[发明专利]开关电源装置和开关电源控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及设置有一种串联谐振电路的开关电源装置和开关电源 控制电路，其中，该串联谐振电路具有电流谐振电感器(inductor)和 电流谐振电容器，本发明特别涉及解决超轻负载时电力效率降低的开 关电源装置和开关电源控制电路。

背景技术

作为现有的开关电源装置，已知具备图18所示那样的电流谐振型 变换器(converter)的开关电源装置。在该电流谐振型变换器中，对具 有谐振电感器Lr和谐振电容器Cr的串联谐振电路施加输入直流电压 Vi，使由MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor： 金属氧化物半导体场效应管)等构成的2个主开关元件Qa、Qb导通、 断开而控制流过电力变换用的变压器T的第一绕组L1的一次侧电流的 路径，由此使得正弦波状的电流流过变压器T的第一绕组L1。此外， 在变压器T的第二绕组L2、第三绕组L3(令L1∶L2∶L3的绕组比为n∶1∶1) 上，分别连接有对感应的二次电流Is1、Is2进行整流的整流二极管D1、 D2，和使输向负载LD的输出电压V_O平滑的输出电容器C_O。进而， 输向负载LD的输出电压V_O通过误差放大器1和VCO(电压控制振荡 电路)2被反馈到用于使主开关元件Qa、Qb导通断开的驱动电路3， 控制流过变压器T的第一绕组L1的电流和电压，将输出电压V_O控制 为固定电压。此外，VCO 2按照下述方式发挥作用：当判断由于误差 放大器1的输出而使得输出电压V_O比设定电压高、或是轻负载时，提 高其输出频率，当判断输出电压V_O比设定电压低、或是重负载时，降 低其输出频率。

然而，在将这样的开关电源装置用作低电压、大电流的电源的情 况下，在设置于变压器T的二次侧的整流二极管D1、D2中流过二次 电流Is1、Is2。此时，会因整流二极管D1、D2的顺方向电压降V_F而 产生较大的电力损失V_F×I_O。该I_O表示二次电流Is1、Is2的电流值中 的任一个。

于是，在图19所示的电流谐振型变换器中，代替该整流二极管 D1、D2，分别连接导通电阻较低的MOSFET Qs1、Qs2作为同步整流 用的开关元件进行同步整流，使用这样降低电力损失的他励(separately excited)驱动方式的电流谐振电路。图19的MOSFET Qs1、Qs2，通 过驱动电路3分别与使一次侧的主开关元件Qa、Qb导通断开(on off) 的动作频率fop同步地被进行导通断开控制，二次电流Is1、Is2交替地 蓄积在电容器C_O中。

此处，对将图18中的二次侧的整流二极管D1、D2替换为导通电 阻较低的MOSFET Qs1、Qs2的、图19的电流谐振型变换器中的他励 驱动同步整流进行考察。

同步整流方式中存在自励驱动方式和他励驱动方式。关于他励驱 动方式，因为用逻辑电路输出驱动信号，所以在电源IC中内置逻辑电 路时，对于电源制造商而言能够容易地实现同步整流功能。从而，各 IC制造商提出了各种他励驱动方式(参照后述的专利文献1～5)。

然而，这样的现有的开关电源装置构成为：使主开关元件Qa、Qb 进行开关动作，通过电压变换用的变压器T得到任意的直流输出，因 此，由于与二次侧连接的负载LD的大小等，蓄积在输出电容器C_O中 的电荷被放电而产生向变压器T一侧逆流的电流(逆电流)，逆流区域 中的电力损失成为问题。

如果单纯考虑他励驱动同步整流，则认为只要MOSFET Qs1、Qs2 的同步驱动信号与对主开关元件Qa、Qb进行开关控制的栅极信号同 步即可。但是实际上，如果不在各动作模式下分别检测出逆流区域并 变换为与各自同步的驱动信号，则输出电容器C_O中蓄积的电荷被放电 而产生向变压器T一侧逆流的电流(逆电流)，于是效率降低，进而由 于在一次侧电流逆流而可能发生电路破坏。