[发明专利]谐振电压衰减检测电路、开关电源用半导体装置以及开关电源装置在审

专利信息
申请号: 202011562699.2 申请日: 2020-12-25
公开(公告)号: CN113037087A 公开(公告)日: 2021-06-25
发明(设计)人: 有马聪史;松田裕树 申请(专利权)人: 三美电机株式会社
主分类号: H02M3/28 分类号: H02M3/28;H02M3/335;H02M1/08;H02M1/14
代理公司: 北京银龙知识产权代理有限公司 11243 代理人: 范胜杰;文志
地址: 日本*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 谐振 电压 衰减 检测 电路 开关电源 半导体 装置 以及
【说明书】:

本发明提供一种谐振电压衰减检测电路、开关电源用半导体装置以及开关电源装置,其能够实现平均功率效率高且不会嗡鸣的电源装置。开关电源用半导体装置生成用于对与具备辅助绕组的电压变换用变压器的一次绕组串联连接的开关元件进行接通、断开控制的驱动信号,具备谐振电压衰减检测电路,该谐振电压衰减检测电路被输入在变压器的辅助绕组中感应出的电压,并检测谐振电压的衰减,该开关电源用半导体装置具有:接通控制电路,其基于谐振电压衰减检测电路输出的衰减检测信号,生成使所述开关元件接通的定时信号;以及断开控制电路,其生成使开关元件断开的定时信号,所述开关电源用半导体装置能够以准谐振模式进行动作。

技术领域

本发明涉及用于检测在间歇流过电流的绕组中产生的谐振的衰减的谐振电压衰减检测电路、开关电源用半导体装置(电源控制用IC)以及开关电源装置,特别涉及对具备电压变换用变压器的直流电源装置的一次侧的开关元件进行控制的电源控制用IC、内置在该电源控制用IC中有效的谐振电压衰减检测电路以及使用该电源控制用IC的开关电源装置。

背景技术

在直流电源装置中具有由对交流电源进行整流的二极管电桥电路、将通过该电路整流后的直流电压变换为期望的电压的直流电压的DC-DC变换器等构成的绝缘型开关电源装置。作为绝缘型的开关电源装置,例如已知以下的开关电源装置:其通过PWM(脉冲宽度调制)控制方式、准谐振控制方式等对与电压变换用变压器的一次绕组串联连接的开关元件进行接通、断开驱动,来控制在一次绕组中流动的电流,从而控制在二次绕组中感应的电压。

在采用了PWM控制方式的现有的开关电源装置中,构成为切换PWM控制方式和PFM(脉冲频率调制)控制方式来执行控制。另一方面,作为与采用了准谐振控制方式的现有的开关电源装置相关的发明,例如有专利文献1、2所记载的发明。如专利文献1、2所记载的那样,采用了准谐振控制方式的现有的开关电源装置构成为仅在准谐振控制模式下进行动作。

PWM控制和准谐振控制分别具有优点和缺点。例如PWM控制虽然存在开关损耗和开关噪声大,功率效率稍差这样的缺点,但由于嗡鸣小,即使在电流连续模式下也能够进行动作,能够抑制变压器的电流峰值,所以具有能够减小变压器尺寸这样的优点。另一方面,准谐振控制由于具有因底部跳变(bottom skip)而产生的嗡鸣,并且仅在电流不连续模式下进行动作,所以存在变压器、输出电容器等部件尺寸变大这样的缺点,但由于在接通时进行在零电流谐振电压的底部接通的软开关(软接通),因此具有开关损耗和开关噪声小,功率效率良好这样的优点。

此外,具有与以下的开关电源装置相关的发明,该开关电源装置在电源启动时的软启动期间设为PWM控制,在软启动期间结束后切换为频率控制方式的准谐振控制,由此消除可听频带振荡频率(专利文献3)。

然而,期望一种开关电源装置,其在电源启动后的通常动作中,一次侧的控制IC(半导体装置)切换PWM控制和准谐振控制,由此兼具两种控制方式的优点。

因此,本申请的申请人对以下的开关电源用半导体装置以及开关电源装置的发明提出了申请,该开关电源用半导体装置以及开关电源装置使用具有辅助绕组的变压器,监视在辅助绕组中感应的电压(包括分压后的电压),在电源启动后的通常动作中切换PWM控制和准谐振控制来进行动作,由此能够减小变压器等的部件尺寸,实现电源装置的小型化(日本特愿2018-188861号)。

本发明的发明人之后对上述在先申请发明的开关电源用半导体装置以及开关电源装置进行了研究,上述在先申请发明在应用于输出电压不被变更而恒定的电源装置的情况下,能够得到期望的效果。但是,当应用于例如具有在USB-PD标准中规定的能够进行输出电压的切换(例如5V和20V)的功能的电源装置时,在将输出电压切换为低电压(例如5V)的情况下,在变压器的辅助绕组中感应的电压平均来讲变低。

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