[发明专利]开关型电源单元及电源单元中的开关方法

说明书

相关申请的交叉引用

本发明的示例性实施例最先在日本申请No.2007-A-269901中被描述并要求该申请的优先权，所述日本申请通过参考而被全部并入。

技术领域

本发明涉及一种使得能够以最小功率损耗进行开关的开关型电源单元，以及开关型电源单元中的一种开关方法。

背景技术

作为一种输出功率约150W的传统的开关型电源单元，作为反激转换器的一种的自激振荡转换器(a ringing chalk converter)经常被使用。在图4中示出了自激振荡转换器的示例电路布局。在图4中，源电功率供给变压器初级绕组的同名端。初级绕组的另一端通过开关Qs连接至GND。通过以预定时序导通和关断开关Qs，电功率提供至变压器的次级绕组。次级绕组的输出经整流和平滑，生成电源单元的输出电压。经常将MOSFET用作开关Qs。通常电容器Cr并联连接到MOSFET以构成“缓冲电路”。

在图4所示的开关型电源单元中，零电流检测电路确定开关Qs的导通时刻。同时，反馈电路的输出电压和指示漏极电流的电压确定开关Qs的截止时刻。

图5示出了漏极电压(Vds)、从控制绕组输出到控制单元的信号(Vc)、次级电流(Is)以及漏极电流(Id)的波形。

在开关导通的时间段期间，通过变压器初级侧的电感器Lp提供漏极电流(Id)。该漏极电流(Id)通过电阻器Rd转变成电压，然后输入到控制单元。控制单元将此电压和来自与变压器次级侧相连接的反馈电路的信号进行比较，确定开关(MOSFET)的截止时刻(t1)，并且截止此开关。当开关截止时，变压器次级侧电感器Ls上的能量开始放电，并且电流流过次级侧二极管Dout。从t1到t2的时间段期间，尽管如图5所示漏极电压(Vds)包括一些噪声，但它几乎保持恒定。

当变压器次级侧的能量放电在t2时完成时，缓冲电容器Cr中的充电电流(electricity)开始放电。于是，在Lp和Cr之间产生谐振，并且如图5所示，漏极电压(Vds)在t2之后的时间段期间开始逐渐下降。

由Lp和Cr确定的谐振频率f如下：

f＝1/(2π*(Lp*Cr)^1/2)

变压器控制绕组的波形如图5中的Vc所示。当Vc在t3左右接近于零时，该t3是变压器次级侧的电感器Ls放电完成的时刻。控制单元可在t3时导通开关Qs并开始下一个开关周期。

然而，难以通过被构建为工作在正电压下的控制单元来感测负电压。因此，当电压Vc仍然高于零时，发生零点的检测。

如图5中所示，如果开关Qs在t3时导通，那么因为漏极电压Vds仍然较高，所以由Id*Vds计算的功率损耗(开关损耗)将很大。如果开关Qs在Vc真正的过零点、图5中的t4时刻导通则功率损耗被降低，或者其在Vc为图5的最小点t5处导通则会更好。

为了解决上面提到的问题，如图4所示，在变压器的控制绕组和控制单元之间提供延迟电路。此延迟电路延迟从控制绕组到控制单元的输出信号(Vc)。这将导致开关在漏极电压(Vds)足够低时导通。

例如，日本专利3,458,369公开了一种包括延迟电路的开关型电源单元，通过参考将该日本专利3,458,369全部并入并且下文称之为参考文件1。

然而，在包括延迟电路的传统开关型电源单元中：

1)增加的延迟电路需要额外的成本。

2)当缓冲电容器的电容值和/或变压器初级侧的电感值Lp发生变化时，延迟常数也将改变。从而，具有固定延迟常数的延迟电路无法应用于不同的应用。

发明内容

本发明提供一种使得能够以很少的功率损耗进行开关的开关型电源单元，以及一种开关该开关型电源单元的方法。

该开关型电源单元包括：

变压器，其包括初级绕组、次级绕组以及控制绕组；

开关，其切换通过初级绕组从同名端到异名端的初级电流的供应；

整流电路，其允许次级电流通过次级绕组从同名端流到异名端；

监视信号产生电路，其包括监视二极管和电阻器，该监视二极管被布置在GND和控制绕组的同名端之间，该电阻器被布置在GND和控制绕组的异名端之间，所述监视信号产生电路在连接到控制绕组的同名端的二极管的一端上产生监视信号；以及

控制单元，其包括零点检测器和控制器，该零点检测器监视上述监视信号并将检测信号提供给控制器，控制器根据零点检测器提供的检测信号确定开关的导通时间。