[發(fā)明專利]開關(guān)電源裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380014697.1
• 申請(qǐng)日: 2013-08-22
• 公開（公告）號(hào): CN104205596B
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 大橋英知
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 富士電機(jī)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H02M3/28
• 分類號(hào): H02M3/28;H02M3/335;H02M3/155;H02M3/158;H02M1/38
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司31100
• 代理人: 俞丹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及力圖提高功率轉(zhuǎn)換效率的開關(guān)電源裝置。

背景技術(shù)

作為各種電子設(shè)備用的開關(guān)電源裝置，已知有諧振型整流器。該諧振型整流器經(jīng)由電容器將絕緣變壓器的一次繞組與直流電壓源連接而構(gòu)成。利用該絕緣變壓器的漏電感和上述電容器來(lái)形成直流諧振電路。上述諧振型整流器利用互補(bǔ)地進(jìn)行導(dǎo)通、截止驅(qū)動(dòng)的第1及第2開關(guān)元件來(lái)控制上述串聯(lián)諧振電路中流過(guò)的諧振電流，從上述絕緣變壓器的二次繞組側(cè)得到升降壓后的直流電壓。

例如專利文獻(xiàn)1、2中提出有這種開關(guān)電源裝置中的軟開關(guān)技術(shù)。該軟開關(guān)技術(shù)中，在施加于上述各開關(guān)元件的電壓為零(0)時(shí)，或者在電感器中流過(guò)的電流為零(0)時(shí)，通過(guò)將上述開關(guān)元件接通，從而大幅降低該開關(guān)元件中的損耗。

簡(jiǎn)要地說(shuō)，該諧振型的開關(guān)電源裝置1例如像圖11所示那樣，經(jīng)由電容器C將絕緣變壓器T的一次繞組P1與直流電壓源B連接，包括由該絕緣變壓器T的漏電感和上述電容器C形成的串聯(lián)諧振電路。與上述絕緣變壓器T的一次繞組P1串聯(lián)連接的第1開關(guān)元件Q1由進(jìn)行他激式振蕩動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)控制電路A進(jìn)行導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)，將來(lái)自上述直流電壓源B的輸入電壓Vin施加到上述串聯(lián)諧振電路。上述驅(qū)動(dòng)控制電路A例如由電源IC構(gòu)成。此外，與上述串聯(lián)諧振電路并聯(lián)連接的第2開關(guān)元件Q2在上述第1開關(guān)元件Q1截止時(shí)由上述驅(qū)動(dòng)控制電路A進(jìn)行導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)，以形成上述串聯(lián)諧振電路的諧振電流路徑。上述第1及第2開關(guān)元件Q1、Q2例如由高耐壓的n型MOS-FET構(gòu)成。

在上述絕緣變壓器T的二次繞組S1、S2中產(chǎn)生的電力通過(guò)由二極管D1、D2及輸出電容器Cout構(gòu)成的輸出電路進(jìn)行整流和平滑，作為輸出電壓Vout提供給未圖示的負(fù)載。利用上述電路部來(lái)構(gòu)建諧振型功率轉(zhuǎn)換裝置主體。然后，上述輸出電壓Vout、具體而言該輸出電壓Vout與輸出電壓設(shè)定值之間的偏差被輸出電壓檢測(cè)電路VS檢測(cè)出，經(jīng)由光耦合器PC作為FB電壓反饋到上述驅(qū)動(dòng)控制電路A。

反饋到該驅(qū)動(dòng)控制電路A的FB電壓用于對(duì)上述第1及第2開關(guān)元件Q1、Q2進(jìn)行導(dǎo)通、截止驅(qū)動(dòng)的輸出控制信號(hào)的脈沖寬度調(diào)制，由此使上述輸出電壓Vout變穩(wěn)定。另外，一般而言，從直流電壓源B提供的直流電經(jīng)由輸入電容器Cin進(jìn)行濾波后，作為輸入電壓Vin提供給該開關(guān)電源裝置。

此處，上述驅(qū)動(dòng)控制電路A例如像圖12中示出其簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)那樣，以輸出控制電路2、空載時(shí)間電路3及驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路4為主體而構(gòu)成。上述輸出控制電路2例如由生成與從上述輸出電壓檢測(cè)電路Vs反饋的FB電壓相對(duì)應(yīng)的脈沖寬度的輸出控制信號(hào)以作為PWM信號(hào)的PWM控制電路構(gòu)成。另外，對(duì)于上述輸出控制電路2，也可以是生成與FB電壓相對(duì)應(yīng)的頻率的脈沖信號(hào)(PFM信號(hào))以作為輸出控制信號(hào)來(lái)代替上述PWM信號(hào)的電路。

上述空載時(shí)間電路3在施加于上述第1及第2開關(guān)元件Q1、Q2的電壓為零(0)時(shí)，接收上述輸出控制信號(hào)，生成用于將該第1及第2開關(guān)元件Q1、Q2接通的空載時(shí)間信號(hào)。上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路4根據(jù)上述空載時(shí)間信號(hào)和上述輸出控制信號(hào)，生成用于對(duì)上述第1及第2開關(guān)元件Q1、Q2分別進(jìn)行導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)的進(jìn)行脈沖寬度控制后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

另外，圖12中，5是作為根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路4輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)、生成對(duì)低側(cè)的上述第1開關(guān)元件Q1進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的LO端子輸出的驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)放大器。此外，6是作為將上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路4輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)由電平移位電路7輸入、生成對(duì)高側(cè)的上述第2開關(guān)元件Q2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的HO端子輸出的驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)放大器。此外，8是根據(jù)施加于該驅(qū)動(dòng)控制電路A的驅(qū)動(dòng)電壓VCC、生成上述輸出控制電路2、上述空載時(shí)間電路3及上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路4的動(dòng)作所需的電壓VDD的內(nèi)部電源電路。

此處，對(duì)上述結(jié)構(gòu)的開關(guān)電源裝置即諧振型整流器的動(dòng)作進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。該諧振型整流器中，在上述第2開關(guān)元件Q2處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，通過(guò)使上述第1開關(guān)元件Q1導(dǎo)通，從而在上述串聯(lián)諧振電路中有電流流過(guò)。若在該狀態(tài)下使第1開關(guān)元件Q1截止，則通過(guò)上述串聯(lián)諧振電路的電感器中流過(guò)的電流，對(duì)第1開關(guān)元件Q1的未圖示的寄生電容進(jìn)行充電。同時(shí)，通過(guò)上述電流，第2開關(guān)元件Q2的未圖示的寄生電容進(jìn)行放電。

然后，在第1開關(guān)元件Q1的寄生電容的充電電壓達(dá)到上述輸入電壓Vin時(shí)，通過(guò)將上述第2開關(guān)元件Q2接通，從而實(shí)現(xiàn)該第2開關(guān)元件Q2的零電壓開關(guān)。隨著將該第2開關(guān)元件Q2接通，此次儲(chǔ)存于上述電容器C的電能經(jīng)由第2開關(guān)元件Q2流過(guò)。因此，上述串聯(lián)諧振電路的電感器中流過(guò)的電流反轉(zhuǎn)。