[发明专利]绝缘型DC-DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具备进行主开关元件的开关控制的电路且直流性绝 缘输入输出间的绝缘型DC-DC变换器。

背景技术

图1中示出在专利文献1中公开的绝缘型开关电源装置的电路图。在 图1中，端子+Vin是直流输入电源的(+)输入端子，端子-Vin是其(-) 输入端子。另外，端子+Vout是(+)输出端子，-Vout是其(-)输出 端子。

该绝缘型开关电源装置具备：输入平滑电容器C1、具有一次线圈n1 及二次线圈n2的主变压器(T1)、开关转换从输入电源向主变压器T1的 一次线圈n1所施加的输入电压的第一开关元件Q1、发生给予该第一开关 元件Q1的栅极的矩形波信号的方波振荡电路1、信号接收/功率开关驱动 电路2、同步整流主变压器T1的二次线圈n2中产生的电压的整流侧同步 整流器Q2及换向侧同步整流器Q3、驱动两整流器的同步整流器驱动电路 3、断开时刻信号发送电路4、锯齿波发生电路5、接通期间控制电路6、 扼流线圈变压器L1及输出平滑电容器C2。

另外，该绝缘型开关电源装置还具备：以绝缘状态向信号接收/功率开 关驱动电路2传送断开时刻信号发送电路4的输出信号的脉冲变压器T2 及二极管D5。

方波振荡电路1是由换向器IC2、IC3及CR电路构成的多频振荡器。 信号接收/功率开关控制电路2由AND门即IC4、开关元件Q4、二极管 D9、电阻R8及二极管D9构成。

同步整流器驱动电路3具备整流侧同步整流器驱动端子FRD及换向 侧同步整流器驱动端子FLY。断开时刻信号发送电路4由AND门即IC5、 电容器C7构成。接通期间控制电路6具备比较器IC1和基准电源Vref。

锯齿波发生电路5通过扼流线圈变压器L1和CR电路发生锯齿波形 的电压信号，并向接通期间控制电路6的比较器IC1输入。

该图1示出的开关电源装置具备谐振复位正向变换器，加在+Vin与- Vin之间的直流功率在利用输入平滑电容器C1进行平滑之后，利用第一 开关元件Q1(一次功率开关)进行开关转换并变换为交流功率。该交流 功率从主变压器T1的一次线圈n1向二次线圈n2传送，在利用整流侧同 步整流器Q2、换向侧同步整流器Q3进行整流后，利用扼流线圈变压器 L1、输出平滑电容器C2进行平滑并再次变换为直流功率。

接通期间控制电路6的比较器IC1对(+)输入的输出电压与(-) 输入的基准电源Vref的分压电压进行比较。在(-)输入的基准电源Vref 的分压电压上叠加锯齿波形发生电路5发生的锯齿波，并在第一开关元件 Q1的接通期间中递减。若通过该(-)输入电压的递减，在接通期间(+) 输入变得比(-)输入大，则IC1的输出电压从低电平翻转为高电平。

AND门IC5从扼流线圈变压器L1检测第一开关元件Q1的接通期间， 若在第一开关元件Q1的接通期间中IC1的输出电压从低电平翻转为高电 平，则经由电容器C7发生断开时刻信号，从脉冲变压器T2的二次线圈 n2向一次线圈n1传送。此时，二极管D5对利用断开时刻信号的传送所 励磁的脉冲变压器T2进行复位。

方波振荡电路1输出接通占空比最大的方形波。由于换向器IC2的输 出成为与方波振荡电路1相反的时刻，因此在方波振荡电路的断开期间经 由二极管D9、电阻R8在开关元件Q4的输出容量中蓄积电荷，Q4的漏极 电压变为高电平。因为在方形波振荡电路1的输出电压为高电平且Q4的 漏极电压为高电平时AND门IC4变为高电平，因此若方波振荡电路输出 电压从低电平翻转为高电平，则AND门IC4的输出也从低电平翻转为高 电平而使第一开关元件Q1接通。

在Q1的接通期间，若经由脉冲变压器T2向Q4的栅极输入断开时刻 信号，则Q4接通且输出容量的蓄积电荷被放电，若Q4的漏极电压从高 电平翻转为低电平，则IC4的输出也从高电平翻转为低电平而使第一开关 元件Q1断开。

基于上述的动作，信号接收/功率开关驱动电路2与方波振荡电路1 的接通时刻同步来决定第一开关元件Q1的接通时刻，与断开时刻信号同 步来确定第一开关元件Q1的断开时刻，由此进行PWM控制，从而开关 电源的输出电压稳定化。因此，没有由光电耦合器或误差放大器而引起的 相位延迟，且能够实现极高速的响应性。

专利文献1：国际公开2007/018227号手册