具有共射共基放大器电路的开关电源的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种开关电源。
【背景技术】
[0002]开关电源具有开关元件，用于对变压前的已整流且或许已经经过平滑处理的电压斩波。斩波后的电压在变压后被进一步整流，且还可进一步接受平滑处理。
[0003]用作100?1000V范围内直流电压的电压开关元件的单个开关或多个并联开关为高压开关。所有种类的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)以及双极晶体管均可用于此目的。然而，现代高压MOSFET在20?200kHz的开关频率范围内工作时，其开关损耗及线路损耗随频率升高而显著增大。
【发明内容】
[0004]因此，本发明的目的在于提供一种开关损耗较小的开关电源。
[0005]所述目的可由具有本发明独立权利要求所述特征的技术方案实现。其优选实施方式见于从属权利要求的技术方案、说明书及附图。
[0006]本发明基于如下认识:通过将不同类型的晶体管结合，可在不显著增大导电损耗的同时，使得开关损耗最小化。
[0007]根据第一方面，所述目的由一种开关电源实现。所述开关电源包括一开关元件。其中，所述开关元件具有一双极晶体管和一场效应晶体管，所述双极晶体管及场效应晶体管相互连接，从而形成一共射共基放大器。其所实现的技术优点在于，可将所述场效应晶体管的优点，尤其是开关速度较快的优点与所述双极晶体管的优点，尤其是反向电压较高的优点相结合，从而使得开关损耗最小化。
[0008]在一优选实施方式中，所述双极晶体管为NPN晶体管。其所实现的技术优点在于，所使用电子元件的高质量产品货源较为充足。
[0009]在一优选实施方式中，所述场效应晶体管为自导通场效应晶体管，其所实现的技术优点同样在于，所使用电子元件的高质量产品货源较为充足。
[0010]在一优选实施方式中，所述双极晶体管的发射极连线以可导电方式与所述场效应晶体管的漏极连线相连接。其所实现的技术优点在于，可使得所述场效应晶体管与所述双极晶体管相互串联连接。由于所述场效应晶体管的内部电阻(Rdson)较小，例如，小于ΙπιΩ，所实现的共射共基放大器的内部电阻只略微有所增大。
[0011 ] 在一优选实施方式中，所述共射共基放大器在导通时处于自保持状态。其所实现的技术优点在于，控制系统只需提供一短暂交流信号，便可使所述共射共基放大器从未导通状态转变为导通状态。
[0012]在一优选实施方式中，为了实现所述自保持，所述双极晶体管的发射极连线以可导电方式与一辅助变压器的一线圈相连接，所述辅助变压器的另一线圈以可导电方式与所述双极晶体管的基极连线相连接。其所实现的技术优点在于，可从所述辅助变压器获得用于驱动所述双极晶体管的电压，从而无需另外配备用于提供此电压的能量源。
[0013]在一优选实施方式中，在所述另一线圈与基极连线之间以可导电方式绕接有一转换器单元。其所实现的技术优点在于，可实现与所述双极晶体管相匹配的电压，该电压可以为已经经过平滑处理和/或已经经过缓冲处理的电压。如此，可使得所述开关电源获得极其可靠的工作性能。
[0014]在一优选实施方式中，为了实现所述自保持，提供一开关电源变压器，所述开关电源变压器具有可导电方式连接于所述转换器单元上的中心抽头。其所实现的技术优点在于，只需对变压器进行改造，而无需额外配备变压器，从而达到进一步简化设计的效果。
[0015]在一优选实施方式中，所述开关电源变压器具有一线圈以可导电方式与所述开关元件相连接，所述中心抽头属于该线圈。其所实现的技术优点在于，可将所述转换器改造得极其简单，从而达到更进一步简化设计的效果。
[0016]在一优选实施方式中，所述开关电源为初级开关电源。其所实现的技术优点在于，可使得所述开关电源工作频率较高且结构小巧。
[0017]在一优选实施方式中，所述开关电源具有一输入整流器，该输入整流器具有一电源连线，用于以可导电方式与一电源相连接。其所实现的技术优点在于，可将所述开关电源连接至用于提供电能的电源，而不产生任何问题。其中，所述电源提供交流电压。
[0018]在一优选实施方式中，所述开关元件具有一输入端，该输入端以可导电方式与所述输入整流器的一输出端相连接。其所实现的技术优点在于，使得所述开关元件可对由所述输入整流器整流后的电压进行斩波，从而形成斩波后电压。
[0019]在一优选实施方式中，所述开关电源具有一转换器，该转换器具有以可导电方式与所述开关元件的一输出端相连接的一输入端。其所实现的技术优点在于，可将所述斩波后电压升压或降压至另一电平。
[0020]在一优选实施方式中，所述开关电源具有一输出整流器，该输出整流器具有一输入端(342)以可导电方式与所述转换器的一输出端相连接。其所实现的技术优点在于，可使所述开关电源可提供整流后电压。
[0021]根据第二方面，所述目的由具有此种开关电源的电气组件实现。其所实现的技术优点在于，可将场效应晶体管的优点，尤其是开关速度较快的优点以及双极晶体管的优点，尤其是反向电压较高的优点相结合，从而使得开关损耗最小化。
[0022]根据第三方面，所述目的通过使用一种共射共基放大器电路实现。其所实现的技术优点在于，可将场效应晶体管的优点，尤其是开关速度较快的优点以及双极晶体管的优点，尤其是反向电压较高的优点相结合，从而使得开关损耗最小化。
[0023]根据第四方面，所述目的由一种共射共基放大器电路驱动方法实现。其所实现的技术优点在于，可将场效应晶体管的优点，尤其是开关速度较快的优点以及双极晶体管的优点，尤其是反向电压较高的优点相结合，从而使得开关损耗最小化。
【附图说明】
[0024]以下通过参考附图，对其他例示性实施方式进行描述。所述附图中:
[0025]图1为电气组件立体图；
[0026]图2为带有供电元件的载体的立体图；
[0027]图3为开关电源示意图；
[0028]图4为图3中开关电源的共射共基放大器的电路图；
[0029]图5为另一共射共基放大器电路图；
[0030]图6为另一开关电源不意图；
[0031]参考符号列表
[0032]100电气组件
[0033]102外壳
[0034]104后侧面
[0035]106卡锁装置
[0036]108顶帽式导轨
[0037]200供电元件
[0038]202开关电源
[0039]204电气元件
[0040]206多层载体
[0041]300输入整流器
[0042]302电源滤波器
[0043]304二极管
[0044]306平滑电容器
[0045]308开关元件
[0046]310输出端
[0047]312转换器
[0048]314铁氧体磁芯变压器
[0049]316输出整流器
[0050]318二极管
[0051]320平滑电容器
[0052]322控制器
[0053]324控制回路
[0054]326光电親合器
[0055]328控制系统
[0056]330电源连线
[0057]332输出端连线
[0058]334输入端
[0059]336输出端
[0060]338输入端
[0061]340输出端
[0062]342输入端
[0063]400共射共基放大器
[0064]402双极晶体管
[0065]404场效应晶体管
[0066]406集电极连线
[0067]408基极连线
[0068]410发射极连线
[0069]412漏极连线
[0070]414栅极连线
[0071]416源极连线
[0072]500输入端
[0073]502线圈
[0074]504辅助变压器
[0075]506输出端
[0076]508线圈
[0077]510转换器单元
[0078]512输出端
[0079]600开关电源变压器
[0080]602线圈
[0081]604线圈
[0082]606中心抽头
【具体实施方式】
[0083]图1所示为作为电气组件100的例示性实施例的开关电源。电气组件100具有外壳102。在本例示性实施例中，所述外壳102具有设于其后侧面104的卡锁装置106。所述外壳通过该卡锁装置卡锁于顶帽式导轨108上。
[0084]图2所示为电气组件100的供电元件200的例示性实施例。在本例示性实施例中，供电元件200为开关电源202。
[0085]在本例示性实施例中，供电元件200包括设置于一载体206上的多个电气元件204。在本例示性实施例中，所述多个电气元件204以相应方式相互连接。
[0086]图3所示为开关电源202设计原理的例示性实施例。开关电源202具有用于和电源电压连接的电源连线330。所述电源电压例如为频率50Hz的230V电压。开关电源202还具有可与电气负载(未图示)连接的输出端连线332。
[0087]在本例示性实施例中，开关电源202具有输入整流器300，用于对所述供电电压进行整流及平滑处理。为实现此目的，输入整流器300具有:电源滤波器302，二极管304或桥式整流器，以及平滑电容器306，在本例示性实施例中，该平滑电容器例如为电解电容器。
[0088]所述电压经过整流及平滑处理后被斩波。为实现此目的，在本例示性实施例中，开关电源202具有开关元件308，所述开关元件具有与输入整流器300的输出端336以可导电方式连接的输入端334。
[0089]所述被斩波的电压随后由转换器312进行变压。为实现此目的，在本例示性实施例中，转换器312具有与开关元件308的输出端340以可导电方