[發明專利]開關電源電路

有效

• 申請號: 201210576711.4
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103187873A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 伊藤寬
• 申請（專利權）人: 夏普株式會社
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155;H02M3/335
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張鑫

技術領域

本發明涉及開關電源電路，特別涉及具有共源共柵（cascode）元件的開關電源電路。

背景技術

電視機、冰箱、洗衣機等家電產品具備電源電路，該電源電路對交流電壓進行整流以生成穩定的直流電壓，或將直流電壓轉換成電壓不同的直流電壓。電源電路因其變換作用而常被成為變換器。電源電路中具有正激式變換器、反激式變換器、升壓變換器、以及降壓變換器等種類，根據交流電壓、直流電壓、甚至是變換的電壓的組合或所處理的功率而分別使用。

在日本專利特開2004－194372號公報中揭示了一種升壓變換器電路，該升壓變換器電路通過使一次電源經由電感器及二極管來對輸出電容器進行蓄電，由此生成升壓后的直流輸出電壓。在輸出與直流輸出電壓相對應的控制信號的控制電路中，通過對控制電感器的電流的功率MOSFET的柵極端子進行控制，由此將升壓變換器電路的輸出電壓保持為一定。

在日本專利特開2010－130881號公報中揭示了一種具有PFC(Power?Factor?Control:功率因數調節)電路的開關電源電路。在整流電路的輸出端子和變壓器的初級繞組一側的一個端子之間，串聯連接扼流圈和二極管，用PFC電路來控制流過該扼流圈的電流。PFC電路具有開關元件和電阻，該開關元件和電阻串聯連接在扼流圈及二極管的連接點、與整流電路的輸出一側端子之間。開關元件的開/關是根據開關元件和電阻的連接點的電位、以及輸入了變壓器的初級繞組一側的電壓的觸發器電路的輸出來控制的。

在日本專利特開2011－142265號公報中揭示了一種共源共柵連接電路，該共源共柵連接電路由常導通型晶體管和常截止型晶體管構成。常導通型晶體管是氮化物半導體晶體管，常截止型晶體管是硅半導體晶體管。利用這樣的結構，實現了使氮化物半導體晶體管在通常截止的狀態下動作。

在以往的開關電源電路中，將開關元件和電阻的連接點的電位反饋至開關元件，對流過扼流圈的電流進行控制。由于扼流圈的電流還經由開關元件流過電阻，因此在電阻上會產生熱損耗。這種熱損耗成為使開關電源電路整體的可靠性下降的原因。例如，在4Arms的電流恒定地流過電阻值為0.2Ω的電阻的情況下，電阻上產生的熱損耗成為3.2W。

另外，由于存在這樣的發熱元器件(電阻)，因此，難以進行開關電源電路整體的散熱設計。在存在如電解電容器那樣會因溫度上升而導致故障率提高的元器件的情況下，會成為開關電源電路整體的壽命下降的原因。

發明內容

本發明所涉及的開關電源裝置具有：施加輸入電壓的一對輸入節點；將輸出電壓輸出的一對輸出節點；串聯連接在一對輸入節點之間、或一對輸入節點之中的高電位側輸入節點和一對輸出節點之中的高電位側輸出節點之間的線圈和共源共柵元件；以及輸出對共源共柵元件的導通狀態進行控制的驅動信號的控制電路。共源共柵元件具有進行了共源共柵連接的常導通型晶體管和常截止型晶體管。共源共柵元件在驅動信號為第1狀態和第2狀態的情況下，分別被控制為導通狀態和非導通狀態。控制電路按照從常導通型晶體管和常截止型晶體管的中間點輸出的中間點電位，使驅動信號從第1狀態變化為第2狀態。

根據本發明，通過將具有高速響應且低損耗的特點的共源共柵元件作為開關元件來使用，能夠謀求變換器的小型化和低損耗化，且能夠實現快速的開關電源電路的異常檢查和保護動作。

附圖說明

圖1是本發明的實施方式1所涉及的開關電源電路的電路圖。

圖2是本發明的實施方式1所涉及的共源共柵元件的電路圖。

圖3是本發明的實施方式1所涉及的控制電路的電路圖。

圖4是表示本發明的實施方式1所涉及的控制電路的動作的時序圖。

圖5是本發明的實施方式1的變形例1所涉及的控制電路的電路圖。

圖6是表示本發明的實施方式1的變形例1所涉及的控制電路的動作的時序圖。

圖7是本發明的實施方式1的變形例2所涉及的控制電路的電路圖。

圖8是表示本發明的實施方式1的變形例2所涉及的控制電路的動作的時序圖。

圖9是本發明的實施方式1的變形例3所涉及的控制電路的電路圖。

圖10是表示本發明的實施方式1的變形例3所涉及的控制電路的動作的時序圖。

圖11是本發明的實施方式1的變形例4所涉及的開關電源電路的電路圖。

圖12是本發明的實施方式1的變形例4所涉及的控制電路的電路圖。

圖13是本發明的實施方式2所涉及的開關電源電路的電路圖。