[发明专利]直流转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效、小型、价格便宜的直流转换装置。

背景技术

图2表示相关的多输出的直流转换装置的电路结构图。作为用于说明相关的多 输出的直流转换装置的基本电路的例子，在图1中表示在日本专利公开公报特 开2003-319650号中公开的单输出的直流转换装置的电路结构图。

图1所示的直流转换装置由半桥电路构成，在直流电源Vin的两端连接有 由MOSFET构成的开关元件Q1和由MOSFET构成的开关元件Q2的串联电 路。开关元件Q2的漏极与直流电源Vin的正极连接，开关元件Q1的源极与 直流电源Vin的负极连接。

在开关元件Q1的漏极-源极之间，并联连接二极管D1以及电压共振电容 器Crv，并且连接有电抗线圈Lr1、变压器T1的1次线圈P1以及电流共振电 容器Cri的串联电路。电抗线圈Lr1由变压器T1的1次2次之间的漏感形成， 在1次线圈P1等价地连接励磁电感来作为电抗线圈Lp1。在开关元件Q2的 漏极-源极之间并联连接有二极管D2。

变压器T1的线圈的始绕侧用黑圆“●”表示。在变压器T1的2次线圈 S1的一端(黑点标记一侧)连接二极管D3的阳极，变压器T1的2次线圈S1 的另一端和变压器T1的2次线圈S2的一端(黑点标记一侧)与平滑电容器 Co1的一端连接，变压器T1的2次线圈S2的另一端与二极管D4的阳极连接。 二极管D3的阴极和二极管D4的阴极与电容器Co1的另一端连接。在电容器 Co1的两端连接有负载Ro1。

控制电路10根据来自电容器Co1的输出电压Vo使开关元件Q1和开关元 件Q2交互地导通/关断，来进行PFM控制(频率控制)，进行控制使电容器 Co1的输出电压Vo成为恒定。

下面，参照图4所示的时序图对如此构成的相关联的直流转换装置的动作 进行说明。

在图4中，VQ1是开关元件Q1的漏极-源极之间的电压，IQ1是开关元件 Q1的漏极电流，VQ2是开关元件Q2的漏极-源极之间的电压，IQ2是开关元 件Q2的漏极电流，VCri是电流共振电容器Cri的两端电压，VD3是二极管 D3的两端电压，ID3是二极管D3的电流，VD4是二极管D4的两端电压，ID4 是二极管D4的电流。

此外，开关元件Q1和开关元件Q2双方都具有关断状态的不工作时间， 开关元件Q1和开关元件Q2相互地进行导通/关断动作。

首先，在时刻t0～时刻t1的期间，在时刻t0，开关元件Q2从导通变为关 断。在开关元件Q2导通的状态下，在变压器T1的1次侧，电流按照顺时针 方向流过沿着Vin、Q2、Lr1、Lp1、Cri、Vin延伸的路径，在变压器T1的2 次侧，电流流过沿着Co1、Ro1、Co1延伸的路径。

当开关元件Q2关断时，在变压器T1的1次侧流动的电流从开关元件Q2 换流到电压共振电容器Crv，在沿着Crv、Lr1、Lp1、Cri、Crv延伸的路径中 顺时针方向流过电流。

因此，电压共振电容器Crv，在开关元件Q2导通的状态下已大致为直流 电源Vin的电压，而被放电到0V(以下，直流电源Vin的电压也通过Vin来 表示)。

因此，电压共振电容器Crv的电压与开关元件Q1的电压VQ1相等，所 以开关元件Q1的电压VQ1从Vin降低到0V。此外，开关元件Q2的电压VQ2 为(Vin-VQ1)，所以从0V上升到Vin。

在时刻t1～t2的期间，在时刻t1，当电压共振电容器Crv的电压降低到0V 时，二极管D1导通，在沿着D1、Lr1、Lp1(P1)、Cri、D1延伸的路径中顺 时针流过电流。此外，变压器T1的2次线圈S2的电压达到输出电压Vo，在 变压器T1的2次侧，在沿着Co1、Ro1、Co1延伸的路径和沿着S2、D4、Co1、 S2延伸的路径中流过电流。此外，在时刻t1～时刻t2的期间，通过使开关元 件Q1的门信号开通，开关元件Q1成为零电压开关(ZVS)以及零电流开关 (ZCS)动作。