[发明专利]开关电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种能提高功率转换效率的开关电源装置。

背景技术

作为用于各种电子设备的开关电源装置已知有谐振型整流器。该谐振型整流器通过将直流电压源经由电容器与绝缘变压器的一级线圈连接而构成。通过该绝缘变压器的漏电感和所述电容器形成串联谐振电路。所述谐振型整流器采用被互补地导通、截止驱动的第1和第2开关元件，来控制流过所述串联谐振电路的电流，从所述绝缘变压器的二级线圈侧得到经升降压的直流电压。

例如专利文献1、2中，提出了这种开关电源装置中的软开关技术。该软开关技术在所述各开关元件上施加的电压为零(0)时，或是流过电感的电流为零(0)时，通过导通所述开关元件，可大大降低该开关元件的损耗。另外在所述开关电源装置中，也提出了复合振荡型电流谐振整流器，该复合振荡型电流谐振整流器使所述串联谐振电路进行电流谐振动作。该复合振荡型电流谐振整流器，在利用驱动信号使第1开关元件被他激振荡动作的同时，利用所述绝缘变压器的辅助线圈生成的电压，使所述第2开关元件被自激振荡动作，该驱动信号的脉宽根据输出电压被控制。

该种谐振型开关电源装置包括串联谐振电路，该串联谐振电路例如图5所示那样直流电压源B经由电容器C与绝缘变压器T的一级线圈P1连接，由该绝缘变压器T的漏电感和所述电容器C形成。所述绝缘变压器T的一级线圈P1串联连接第1开关元件Q1，被他激振荡动作的驱动控制电路A驱动，来自所述直流电压源B的直流输入电压Vin施加于所述串联谐振电路。所述驱动控制电路A例如由电源IC构成。另外与所述串联谐振电路并联连接的第2开关元件Q2，在所述第1开关元件Q1截止时被所述驱动控制电路A导通驱动，形成所述串联谐振电路的谐振电流通路。这些第1和第2开关元件Q1、Q2由例如高耐压的n型MOS-FET构成。

所述绝缘变压器T的二级线圈S1、S2生成的电力通过二极管D1、D2和输出电容器Cout构成的输出电路，被整流、平滑，作为输出电压Vout提供给未图示的负载。通过这些电路部来构建谐振型功率转换装置主体。另外所述输出电路中得到的输出电压Vout，具体而言该输出电压Vout和输出电压设定值的偏差由输出电压检测电路VS来检测，经由光电耦合器PC作为FB电压反馈至所述驱动控制电路A。反馈至该驱动控制电路A的FB电压供对所述第1和第2开关元件Q1、Q2进行导通、截止驱动的输出控制信号的脉宽调制，由此使所述输出电压Vout稳定。此外，从所述直流电压源B提供的直流电力由输入电容Cin进行滤波，之后作为输入电压Vin向该开关电源装置供电。

在这里所述驱动控制电路A如图6中的简要结构所示以控制电路2、线圈检测电路3和驱动信号生成电路4作为主体而构成。所述输出控制电路2由PWM控制电路组成，该PWM控制电路将从所述输出电压检测电路VS反馈来的反馈信号FB所对应的脉宽的输出控制信号作为PWM信号而生成。另外所述线圈检测电路3对所述绝缘变压器T的三级线圈P3上生成的电压极性进行判定并输出线圈检测信号VW。所述驱动信号生成电路4依据所述线圈检测信号VW和所述输出控制信号，生成被脉宽控制的所述第1开关元件Q1的驱动信号。

此外，图6中的标号5为驱动放大器，其作为接收所述驱动信号生成电路4输出的驱动信号，并驱动所述第1开关元件Q1的驱动电路。另外标号6为内部电源电路，其接收施加于驱动控制电路A的驱动电压VCC，生成使所述输出控制电路2、所述线圈检测电路3和所述驱动信号生成电路4动作所需的内部电压VDD。

对具有上述结构的开关电源装置即复合振荡型电流谐振整流器的动作进行简单的说明。该复合振荡型电流谐振整流器中，所述第2开关元件Q2为截止状态时，通过使所述第1开关元件Q1导通从而电流流过所述串联谐振电路。若在该状态下使所述第1开关元件Q1截止，则利用所述串联谐振电路的电感上流通的电流向所述第1开关元件Q1的未图示的寄生电容充电。同时利用所述电流使所述第2开关元件Q2的未图示的寄生电容放电。

并且，当充电到所述第1开关元件Q1的寄生电容的电压到达所述直流输入电压Vin时，通过将所述第2开关元件Q2导通使该第2开关元件Q2的零电压开关被实现。伴随该第2开关元件Q2导通，这次储存在所述电容器C中的电能源经由所述第2开关元件Q2流动。由此所述串联谐振电路的电感上流动的电流发生反转。