[发明专利]开关电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及例如谐振型电源或半桥型电源(half-bridge-type power supply)这样的通过交替地接通、断开多个开关元件而输出规定的电压信号的开关电源。

背景技术

在现有技术中，提出了各种通过交替地接通、断开多个开关元件而输出规定的电压信号的开关电源。例如，在半桥型转换器的PWM方式的开关电源中，通过在固定的开关频率中调整时间比率，从而获得了期望的输出电压信号。但是，在这样的交替地接通、断开多个开关元件的开关电源中，若存在多个开关元件同时接通的期间，即使该同时接通的期间是瞬间，也会流过较大的短路电流，存在破坏电源的可能性，所以设计了多个开关元件彼此断开的所谓的停机时间(dead time)。

为了设计这样的停机时间，在专利文献1中，公开了如下技术：一种交替地接通、断开第一开关元件和第二开关元件的开关电源，该开关电源以第一开关元件的断路引起的变压器的磁通变化为触发，开启第二开关元件。此外，以第二开关元件的断路引起的变压器的磁通变化为触发，开启第一开关元件。通过进行这样的开关控制，防止产生第一开关元件和第二开关元件同时成为接通状态的情形。

(在先技术文献)

(专利文献)

专利文献1：WO2005-076447号公报

发明内容

(发明要解决的课题)

但是，在上述的专利文献1的开关电源中，通过由电阻和电容器构成的时间常数电路决定第二开关元件的接通时间，所以开关频率可变，随着开关频率的变动，会在较宽范围内产生开关噪声。

此外，虽然考虑停机时间而设计了时间常数电路，但由于在全负载区域、即无论是过渡状态还是稳定状态都设计了相同时间的停机时间，所以在不需要如过渡状态那么长的停机时间的稳定状态下，很难说设定了最佳的停机时间。因此，虽然具有高可靠性，但在效率方面并不是最好的。

本发明的目的在于实现一种开关电源，其将开关频率保持固定的同时防止多个开关元件同时接通，且能够以最佳的停止时间进行开关动作。

(用于解决课题的手段)

(1)本发明涉及一种开关电源装置，包括：输入直流输入电压Vi的直流电源输入部；变压器T，其由一个磁性部件构成，且至少包括磁性耦合的第一初级线圈np和第一次级线圈ns1；电感器Lr，其串联连接到第一初级线圈np；第一开关电路S1，其由第一开关元件Q1、第一电容器C1、和第一二极管D1的并联电路构成；第二开关电路S2，其由第二开关元件Q2、第二电容器C2、和第二二极管D2的并联电路构成；第三电容器Cr；第一串联电路，其连接到直流电源输入部的两端，且串联连接了第一初级线圈np和所述第一开关电路S1；以及第二串联电路，其连接到第一开关电路S1的两端或者第一初级线圈np的两端，且串联连接了第二开关电路S2和第三电容器Cr，第一开关电路S1和第二开关电路S2构成为按照隔着一同断开的期间而相互相辅地重复接通/断开的方式进行动作，开关电源装置包括功率转换电路，该功率转换电路构成为经由对从第一次级线圈ns1输出的交流电压进行整流平滑的第一整流平滑电路向次级侧输出输出电压Vout。该开关电源装置包括：第一监视信号生成单元，其检测因第一开关电路S1或者第二开关电路S2中处于接通状态的一个开关电路被断开而产生的功率转换电路中的电压或者电流变化，从而生成监视信号；输出电压检测单元，其用于检测输出电压Vout；反馈信号生成单元，其生成与由输出电压检测单元检测出的输出电压Vout对应的反馈信号；以及开关控制电路，其控制第一开关元件Q1和所述第二开关元件Q2。

该开关控制电路包括：振荡器，其生成可设定的大致固定频率的三角波；第一比较器，其比较三角波信号和反馈信号；以及第二比较器，其比较第一监视信号生成单元的输出信号和第一阈值，该开关控制电路基于第一比较器和第二比较器的输出，生成第一开关电路S1的门信号和第二开关电路S2的门信号。

在该结构中，第一、第二开关元件的接通时间是由模拟IC的开关控制电路以模拟的方式决定的。此时，成为每个开关元件的接通触发的时刻是根据基于变压器电压Vt的监视信号与阈值的比较结果而决定的，成为断开触发的时刻是根据反馈信号与三角波信号的比较结果而决定的。因此，应接通的开关元件的接通是从以之前处于接通状态的开关元件的断开引起的磁通变化的时刻为基点设定的规定的延迟量而成的开始时刻起进行的，所以各个开关元件不会同时处于接通状态。此外，根据三角波信号的周期性，开关频率固定。此外，通过使用反馈信号，获得了对应于输出电压的电平的断开时刻，作为开关电源而获得了稳定的输出电压。