專利名稱：消除反向峰壓的電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于消除在電源電路中產生的反向峰壓的電路。
通常，受由前級電路輸出電壓的變化所引起的脈沖型沖擊浪涌電壓或震蕩型瞬變環形電壓的影響有些電路產生應變。這樣的應變電路可以是一種整流電路、電感電路，例如包括線圈的電路，這些電路按照電流變化產生反向電動勢，以及是其它電路，它們與輸出以脈沖形式變化的電壓的電路相連接。這種瞬變電壓的輸入會影響后面的電路，結果，會導致工作錯誤并降低其中元件的壽命期。在嚴重的情況下，可能損壞相關聯的部件。
為了解決上述問題，典型地，已提出一種由電容或電阻與電容串聯構成的緩沖器電路。在
圖1和2中示出了這種緩沖器電路的兩個例子。
圖1是說明給直流(DC)-DC轉換器結構施加常規緩沖器電路一例的電路圖。如該圖所示，該DC-DC轉換器包括一個開關場效應晶體管Q1，用于響應開關脈沖信號進行ON/OFF操作。開關場效應晶體管Q1具有其用于輸入開關脈沖信號的柵極端和其連接于電壓源地端的源極端。該DC-DC轉換器還包括一個具有初級和次級線圈的電源變壓器T1。電源變壓器T1的初級線圈具有，其連接到DC電源電壓源+Vcc的一端和其連接到開關場效應晶體管Q1的漏極端的另一端。電源變壓器T1的次級線圈具有其連接于電壓源地端的一端。該DC-DC轉換器還包括一個連接到電源變壓器T1的次級線圈的另一端的整流電路。該整流電路包括一個整流二極管D1，二極管D1使其陽極連接于電源變壓器T1次級線圈的另一端，以及一個充電電容C1，它具有其連接到整流二極管D1陰極的正極和其連接到電壓源地端的負極。
緩沖器電路包括一個充電電容C2，并聯于整流電路的整流二極管D1兩端。
下文將描述帶有上述結構的DC-DC轉換器的操作。
首先，響應開關脈沖信號使開關場效應晶體管Q1反復地進行接通和關斷，使得在電源變壓器T1的初級線圈中能周期性地感生能量。結果是，在電源變壓器T1的次級線圈中以脈沖形式產生電壓。然后，電源變壓器T1次級線圈中的這一電壓經過整流二極管D1進行整流并由充電電容器C1進行平滑。該被整流并經過平滑的電壓就是最后的DC輸出電壓。
在上述操作期間，在電源變壓器T1次級線圈的電壓電平低變為高的那一瞬間，處于高電平的瞬時正向浪涌電壓即被施加到整流二極管D1上，而后被整流二極管D1及充電電容C1吸收并消除。另一方面，在電源變壓器T1的次級線圈的電壓電平由高變為低的一瞬間，則有一個高電平的瞬時反向峰壓(反向浪涌電壓)施加到整流二極管D1上。此時，若所加的反向峰壓高于整流二極管D1的反向耐壓，就會毀壞該整流二極管D1。在這種情況下，當電源變壓器T1的次級線圈的電壓為高電平時，向緩沖器電路的充電電容C2充電的電壓通過電源變壓器T1的次級線圈進行放電。結果，跨整流二極管D1的反向峰值電壓即被旁路而消除。
但是，該充電電容C2在電容容量方面受到限制。一般地，電容器的電流可表達如下ic＝C(dv/dt)由于反向峰壓的脈沖寬度很窄(即，dv/dt值大)，在充電電容C2的容量大的情況下，流過電容C2的電流ic2的電流量增大。隨著電流ic2的大小增大，充電電容C2即產生熱量，所產生的熱損害充電電容C2并升高相關部件的溫度，導致對整個部件的穩定性有不良的影響。進而，當反向峰壓的頻率高于一特定的頻率時，由于充電電容器C2的放電時間的限制，就不能消除反向峰壓。
圖2是說明給直流DC-DC轉換器結構施加常規緩沖器電路另一例的電路圖。此圖的結構，除緩沖器電路還包括與充電電容器C2相串聯的電阻R1之外，都與圖1的相同。
在圖2中，當產生反向峰壓時，在放電回路中就包括電阻R1。結果，由于電阻R1的阻值減小，充電電容C2的容量即增加。可是，類似于圖1的結構，頻率要受到電阻R1和電容C2的限制。而且，由于充電電容C2容量的增大及電阻R1阻值的減小而發熱。
因此，鑒于上述問題而作出了本發明，本發明的目的在于提供一種消除反向峰壓的電路，在該電路中設置開關整流電路，它能有效地消除由前級電路的輸出電壓的急劇變化所引起的反向瞬變電壓比如反向浪涌電壓或反向環形電壓，而頻帶并不受到限制，并可防止因為發熱致使相關部件變成不穩定。
根據本發明，通過提供一種消除反向峰壓的電路可以實現上述和其它目的，該消除反向峰壓的電路包括開關整流裝置，用于對反向瞬變電壓進行整流；充電裝置，用于在其中對開關整流裝置的輸出電壓進行充電；以及并聯于充電裝置的放電裝置，用于對在充電裝置上充電的電壓進行放電。
結合附圖，通過下述詳細說明本發明的上述和其它目的、特點及優點將變得更清楚，其中圖1是說明給DC-DC轉換器結構施加常規緩沖器電路一例的電路圖；圖2是說明給DC-DC轉換器結構施加常規緩沖器電路另一例的電路圖；圖3a是說明給DC-DC轉換器結構施加根據本發明的消除反向峰壓電路的實施例的電路框圖；圖3b是圖3a中DC-DC轉換器的詳細電路圖；圖4a是說明在本發明的電路施加之前的浪涌電壓的波形圖；圖4b是圖4a中浪涌電壓的局部放大圖；圖5a是說明根據本發明的已衰減了的反向峰壓的波形圖；以及圖5b是圖5a中的反向峰壓的局部放大圖。
圖3a是說明給DC-DC轉換器結構施加根據本發明的消除反向峰壓電路的實施例的電路框圖。如該圖所示，此DC-DC轉換器包括脈沖電壓發生器1，用于以脈沖形式產生電平上急劇變化的電壓；整流電路3，用于對來自脈沖電壓發生器1的輸出電壓進行整流并抑制正向浪涌和正向環形電壓；以及并聯于該整流電路3的消除反向峰壓的電路2，用于消除反向浪涌和反向環形電壓。
參照圖1和2，如前所述脈沖電壓發生器1包括開關場效應晶體管Q1和電源變壓器T1。
參照圖1和2，如前所述整流電路3包括整流二極管D1和充電電容器C1。
該消除反向峰壓的電路2包括一個充電電容器C2′，具有其連接于整流電路3中的整流二極管D1的陰極的一端；放電電阻R1′，與充電電容器C2′相并聯；以及開關整流二極管D2，使其陽極串聯于上述RC并聯電路并且使其陰極與整流二極管D1的陽極相連接。
下面將詳細描述具有根據本發明的上述結構的DC-DC轉換器的工作原理。
首先，開關場效應晶體管Q1響應開關脈沖信號反復進行接通和關斷，使得在電源變壓器T1的初級線圈中能夠周期性地感生能量。結果是，在電源變壓器T1的次級線圈中以脈沖形式產生電壓。然后，該電源變壓器T1次級線圈中的電壓由整流二極管D1整流并且利用充電電容器C1進行平滑。該已被整流平滑的電壓即為最后的DC輸出電壓。
在上述操作期間，在電源變壓器T1的次級線圈的電壓電平由低變為高的一瞬間，處于高電平的瞬時正向浪涌電壓被施加到整流二極管D1上，而后被整流二極管D1和充電電容器C1所吸收并消除(參見圖4和5的部分A)。當電源變壓器T1次級線圈中的電壓維持其高電平狀態時，一反向電壓即被施加到開關二極管D2上，因此不會引起充電電流流過放電電阻R1′和充電電容C2′。其結果是，當電源變壓器T1次級線圈中的電壓電平為低時，則在充電電容C2′上充電的電壓就通過放電電阻R1′進行放電。這時，通過將放電電阻R1′的阻值設在數百KΩ到數MΩ范圍內，可使放電電流很微小。
另一方面，在電源變壓器T1次級線圈的電壓電平由高變為低的那一瞬間，則有一個高電平的瞬時反向峰壓(反向浪涌電壓)施加到整流二極管D1(參見圖4a和4b中的部分B)上。這時，若所加的反向峰壓大于整流二極管D1的反向耐壓，就會損壞該整流二極管D1。
在這種情況下，反向峰壓(反向浪涌電壓)經過開關二極管D2進行整流并且由充電電容C2′過濾成DC成分。這時，就使反向峰壓從原來的，如圖4a和4b中的“B”所示的值，衰減到由充電電容C2′和放電電阻R1′的充電和放電的時間常數確定的如圖5a和5b中所示的值。其結果是，可把該整流二極管D1設置為較低的反向耐壓值。而且，當電源變壓器T1次級線圈中的電壓電平為低時，充電電流流過充電電容C2′和開關二極管D2。一般，在開關電源電路的次級線圈中感生的脈沖電壓的低電平持續時間短于其高電平持續時間(即，約為周期的15～20％)。在這方面，該充電電流的大小是相當小的。
因為該充電電流和放電電流的大小相當小，所以對有關部件的溫度和穩定性沒有不良影響。
雖然已將本發明應用于DC-DC轉換器的整流電路上，但也可應用于任何電平急劇變化的產生脈沖電壓的電路上。而且，雖然以浪涌電壓方式描述了瞬變電壓，但并不限于此。也就是，瞬變電壓可包括震蕩型的環形電壓、傳輸線上的反常電壓等等，以及浪涌電壓。
從上述說明很明顯地看到，本發明提供了一種具有開關整流電路的消除反向峰壓的電路。該消除反向峰壓的電路能夠有效地消除瞬時反向瞬變電壓，比如是由前級電路的輸出電壓的急劇變化而引起的反向浪涌電壓或反向環形電壓，而對頻帶并沒有什么限制。另外，該消除反向峰壓的電路可以防止由于發熱而使相關部件升溫。因此，本消除反向峰壓的電路能夠保證部件的穩定性。并且，可將部件中的整流二極管及其它元件設置為較低的反向耐壓參數，結果使成本方面降低了。
雖然為了說明的目的已經公開了本發明的最佳實施例，但是，本領域的技術人員應知道，各種改變、添加和替換都是可行的，而且不會脫離如附屬權利要求書所揭示的本發明的范圍和精神。
權利要求
1.一種消除反向峰壓的電路，其特征在于包括開關整流裝置，用于對反向瞬變電壓進行整流；充電裝置，用于在其中對從所述開關整流裝置的輸出電壓進行充電；以及并聯于所述充電裝置的放電裝置，用于使在所述充電裝置上充電的電壓進行放電。
2.根據權利要求1所述的消除反向峰壓的電路，其特征在于，所述充電裝置是一個電容器。
3.根據權利要求1所述的消除反向峰壓的電路，其特征在于，所述放電裝置是一個電阻器。
4.根據權利要求1所述的消除反向峰壓的電路，其特征在于，所述開關整流裝置是一個二極管。
全文摘要
一種消除反向峰壓的電路包括:開關整流裝置,用于對反向瞬變電壓進行整流;充電裝置,用于對開關整流裝置的輸出電壓進行充電;以及并聯于充電裝置的放電裝置,用于對在充電裝置上充電的電壓進行放電。根據本發明,該電路能夠有效地消除反向瞬變電壓,諸如反向浪涌電壓或反向環形電壓等,而并不限定頻率。另外,該電路可以防止有關部件升溫。因此,能保證部件的穩定性。并且由于各個元件的反向耐壓較低,能降低成本。
文檔編號H02M1/34GK1186375SQ97119100
公開日1998年7月1日 申請日期1997年10月24日 優先權日1996年11月22日
發明者樸臺珍 申請人:三星電子株式會社