[發(fā)明專利]DC-DC轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780025897.5
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN109075712B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武藤高見;西山隆芳
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社村田制作所
• 主分類號(hào): H02M3/28
• 分類號(hào): H02M3/28
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 樸云龍

本發(fā)明具備：電壓輸入部，接受DC電壓；電壓輸出部，連接負(fù)載；變壓器(T1)，至少具有一次繞組(N1)和二次繞組(N2)；主開關(guān)元件(Q1)，設(shè)置在電壓輸入部與變壓器(T1)的一次繞組(N1)之間；整流電路(20)，設(shè)置在電壓輸出部與變壓器(T1)的二次繞組(N2)之間；以及復(fù)位電壓抑制電路，對蓄積在變壓器(T1)的勵(lì)磁能量被復(fù)位時(shí)產(chǎn)生的復(fù)位電壓的大小進(jìn)行檢測，在復(fù)位電壓的大小例如超過給定的閾值的情況下，抑制施加于主開關(guān)元件(Q1)的電壓。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具備變壓器和開關(guān)元件的DC-DC轉(zhuǎn)換器，特別涉及在變壓器產(chǎn)生復(fù)位電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

在流過變壓器的一次繞組的電流為正負(fù)不對稱的DC-DC轉(zhuǎn)換器中，即，在變壓器的勵(lì)磁與復(fù)位以不對稱的關(guān)系被驅(qū)動(dòng)的DC-DC轉(zhuǎn)換器中，在與變壓器的一次繞組連接的開關(guān)元件(主開關(guān)元件)接通時(shí)，變壓器被流過一次繞組的電流勵(lì)磁，在上述主開關(guān)元件關(guān)斷時(shí)，在一次繞組產(chǎn)生由反電動(dòng)勢造成的電壓(被稱為復(fù)位電壓、反激(flyback)電壓的電壓)。例如，在正向(forward)型DC-DC轉(zhuǎn)換器、反激型DC-DC轉(zhuǎn)換器中的任一者中，在變壓器的復(fù)位時(shí)均產(chǎn)生上述復(fù)位電壓。

在專利文獻(xiàn)1示出了一種DC-DC轉(zhuǎn)換器，其在變壓器的二次繞組設(shè)置有同步整流用開關(guān)元件，所述DC-DC轉(zhuǎn)換器構(gòu)成為，在與變壓器的一次繞組連接的主開關(guān)元件的兩端連接鉗位用開關(guān)元件與電容器的串聯(lián)電路，通過在主開關(guān)元件的關(guān)斷時(shí)使鉗位用開關(guān)元件接通，從而同步整流用開關(guān)元件的接通時(shí)間不受復(fù)位電壓的變動(dòng)的影響。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開平6-327243號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

如專利文獻(xiàn)1所示的具備有源鉗位電路以及同步整流電路的正向型DC-DC轉(zhuǎn)換器具有功率變換效率高的優(yōu)點(diǎn)。在這樣的正向型DC-DC轉(zhuǎn)換器中，在通過PWM控制使輸出電壓穩(wěn)定化的情況下，輸入電源電壓的變動(dòng)幅度、負(fù)載電流的變動(dòng)幅度越大，主開關(guān)元件的接通占空比橫跨越寬的范圍而進(jìn)行變化。

施加于主開關(guān)元件的復(fù)位電壓通過Vin(輸入電壓)×Ton(接通期間)/Toff(斷開期間)求出。因此，隨著主開關(guān)元件的接通占空比變長，也就是說，隨著主開關(guān)元件的斷開期間變短，復(fù)位電壓急劇變高。即，在像上述的那樣主開關(guān)元件的接通占空比大幅變化的那樣的狀況下，若接通占空比變大，則復(fù)位電壓變得非常高。

在此，將對DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入電壓與復(fù)位電壓的關(guān)系的例子示于圖16。在圖16中，橫軸為對DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入電壓，縱軸為復(fù)位電壓。電壓的數(shù)值只不過是一個(gè)例子，在此，作為對DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入電壓與在變壓器的一次繞組或二次繞組產(chǎn)生的復(fù)位電壓的關(guān)系的典型例而示出。像這樣，輸入電壓越下降(接通占空比變得越大)，復(fù)位電壓越急劇變高。

上述復(fù)位電壓在主開關(guān)元件的關(guān)斷時(shí)施加于該主開關(guān)元件。此外，在具備同步整流電路的情況下，在變壓器的二次繞組產(chǎn)生的復(fù)位電壓被施加于同步整流用開關(guān)元件。因此，在DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入電源電壓的變動(dòng)幅度、負(fù)載電流的變動(dòng)幅度寬的DC-DC轉(zhuǎn)換器中，對于主開關(guān)元件、同步整流用開關(guān)元件需要高耐壓的FET。但是，越是高耐壓的FET，其接通電阻(Ron)越高，由此，F(xiàn)ET中的損耗大，DC-DC轉(zhuǎn)換器的功率變換效率必然變低。

本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠消除由于在變壓器產(chǎn)生的復(fù)位電壓上升而造成的問題并提高功率變換效率的DC-DC轉(zhuǎn)換器。

用于解決課題的技術(shù)方案

(1)本發(fā)明的DC-DC轉(zhuǎn)換器具備：

電壓輸入部，接受DC電壓；

電壓輸出部，連接負(fù)載；

變壓器，至少具有一次繞組和二次繞組；