[發明專利]開關電源裝置

在審

• 申請號: 201310419715.6
• 申請日: 2013-09-16
• 公開（公告）號: CN103683918A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 菅原敬人
• 申請（專利權）人: 富士電機株式會社
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155;H02M1/42
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發明涉及一種即使在輕負載時對開關頻率施加了最大頻率數限制的狀態下，也不會導致輸入電壓的相位角小的區域中的功率因數下降的開關電源裝置。

背景技術

圖6是表示具備功率因數改善功能的開關電源裝置的一例的概略結構圖。該開關電源裝置包括：電感器L，其一端與概略地對輸入交流電壓AC進行全波整流的二極管橋電橋電路DB連接；和開關元件Q，其與該電感器L的另一端連接，導通時在與上述二極管橋電橋電路（整流電路）DB之間形成經由上述電感器L的電流路徑。該開關元件Q例如由MOS-FET（Metal-Oxide-Semiconductor?Field-Effect?Transistor：金氧半場效晶體管）構成。

另外，上述開關電源裝置還包括二極管D，其與上述電感器L的另一端連接，在上述開關元件Q關斷時在上述電感器L與輸出電容器Cout之間形成電流路徑，在該輸出電容器Cout中得到規定的輸出直流電壓Vout。該輸出直流電壓Vout通過輸出端子OUT供給到未圖示的電子儀器等負載。根據以上述開關元件Q為主體的上述結構，構建得到例如AC100V至大約400V的輸出直流電壓Vout的升壓型的開關電源裝置主體。

另外，將各種功能集成一體化的控制電路（控制IC）CONT發揮對上述開關元件Q進行導通/關斷驅動來控制流經上述電感器L的電流的作用。具體而言，上述控制電路CONT包括誤差檢測器11，其從端子FB輸入與通過與上述輸出端子OUT串聯連接的分壓電阻R4、R5檢測出的上述輸出直流電壓Vout相對應的電壓Vfb，求出該電壓Vfb與規定的基準電壓Vref的電壓差。該誤差檢測器11例如包括互導放大器。另外，上述控制電路CONT還包括比較器（過電壓檢測器）12，去比較通過上述端子FB輸入的上述電壓Vfb和規定的基準電壓Vovp來檢測過電壓。

另外，上述控制電路CONT還包括比較器（過電流檢測器；過電流檢測單元）13，其從端子IS輸入與通過與上述開關元件Q的源極串聯連接的電阻R3檢測出的流經上述開關元件Q的電流相對應的電壓Vis，比較該電壓Vis和規定的基準電壓Vovc來檢測過電流。另外，上述控制電路CONT還包括比較器（零電流檢測器）14，其比較根據流經上述電感器L的電流而在該電感器L的輔助繞組La中產生且通過電阻R2從端子ZCD輸入的繞組電壓和規定的基準電壓Vzcd，來檢測零（0）電流。

另一方面，比較器（PWM調制器；導通寬度控制單元）15比較振蕩器16所生成的鋸齒狀波與上述誤差檢測器11的誤差輸出（電壓Vfb與基準電壓Vref的電壓差）。而且，上述比較器15在上述鋸齒狀波達到上述誤差檢測器11的誤差輸出時，反轉其輸出“H”，通過“或”電路17復位觸發器（flip-flop）18。此外，該觸發器18在利用上述比較器14檢測出零電流時，通過“或”電路19根據該比較器14的輸出進行置位（set）。另外，上述振蕩器16也將上述“或”電路19的輸出作為觸發（trigger）生成上述鋸齒狀波。

而且，上述開關元件Q如上所述，根據置位/復位的上述觸發器18的輸出被導通/關斷控制。具體而言，觸發器18利用其置位輸出通過未圖示的驅動電路來控制上述開關元件Q的柵極電壓。其結果是，上述開關元件Q隨著上述觸發器18的置位而接通，隨著該觸發器18的復位而關斷，由此進行開關驅動。

因此，上述比較器15發揮通過根據上述誤差檢測器11的誤差輸出使上述觸發器18復位來控制上述開關元件Q的導通寬度的作用。另外，上述比較器14還發揮在檢測出零電流而使上述觸發器18置位的同時，通過對上述振蕩器16提供觸發來控制上述開關元件Q的導通/關斷周期（開關頻率）的作用。

此外，與端子RT連接的電阻R1用來調整上述振蕩器16所生成的上述鋸齒狀波的傾斜，與端子COMP連接的電容器C1、C2和電阻R6是對上述誤差檢測器11的誤差輸出進行相位調整用的電路。另外，在利用上述比較器12檢測出過電壓時，或者在利用上述比較器13檢測出過電流時，上述觸發器18通過所述“或”電路17被強制地復位。此外，計時器電路10發揮在啟動時計時經過一定時間而通過上述“或”電路19置位上述觸發器18的作用。

根據采用這種方式構成的開關電源裝置，在與上述輸出端子OUT連接的負載的大小一定的情況下，上述誤差檢測器11的誤差輸出成為一定，上述開關元件Q以一定的導通寬度被開關控制。但是，輸入電壓Vin通過上述二極管橋電橋電路DB對輸入交流電壓AC進行了全波整流，如圖7（a）所示，施加在上述電感器L的兩端之間的電壓根據其相位角而變化。