影響由反 激式開(kāi)關(guān)電源拓?fù)浣M成的22電源的工作。即輔助電源電路22不能同步開(kāi)關(guān)。
[0013] 輔助電源電路22不能同步關(guān)斷，其靜態(tài)功耗不容忽視，由于要一直工作，也減少 了輔助電源電路22的使用壽命。
[0014] 為此，現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)增設(shè)同步開(kāi)關(guān)電路，以控制輔助電源電路22與主電源電路21 的關(guān)斷保持同步，圖3示出了這種方案，僅增加一只繼電器J1，當(dāng)主電源電路21的輸出Vol 有正常輸出時(shí)，繼電器J1的線圈得電并吸合，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，輔助電源電路22得電工作。
[0015] 由于繼電器J1為機(jī)械件，其體積的小型化設(shè)計(jì)十分受限，因而繼電器的體積大； 繼電器J1的吸合需要時(shí)間，繼電器的響應(yīng)時(shí)間至少需l〇ms左右，使繼電器的響應(yīng)速度比較 緩慢；且繼電器的觸點(diǎn)為機(jī)械式觸點(diǎn)，在通斷瞬間往往會(huì)產(chǎn)生觸點(diǎn)跳火（打火）放電的現(xiàn) 象，正因?yàn)榇耍|點(diǎn)多為貴重金屬。
[0016] 圖3示出的使用繼電器的解決方案，在煤礦、加油站等對(duì)火花敏感的場(chǎng)合，電氣中 的小小火花也將嚴(yán)重威脅到人身和設(shè)備的安全，而且要消耗很多貴重金屬，也容易產(chǎn)生重 金屬污染。
[0017] 即現(xiàn)有同步開(kāi)關(guān)電路的不足總結(jié)如下：
[0018] (1)繼電器的體積大；
[0019] (2)繼電器型同步開(kāi)關(guān)的響應(yīng)速度比較慢，導(dǎo)致輔助電源電路22的輸出電壓V〇2 建立更遲；
[0020] (3)繼電器觸點(diǎn)存在跳火現(xiàn)象，在煤礦、加油站等對(duì)火花敏感的場(chǎng)合無(wú)法應(yīng)用；
[0021] (4)繼電器本身的功耗也不低。如目前較為節(jié)能的繼電器，工作電壓24V，內(nèi)阻 1. 2KQ，吸合時(shí)，耗能為0. 48W，目前很多領(lǐng)域要求空載功耗小于1W，使用繼電器實(shí)現(xiàn)這一 目標(biāo)的難度很大。
[0022] (5)理論上，使用光耦可以解決這一問(wèn)題，但是要求輔助電源電路22的主控集成 電路（1C)提供相應(yīng)的接口支持，目前仍沒(méi)有出現(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0023] 有鑒于此，本發(fā)明要解決現(xiàn)有PFC用的同步開(kāi)關(guān)電路所存在的不足，提供一種采 用晶體管器件等構(gòu)成的體積小、響應(yīng)速度快、不產(chǎn)生跳火、功耗低、無(wú)需主控1C支持的同步 開(kāi)關(guān)電路。
[0024] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種PFC用的同步開(kāi)關(guān)電路，其特征是：包括輸入正 端、輸入負(fù)端、輸出正端、輸出負(fù)端、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第 一穩(wěn)壓管、PNP型三極管和N溝道MOS管，所述輸入正端通過(guò)所述第一電阻分別與所述第二 電阻及所述PNP型三極管的基極連接，所述第二電阻的另一端與所述輸入負(fù)端連接，所述 PNP型三極管的集電極通過(guò)所述第四電阻分別與所述第五電阻及所述N溝道MOS管的柵極 連接，所述第五電阻與所述輸入負(fù)端連接，所述N溝道MOS管的源極與所述輸入負(fù)端連接， 所述N溝道MOS管的漏極與所述輸出負(fù)端連接；所述輸入正端還通過(guò)所述第一穩(wěn)壓管與所 述PNP型三極管的發(fā)射極連接，即所述輸入正端與所述第一穩(wěn)壓管的陰極連接，所述第一 穩(wěn)壓管的陽(yáng)極與所述PNP型三極管的發(fā)射極連接，所述PNP型三極管的發(fā)射極還通過(guò)所述 第三電阻與所述輸入負(fù)端連接；所述輸入正端還與所述輸出正端連接。
[0025] 優(yōu)選地，所述PFC用的同步開(kāi)關(guān)電路，還包括第二穩(wěn)壓管，第二穩(wěn)壓管與N溝道M0S 管的柵極、源極并聯(lián)，即第二穩(wěn)壓管的陰極與N溝道M0S管的柵極連接，第二穩(wěn)壓管的陽(yáng)極 與N溝道M0S管的源極連接。
[0026] 優(yōu)選地，所述第二電阻由兩個(gè)以上的電阻元件串聯(lián)構(gòu)成；所述第三電阻由兩個(gè)以 上的電阻元件串聯(lián)構(gòu)成；所述第四電阻由兩個(gè)以上的電阻元件串聯(lián)構(gòu)成。
[0027] 優(yōu)選地，所述PNP型三極管的發(fā)射極到基極之間，還并聯(lián)一只高頻損耗小的小容 量電容。
[0028] 優(yōu)選地，還包括一只開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)并聯(lián)在所述的第一穩(wěn)壓管兩端；
[0029] 作為上述技術(shù)方案的等效方案，還包括一只開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)與第一電阻串聯(lián)，串聯(lián) 后形成的兩端子器件替代所述第一電阻。
[0030] 優(yōu)選地，所述開(kāi)關(guān)為光耦的輸出端構(gòu)成。
[0031] 本發(fā)明同步開(kāi)關(guān)的有益效果為：
[0032] (1)體積??；
[0033] (2)響應(yīng)速度、響應(yīng)時(shí)間快，輔助電源電路22的輸出電壓Vo2建立時(shí)間與主電源電 路21的輸出Vol相比，可以做到在2mS以內(nèi)；
[0034] (3)不存在機(jī)械觸點(diǎn)，在通斷瞬間不存在跳火現(xiàn)象，在煤礦、加油站等對(duì)火花敏感 的場(chǎng)合正常應(yīng)用，符合煤礦等高危行業(yè)對(duì)電氣安全的高要求；
[0035] (4)功耗低，可以輕松低至40mW，即0. 04W，符合目前節(jié)能減排的發(fā)展趨勢(shì)，很方便 做到多路同步開(kāi)關(guān)；
[0036] (5)對(duì)后續(xù)的輔助電源電路22要求低，常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)電源都可以。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0037] 圖1為現(xiàn)有的采用PFC電路的優(yōu)質(zhì)兩級(jí)方案的開(kāi)關(guān)電源；
[0038] 圖2為現(xiàn)有的把輔助電源的整流電路刪除，直接并在PFC輸出電容上的應(yīng)用電 路；
[0039] 圖3為現(xiàn)有的采用繼電器實(shí)現(xiàn)輔助電源與主電源電路的同步開(kāi)關(guān)電路；
[0040] 圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例的同步開(kāi)關(guān)電路在開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用電路圖；
[0041] 圖5為本發(fā)明第一實(shí)施例的同步開(kāi)關(guān)電路的原理圖；
[0042] 圖6為本發(fā)明第二實(shí)施例的同步開(kāi)關(guān)電路的原理圖；
[0043] 圖7為本發(fā)明第三實(shí)施例的同步開(kāi)關(guān)電路的原理圖；
[0044] 圖8為本發(fā)明第四實(shí)施例的同步開(kāi)關(guān)電路的原理圖；
[0045] 圖9為本發(fā)明第四實(shí)施例的同步開(kāi)關(guān)電路的原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0046] 第一實(shí)施例
[0047] 請(qǐng)參閱圖4和圖5，圖4中虛框30所指的電路同圖5所示的電路，為一種PFC用的 同步開(kāi)關(guān)電路，包括輸入正端Vi+、輸入負(fù)端Vi-、輸出正端Vo+、輸出負(fù)端Vo-、電阻R1、R2、 R3、R4、R5、穩(wěn)壓管VD1、PNP型三極管T1和N溝道M0S管Q1，
[0048] 輸入正端Vi+通過(guò)電阻R1分別與電阻R2及三極管T1的基極連接，電阻R2的另 一端與輸入負(fù)端Vi-連接，三極管T1的集電極通過(guò)電阻R4分別與電阻R5及M0S管Q1的 柵極連接，電阻R5的另一端與輸入負(fù)端Vi-連接，M0S管Q1的源極與輸入負(fù)端Vi-連接， M0S管Q1的漏極與輸出負(fù)端Vo-連接；
[0049] 輸入正端Vi+還通過(guò)穩(wěn)壓管VD1與三極管T1的發(fā)射極連接，即輸入正端Vi+與穩(wěn) 壓管VD1的陰極連接，穩(wěn)壓管VD1的陽(yáng)極與三極管T1的發(fā)射極連接，三極管T1的發(fā)射極還 通過(guò)電阻R3與輸入負(fù)端Vi-連接；
[0050] 輸入正端Vi+還與輸出正端Vo+連接。
[0051] 該P(yáng)FC用的同步開(kāi)關(guān)的工作原理為：整流電路10通過(guò)PFC電路12與主電源電路 21連接，PFC電路12還通過(guò)同步開(kāi)關(guān)30與輔助電源電路22連接，同步開(kāi)關(guān)30的輸入正極 端Vi+與PFC電路12的輸出正極端（圖中標(biāo)" + "的輸出端）連接，輸入負(fù)端Vi-與PFC輸 出負(fù)極端（圖中標(biāo)的輸出端）連接，同步開(kāi)關(guān)30的輸出正端Vo+、輸出負(fù)端Vo-分別連 接輔助電源電路22的兩個(gè)輸入端。
[0052] 當(dāng)PFC電路12不工作時(shí)，其后級(jí)的主電源電路21也停止工作，PFC電路12的輸 出電容C2(其連接關(guān)系與現(xiàn)有技術(shù)的圖1、圖2、圖3技術(shù)方案相同，為了簡(jiǎn)潔，圖4的PFC 電路12的框圖中未畫出）的端電壓為310V，即使市電輸入電壓達(dá)上限264VAC，輸出電容C2 的端電壓為其（根號(hào)2)倍，減去整流電路的壓降損失，約為371V左右，輸出電容C2的端電 壓為了方便，稱為PFC輸出電壓。
[0053] 這時(shí)，穩(wěn)壓管VD1通過(guò)電阻R3獲得工作電流，仍處于穩(wěn)壓狀態(tài)，而電阻R1的端電 壓，為電阻R1和R2的分壓所得，不足以使得三極管T1的基極至發(fā)射極導(dǎo)通，三極管T1截 止，那么，由于電阻R5的存在，其集電極輸出低電平，這時(shí)M0S管Q1的柵極到源極的電壓為 零伏，M0S管Q1截止，輔助電源電路22無(wú)法得到PFC輸出電壓而不工作。
[0054] 當(dāng)PFC電路12正常工作時(shí)，同時(shí)，其后級(jí)的主電源電路21也正常工作，PFC電路 12的輸出電容C2的端電壓在380V以上，穩(wěn)壓管VD1通過(guò)電阻R3獲得工作電流，仍處于穩(wěn) 壓狀態(tài)，而電阻R1的端電壓，為電阻R1和R2的分壓所得，足以使得三極管T1的基極至發(fā) 射極導(dǎo)通，三極管n處于放大狀態(tài)，那么，由于電阻R4的取值較大，其集電極輸出高電平， 這時(shí)M0S管Q1的柵極到源極的電壓為電阻R5的分壓，為了安全，這個(gè)電壓不能超過(guò)M0S管 Q1的最大柵極、源極承受電壓，一般在20V以下；同時(shí)要求大于M0S管Q1的柵極、源極開(kāi)啟 門限電壓\s，這時(shí)M0S管Q1導(dǎo)通，其內(nèi)阻很低，即Rds_很低，輔助電源電路22直接得到 PFC輸出電壓而正常工作，幾乎和主電源電路21同時(shí)啟動(dòng)，建立輸出電壓。
[0055] 本發(fā)明同步開(kāi)關(guān)30,相對(duì)于繼電器的同步開(kāi)關(guān)而言，由于采用晶體管電路來(lái)實(shí)現(xiàn) 開(kāi)關(guān)同步功能，大大縮小了同步開(kāi)關(guān)電路的體積。加之三極管T1和MOS管Q1的響應(yīng)時(shí)間 約在luS左右，電路的延時(shí)主要來(lái)自M0S管Q1的輸入結(jié)電容Ciss，即在三極管T1的集電極 輸出高電平時(shí)，通過(guò)電阻R4對(duì)M0S管Q1的輸入結(jié)電容Ciss充電引起，M0S管Q1的輸入結(jié)電 容Ciss -般在幾百pF至幾千pF之間，通過(guò)良好地選擇電阻R4、R5,完全可以把這個(gè)延時(shí)時(shí) 間按實(shí)際需要自行調(diào)節(jié)，從lmS至1S，甚至更長(zhǎng)都可以實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然這需要在M0S管Q1的柵極 與源極之間適當(dāng)并電容，以增加延時(shí)時(shí)間。
[0056] 由于電子電路不存在機(jī)械觸點(diǎn)，從而排除了現(xiàn)有同步開(kāi)關(guān)的繼電器內(nèi)觸點(diǎn)的打火 因素，因而完全能滿足煤礦等高危行業(yè)對(duì)電氣安全的高要求。又由于同步開(kāi)關(guān)的組成器件 數(shù)量少，且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于電路調(diào)試，更易于生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)。
[0057] 以下給出一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明第一實(shí)施例的效果，電阻Rl、R5為360KQ的0805貼 片電阻，電阻R2為三只6. 8MQ的0805貼片電阻串聯(lián)，獲得20. 4MQ的電阻，同時(shí)獲得較高 的耐壓；電阻R3同樣為三只6. 8MQ的0805貼片電阻串聯(lián)，獲得20. 4MQ的電阻，同時(shí)獲得 較高的耐壓；電阻R4為三只3. 3MQ的0805貼片電阻串聯(lián)，獲得10MQ左右的電阻，同時(shí)獲 得較高的耐壓；三極管T1為FMMT558,M0S管Q1型號(hào)為4N60 ;穩(wěn)壓管VD1為6. 2V/0. 5W的 穩(wěn)壓管，實(shí)測(cè)其在工作電流luA下，即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，穩(wěn)壓管VD1的穩(wěn)壓值一般選在5V至7V 之間，因?yàn)檫@個(gè)區(qū)間的溫度特性非常好，工作穩(wěn)定。
[0058] 電路焊好后，實(shí)測(cè)電路在輸入220VAC下，當(dāng)PFC不工作時(shí)，PFC的輸出電壓為 309V，本發(fā)明的同步開(kāi)關(guān)電路靜態(tài)工作電流為30. 3uA，靜態(tài)功耗為9. 4mW;當(dāng)PFC正常工作 時(shí)，PFC的輸出電壓為386V，本發(fā)明的同步開(kāi)關(guān)電路靜態(tài)工作電流為75.luA，靜態(tài)功耗為 29mW，后續(xù)接75W以下的開(kāi)關(guān)電源均正常工作，需要注意的是，后續(xù)的輔助電源電路22,需 要拆除整流電路，濾波用的電解電容，僅保留濾除高頻紋波的高壓小電容，一般容量不超過(guò) 0?47uF。
[0059] 第二實(shí)施例
[0060] 圖6不出了第二實(shí)施例的PFC用的同步開(kāi)關(guān)原理圖，一種PFC用的同步開(kāi)關(guān)電路， 與第一實(shí)施例的不同之處在于，還包括穩(wěn)壓管VD2,穩(wěn)壓管VD2與所述N溝道M0S管Q1的 柵極、源極并聯(lián)，即穩(wěn)壓管VD2的陰極與M0S管Q1的柵極連接，穩(wěn)壓管VD2的陽(yáng)極與M0S管 Q1的源極連接。以限制M0S管Q1的柵極電壓在穩(wěn)壓管VD2的穩(wěn)壓值以下，從而保護(hù)M0S管 Q1不被擊穿，進(jìn)一步保障了同步開(kāi)關(guān)在高壓場(chǎng)合下工作的穩(wěn)定性和可靠性。
[0061] 工作原理同第一實(shí)施例，當(dāng)三極管T1處于放大狀態(tài)，那么，由于電阻R4的取值較 大，其集電極輸出高電平，事實(shí)上，三極管T1處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)。這時(shí)M0S管Q1的柵極到 源極的電壓為電阻R5的分壓，為了安全，這個(gè)電壓不能超過(guò)M0S管Q1的最大柵極、源極承 受電壓，一般在20V以下；同時(shí)要求大于M0S管Q1的柵極、源極開(kāi)啟門限電壓Ves，這時(shí)M0S 管Q1導(dǎo)通，其內(nèi)阻很低，即Rds_很低，輔助電源電路22直接得到PFC輸出電壓而正常工 作，幾乎和主電源電路21同時(shí)啟動(dòng)，建立輸出電壓。所以這里的穩(wěn)壓管VD2的標(biāo)稱值應(yīng)在 開(kāi)啟門限電壓^之上，不能超過(guò)M0S管Q1的最大柵極、源極承受電壓。
[0062] 以下給出一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明第二實(shí)施例的效果，電阻Rl、R5為430KQ的0805貼 片電阻，電阻R2為四只7.5MQ的0805貼片電阻串聯(lián)，獲得30MQ的電阻，同時(shí)獲得較高的 耐壓；電阻R3為三只7. 5MQ的0805貼片電阻串聯(lián)，獲得22. 5MQ的電阻，同時(shí)獲得較高的 耐壓；電阻R4為三只3. 6MQ的0805貼片電阻串聯(lián)，獲得10. 8MQ左右的電阻，同時(shí)獲得較 高的耐壓；三極管T1為STN93003，M0S管Q1型號(hào)為IPA60R190C6 ;穩(wěn)壓管VD1為5. 1V/0. 5W的穩(wěn)壓管，實(shí)測(cè)其在工作電流luA下，即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，穩(wěn)壓管VD1的穩(wěn)壓值一般選在5V至7V 之間，因?yàn)檫@個(gè)區(qū)間的溫度特性非常好，工作穩(wěn)定，穩(wěn)壓管VD2穩(wěn)壓值一般選在7. 5V至20V 之間，這里選了 15V/0. 5W的穩(wěn)壓管。
[0063] 電路焊好后，實(shí)測(cè)電路在輸入220VAC下，當(dāng)PFC不工作時(shí)，PFC的輸出電壓為 309V，本發(fā)明的同步開(kāi)關(guān)電路靜態(tài)工作電流為23. 6uA，靜態(tài)功耗為7. 3mW;當(dāng)PFC正常工作 時(shí)，PFC的輸出電壓為400V，本發(fā)明的同步開(kāi)關(guān)電路靜態(tài)工作電流為67. 9uA，靜態(tài)功耗為 27mW，后續(xù)接350W以下的開(kāi)關(guān)電源均正常工作，分別選用了 240W的LLC拓?fù)涞拈_(kāi)關(guān)電源、 350W的雙管正激開(kāi)關(guān)電源、120W的反激電源作為后續(xù)的輔助電源電路22,需要注意的是， 上述的各種拓?fù)涠夹枰鸪麟娐?，濾波用的電解電容，僅保留濾除高頻紋波的高壓小 電容，這里使用了 0. 47uF/630V的CBB電容。
[0064] 第三實(shí)施例
[0065]圖7示出了第三實(shí)施例的PFC用的同步開(kāi)關(guān)電路原理圖，一種PFC用的同步開(kāi)關(guān) 電路，與第一實(shí)施例的不同之處在于，電阻R2'、R3'、R4'由2個(gè)以上的電阻元件串聯(lián)構(gòu)成， 所需串聯(lián)的電阻元件的具體數(shù)量可根據(jù)耐壓要求，如優(yōu)質(zhì)的0805貼片電阻的最大耐壓只 有200V，想承受400V的耐壓一般需要3只以上串聯(lián)。依元件的質(zhì)量水平、工作環(huán)境、裝置的 可靠性要求來(lái)決定，以增加元件本身的耐壓余（裕）量，確保單體的耐壓符合降額要求，從 而防止因耐壓余量不夠而提前失效，進(jìn)一步保障了同步開(kāi)關(guān)在高壓場(chǎng)合下穩(wěn)定、可靠工作 的實(shí)際使用壽命。
[0066] 事實(shí)上，第一實(shí)施例中，真實(shí)的樣機(jī)中已采用這種串聯(lián)電阻的方式。
[0067]另外，由于本電路用于開(kāi)關(guān)電源中，干擾大，為了避免強(qiáng)干擾引起三極管T1出現(xiàn) 小電流檢波效應(yīng)而誤觸發(fā)，在PNP型三極管T1的發(fā)射極到基極之間，還并聯(lián)一只高頻損 耗小的小容量電容，一般選用貼片電容中的COG(NPO)電容即可，小容量電容在業(yè)界一般指 1000pF以下的電容，即包括1000pF，在實(shí)際調(diào)試中，33pF至100pF效果就很好了，無(wú)需選用 更大容量的電容，用兩只以上電容并聯(lián)成一只電容是公知常識(shí)，可以獲得更寬的工作頻率。 以上第一至第三實(shí)施例在PNP型三極管T1的發(fā)射極到基極之間加入這只小容量電容后，實(shí) 測(cè)在20V/m的輻射場(chǎng)強(qiáng)中，輻射場(chǎng)的頻率從150KHZ至1GHz，本發(fā)明均可以正常工作。而沒(méi) 有加入這只電容的對(duì)比樣機(jī)，輻射場(chǎng)強(qiáng)到3V/m時(shí)，很多頻段都不能工作，如在lMHz、4MHz。 [0068] 此種對(duì)電阻R2、R3、R4所做出的結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案也適用于上述所有實(shí)施例的同步開(kāi) 關(guān)電路。通過(guò)合理選取器件參數(shù)，本發(fā)明同樣可以做成欠壓保護(hù)電路，當(dāng)工作電壓低于某個(gè) 設(shè)定值時(shí)，欠壓保護(hù)電路無(wú)輸出，而當(dāng)工作電壓高于上述值時(shí)，M0S管幾乎無(wú)損地輸出直流 工作電壓。
[0069] 在特定的應(yīng)用場(chǎng)合，如電腦，采用上述的實(shí)施例后，顯示器、采用開(kāi)關(guān)電源供電的 音箱均可使用PFC電路供電，這樣提高系統(tǒng)的PF值，但也帶來(lái)不方便，如想單獨(dú)使用顯示器 連接到筆記本電腦中，上述實(shí)施例就顯示得不方便。當(dāng)然，可以在M0S管Q1的源極至漏極 并聯(lián)一只開(kāi)關(guān)，但是這種方式，開(kāi)關(guān)中同樣存在跳火，若在三極管T1的集電極到發(fā)射極并 聯(lián)一只開(kāi)關(guān)，那么，開(kāi)關(guān)中的電流在uA級(jí)，其火花能量符合煤礦等高危行業(yè)對(duì)電氣安全的 高要求，第四實(shí)施例就是這種應(yīng)用的較佳方式。
[0070] 第四實(shí)施例
[0071 ] 圖8示出了第四實(shí)施例的PFC用的同步開(kāi)關(guān)電路原理圖，一種PFC用的同步開(kāi)關(guān) 電路，與第一、二、三實(shí)施例的不同之處在于，在穩(wěn)壓管VD1兩端并聯(lián)一只開(kāi)關(guān)K，當(dāng)PFC電 路不工作時(shí)，PFC電路輸出電容C2的端電壓較低，如310V。當(dāng)開(kāi)關(guān)K不閉合時(shí)，工作原理同 第一實(shí)施例，電阻R1的端電壓略低于穩(wěn)壓管VD1的端電壓，這時(shí)，三極管T1截止，M0S管Q1 也是截止?fàn)顟B(tài)，Vo+和Vo-無(wú)輸出，關(guān)斷了后續(xù)的輔助電源電路22。
[0072] 這時(shí)，當(dāng)開(kāi)關(guān)K閉合時(shí)，電阻R1的端電壓遠(yuǎn)高于三極管T1的基極與發(fā)射極電壓， 三極管T1導(dǎo)通，那么，M0S管Q1導(dǎo)通，其內(nèi)阻很低，后續(xù)的輔助電源電路22直接得到310V 的工作電壓而工作。
[0073] 開(kāi)關(guān)K的端電壓是從穩(wěn)壓管VD1的端電壓變?yōu)?V，按實(shí)施例一中的取值6. 2V，變 為0V，不足以電離空氣而產(chǎn)生跳火，故第四實(shí)施例符合煤礦等高危行業(yè)對(duì)電氣安全的高要 求。正因?yàn)殚_(kāi)關(guān)K的工作電壓不高，所以很方便用光耦的輸出端來(lái)替代開(kāi)關(guān)K來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。
[0074] 另外一種等效的方式，是把開(kāi)關(guān)K和電阻R1串聯(lián)，見(jiàn)圖9,當(dāng)開(kāi)關(guān)K閉合時(shí)，和實(shí)施 例一的工作原理相同，當(dāng)PFC電路不工作時(shí)，PFC電路輸出電容C2的端電壓較低，如310V。 電阻R1的端電壓略低于穩(wěn)壓管VD1的端電壓，這時(shí)，三極管T1截止，M0S管Q1也是截止?fàn)?態(tài)，Vo+和Vo-無(wú)輸出，關(guān)斷了后續(xù)的輔助電源電路22。
[0075] 當(dāng)開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)時(shí)，三極管T1的基極通過(guò)電阻R2獲得電流而飽和導(dǎo)通，那么，M0S管 Q1導(dǎo)通，其內(nèi)阻很低，后續(xù)的輔助電源電路22直接得到310V的工作電壓而工作。
[0076] 開(kāi)關(guān)K的端電壓是0V到開(kāi)路電壓，開(kāi)路電壓等于穩(wěn)壓管VD1的端電壓加上三極管 T1的基極、發(fā)射極壓降，按實(shí)施例一中的取值6. 2V，加上0. 7V為6. 9V，不足以電離空氣，也 無(wú)法產(chǎn)生跳火，故第四實(shí)施例中的等效方案也符合煤礦等高危行業(yè)對(duì)電氣安全的高要求。 同樣，正因?yàn)殚_(kāi)關(guān)K的工作電壓不高，所以很方便用光耦的輸出端來(lái)替代開(kāi)關(guān)K來(lái)實(shí)現(xiàn)控 制。
[0077] 圖8第四實(shí)施例和圖9的等效方案的區(qū)別是，開(kāi)關(guān)的狀態(tài)是相反的。當(dāng)PFC電路 不工作時(shí)，其狀態(tài)如下表：
[0078]

【權(quán)利要求】
1. 一種PFC用的同步開(kāi)關(guān)電路，其特征是；包括輸入正端、輸入負(fù)端、輸出正端、輸出負(fù) 端、第一電阻、第二電阻、第H電阻、第四電阻、第五電阻、第一穩(wěn)壓管、PNP型H極管和N溝 道MOS管， 所述輸入正端通過(guò)所述第一電阻分別與所述第二電阻及所述PNP型H極管的基極連 接，所述第二電阻的另一端與所述輸入負(fù)端連接，所述PNP型H極管的集電極通過(guò)所述第 四電阻分別與所述第五電阻及所述N溝道MOS管的柵極連接，所述第五電阻與所述輸入負(fù) 端連接，所述N溝道MOS管的源極與所述輸入負(fù)端連接，所述N溝道MOS管的漏極與所述輸 出負(fù)端連接； 所述輸入正端還通過(guò)所述第一穩(wěn)壓管與所述PNP型H極管的發(fā)射極連接，即所述輸入 正端與所述第一穩(wěn)壓管的陰極連接，所述第一穩(wěn)壓管的陽(yáng)極與所述PNP型H極管的發(fā)射極 連接，所述PNP型H極管的發(fā)射極還通過(guò)所述第H電阻與所述輸入負(fù)端連接； 所述輸入正端還與所述輸出正端連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC用的同步開(kāi)關(guān)電路，其特征是；還包括第二穩(wěn)壓管，所述 第二穩(wěn)壓管與所述N溝道MOS管的柵極、源極并聯(lián)，即所述第二穩(wěn)壓管的陰極與所述N溝道 MOS管的柵極連接，所述第二穩(wěn)壓管的陽(yáng)極與所述N溝道MOS管的源極連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC用的同步開(kāi)關(guān)電路，其特征是；所述第二電阻由兩個(gè)W 上的電阻元件串聯(lián)構(gòu)成；所述第H電阻由兩個(gè)W上的電阻元件串聯(lián)構(gòu)成；所述第四電阻由 兩個(gè)W上的電阻元件串聯(lián)構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的PFC用的同步開(kāi)關(guān)電路，其特征是；所述PNP型 H極管的發(fā)射極到基極之間，還并聯(lián)一只高頻損耗小的小容量電容。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的PFC用的同步開(kāi)關(guān)電路，其特征是；還包括一 只開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)并聯(lián)在所述的第一穩(wěn)壓管兩端。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的PFC用的同步開(kāi)關(guān)電路，其特征是；所述的開(kāi)關(guān)為光禪的輸 出端構(gòu)成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的PFC用的同步開(kāi)關(guān)電路，其特征是；還包括一 只開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)與第一電阻串聯(lián)，串聯(lián)后形成的兩端子器件替代所述第一電阻。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的PFC用的同步開(kāi)關(guān)電路，其特征是；所述的開(kāi)關(guān)為光禪的輸 出端構(gòu)成。
【文檔編號(hào)】H02M1/42GK104348351SQ201410332233
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】王保均, 宋建峰 申請(qǐng)人:廣州金升陽(yáng)科技有限公司