[發明專利]開關電源以及開關方法

有效

• 申請號: 201010116525.3
• 申請日: 2010-02-10
• 公開（公告）號: CN101847938A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 大內貴之;葉田玲彥
• 申請（專利權）人: 株式會社日立媒介電子
• 主分類號: H02M7/04
• 分類號: H02M7/04;H02M3/335
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李今子

技術領域

本發明涉及開關電源以及開關方法的技術。

背景技術

為了從商用交流電源進行整流、平滑而得到直流，使用二極管橋和平滑電容器的結構是最簡單的。但是，根據該結構，成為輸入電流僅在電源電壓的峰值附近流通的、所謂電容器輸入型的整流電路，造成功率因數降低、輸入諧波增大。在國際標準中規定了輸入諧波的問題，需要與輸入電力對應的對策。相對于其動作，提出了各種稱為功率因數改善(PFC：Power?Factor?Correction)轉換器或者高功率因數轉換器的轉換器。

其中最一般的電路是非專利文獻1記載那樣的稱為升壓型PFC轉換器的電路方式。

圖11示出一般的開關電源的電路圖。

圖11所示的開關電源1b具備前級的升壓型PFC轉換器41和后級的絕緣型DC(Direct?Current，直流)-DC轉換器42。

升壓型PFC轉換器41(以下記載為PFC轉換器41)是如下結構的電路：在連接于交流電源2的整流二極管橋3的正極側與負極側之間連接線圈21和開關元件22的串聯電路，在線圈21和開關元件22的連接點上連接升壓二極管23的陽極側，將升壓二極管23的陰極側與輸出平滑電容器24的高電壓側連接，并連接了輸出平滑電容器24的低電壓側與二極管橋3的負極側。

于是，通過對PFC控制用的開關元件22的導通期間的時間比率進行控制，來控制輸入電流波形，通過升壓二極管23向輸出平滑電容器24積蓄電荷，將升壓后的電壓保持在輸出平滑電容器24中。

另外，后級的絕緣型DC-DC轉換器42雖然是電流諧振型的轉換器，但將保持在該輸出平滑電容器24中的電壓作為輸入，對兩個開關元件25、26進行導通/截止控制以使時間比率分別成為大致50％并且使定時相輔。于是，其結果，通過次級側的二極管29、30和輸出電容器31對由諧振電容器27和變壓器28構成的諧振電路中發生的諧振電流進行整流、平滑，向負載32輸出期望的直流輸出電壓。

非專利文獻1：「L6599」數據表(デ一タシ一ト)、p.6、「在線」、2009年2月11日、ST微電子學(STマィクロェレクトロニクス)，「2009年2月17日檢索」、網絡<URL：http://www.st.com/stonline/products/literature/ds/12337/16599.pdf>

但是，圖11所示的PFC轉換器41不具有絕緣功能，并且是升壓型的，所以為了得到直流24V、12V這樣的電壓，通過在PFC轉換器41的后級連接具有絕緣變壓器的絕緣型DC-DC轉換器42，并利用該絕緣型DC-DC轉換器42進行降壓，由此得到期望的直流電壓。根據這樣的結構，需要直到得到直流電壓為止通過變換電路，所以綜合變換效率低，且在節能的觀點上存在課題。

另外，在圖11那樣的開關電源1b的情況下，對于在PFC轉換器41中使用的開關元件22、和在絕緣型DC-DC轉換器42中使用的開關元件25、26的控制信號，如非專利文獻1所述，一般分別使用各自的控制IC(Integrated?Circuit，集成電路)，所以在通過對控制IC、其他部件件數進行削減等來降低整體的成本時存在界限。

進而，圖11所示那樣的開關電源1b成為兩級的轉換器結構，所以存在如下課題：例如，即使各轉換器41、42實現90％的效率，但綜合效率求積成為81％(0.9×0.9×100)，即使使各轉換器41、42高效化，其結果整體效率也會降低。

發明內容

本發明是鑒于這樣的背景而完成的，本發明的目的在于提供一種效率良好的開關電源以及開關方法。

為了解決上述課題，本發明提供一種開關電源，將交流電壓作為輸入，輸出直流電壓，其特征在于，

具備對上述交流進行整流的整流部、第一電容器、第一電路、以及第二電路，

對于上述整流部并聯連接了上述第一電容器、上述第一電路、以及上述第二電路，

在上述第一電容器的輸入側端子與上述第二電路的輸入側端子之間，對于上述整流部串聯連接了第一電感器，

在上述第一電路中，串聯連接有第一開關元件和第二開關元件，

進而，在上述第一電路中，對于上述第二開關元件并聯連接了第三電路，其中，在上述第三電路中，串聯連接有變壓器的初級繞組和第三電容器，

上述變壓器的初級繞組對應于平滑電路中的變壓器的次級繞組，

在上述第二電路中，串聯連接有上述第三開關元件和第二電容器。

對于其他單元，在實施方式中適當地進行描述。