[发明专利]开关电源电路

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源电路，特别涉及具有共源共栅（cascode）元件的开关电源电路。

背景技术

电视机、冰箱、洗衣机等家电产品具备电源电路，该电源电路对交流电压进行整流以生成稳定的直流电压，或将直流电压转换成电压不同的直流电压。电源电路因其变换作用而常被成为变换器。电源电路中具有正激式变换器、反激式变换器、升压变换器、以及降压变换器等种类，根据交流电压、直流电压、甚至是变换的电压的组合或所处理的功率而分别使用。

在日本专利特开2004－194372号公报中揭示了一种升压变换器电路，该升压变换器电路通过使一次电源经由电感器及二极管来对输出电容器进行蓄电，由此生成升压后的直流输出电压。在输出与直流输出电压相对应的控制信号的控制电路中，通过对控制电感器的电流的功率MOSFET的栅极端子进行控制，由此将升压变换器电路的输出电压保持为一定。

在日本专利特开2010－130881号公报中揭示了一种具有PFC(Power Factor Control:功率因数调节)电路的开关电源电路。在整流电路的输出端子和变压器的初级绕组一侧的一个端子之间，串联连接扼流圈和二极管，用PFC电路来控制流过该扼流圈的电流。PFC电路具有开关元件和电阻，该开关元件和电阻串联连接在扼流圈及二极管的连接点、与整流电路的输出一侧端子之间。开关元件的开/关是根据开关元件和电阻的连接点的电位、以及输入了变压器的初级绕组一侧的电压的触发器电路的输出来控制的。

在日本专利特开2011－142265号公报中揭示了一种共源共栅连接电路，该共源共栅连接电路由常导通型晶体管和常截止型晶体管构成。常导通型晶体管是氮化物半导体晶体管，常截止型晶体管是硅半导体晶体管。利用这样的结构，实现了使氮化物半导体晶体管在通常截止的状态下动作。

在以往的开关电源电路中，将开关元件和电阻的连接点的电位反馈至开关元件，对流过扼流圈的电流进行控制。由于扼流圈的电流还经由开关元件流过电阻，因此在电阻上会产生热损耗。这种热损耗成为使开关电源电路整体的可靠性下降的原因。例如，在4Arms的电流恒定地流过电阻值为0.2Ω的电阻的情况下，电阻上产生的热损耗成为3.2W。

另外，由于存在这样的发热元器件(电阻)，因此，难以进行开关电源电路整体的散热设计。在存在如电解电容器那样会因温度上升而导致故障率提高的元器件的情况下，会成为开关电源电路整体的寿命下降的原因。

发明内容

本发明所涉及的开关电源装置具有：施加输入电压的一对输入节点；将输出电压输出的一对输出节点；串联连接在一对输入节点之间、或一对输入节点之中的高电位侧输入节点和一对输出节点之中的高电位侧输出节点之间的线圈和共源共栅元件；以及输出对共源共栅元件的导通状态进行控制的驱动信号的控制电路。共源共栅元件具有进行了共源共栅连接的常导通型晶体管和常截止型晶体管。共源共栅元件在驱动信号为第1状态和第2状态的情况下，分别被控制为导通状态和非导通状态。控制电路按照从常导通型晶体管和常截止型晶体管的中间点输出的中间点电位，使驱动信号从第1状态变化为第2状态。

根据本发明，通过将具有高速响应且低损耗的特点的共源共栅元件作为开关元件来使用，能够谋求变换器的小型化和低损耗化，且能够实现快速的开关电源电路的异常检查和保护动作。

附图说明

图1是本发明的实施方式1所涉及的开关电源电路的电路图。

图2是本发明的实施方式1所涉及的共源共栅元件的电路图。

图3是本发明的实施方式1所涉及的控制电路的电路图。

图4是表示本发明的实施方式1所涉及的控制电路的动作的时序图。

图5是本发明的实施方式1的变形例1所涉及的控制电路的电路图。

图6是表示本发明的实施方式1的变形例1所涉及的控制电路的动作的时序图。

图7是本发明的实施方式1的变形例2所涉及的控制电路的电路图。

图8是表示本发明的实施方式1的变形例2所涉及的控制电路的动作的时序图。

图9是本发明的实施方式1的变形例3所涉及的控制电路的电路图。

图10是表示本发明的实施方式1的变形例3所涉及的控制电路的动作的时序图。

图11是本发明的实施方式1的变形例4所涉及的开关电源电路的电路图。

图12是本发明的实施方式1的变形例4所涉及的控制电路的电路图。

图13是本发明的实施方式2所涉及的开关电源电路的电路图。