电子开关型电源及其应用 本发明涉及一种根据权利要求1的电子开关型电源和根据权利要求7的一种开关型电源的应用。
在DE-4122544C1中公开了一个这种类型的的电子开关型电源，这种电子开关型电源在图1中以简化的形式被示出了并且在下面将被详细地描述。这个电子开关型电源包括一个具有变压器1的初级开关型回扫变换器、一个晶体管2和一个被设置在负载电路中的二极管3。该回扫变换器借助于一个整流桥装置4由一个直流电源或交流电源来激励，其中交流电源的电压可以在100伏与250伏之间，直流电源的电压可以为12伏或24伏，当使用交流电源时，它的频率几乎可以是任意的。电源的输出电压通过一个滤波和平滑装置5被提供给回扫变换器的输入端或电子控制和调节电路的输入端，为了简化的目的，滤波和平滑装置5在这个图中仅用一个电容器来表示。
这样的回扫变换器，例如可以被用在像剃须装置这样的小设备中。那么，根据不同的国家，这个剃须装置可以与具有不同电压值的电源连接。在这种情况下，即在露营旅行期间希望给这个剃须刀供电或在一个船地甲板上希望利用船上的电源系统给该剃须刀供电。所提供的电压可以是12V或24V的直流电压。
一个由变压器1的初级绕组6、晶体管2的集电极-发射极电路和一个电容器7构成串联电路与直流两端并联连接。与晶体管2的基极连接的是一个电阻器8，该电阻器8的另一端与输入电源的正极连接。此外，晶体管2的基极借助于另一个晶体管9的集电极-发射极电路与输入电源的负极连接。晶体管2的发射极与一个齐纳二极管10的阴极连接，齐纳二极管10的阳极与晶体管9的基极连接并借助于另一个电阻器11与输入电源的负极连接。此外晶体管2的发射极借助于另一个电阻器12与变压器1的次级绕组13的第一端连接。变压器1的初级绕组6和次级绕组13的绕组方向由图1中所示的圆点来表示。
一个反馈电容器14通过一个反馈电阻器15与晶体管2的基极连接，它的另一端与变压器1的次级绕组13的第二端连接。与变压器1的次级绕组13的第一端连接的是一个电能吸收装置。在这个例子中，电能吸收装置是一个蓄电池16。例如当电子开关型电源没有与一个电源连接时，一个电动机可以与蓄电池16连接，该电动机在图中没有示出并且借助于一个导通/关断开关由蓄电池来激励。同样地，一个二极管19与反馈电容器14和反馈电阻器15的节点连接，二极管19的另一端与变压器1的次级绕组13的第一端连接。
为了限制返回的电压，设置一个电路，它由一个齐纳二极管17和一个二极管18串联连接构成并与变压器1的初级绕组6并联连接，这两个二极管的阴极相互连接。
下面将详细地描述图1中电路结构的操作方式。从输入电压端通过电阻器8产生一个低的基极初始电流，使晶体管2作为一个开关晶体管来操作。晶体管2导通的结果，通过晶体管2的集电极-发射极和变压器1的初级绕组6产生一个正反馈作用，该正反馈作用是由在变压器1的初级绕组6中的增加电流导致的感应电压所产生的。这个正反馈作用使晶体管2又被驱动，使晶体管2再次导通。
晶体管2的集电极电流线性地增加。这导致了在电阻器12上产生一个成正比例的电压。当由于集电极电流增加的结果使电阻器12上的电压和蓄电池16上的电压的总和达到超过齐纳二极管10的击穿电压的一个值时，晶体管9进入到导通状态。
这就使晶体管2的基极直接地与输入电源的一端连接，由此取消了晶体管2的基极电流。因此晶体管2停止导通，并且流过变压器1的初级绕组6的电流被突然地切断。
这个电流的突然切断在变压器1的次级绕组13中感应一个电压，该电压的极性与当晶体管2导通时的时间间隔期间的电压极性相反。相对于由这个感应电压产生的一个电流，二极管3具有一个正向的电压极性。因此，在反向周期期间该电流被提供给负载(蓄电池16)，直到在变压器1中存储的能量被提供给负载为止。
在变压器1的反向过程期间，与变压器1的初级绕组6并联连接的齐纳二极管17和二极管18限制了反馈的电压峰值。
由于在变压器1的次级绕组13上感应电压的结果，使在晶体管2的导通周期期间电容器14在由“A”表示的一端上接收正电荷。对应地，负电荷被提供给由“B”表示的电容器14的另一端。二极管19具有与在晶体管2导通期间在变压器1的次级绕组13上感应的电压方向相反的极性。
当晶体管2在它的非导通状态时，在变压器1的次级绕组13上感应一个电压，该电压的极性符号正好与在晶体管2的导通状态时变压器1的次级绕组13上感应的电压的极性符号相反。
其结果是，在晶体管2的关断期间电容器14改变它的充电方向。点B通过二极管19与正电压连接，在这种情况下，二极管19上的电压极性是正向方向，而点A与负电压连接。
因此，在变压器1已经释放了它能量之后，电容器14在点B上具有正电荷，而在点A上具有负电荷。
由于电容器14上电压的方向维持了通过晶体管2的基极-发射极电流，所以电容器14上的电压把在晶体管2的随后的开关中的开关过程维持到导通状态。特别是在低电平输入电压时，例如一个12V的直流电压，由电容器14上的电压极性方向来维持晶体管2的导通过程。因此，把回扫变换器的操作特别稳定在低电平输入电压上。
在晶体管2的随后的导通状态期间，电容器如上所述地再次被充电，该电容器在点A上接收正电荷和在点B上接收负电荷。
相反，本发明示出了根据权利要求1的开关型电源，为了在一个反馈电容器网络上获得一个更高的电压，该开关型电源涉及了比较简单的电路，该电路的作用是当开关晶体管呈现导通时维持输入端电压，该晶体管能够使电流能够流过变压器的初级绕组。特别是在利用低供电电压的情况下，本发明明显地改进了开关型电源。
当利用如在权利要求2或3中所述的开关型电源中的蓄电池来提升开关晶体管的发射极电位时，根据权利要求1的解决方法是特别有利的。
权利要求4描述了一种特别有利的电子电路结构。这个电路结构有利地利用在充电和放电期间变压器的次级绕组上产生不同的电压。
如果特别是在变压器充电周期的开始时另外一些电容器作为串联连接的电容器被连接起来，那么权利要求5和6描述了在变压器的放电周期期间这些电容器怎样地并联连接。
在一个电剃须装置中利用这样的开关型电源是特别有利的，其原因是它的应用范围被增加了，特别是在露营旅行或在船的甲板上使用低电平电源的情况下是特别有利的。
下面将结合附图来详细地描述本发明的一种实施例。在图2中示出了一种电子开关型电源，在该电子开关型电源中，用与在图1中相同符号表示执行从前文引用的现有技术的电路结构公知的相同功能的相同元件。
在图2的电路图中，已经加入了由一个电容器20、一个电阻器21、二极管22和23，以及一个电阻器24构成的组件。此外设置了另一个电阻器25。
电阻器21的一端与点B连接，它的另一端与电阻器24的一端连接，电阻器24的另一端在点C上与电容器20的一端连接。电容器20的另一端通过电阻器25与晶体管2的基极连接并且与二极管22的负极连接。二极管22的正极与变压器1的次级绕组13的一端连接。二极管23的正极连接在电阻器21与24的节点上。二极管23的负极与变压器1的次级绕组13的另一端连接，电容器14通过电阻器15在点A上也与变压器1的次级绕组13的另一端连接。
因此，在下面将解释关于电压关系的工作方式。当晶体管2导通时，由于在变压器1的次级绕组13上感应电压的原因，电容器14在“A”表示的一端上接收正电荷。相应地，电容器14在“B”表示的另一端上接收负电荷。二极管19具有与在晶体管2导通期间在变压器1的次级绕组13上感应的电压方向相反的电压极性。此外，电容器20在由“C”表示的一端上接收正电荷，而在由“D”表示的另一端上接收负电荷。在这个特定的时刻，二极管22和23同样地具有与在变压器1的次级绕组13上感应的电压方向相反的电压极性。因此，在这个时刻，这些电容器作为串联连接的电容器来工作，其原因是由于二极管22和23具有相反方向的极性，使电容器14和20起一个并联连接作用的支路变为无效。
当晶体管2处于非导通状态时，在变压器1的次级绕组13上感应一个电压，其极性正好与晶体管2处于导通状态时在变压器1的次级绕组13上感应的电压极性相反。
其结果是，在晶体管2的关断期间，电容器14改变了它的充电方向。点B通过二极管19与正电压连接，在这种情况下它的电压极性是在正方向，而点A与负电压连接。同样地，点D通过二极管22与正电压连接，在这种情况下它的电压极性同样是在正方向，而点C通过二极管23与负电压连接，在这种情况下它的电压极性同样也是在正方向。
在变压器1释放它的存储能量之后，电容器14在点B上具有正电荷，而在点A上具有负电荷。同样地，电容器20在点D上具有正电荷而在点C上具有负电荷。借助于电阻器21防止流过二极管19和二极管23的直流电流流入到“旁路电容器14”中。在充电改变极性过程期间，电阻器15、21和24仅作为电流限制器来工作。
由于起串联连接电容器作用的这些电容器的电压极性的原因使电容器14和电容器20的电压相加，所以在电容器14和电容器20上的电压把在晶体管2随后的开关转换中的转换过程维持在导通状态。电容器14和电容器20起串联连接作用的原因是由二极管19、二极管22和二极管23使产生并联连接的支路变为不起作用，它们的电压极性又处在反方向上。特别是在低电平输入电压时，例如12V直流电压，利用在电容器14和电容器20上的电压极性来维持晶体管2的导通过程。因此，在低电平输入电压时，回扫变换器的操作特别稳定。
在晶体管2随后的导通周期期间，电容器14和电容器20在点A和C上再次接收正电荷，而在点B和D上接收负电荷，如上所述。
因此，特别有利的是：该电路结构能够利用在变压器放电周期期间的一个规定适用的电压来产生用于维持在变压器充电周期开始时的导通过程的电压，该电压比规定的电压更大。该电路结构是这样实现的：电容器被充电以便起并联连接电容器的作用，并且后来被放电以便起串联连接电容器的的作用。在产生并联连接的这些支路电路中利用由二极管构成的简单电路结构来实现本发明。有利的应用在于：在放电周期期间在变压器1的次级绕组13上感应的电压相对于充电周期期间的电压改变了它的电压极性。
为了进一步增加在导通周期开始时的电压，可以采取对应的措施用于其它的构成组件，即其它的电容器在变压器放电周期期间起并联连接电容器的作用，在变压器充电周期期间起串联连接电容器的作用。