[发明专利]开关电源装置以及一次侧控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及产生直流电源电压的开关电源装置以及使用变压器的绝缘型DC-DC变换器，尤其涉及有效应用于通过同步整流控制来进行二次侧电路中的整流的同步整流型DC-DC变换器的技术。

背景技术

作为使用变压器对输入直流电压进行变换来输出不同电位的直流电压的电路，存在绝缘型DC-DC变换器。另外，在绝缘型DC-DC变换器中，为了对从二次侧线圈流出的电流进行整流，有的使用二极管，有的使用开关元件。其中，使用二极管进行整流的变换器电路结构简单，但存在由于二极管的正向电压Vf和流过二极管的电流I而产生整流损失Vf·I的问题。

因此，已知有将二极管替换为导通电阻小的开关元件(MOSFET等晶体管)，通过同步控制来对该开关元件进行导通、截止控制，由此进行整流的同步整流型DC-DC变换器。

另外，在绝缘型DC-DC变换器中，提出了为了在负荷变轻时降低消耗功率而使控制一次侧的开关元件的控制电路的动作停止的发明(例如专利文献1)。在开关电源电路的轻负荷时，伴随开关元件的导通、截止动作的开关损失比较大。专利文献1的发明，在减小该开关损失的同时，还使生成其导通、截止控制信号的控制电路停止，由此进一步降低了消耗功率。

专利文献1：特开2002-233146号公报

发明内容

在轻负荷时使生成一次侧的开关元件的导通、截止控制信号的控制电路停止的专利文献1的发明，具有在控制电路停止过程中输出电压下降而想要再启动控制电路时，控制电路的启动滞后的问题。

另外，在通过二次侧的开关元件的导通、截止控制来进行整流的同步整流型DC-DC变换器中，一般检测二次侧线圈中流过的电流的上升来得到使开关元件导通的时刻，但已知在使一次侧的开关元件截止时，在一次侧线圈中会产生尖峰(spike)或振铃(ringing)，该尖峰或振铃被传递到二次侧线圈，成为噪声。为使二次侧的开关元件不由于该噪声而错误截止，而控制成一旦使二次侧的开关元件导通的信号上升，则在预定时间不下降。

本发明人对以下技术进行了研究：在通过二次侧的开关元件的导通、截止控制进行整流的同步整流型DC-DC变换器中，为了在负荷变轻时降低消耗功率，如图6所示，在一次侧的电路(PWM脉冲生成电路)中附加由比较器33和AND门G1构成的可控脉冲模式(burst mode)控制电路，将提供给二次侧的开关元件的PWM控制脉冲Vpwm强制截止(固定在低电平)。

图6的电路，当负荷变轻，来自二次侧的反馈电压VFB变得比Vref1高时，比较器33的输出Vcomp变为低电平，关闭AND门G1来切断PWM控制脉冲Vpwm，由此将G1的输出Vout固定在低电平。该电路在轻负荷时不使控制电路停止，因此在二次侧的电压下降而想要重新开始基于PWM输出Vout的一次侧开关元件的导通、截止控制时，通过打开门G1可以立刻使PWM控制脉冲Vpwm通过，因此PWM输出Vout的供给不会滞后。

但是，在图6所示的可控脉冲模式控制电路中，将一次侧的开关元件导通·截止的PWM输出Vout的脉冲宽度，在可控脉冲模式的开始、结束时如图7(c)中符号P1、P2所示，有时PWM输出Vout的脉冲宽度缩短。在专利文献1中记载的那样的二极管整流型的DC-DC变换器中，当二次侧线圈的电流减小时，整流用二极管自动截止，因此不会由于这样的脉冲宽度的减少而产生电流的逆流。

然而，在同步整流型DC-DC变换器中，如前所述，被控制成一旦使二次侧的开关元件导通的信号上升时，例如图7(e)所示，在预定时间T0的期间不下降。另外，在二次侧线圈中感生的电流的峰值与一次侧的PWM控制脉冲的脉冲宽度成比例，脉冲宽度越狭窄峰值越小。因此，在可控脉冲模式中，当一次侧PWM输出Vout的脉冲宽度如P1、P2那样变窄时，如图7(f)所示，显然有在二次侧的开关元件导通的期间在二次侧线圈中流过逆向电流Ir的问题。由此，也要考虑电路发生误动作的情况。

本发明是着眼于上述问题而作出的，其目的在于，在设置了可控脉冲模式的同步整流型DC-DC变换器中，使二次侧的电流不逆流。