[發(fā)明專利]具有串聯(lián)電容的開關(guān)電源

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 01141424.3
• 申請日: 2001-09-24
• 公開（公告）號: CN1347190A
• 公開（公告）日: 2002-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 細(xì)谷達(dá)也;竹村博;岡本康司
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社村田制作所
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28;H02M3/338
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 朱海波

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于提供直流穩(wěn)定電壓的開關(guān)電源。更加具體來說，本發(fā)明涉及一種開關(guān)電源，它在開關(guān)元件的導(dǎo)通周期中在變壓器的初級線圈和電容器中存儲能量，并且在開關(guān)元件的截止周期中把所存儲的能量從變壓器的次級線圈提供到一個負(fù)載。

現(xiàn)有技術(shù)

在日本專利申請9-352696中，提供一種開關(guān)電源設(shè)備，其中第一開關(guān)電路連接到變壓器T的初級線圈側(cè)的第二開關(guān)電路，以及在兩個開關(guān)元件截止之前和之后的周期中，開關(guān)控制電路交替地導(dǎo)通和截止包含在第一和第二開關(guān)電路中的開關(guān)元件，從而形成自激振蕩。圖1為示出開關(guān)電源設(shè)備的方框圖。

在該開關(guān)電源設(shè)備中，一個輸入電源E、一個電感器L和第一開關(guān)電路S1串聯(lián)到變壓器T的初級線圈T1。另外，包括初級線圈T1和電感器L的串聯(lián)電路與包括電容器C和第二開關(guān)電路S2的串聯(lián)電路相并聯(lián)。第一驅(qū)動線圈T3產(chǎn)生基本上與初級線圈T1的電壓成比例的一個電壓。第一驅(qū)動線圈T3的電壓被輸入到一個控制電路11。類似地，第二驅(qū)動線圈T4產(chǎn)生基本上與初級線圈T1的電壓成比例的一個電壓。第二驅(qū)動線圈T4的電壓被輸入到一個控制電路12?？刂齐娐?1的電壓被輸入到第一開關(guān)電路S1的第一開關(guān)元件Q1的一個控制端。第二控制電路12的電壓被輸入到第二開關(guān)電路S2的第二開關(guān)元件Q2的一個控制端。第一開關(guān)電路S1由包括第一開關(guān)元件Q1、第一二極管D1以及第一電容器C1的并聯(lián)電路所形成。第二開關(guān)電路S2由包括第二開關(guān)元件Q2、第二二極管D2以及第二電容器C2的并聯(lián)電路所形成。

一個整流元件Ds與變壓器T的次級線圈T2相串聯(lián)。整流和平滑電路包括整流元件Ds和連接到整流元件Ds的一個輸出端的電容器Co。整流元件Ds與電容器(電容阻抗)Cs相并聯(lián)，檢測負(fù)載電壓的檢測電路14連接在整流和平滑電路的一個輸出端與該負(fù)載之間。檢測電路14的輸出反饋被發(fā)送到第一控制電路11。

另外，美國專利第3,596,165號中提供一種開關(guān)電源設(shè)備，其中兩個開關(guān)電路在變壓器的初級線圈側(cè)相連接，以形成分別激勵的振蕩，并且一個全波整流器連接到該次級線圈。

另外，在日本未審查專利申請公告5-328719和日本未審查專利申請公告11-136940中提供開關(guān)電源設(shè)備。在每種設(shè)備中，兩個開關(guān)電路在變壓器的初級線圈上相互連接，并且次級線圈由圖1中所示的電路結(jié)構(gòu)所形成。在這種情況下，電感器和電容器串聯(lián)到初級線圈。第二開關(guān)元件并聯(lián)到該串聯(lián)電路。

但是，在上述的每個開關(guān)電源設(shè)備中，存在如下問題：

(1)美國專利3,596,165

該開關(guān)電源設(shè)備被稱為諧振型半橋式電路(ON-ON型)。在這種電路中，當(dāng)每個開關(guān)元件導(dǎo)通時，能量被從初級線圈發(fā)送到次級線圈。每個開關(guān)元件的導(dǎo)通時間基本上固定，并且開關(guān)頻率被改變，以改變串聯(lián)在初級線圈上LC諧振電路的阻抗，以控制輸出功率。換句話說，當(dāng)LC諧振頻率和開關(guān)頻率相互接近時，LC諧振電路的阻抗變得更小，從而大電流流過該變壓器，因此獲得大輸出功率。相反，當(dāng)LC諧振頻率遠(yuǎn)離開關(guān)頻率時，可以獲得小的輸出功率。在這種方案中，開關(guān)頻率根據(jù)輸出功率而明顯改變。當(dāng)頻率大大改變時，輸出平滑電路和濾波器電路的尺寸也增加。結(jié)果，存在電子元件干擾和控制電路功耗增加這樣的問題。

另外，由于開關(guān)電源設(shè)備是一種分離激勵振蕩型的設(shè)備，元件數(shù)目的增加有礙于該設(shè)備的小型化和成本的降低。另外，為了進(jìn)行全波整流，在變壓器的次級側(cè)至少需要兩個二極管。(2)日本未審查專利申請公告5-328719和日本未審查專利公告11-136940

在該公告中提供的每個開關(guān)電源設(shè)備是一個ON-OFF型開關(guān)電源設(shè)備，其中在開關(guān)元件的導(dǎo)通時間中，能量存儲在初級線圈內(nèi)，并且在開關(guān)元件的截止時間中，所存儲能量被從次級線圈釋放。但是，每個設(shè)備不是自激勵振蕩型而是分離激勵振蕩型或同步振蕩型的。因此，由于該設(shè)備需要一個振蕩器、驅(qū)動電路等等，所以元件的數(shù)目增加，從而妨礙設(shè)備的小型化和成本的降低。在日本未審查專利申請公告5-328719中，由于使用同步振蕩電路，因此不需要振蕩器。但是，該電源設(shè)備需要包含具有高電壓擊穿特性的MOS-FET的集成電路來驅(qū)動高端開關(guān)元件、用于隔離的脈沖變換器和驅(qū)動器等等。結(jié)果，即使在該開關(guān)電源設(shè)備中，開關(guān)控制電路的尺寸和制造成本增加。

(3)日本專利申請9-352696