[发明专利]开关电源装置

说明书

本申请是申请日为2001年12月27日、申请号为01131695.0、发明名称为“开关电源装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种开关电源装置，特别涉及轻负载时具有高效率、高性能的开关电源装置。

背景技术

在成为本发明的现有技术的开关电源装置中，有特愿平9-352696号和特愿平10-308490号所示的开关电源装置。

图1是表示特愿平9-352696号(特开平11-187664号公报)所提案的开关电源装置的构成图。

该开关电源装置，将具有初级线圈T1和次级线圈T2的变压器T、第1开关电路S1和输入电源E串联连接，第2开关电路S2与电容C组成的串联电路与变压器T的初级线圈T1并联连接。又，在变压器T的次级线圈T2上连接包含整流元件Ds的整流平滑滤波电路，在整流元件Ds上并联连接电容Cs。进一步，在变压器T上设置第1驱动线圈T3和第2驱动线圈T4，第1驱动线圈T3与第1控制电路11连接，第2驱动线圈T4与第2控制电路12连接。构成开关控制电路的第1、第2控制电路11、12分别控制第1、第2开关元件Q1、Q2的开通和关断。

又，第1开关电路S1由第1开关元件Q1、第1二极管D1以及第1电容C1组成的并联电路所构成，第2开关电路S2由第2开关元件Q2、第2二极管D2以及第2电容C2组成的并联电路所构成。此外，L表示初级线圈T1的漏电感或者另外连接的电感器。

在以上的构成中，构成开关控制电路的第1、第2控制电路11、12控制第1开关电路S1和第2开关电路S2，在夹持两开关电路均关断的期间下交互开通和关断，在第1开关电路导通期间在变压器T的初级线圈T1上积蓄能量，在第1开关电路S1关断期间从该变压器T的次级线圈T2释放能量。以该动作为1个周期，通过反复进行，从次级线圈T2取出能量，向负载供给电力。此外，第1、第2控制电路11、12，包含分别与开关元件Q1、Q2的控制端子连接的三极管、以及与该三极管的控制端连接的时间常数电路，并由该电路控制开关元件Q1、Q2的打开时刻以及关断时刻。

图2是表示上述开关电源装置的动作波形图。在该图中，Q1、Q2表示开关元件Q1、Q2的开通/关断时序，Vds1、Id1表示开关元件Q1的两端电压、电流，Vds2、Id2表示开关元件Q2的两端电压、电流。又，Vs、Is表示整流元件Ds的两端电压、次级线圈电流。

在以上的构成中，如果将第1开关元件Q1转为关断，在第2开关元件Q2的驱动线圈T4上产生电压，将第2开关元件Q2转为导通，然后经过时间常数电路所定的时间，让第2控制电路12内的三极管导通，使得该第2开关元件Q2转为关断。这时，次级侧的整流元件Ds如果处于导通状态，则成为让该整流元件Ds关断的时刻，或者，如果处于关断状态，则成为第2开关元件Q2转为关断的时刻，即，第2开关元件Q2和整流元件Ds均转为关断的时刻，并在第1开关元件Q1的驱动线圈T3上产生电压，通过该电压将第1开关元件Q1转为导通。通过这样的动作，第1开关元件Q1和第2开关元件Q2在夹持均关断的期间下交互开通和关断，在第1开关元件Q1导通期间在变压器T的初级线圈T1上积蓄能量，在第1开关元件Q1关断期间从该变压器T的次级线圈T2释放能量。

然后，在这样构成开关电源装置中，通过第1以及第2开关元件Q1、Q2从开关元件的两端的施加电压变为零开始导通的所谓零电压开关动作，可以降低开关损失、开关浪涌、提高效率和性能。

发明内容

但是，在上述开关电源装置中，当负载轻的情况下，在第1开关元件Q1导通期间积蓄在变压器T的初级线圈T1上能量的一部分回流到输入侧。在图3中，A所表示的区域的电流即为回流电流。该回流电流是与输出无关的循环电流。当开关元件Q2的导通时间为一定时，输出电流越小(负载越轻)该循环电流越大。如果循环电流大，在第1、第2开关元件Q1、Q2和变压器T上所产生的导通损失就会大到不能忽视的程度。其结果，成为在轻负载时降低效率的问题。

为此，在特愿平10-308490号所示的开关电源装置中，在轻负载时缩短第2开关元件Q2的导通时间，以降低上述循环电流，提高效率。但是，如果降低循环电流，开关频率上升，将会增大包含开关元件的驱动电路损失的开关损失，整体上讲，改善的效果小。

即，循环电流大时，虽然开关频率低，开关损失小，但循环电流增加了导通损失。反过来，当循环电流小时，虽然可以降低导通损失，但开关频率提高，带来增加了开关损失这一问题。