開關變換器的製作方法
2024-02-24 09:23:15
專利名稱：開關變換器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有開關電晶體、電感和二極體的開關變換器，並且涉 及一種具有相應變換器的電視機。這種類型的開關變換器經常被用於例如消 費電子設備中，。 電電壓。
背景技術：
根據現有技術的開關變換器有例如升壓變換器、降壓變換器或反向變換
器(inverse converter )。在圖la、 lb和lc中示意性地圖示了這種類型的電^各。 圖la示出具有開關電晶體Tl的降壓變換器，開關電晶體Tl在發射極處連才妻 到DC電壓UE1且在集電極處連接到線圈L1。此外，二極體D1連接到集電 極，二極體Dl的陽極連接到地。
在輸出側，連接到地的電容器C1連接到電感Ll,並為負載RL1提供供 電電壓UA1。在這種情況下，經由反饋電路和調節電路(未示出)來控制開 關電晶體Tl的基極，例如利用PWM信號，使得輸出電壓UA1穩定為負載 RL1的函數。
圖lb圖示了升壓變換器，其具有線圈L2,其在輸入側連接到DC電 壓UE2;以及開關電晶體T2，其在集電極側連接到線圈L2的輸出且在發射 極側連接到地。此外，二極體D2連接到開關電晶體T2的集電極，並在輸出 側經由電容器C2提供整流供電電壓UA2,以給負載RL2供電。
圖lc圖示了具有開關電晶體T3、線圈L3和二極體D3的、用於產生4# 出電壓UA3的反向變換器，輸出電壓UA3相對於輸入電壓UE3具有相反的 極性。
發明內容
根據本發明的開關變換器具有開關電晶體、電感和二極體，它們被布置
為降壓變換器以從整流輸入電壓產生第一整流輸出電壓。開關電晶體在^r入
側經由第二電感連接到輸入電壓，第二二極體在陽極側耦接到布置在第二電 感和開關電晶體之間的接頭，以產生第二輸出電壓。在這種情況下，第二輸 出電壓是比輸入電壓高的整流電壓。
例如，開關電晶體是集成電路的一部分，或者耦接到集成驅動器電^各， 以產生調節的第一輸出電壓。在這種情況下，不對第二輸出電壓進行調節，
這是因為以第一輸出電壓的載荷(loading)的函數，例如利用PWM信號， 來對開關電晶體計時。然而，對於特定使用，例如在具有調諧器的電視才幾或 其他的消費電子設備中，這並不是缺點。在這種情況下，第二輸出電壓可以 被具體地用於，產生相應調諧器所需的、用於調諧電容二極體的+40伏電壓。 第一輸出電壓可以被具體地用於，給要求非常低的供電電壓(例如3.3伏、 2.5伏或1.8伏)的集成電路供電。
變換器的輸入電壓。具體地，如果已經佔用了為開關式電源單元的變壓器 (transformer)的輸出電壓配備的所有連接引腳，則根據本發明的開關式電源 單元提供一種用於產生調諧器的調諧電壓的經濟的替代方案。
參考示意性電路圖，下面將通過示例更詳細地解釋本發明。在附圖中:
圖la示出根據現有技術的降壓變換器；
圖lb示出根據現有技術的升壓變換器；
圖lc示出根據現有技術的反向變換器；以及
圖2示出根據本發明的、用於產生兩個輸出電壓的開關變換器。
具體實施例方式
圖2圖示具有開關電晶體T4的開關變換器，在該示例實施例中，開關晶 體管T4被集成在集成電路IC1中。例如，電路IC1是集成電路MC34064， 其可以從例如ON Semiconductors獲得，且其包括用於4喿作開關電晶體T4的 控制和監控電路。具體地，也可以將MOSFET用作開關電晶體T4。
開關電晶體T4在輸入側連接到整流輸入電壓UE4 ，在輸出側經由二極體 D4連接到地。電感L4 (在該示例實施例中為線圈)連接到開關電晶體T4的 輸出且在其另 一端連接到充電電容器C4。
二極體D4在其陽極連接到地；由此，連接電路以形成降壓變換器，且 在該示例實施例中，從+ 9伏DC電壓產生在充電電容器C4處的3.3伏的整 流輸出電壓UA4。經由反饋環路FB穩定輸出電壓UA4。在這種情況下，包 括關於經由電容器C4施加的輸出電壓UA4的信息的調節信號被反饋到集成 電路IC1的調節輸入。至此，該電路作為降壓變換器。
根據本發明，第二電感L5 (具體地為線圏)被布置在開關電晶體T4的 電流輸入和輸入電壓UE4之間。電感L5的電感值小於第 一 電感L4的電感^f直， 且優選地小於30%,在圖2的示例實施例中僅為10%。用於產生輸出電壓 UA4的降壓變換器的工作沒有因此而受到影響。如果開關電晶體T4導通， 則電感L5產生電壓降。然而，該電壓降不應大到擾亂用於產生輸出電壓UA4 的降壓變換器的工作。
此外，二極體D5在其陰極連接到電感L5，且在其陽極連接到第二充電 電容器C5 (該第二充電電容器C5連接到地)以產生第二整流輸出電壓UA5。 二極體D5的陰極被耦接到布置在電感L5和開關電晶體T4之間的接頭A。
該電路如下起作用如果開關電晶體T4導通，則電流流過電感L5且使 得磁場被建立起來。如果開關電晶體T4截止，則經由電感L5產生感應電壓， 且該感應電壓經由二極體D5對電容器C5充電。因此，開關電晶體T4與電 感L5和二極體D5—起作為升壓變換器起作用。因此，開關變換器同時產生 兩個輸出電壓UA4和UA5，其中，輸出電壓UA5高於輸入電壓UE4且tT出 電壓UA4低於輸入電壓UE4。
在這種情況下，輸出電壓UA5沒有經過調節，且具體地依賴於運行開關 電晶體T4的佔空比。由於電感L5的電感值較低，所以只能將具有較低功耗 的負載連接到輸出電壓UA5。因此，對於特定應用範圍而言，該開關變換器 是有利的。它可以:故具體地用於電一見接收才幾，例如在電視3幾和錄像機中，它 們要求未經調節的大約40伏的工作電壓用於相應調諧器的工作。
在當今的電視調諧器中， 一般提供穩定電路以給用於調諧的電容二極體 產生+ 33伏或+ 30伏電壓。因此，在大約40- 50伏範圍之內的未經調節的 供電電壓是足夠的。具體地，如果輸出電壓UA4用於供應恆定負載，則可以 通過近似地選4奪線圈L5的電感來產生具有該範圍的輸出電壓UA5。
輸出電壓UA4可以被有利地用於對要求3.3伏、2.5伏或更小的未經調節 的供電電壓的數字電路供電。通常不利用具有足夠穩定度的常規的逆向變換:
器(flyback-converter)的開關式電源電壓來供應該特性的供電電壓。因此， 具體地提供開關變換器作為開關式電源單元的補充，該開關式電源單元是在 電視接收機中已經提供的，並且同時為開關變換器提供輸入電壓UE4。
權利要求
1.一種具有開關電晶體(T4)、第一電感(L4)和第一二極體(D4)的開關變換器，被布置為降壓變換器以從輸入電壓(UE4)產生第一整流輸出電壓(UA4)，其特徵在於開關電晶體(T4)通過輸入端經由第二電感(L5)耦接到輸入電壓(UE4)；以及第二二極體(D5)耦接到被布置在第二電感(L5)和開關電晶體(T4)之間的接頭(A)，以產生第二整流輸出電壓(UA5)。
2. 如權利要求1所述開關變換器，其特徵在於所述電源具有用於穩定 所述第一輸出電壓(UA4)的控制電路(IC1)和反饋環路(FB)。
3. 如權利要求1或2所述的開關變換器，其特徵在於所述第二二才及管 (D5)在陽極側連接到所述第二電感(L5)，以產生第二輸出電壓(UA5),該第二輸出電壓(UA5)高於所述輸入電壓(UE4)。
4. 如權利要求l、 2或3所述的開關變換器，其特徵在於所述第二電 感(L5)的電感值小於所述第一電感(L4)的值的30%。
5. —種電視接收機，其特徵在於其具有根據在前權利要求中任一項的 開關變換器。
6. 如權利要求5所述的電視接收機，其特徵在於該電視接收機具有給 所述開關變換器產生所述輸入電壓(UE4)的開關式電源單元，且特徵在於 該電視接收機具有連接到所述第二輸出電壓(UA5)的調諧器。
7. 如權利要求6所述的電視接收機，其特徵在於所述第二輸出電壓 (UA5)可用作所述調諧器的調諧電壓。
全文摘要
一種開關變換器包括開關電晶體(T4)、第一電感(L4)和第一二極體(D4)，連接它們形成降壓變換器，以從輸入電壓(UE4)產生第一整流輸出電壓(UA4)。開關電晶體(T4)在輸入側經由第二電感(L5)連接到輸入電壓(UE4)；第二二極體(D5)耦接到被布置在第二電感(L5)和開關電晶體(T4)之間的接頭，以產生第二整流輸出電壓(UA5)。在這種情況下，第二整流輸出電壓是未經調節的，但是可以被具體地用作電視調諧器的供電電壓。
文檔編號H02M3/04GK101116240SQ200680004346
公開日2008年1月30日 申請日期2006年1月24日 優先權日2005年2月9日
發明者萊因哈德·凱格爾, 讓-保羅·盧維爾 申請人:湯姆森特許公司