[發明專利]開關電源裝置

有效

• 申請號: 201280051372.6
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN103891120A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 細谷達也
• 申請（專利權）人: 株式會社村田制作所
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28;H02M3/335
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李逸雪

技術領域

本發明涉及開關電源裝置，尤其涉及通過多諧振電路進行電力輸送的開關電源裝置。?

背景技術

近年，電子設備的小型輕量化不斷進步，對于開關電源的高效率化、小型輕量化的市場需求愈發高漲。例如關于利用LC諧振現象在變壓器中流動正弦波狀的諧振電流使其動作的電流諧振型半橋式轉換器，其在輸出電流脈動的特性被相對緩和的薄型電視等的市場中，靈活利用其高效率的特長，來推進其實用化。?

專利文獻1公開了諸如LC串聯諧振型DC-DC轉換器。圖13是專利文獻1的開關電源裝置的基本電路圖。該開關電源裝置是電流諧振型的半橋式DC-DC轉換器，在變壓器T的初級繞組np連接著由電感器Lr和電容器Cr所構成的LC諧振電路以及兩個開關元件Q1、Q2。在變壓器T的次級繞組ns1、ns2，構成了由二極管Ds1、Ds2以及電容器Co所構成的整流平滑電路。?

通過這樣的構成，開關元件Q1、Q2夾著死區時間互補地接通(on)、斷開(off)，從而變壓器T中流動的電流波形成為正弦波狀的諧振波形。另外，該兩個開關元件Q1、Q2的接通期間/斷開期間的兩個期間均從初級側向次級側輸送電力。?

在先技術文獻?

專利文獻?

專利文獻1：JP特開平9-308243號公報?

發明內容

發明要解決的課題?

但是，在專利文獻1的開關電源裝置中，存在以下應解決的課題。?

(1)僅在初級側(或者次級側)構成LC諧振電路，通過初級繞組和次級繞組的磁耦合，等效地形成互感Lm，通過電磁感應來輸送電力。但是，不參與磁耦合的漏磁通將形成等效的漏電感，次級側漏電感的磁能作為整流二極管的開關損耗而成為電力損耗。尤其是在磁耦合小的情況下，次級繞組的漏電感變大，電力損耗增大。?

(2)在初級繞組和次級繞組的磁耦合小的情況下，由于在次級側電路未構成諧振電路，因而阻抗大，從而無法高效地從初級側向次級側輸送電力。?

(3)輸出電力的控制可以根據開關頻率fs的變化而進行。例如，將開關頻率fs控制為輕負載時升高、重負載時降低。但是，在輕負載、無負載時，將產生開關頻率fs過高而無法完全控制輸出電力，成為間歇振蕩動作，進而存在輸出電壓急劇升高等的問題。?

因而，本發明的目的在于，提供一利提高輸出穩定性且提高電力變換效率的開關電源裝置。?

用于解決課題的手段?

本發明的開關電源裝置的構成如下。?

(1)特征在于，具備：?

變壓器，其至少具備初級繞組和次級繞組；?

初級側電路，其具備相對于所述初級繞組而等效地串聯構成的初級側諧振電感器Lr、與所述初級側諧振電感器Lr一起構成初級側諧振電路的初級側諧振電容器Cr、以及初級側交流電壓產生電路，該初級側交流電壓產生電路至少具備兩個開關元件，且根據輸入直流電源電壓來生成梯形波的交流電壓，并提供給所述初級側諧振電路；?

次級側電路，其具備相對于所述次級繞組而等效地串聯構成的次級側諧振電感器Ls、與所述次級側諧振電感器Ls一起構成次級側諧振電路的次級側諧振電容器Cs、以及次級側整流電路，該次級側整流電路具有整流元件，且對從所述次級側諧振電路輸出的交流電流進行整流，來得到直流電壓，?

其中，?

在所述初級繞組和所述次級繞組之間，通過磁場共振耦合而等效地形成互感Lm，至少由所述初級側電路以及所述次級側電路來構成具備多個LC諧振電路的多諧振電路，?

通過所述多諧振電路，?

所述初級側諧振電路和所述次級側諧振電路產生共振，基于所述互感Lm中流動電流的磁場共振耦合，從所述初級側電路向所述次級側電路輸送電力，?

從所述初級繞組未被送電的能量通過諧振現象而作為諧振能量被保存于所述初級側諧振電路，?

所述次級繞組所受電的能量之中未提供給輸出的能量通過諧振現象而作為諧振能量被保存于所述次級側諧振電路，?

所述次級側諧振電路構成了與所述整流元件被串聯構成的電流路徑不同的電流路徑(ns1(Lms1)-Ls1-Cs1的路徑以及ns2(Lms2)-Ls2-Cs2的路徑)，從所述初級繞組向所述次級繞組輸送電力。?

根據上述的構成，在初級繞組和次級繞組之間通過相互感應而形成等效的互感，通過多諧振電路使初級側諧振電路和次級側諧振電路產生共振，通過磁場諧振耦合，從初級側電路向次級側電路高效率地輸送電力。另外，在整流元件成為非導通時，通過電感器Ls和電容器Cs進行諧振而作為諧振能量被保存，可以降低電力損耗。?