[发明专利]开关电源设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于消费者电器和音频设备的开关电源设备，并且更特别地涉及即使在输入输出变化时也能稳定操作并防止磁致伸缩噪声的开关电源设备。 

背景技术

图1是表示根据相关技术的开关电源设备的电路图。该设备执行伪谐振操作。在图1中，整流器1c和平滑电容1d形成了整流-平滑电路1，该整流-平滑电路1将来自AC电源的AC电压整流并平滑为DC电压。平滑电容1d的两端连接至包括变压器2的初级线圈P和由MOSFET构成的开关元件3的串联电路。电流检测电阻9(电流检测器)检测流经变压器2的初级线圈或开关元件3的电流，并且将电流检测后的信号输出给断开控制器25a。 

变压器2的次级线圈S的两端连接至包括二极管4和平滑电容5的串联电路。平滑电容5A提供DC输出电压Vout。二极管4和平滑电容5形成了输出整流-平滑电路。电压检测器7检测平滑电容5两端的电压，即，DC输出电压Vout，发现检测到的DC输出电压Vout和参考电压之间的误差，并将该误差作为误差信号发送给位于初级侧的断开控制器25a。 

控制器8产生控制开关元件3的接通/断开周期的驱动信号以实质上保持DC输出电压Vout为常数。控制器8包括电源启动/停止电路(Reg+启动/停止)24、断开控制器25a、底部检测器41、以及RS触发器23。 

电源启动/停止电路24使用流经电阻10来自平滑电容1d的电源来激活每个部分，并且在激活之后，使用通过二极管11和电容12被整流和平滑的来自辅助线圈D的电源来操作每个部分。电源启动/停止电路24还具有停止每个部分的功能。 

断开控制器25a产生断开信号以根据来自电压检测器7的误差信号和来自电路检测电阻9的电流检测后信号来断开开关元件3，并且将断开信号发送至RS触发器23的复位端R。底部检测器41用于当开关元件3接通时减少开关 损耗。根据由变压器2的辅助线圈D产生的电压，底部检测器41检测开关元件3的漏源电压Vds的振荡中的底部，产生接通信号来接通开关元件3，并且发生接通信号至RS触发器23的设置端S。 

图1中的执行伪谐振(pseudo resonant)操作的开关电源设备原则上增加了轻负载条件下的开关频率以致效率降低。 

近些年发生的全球变暖需要采取例如增加有效性的节约能源的手段。图2是表示在国际专利申请公开No.WO2004/023634中公开的开关电源设备的电路图。该设备执行底部跳跃(bottom skip)操作。即，如图3所示，在开关元件3的断开周期过程中使用开关元件3的漏源电压Vds的激振(ringing)来在轻负载下延迟开关元件3的接通定时，由此延长断开周期，压缩开关频率的增长、减少开关损耗、以及改善轻负载下的效率。 

图2的开关电源设备由具有控制器8的外部激励的回扫DC-DC变换器构成。下面将解释该设备的操作。 

在重负载到正常负载的情况下，如图3(E)所示D触发器28的输出信号V_LD是高的。与底部检测器41的输出信号V_BD(图3(D))的第一下降沿同步，底部跳跃控制器42的第一D触发器50的输出端Q输出信号V_DF1的单脉冲。结果，与底部控制器41的输出信号V_BD的第一下降沿同步，与门52输出增加为高值的单脉冲的与信号V_AD。 

此时，底部跳跃控制器42的第二D触发器51的输出端Q输出低值信号V_DF2。由此，与底部检测器41的输出信号V_BD的第一下降沿同步，或门53输出增加为高值的单脉冲的或信号VOR以设置RS触发器23。 

如图3(D)和3(C)所示，与底部检测器41的输出信号V_BD的第一下降沿同步，由RS触发器23提供至开关元件3的栅极端的驱动信号V_G由低变为高以接通开关元件3。 

此时，至开关元件3的漏极电流ID(图3(B))线性地增加，并且如图3(F)所示，在电平移动电阻17和18之间的连接点的电压VOCP线性地降低到参考电压V_DTH之下。当电压VOCP达到来自输出电压检测器7的检测信号V_FB的电压电平时，电流模式控制比较器20输出高电平信号V2以复位RS触发器23。