[發(fā)明專利]開關(guān)電源裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010136875.X
• 申請(qǐng)日: 2020-03-02
• 公開（公告）號(hào): CN111641340A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 加戶稔;日向寺拓未;佐藤武史
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三美電機(jī)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335;H02H7/12
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 范勝杰;曹鑫

本發(fā)明提供一種開關(guān)電源裝置。在二次側(cè)具備同步整流元件的開關(guān)電源裝置中，緩和二次側(cè)同步整流元件的控制所要求的響應(yīng)速度，并且能夠避免在同步整流元件中發(fā)生逆流這樣的危險(xiǎn)的關(guān)斷的延遲。在具有對(duì)由絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管構(gòu)成的同步整流用MOS晶體管(S0)進(jìn)行接通、斷開控制的二次側(cè)控制電路(20)的開關(guān)電源裝置中，二次側(cè)控制電路具備：斷開定時(shí)檢測(cè)電路(22)，其比較同步整流用MOS晶體管的漏極電壓與預(yù)定的閾值電壓來檢測(cè)該同步整流用MOS晶體管的斷開定時(shí)；以及閾值電壓設(shè)定電路(27)，其設(shè)定上述閾值電壓，閾值電壓設(shè)定電路根據(jù)二次側(cè)線圈的導(dǎo)通期間或一次側(cè)線圈的導(dǎo)通期間加上二次側(cè)線圈的導(dǎo)通期間而得的期間，設(shè)定上述閾值電壓。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具備電壓變換用變壓器的開關(guān)控制方式的直流電源裝置，例如涉及利用于在變壓器的二次側(cè)設(shè)有同步整流開關(guān)的絕緣型DC-DC變換器而有效的技術(shù)。

背景技術(shù)

以往，作為開關(guān)電源裝置之一，有如下的開關(guān)電源裝置(絕緣型DC-DC變換器)：具備用于使電流間斷性地流過變壓器的一次側(cè)線圈的作為開關(guān)元件的MOS晶體管(絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管)以及對(duì)該元件進(jìn)行接通/斷開控制的控制電路(IC)，將電流流過一次側(cè)線圈而在二次側(cè)線圈中感應(yīng)出的電流通告二極管進(jìn)行整流，并利用電容器進(jìn)行平滑后輸出。該DC-DC變換器也可以使用于將對(duì)輸入的AC電壓進(jìn)行整流而生成的DC電壓輸入到變壓器的一次側(cè)的AC-DC變換器。

然而，在二次側(cè)電路使用整流用二極管的絕緣型DC-DC變換器中，整流用二極管中的損耗較大，成為效率降低的原因。因此，例如存在專利文獻(xiàn)1、2中所記載的那樣的技術(shù)：代替二次側(cè)電路的整流用二極管而設(shè)置同步整流用的開關(guān)元件(MOS晶體管)，并且通過二次側(cè)控制電路檢測(cè)二次側(cè)開關(guān)元件的端子電壓(源極漏極間電壓)，與一次側(cè)電路的開關(guān)元件的斷開定時(shí)同步地對(duì)二次側(cè)開關(guān)元件進(jìn)行接通控制，由此降低整流元件的損耗并實(shí)現(xiàn)高效率化。

在二次側(cè)同步整流方式的絕緣型DC-DC變換器中，二次側(cè)的同步整流用MOS晶體管的接通/斷開控制通常通過檢測(cè)該MOS晶體管的源極漏極間電壓來進(jìn)行。但是，MOS晶體管的接通電阻(通常為數(shù)mΩ)導(dǎo)致的電壓下降非常小，因此存在為了檢測(cè)源極漏極間電壓而需要高精度且偏差較少的穩(wěn)定的檢測(cè)電路(比較器)的課題。專利文獻(xiàn)1的發(fā)明提出了解決這樣的課題的方法。同步整流用MOS晶體管的源極端子通常與二次側(cè)的接地點(diǎn)連接，因此在以下的說明中，將源極漏極間電壓簡(jiǎn)單地稱為漏極電壓。

在專利文獻(xiàn)1所記載的發(fā)明中，具備：第1定時(shí)檢測(cè)電路，其檢測(cè)在同步整流用的開關(guān)元件的體二極管中流過正向電流的定時(shí)；第2定時(shí)檢測(cè)電路，其檢測(cè)開關(guān)元件的接通/斷開控制信號(hào)的變化定時(shí)；第3定時(shí)檢測(cè)電路，其檢測(cè)在體二極管斷開的瞬間產(chǎn)生的反向電壓的變化定時(shí)，生成開關(guān)元件的接通/斷開控制信號(hào)，以便在上述第1定時(shí)接通上述開關(guān)元件，在上述第3定時(shí)前斷開開關(guān)元件，并且使該開關(guān)元件的斷開定時(shí)接近上述第3定時(shí)。并且，設(shè)有由第2定時(shí)檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)啟動(dòng)并輸出以固定的速度變化的電壓的具有定時(shí)器功能的電路、比較該定時(shí)器電路的輸出電壓與閾值電壓(以下，稱為閾值)的比較器，根據(jù)上述第2定時(shí)與第3定時(shí)的時(shí)間差，使上述閾值發(fā)生變化。

然而，在上述那樣的絕緣型DC-DC變換器中，根據(jù)第2定時(shí)與第3定時(shí)的時(shí)間差(同步整流用MOS晶體管的體二極管的導(dǎo)通時(shí)間)調(diào)整定時(shí)器功能的閾值來決定關(guān)斷定時(shí)，因此例如存在如下的問題(第1問題)：例如切換電源裝置的輸入或輸出的條件而一次側(cè)或二次側(cè)的導(dǎo)通期間發(fā)生了變化時(shí)等，關(guān)斷定時(shí)通過反饋到達(dá)穩(wěn)定點(diǎn)為止需要時(shí)間，關(guān)斷定時(shí)的調(diào)整延遲，由此，在開關(guān)元件中流過逆向電流，有可能導(dǎo)致元件損壞。

另一方面，專利文獻(xiàn)2所記載的發(fā)明中提出了設(shè)有如下的死區(qū)時(shí)間自調(diào)整模塊的方案：對(duì)同步整流器(MOS晶體管)的漏極電壓超過關(guān)斷判定閾值而上升的情況進(jìn)行響應(yīng)，關(guān)斷同步整流器，根據(jù)在同步整流器的關(guān)斷和同步整流器的體二極管的導(dǎo)通結(jié)束的期間檢測(cè)出的死區(qū)時(shí)間(dead time)調(diào)整關(guān)斷判定閾值，并且生成接通/斷開控制信號(hào)的同步整流器驅(qū)動(dòng)器中具有根據(jù)檢測(cè)出的上述死區(qū)時(shí)間對(duì)調(diào)制接通/斷開控制信號(hào)的電流進(jìn)行調(diào)整的功能。