1334261 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明一般係有關於交換式電源裝置，更詳而言之， 係有關於一種可抑制振盪頻率範圍之擴大並調整用以決定 RCC振盪頻率之交換元件的開啟及關閉時間之 RCC(Ringing Choke Converter’振鈴抗流轉換器）型交換 式電源裝置。 【先前技術】 _ 1996年11月1日發行之日本專利申請公開號H08 — • 289542中揭示一種可縮小因負載變化所造成之廣大振盪頻 率範圍之RCC型交換式電源裝置。該電源裝置除了構成 RCC之交換元件及變壓器外更具有偵測電路及控制電路， 且偵測電路係偵測RCC之輸出電壓，控制電路則依據來自 偵測電路之信號決定該交換元件之開啟時間以安定RCC 之輸出電壓。又，若RCC之輸出電壓越高，則控制電路會 延長該交換元件之最少關閉時間，即，控制電路包含有開 籲啟時間設定電路及關閉時間設定電路。 於該電源裝置中，若負載阻抗一定，則亦可藉由改變 自RCC之輸出所得到之信號而調整該交換元件之開啟及 ' 關閉時間，然而必須具有開啟時間設定電路及關閉時間設 定電路。 【發明内容】 故，本發明之目的在於抑制振盪頻率範圍之擴大，並 經由比以往用以個別地控制該等時間之構造更簡單的構造 7 1334261 調整用以決定RCC振盪頻率之交換元件的開啟及關閉時 間。 本發明之交換式電源裝置係具有RCC之交換式電源 裝置，且更包含有擷取電路及控制信號生成電路。RCC係 由變壓器、振盪電路及輸出電路所構成，且變壓器具有一 次線圈、二次線圈及反饋線圈，振盪電路則包含有交換元 件及計時電路，又，交換元件係透過與該交換元件串聯連 接之一次線圈與主DC電源連接，計時電路則依據流經交 # 換元件之電流及反饋線圈之感應電壓，將用以開啟及關閉 交換元件之控制信號供給至交換元件之控制端子，又，輸 出電路係將於二次線圈所感應之電壓整流及平化而產生輸 出電壓。擷取電路包含有電流偵測器及能動元件，電流偵 測器係與交換元件串聯連接並偵測流過交換元件之電流， 且能動元件係該能動元件之控制端子連接在爻換元件與電 流偵測器間，同時可自交換元件之控制端子擷取控制信號 之一部分。控制信號生成電路係改變基準電壓而生成開啟/ ® 關閉時間控制電壓，並將開啟/關閉時間控制電壓施加於能 動元件之控制端子。開啟/關閉時間控制電壓於能動元件之 能動領域中減少或增加時，能動元件係分別擷取控制信 號，以固定交換元件之開啟時間並減少或增加交換元件之 關閉時間，又，開啟/關閉時間控制電壓於能動元件之阻斷 領域中減少或增加時，計時電路之要素係分別擷取控制信 號，以固定交換元件之關閉時間並增加或減少交換元件之 開啟時間。 8 1334261 於該發明中，開啟/關閉時間控制電壓於能動元件之能 動領域中減少或增加時，能動元件會分別固定交換元件之 開啟時間並減少或增加交換元件之關閉時間，又，開啟/關 閉時間控制電壓於能動元件之阻斷領域中減少或增加時， 能動元件或計時電路之要素會分別固定交換元件之關閉時 間並增加或減少交換元件之開啟時間，結果，可抑制振盪 頻率範圍之擴大並可經由比以往用以個別地控制該等時間 之構造更簡單的構造來調整交換元件之開啟及關閉時間。 較為理想的是輸出電路包含有平流電容器及整流二極 體，且控制信號生成電路包含有基準電壓電路及差動放大 器。平流電容器之正端子係與二次線圈之一端連接，整流 二極體之陽極及陰極則分別與電容器之負端子及二次線圈 之另一端連接。基準電壓電路係至少使來自該電容器之正 端子之電壓安定而生成前述基準電壓，又，於差動放大器 之一輸入端子係供給來自該電容器之負端子之電壓，於該 放大器之其它輸入端子則供給於包含有阻抗為可變之阻抗 元件的串聯電路將基準電壓分壓所得到之電壓，又，該放 大器之輸出電壓係作為前述開啟/關閉時間控制電壓而施 加於能動元件之控制端子。 於一實施形態中，串聯電路係由相互呈串聯連接之固 定電阻及阻抗元件所構成，且阻抗元件為可變電阻，又， 於一替代實施形態中，阻抗元件為熱阻器。 於一加強實施形態中，交換式電源裝置更具有包含比 較器之停止電路，且於比較器之一輸入端子係供給於串聯 9 1334261 電路將基準電壓分壓所得到之電壓，於比較器之其它輸入 端子則供給定限電壓，又，比較器係於供給至比較器之一 輸入端子之電壓大於或小於定限電壓時開啟能動元件而自 交換元件之控制端子擷取控制信號之全部。於該構造中， 可依據環境(例如周圍溫度）之變化停止RCC之自激振盪。 【實施方式】 進一步詳細說明本發明之較佳實施形態，本發明之其 他特徵及優點可自以下相關詳細說明及附圖中更充分地理 # 解。 第一圖係顯示依據本發明之第一實施形態，即，RCC 型交換式電源裝置1，舉例言之，電源裝置1包含有變壓 器10、振盪電路11、輸出電路12、擷取電路14及控制信 號生成電路15，且使用在靜電霧化器等各種裝置中。變壓 器10、振盪電路11及輸出電路12係構成RCC(振鈐抗流 轉換器）。 該RCC係與主DC電源18連接，此係藉由如將電池 修或AC電源整流及平化之電路所構成。變壓器10具有一次 線圈101、二次線圈102及反饋線圈103。 振盪電路11包含有交換元件110(例如N型 MOSFET)，此係透過與交換元件110串聯連接之一次線圈 101與電源18連接。該電路11係構成為依據流經元件110 之電流及反饋線圈103之感應電壓，將用以開啟及關閉元 件110之控制信號供給至元件110之控制端子。 於第一圖之例子中，電路11包含有：前述交換元件 1334261 110 ;構成起動電路之電阻111〜113 ;構成RC電路之電阻 114與電容器115;以及構成關斷電路之NPN型電晶體116 與電阻117。又，電阻112〜114與117、電容器115及電晶 體116係構成計時電路，另，並不限於該計時電路，以往 各種振盪電路（計時電路)可適用於本發明之振盪電路。元 件110之汲極端子係透過一次線圈101與電源18之正端子 連接，其源極端子則透過電阻111與電源18之負端子連 接，電阻112係連接在電源18之正端子與元件110之閘極 # 端子(控制端子）間，電阻113則連接在該閘極端子與元件 110之源極端子及電阻111之結合點間。又，電阻111具有 作為偵測流經元件110之電流的電流偵測器（例如低電阻） 之機能，且電阻114之一端係透過電容器115與元件110 之閘極端子連接，其另一端則透過反饋線圈103與電源18 之負端子連接。又，該等電阻114及電容器115係具有藉 由RC時間常數延遲於反饋線圈103所感應之電壓的上升 時間之機能。 • 輸出電路12係構成為將於二次線圈102所感應之電壓 整流及平化而生成輸出電壓（例如高電壓），並將該輸出電 壓供給至負載19，舉例言之，電路12係由整流二極體120 及平流電容器121所構成。電容器121之正端子係與線圈 102之一端連接，二極體120之陽極及陰極則分別與電容 器121之負端子及線圈102之另一端連接。 擷取電路14包含有用以自交換元件110之閘極端子 (控制端子）擷取該控制信號之至少一部分之能動元件 1334261 曰和°之電路14係由能動元件140(例如NPN型電 =電阻⑷所構成。元件14咖 間極端子及電源18之負端子連接，電阻⑷則 π Μ〇之基極端子（控制端子）與元件110及電阻 111之結合點間。 电ρ 控制b虎生成電路15係構成為改變基準電麗而生 開啟/關閉時間控制電壓％，並將電壓W施加於元件140 之基極端子舉例B之，電路15係由齊納·二極體150、 運算放大器15卜電阻152〜155及阻抗元件156所構成。 二極體、15〇之陰極及陽極係分別連接在電容器i2i之正端 子與電源18之負端子間，且二極體150係作為基準電壓電 路使來自電容器121之正端子之電壓安定而生成該基準電 壓（齊納電壓）。 運异放大器151係藉由供給自Dc電源電路（未圖示） 之電壓VCC來動作，又，電阻152係連接在放大器i5i之 反轉輸入端子與電容器121之負端子間，而電阻153連接 在放大器151之反轉輸入端子與輸出端子間，電阻154則 連接在放大器151之輸出端子與元件140之基極間。又， 該等放大器151及電阻152〜154係構成差動放大器，且於 該差動放大器之反轉輸入端子係供給來自電容器121之負 编子之電壓，於差動放大盗之非反轉輸入端子則供給於電 阻155及阻抗元件156之串聯電路將該基準電壓分壓所得 至】之電壓。於第一實施形態中，元件15ό係阻抗，即，電 阻值為可變之可變電阻。差動放大器之輸出電壓係作為開 1334261 啟/關閉時間控制電壓v]5而施加於元件i4〇之基極。 故’電屋VI5於能動元件刚之能動領域^少或增 2夺’讀140係分職作而擷取馳㈣號，以固定元 =10之開啟時間並減少或增加元件m之關_間，又， 於元件H0之阻斷領域中減少或增加時，作為前 路之要权電㈣116齡職相擷取該控制 ㈣，以固定元件110之關閉時間並增加或減少元件ιι〇 之開啟時H並秘於此，舉射之，本發明之计時 電路之要素亦可為使用在習知Rcc且用以關閉該交換元 件之齊納•二極體等。 其次，說明電源裝置1之基本動作，即，Rcc之自激 振盪動作。舉例言之，#RCC透過電源開關（未圖示）與主 DC電源18連接，則電源18會將Dc電壓施加於電阻m 〜113,且電阻113及1Π(主要是電阻113)之電壓會上升。 若該電壓到達交換元件110之起始電壓，則元件11〇會開 啟，結果，電流會增加並流過一次線圈101。由於該增加 電流可流入電阻111且亦可流入電阻117，因此，元件11〇 可經由電晶體116而關閉，若電晶體116起動（例如被開 啟）’則電晶體116會擷取電容器115之電荷而將rc電路 初始化，且電晶體116會關閉元件11〇,若元件11〇被關閉， 則二次線圈102會產生電壓。輸出電路12會將線圈1〇2之 電壓整流及平化而生成輸出電壓，並將該輸出電璧供給至 負載19 ’接著，線圈102會將極小之殘餘能反轉至反饋線 圈103，結果，線圈103會產生電壓。線圈1〇3之電壓係 13 1334261 透過RC電路施加於元# u〇之閉極端子，若施加於 極端子之電塵到達元件u〇之起始電屢，則元件11〇會開 啟，然後，反覆相同之動作並藉由該自激振 ^ 件110基本之開啟及關閉時間。 鮮圖及第：Β圖’說明該自激振盪動作" 源裝置1之特徵動作。於第— 中，若#… 第二Β圖之期間T1 t右使用者減少阻抗元件156之電阻值時，則 幽控編〜於能動元件二 之此動㊄域中會減少，此時，元件⑽會依照 位準而擷取供給至元件 15 分，油〜帝广 之控制信號的一部 ”住5之，電麗Vl5自時間點til之位準減少至時間點 t 2之位準時，疋件11〇於時間點 啟的時刻會比時間點ίη技以L由自激振羞而開 仏至亓株in 提早，此係由於元件140自供 壓v15於元件140之能電,）之故’因此，電 味如合之此動湏域中減少時，元件110之開啟 =:t早，結果，元件110之關閉時間會減少。此時， η、二广〇之開啟時間保持在利用自激振盪之開啟時 :，因=頻率會增加。又，藉由減少元件110之關閉 杲曰合掷f頻率—周期中之開啟時間的比例會增加，結 果，會增加輸出電路12之輪出電壓。 阻抗，第二B圖之期間T4中，若使用者增加 補啦合之電阻值時’則電壓V15於元件140之能動 7中會增加’舉例言之，電壓VI5自時間點t41之位準增 山4261 激垢：門點“2之位準時’几件110於時間點t42時經由自 :振盧而開啟的時刻會比時間點t4i時延遲，此係由於元 牛:自供給至元件11〇之閑極端子的控制信號賴取更多 域：if 1之故：因此’若電屋v】5於元件140之能動領 曰σΒ、’則疋件n〇之開啟時刻會延遲，結果，元件 2利用自激㈣之開啟時間，故㈣頻率會減少。又， :二：元件110之關閉時間，於振瓣-周期中之開 =間的比例會減少，結果，會減少輸出電路12之輸出電 抗元件L 及第—B圖之期間T2中’使用者減少阻 :=上：之電阻值時，電堡ν15於能動元件140之阻斷 亦合對；’此時’由於即使元件110為關閉時電路15 ==施加偏壓，因此電晶體116之開啟時刻會 電路15時提早，舉例言之，電壓、自時間點m ^時^自至㈣點⑵之位準時，電晶體116於時間點 Ί由自激振盛而開啟的時刻會比時間，點⑵時 mvi5於元件140之阻斷領域中減少時，電晶體 果會延遲’且元件110之關閉時刻延遲，結 果兀件110之開啟時間會增加。 :::=用自_之關閉時間== 夕 又’糟由增加元件1 1 〇之P卩斜！rt -周期中之開啟時間的比例會二果3會::::率 路12之輸出電壓。 ，、，果，會增加輸出電 15 1334261 於第 抗元件156之電圖之期間T3 * ’使用者增加阻 中會增加，舉V】f元件⑽之阻斷領域 時間點t32之位準時，電曰J15 :二二點〇1之位準增加至 振細啟的時刻會比時間點⑴時提早，因此時^ 於凡件140之阻斷領域 ：η 會提早，且元株Un 电日日粒之開啟時刻 曰捉平且兀件11〇之關閉時刻提早， 開啟時間會減少。此日#，士认3， 〜仔110之
利用自激振紅關閉:門=二0之關閉時間保持在 關時間因此振盧頻率會增加。又，蕻 由減少元件m之開啟時間，於振錢率—周射之開= 時間的比例會減少’結果’會減少輸出電路12之輸出電屢。 s第rBW之「振錢率」、「交換元件之開啟時 "J 乂換疋件之關閉時間」所示，可抑制振盡頻率範 ^大並可經由比以往用以個別地控制該等時間之構造 更簡單的構造來調整元件11G之開啟及關閉時間。
▲第三圖係顯示依據本發明之第二實施形態，即，RCC 型交換式電源裝置2’又，該電源裝置2包含有變壓器2〇、 振盪電路21、輸出電路22、DC電源電路幻、擷取電路以 及控制信號生成電路25。變壓器20、振盪電路21及輸出 電路22係構成RCC。 、該RCC係與主DC電源28連接，此係藉由如將電池 或AC電源整流及平化之電路所構成。變壓器具有一次 線圈201、二次線圈202與204以及反饋線圈203。 與弟一貫施形態之電路11相同’振盪電路21包括交 1334261 換元件210 ;構成起動電路之電阻211〜213 ;構成rc電路 之電阻214與電容器215 ;及構成關斷電路之電晶體216 與電阻217。電路21更包含有緩震電路218，舉例言之， 該電路218係由電容器、二極體及電阻所構成，且與一次 線圈201並聯連接。又，電路218係抑制於線圈2〇1所產 生之波動電壓。 與第一實施形態之電路12相同，輸出電路22包含有 整流二極體220及平流電容器221，且更包含有與電容哭 221並聯連接之電阻222。又，電路22之輸出電壓係供蛘 至負載29。 DC電源電路23係構成為將於二次線圈2〇4所感應之 電壓整流及平化而生成DC電壓，並將該DC電壓供給至控 制信號生成電路25，舉例言之，電路23係由整流二極體 230、平流電容器231及電阻232所構成。電容器231之正 端子係與線圈204之-端連接，二極體23G之陽極及陰極 則分別與電容器231之負端子及線圈2〇4之另一端連接， 而電阻232連接在電容器231之正端子與電路^間。 與第貝知•形態之電路14相同，擷取電路24係由能 動元件240(例如NPN型電晶體)及電阻241所構成。 與第λ施形悲之電路15相同，控制信號生成電路 25包含有：齊納·二極體25〇 ;運算放大器251 ;電阻 252〜255;及阻抗元件256，且更包含有電容器 電容器257係與元件256並聯連接，電容器w則與電阻 253並聯連接，又，作為基準電壓電路之二極體25〇係使 17 1334261 谷盗221之正端子及DC電源電路23之電壓安定而 成基準電壓。第二實施形態之元件256係阻抗，即，電 阻值可依照周圍溫度而改變之熱阻器，若周圍溫度上升， 則元件256之電阻值會減少，若周圍溫度下降，貝元件256 之電阻值會增加。 故，除了元件256之電阻值係藉由周圍溫度而並非使 用者來改變外，第二實施形態之動作係與第—實施形態之 動作相同。 於一加強實施形態中，交換式電源裝置2更具有包含 比較器260之停止電路26，舉例言之，如第五圖所示，除 了比較盗260以外’電路26更包含有電阻261與262、電 谷器263及二極體264、阻261係與電阻262串聯連接， 且電阻261與262之串聯組與齊納·二極體250並聯連接， 而電容器263則與電阻262並聯連接。比較器26〇之反轉 輸入端子係與電阻261與262及電容器263之結合點連 接，並供給於電阻261與262將前述基準電壓分壓所得到 之定限電壓Vth，比較器260之非反轉輸入端子則與電阻 255及阻抗元件256之結合點連接，並供給依照周圍溫度 而改變之電壓Vat。又，於控制信號生成電路25中，二極 體259係連接在電阻254與放大器251之輸出端子間，電 路26之二極體264則連接在比較器260之輸出端子與電阻 254及二極體259之結合點間。 參照第六圖說明第五圖之電源裝置2之動作。若周圍 溫度降低而使阻抗元件256之電阻值增加，則電壓Vat會 1334261 增加，此時，若周圍溫度低於規定最低溫度而電壓Vat大 於定限電壓Vt h，則比較器260會對能動元件240之基極 端子施加Η信號，結果，由於元件240開啟而交換元件210 關閉，因此RCC會停止自激振盪，然後，若周圍溫度上升 而使阻抗元件256之電阻值減少，則電壓VA τ會減少，此 時，若周圍溫度高於規定最低溫度而電壓Vat小於定限電 壓V t h，則比較器260會自Η信號變成L信號。由於該L 信號會藉由二極體264傳送至元件240之基極端子，因此 • RCC可重新開始自激振盪，於該構造中，可依據周圍溫度 之變動停止RCC之|激振盪。 於一修正實施形態中，比較器260之反轉輸入端子係 與電阻255及阻抗元件256之結合點連接，並供給依照周 圍溫度而改變之電壓Vat，又，比較器260之非反轉輸入 端子則與電阻261與262及電容器263之結合點連接，並 供給定限電壓Vth。此時，於周圍溫度高於規定最高溫度 時，可停止RCC之自激振盪。 籲 以上針對數個較佳實施形態說明本發明，然而，任何 熟悉該項技藝者可於未脫離該發明原本之精神及範圍内進 行各種修正及變更。 【圖式簡單說明】 第一圖係依據本發明第一實施形態之交換式電源裝置 之電路圖； 第二A圖係該交換式電源裝置之動作說明圖； 第二B圖係該交換式電源裝置之動作說明圖； 19 1334261 第三圖係依據本發明第二實施形態之交換式電源裝置 之電路圖； 第四圖係該交換式電源裝置之動作說明圖； 第五圖係一加強實施形態之電路圖；及 第六圖係該實施形態之動作說明圖。 【主要元件符號說明】
RCC型交換式電源裝 置1 變壓器 10 一次線圈 101 二次線圈 102 反饋線圈 103 振盪電路 11 交換元件 110 電阻 111 電阻 112 電阻 113 電阻 114 電阻 115 NPN型電晶體 116 電阻 117 輸出電路 12 整流二極體 120 平流電容器 121 擷取電路 14 能動元件 140 電阻 141 控制信號生成電路 15 齊納.二極體 150 運算放大器 151 電阻 152 電阻 153 20 1334261
電阻 154 電阻 155 阻抗元件 156 主DC電源 18 負載 19 RCC型交換式電源裝置2 變壓器 2〇 —次線圈 201 二次線圈 202 反饋線圈 203 二次線圈 204 振盪電路 21交換元件 210 電阻 211 電阻 212 電阻 213 電阻 214 電阻 215 電阻 216 電阻 217 緩震電路 218 輸出電路. 22整流二極體 220 平流電容器 221 電阻 222 DC電源電路 23整流二極體 230 平流電容器 231 電阻 232 擷取電路 24能動元件 240 21 控制信號生成電路 1334261 停止電路 主DC電源 •負載 電阻 241 25 齊納·二極體 250 運算放大器 251 電阻 252 電阻 253 電阻 254 電阻 255 阻抗元件 256 電容器 257 電容器 258 二極體 259 26 比較器 260 電阻 261 電阻 262 電容器 263 二極體 264 28 29 22