[發明專利]開關電源設備、開關電源控制方法和電子裝置

有效

• 申請號: 201410220018.2
• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN104218804B
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 渡辺裕之
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28;H02M3/338
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 王玉雙;趙靜

一種開關電源設備，包括：被提供有直流輸入的開關元件，控制所述開關元件的開關頻率的頻率控制電路，檢測所述開關元件的開關頻率的頻率檢測電路，和基于所述頻率檢測電路所檢測的開關頻率控制開關占空比的占空比控制電路。所述占空比控制電路控制所述開關占空比，以使所述開關頻率變為約最大頻率。

相關申請的交叉引用

本申請要求享有2013年5月29日提出的日本優先權專利申請JP2013-112574的權益，該專利申請的全部內容在此并入本文以供參考。

技術領域

本發明涉及開關電源設備、開關電源控制方法和電子裝置，尤其涉及輸出穩定直流(DC)電壓的電流諧振型開關電源設備、開關電源控制方法和電子裝置。

背景技術

作為一種開關電源設備，電流諧振型開關電源設備是已知的。電流諧振型開關電源設備具有以下優點：

1.在無負載到最大負載之間的全負載范圍內能實現零電壓開關(ZVS)；

2.能降低初級側開關元件的關閉時的電流；

3.能實現次級側整流元件的零電流開關(ZCS)；

4.由于可以實現升壓操作而不降低正常工作時的效率，因此電流諧振型開關電源設備適用于需要確保保持時間(retention time)的電源。

電流諧振型開關電源設備包括具有兩個串聯連接的開關元件的開關電路。所述兩個開關元件交替地開和關。變壓器與開關元件相連接，在變壓器的次級側感生的交流(AC)電壓經整流后變成輸出電壓。

如果要改善電流諧振型開關電源設備的功率轉換效率，需要考慮變壓器的功率損耗。變壓器中發生的功率損耗，等于由初級側的諧振電流和勵磁電流、及次級側的轉移電流所引起的線路銅耗、以及由變壓器的勵磁所引起的變壓器鐵芯的鐵耗之和。通常要對變壓器進行最優化設計，以使最大負載時的銅耗和鐵耗之和為最小值。例如，參看文獻(R.W.Erickson,D.Maksimovic:Fundamentals of power electronics,ed.KluwerAcademic Publishers,(第二版)ISBN 0792372700)。此外，在以下描述中，功率損耗被簡寫為“損耗”，且功率轉換效率被簡寫為“效率”。

由諧振電流和轉移電流所引起的銅耗根據負載而在幅度上變化。相反，鐵耗與由勵磁電流所引起的銅耗之和是與負載無關的恒定值。因此，當負載為輕負載時，鐵耗與由勵磁電流所引起的銅耗之和的比率增加，而當工作點設置為與最大負載時相同時，與半諧振電路等的效率相比，處于輕負載狀態的電流諧振型開關電源設備的效率惡化。

正如日本未審專利申請公開號6-46561、日本未審專利申請公開號2006-204044和日本未審專利申請公開號2001-333576所公開的那樣，已有的提議是，檢測負載是輕負載或是重負載，根據負載是輕負載或是重負載來控制用于開關的開關元件的ON時段，移動工作點，由此防止效率降低。

發明內容

如上所述，在通過控制開關元件的ON時段來改善效率的情形中，使用脈寬調制(PWM)控制、脈沖比率控制(PRC)等，所述脈寬調制控制通過固定開關頻率來調整第一開關元件和第二開關元件的占空比，所述脈沖比率控制通過固定第二開關元件的ON時段來調整第一開關元件的ON時段。

但是，在上述控制的情形中，鐵耗以及由勵磁電流引起的銅耗的降低程度是依據頻率的固定值或第二開關元件的ON時段的固定值而變化。因此，為了使變壓器的損耗最小，需要精確地調整頻率的固定值或第二開關元件的ON時段的固定值，而這是難以設計的。此外，由于當負載改變時使變壓器的損耗最小的條件也隨之變化，所以無法在全負載范圍內使變壓器的損耗最小。