[发明专利]DC－DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及对主开关元件进行PWM(脉冲宽度调制)控制的DC-DC变换器(直流-直流变换器)，特别是涉及降低了开关损耗的DC-DC变换器。 

背景技术

专利文献1公开了用作稳流电源电路的DC-DC变换器。图1是专利文献1所示的DC-DC变换器的电路图。在变压器2的初级线圈3连接有开关元件5。在变压器2的次级线圈7，构成有由整流侧同步整流器8、逆变器9、换向侧同步整流器10、平滑电容器12以及扼流线圈13形成的整流平滑电路40。在该整流平滑电路40连接有负载15。 

在变压器2的第三级线圈18，构成有通过二极管21、19、电容器20、扼流线圈22、电阻器23、24来检测输出电压Vout的输出电压检测电路41。 

在电阻器23、24的分压输出，构成有由运算放大器25、基准电源26、比较器27、电阻器28、电容器29以及三角波振荡器30形成的控制电路42。 

该DC-DC变换器通过三角波振荡器30来设定开关频率，根据反馈的信号来进行PWM控制。在主开关元件5的断开期间，产生谐振电压，并在断开期间中被谐振复位。开关频率为固定，若初级侧的输入电压变动，则通过PWM控制来改变占空比，从而使输出电压恒定。在将初级线圈和次级线圈的匝数比设为N时，在输入电压Vin、输出电压Vout、周期T、导通时间Ton中，  “Vout/Vin＝N×Ton/T”的关系成立，因此，只要开关频率为固定，则T就固定，用Ton来控制输出电压Vout。在此，用Ton/T来定义占空比。 

专利文献1：JP特开2001-169545号公报 

图2是图1所示的主开关元件5的栅极电压Vg和漏极-源极间电压Vds的波形图。参照图2来说明专利文献1所示的PWM控制的正向变换器中的问题点。 

(1)首先，在输入电压低时，如图2(A)所示，PWM的占空比变大。即，主开关元件5的导通时间变长，断开时间变短。由于断开时间变短，因此在谐振复位(关断主开关元件后，通过流过谐振电流来对变压器的励磁进行复位)结束前，主开关元件5会导通。因此，成为在主开关元件5的漏极-源极间电压Vds高的状态(图中的电压Vs1)下进行开关动作的情况，会产生开关损耗。 

(2)在谐振复位的时机，“输入电压+谐振电压”的电压(图中的电压Vp1)被施加到主开关元件5的漏极-源极之间。因此，在输入电压高时，在谐振复位所产生的电压的峰值就变高。因此，需要耐压高的开关元件。一般而言，由于耐压高的开关元件Rdson(导通电阻)大，因此，开关损耗变大。 

如此，在对主开关元件进行PWM控制的现有的DC-DC变换器中，不管是输入电压高的情况还是低的情况，都有会产生开关损耗的问题。 

发明内容

本发明的目的在于，提供一种降低因输入电压的高低而产生的开关损耗的DC-DC变换器。 

本发明的DC-DC变换器的第一形态，具备：变压器：其具有输入输入电压的初级线圈和输出输出电压的次级线圈；主开关元件，其与所述初级线圈串联连接；开关控制电路，其对所述主开关元件的导通、断开进行PWM控制；和整流平滑电路，其与所述次级线圈连接，本发明的DC-DC变换器还具有输入电压检测电路，该输入电压检测电路检测所述输入电压，所述开关控制电路具备开关频率控制电路，该开关频率控制电路进行控制，使得在输入电压低时，降低所述主开关元件的开关频率，在输入电压高时，升高所述主开关元件的开关频率。 

本发明的DC-DC变换器的第二形态是，所述开关频率控制电路具备：三角波振荡电路，其产生按照流过电阻电路的电流值而变化的频率的 三角波；和根据所述输入电压来确定流过所述电阻电路的电流值的电路。 

本发明的DC-DC变换器的第三形态是，所述变压器具备第三级线圈，所述输入电压检测电路由整流平滑电路和峰值充电电路构成，其中，所述整流平滑电路与所述第三级线圈连接，并包括扼流线圈，所述峰值充电电路检测所述扼流线圈的两端电压的峰值。 

根据本发明，能以适于输入电压的开关频率来开关主开关元件，其结果是，能降低开关损耗。 

附图说明

图1是专利文献1中所示的DC-DC变换器的电路图。 

图2是表示图1所示的主开关元件5的栅极电压Vg和漏极-源极间电压Vds的波形图。 

图3是表示第一实施方式的DC-DC变换器101的电路图。 

图4是表示到开关控制电路50的VIN端子的输入电压和开关频率之间的关系的图。