[发明专利]开关电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种具备功率因数改善电路的升压型开关电源装置。

背景技术

在利用整流器和平滑电容器来变换交流电源的交流电压使之成为直流电压的开关电源装置中，由于输入到该开关电源装置中的电流的波形会变形，因而导致功率降低。

为此，在现有技术中的开关电源装置中采用能减小被输入到开关电源装置中的电流的波形变形的电路。在所述电路中，所述整流器的输出端上连接有由升压电感器、开关元件、整流二极管以及第2平滑电容器所构成的升压斩波电路。此类电路能通过减小电流波形的变形来改善功率因数，因此被称为功率因数改善电路。

功率因数改善电路的控制方式有2种。第1种方式是DCM(Discontinuous Conduction Mode：非连续导通方式)。根据DCM方式，在规定期间内，接通开关元件使电流流过升压电感器，当切断开关元件时，检测出流过升压电感器的电流已成为零，之后再次接通开关元件。第2种方式是CCM(Continuous Conduction Mode：连续导通方式)。根据CCM方式，按规定周期进行PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)控制，并不考虑流过升压电感器的电流。

图5是与专利文献1的图1相对应的图，是表示现有技术中的具备功率因数改善电路的开关电源装置101的电路图。图5所示的功率因数改善电路采用了CCM方式。图5的开关电源装置101包括用于除去交流输入电压Vin所包含的噪音的滤波器111、对通过滤波器111所输入的交流输入电压Vin进行整流的桥式整流电路DB。另外，开关电源装置101还具备有对桥式整流电路DB所输出的整流电压进行平滑处理的平滑电容器C101。

此外，在平滑电容器C101的两端连接有由升压电感器L101、开关元件Q101、电阻R104构成的第1串联电路。开关元件Q101例如是MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)。在开关元件Q101的漏极-源极之间，连接有由整流二极管D101和平滑电容器C104构成的第2串联电路。在平滑电容器C104的两端连接有由电阻R108和电阻R109构成的第3串联电路。

在现有技术中的采用CCM方式的功率因数改善电路的开关电源装置101中，向负载输出一定量以上的电力时，流过升压电感器L101的电流发生直流重叠，电流将连续流过升压电感器L101。

在此，所述一定量以上的电力取决于升压电感器L101的电感、开关元件Q101的接通期间以及施加在升压电感器L101上的电压等。

若在升压电感器L101发生了直流重叠，当电流从升压电感器L101流入整流二极管D101时，开关元件Q101将被接通。由于关元件Q101被接通，整流二极管D101从接通状态急剧变化为被施加反向电压的状态。由此，在接通开关元件Q101之后的整流二极管D101中，恢复电流从其阴极流向阳极。

虽然该恢复电流是流过期间较短的脉冲状电流，但是该恢复电流大于当整流二极管D101被接通时流过整流二极管D101的电流。因此，恢复电流的流入导致发生噪音。为了降低该噪音，一般与整流二极管D101并联地设置缓冲电路。

在图5所示的现有技术中的功率因数改善电路中，在开关元件Q101的栅极端子以及“与”电路127的输出端子和振荡器119的电阻RT(定时电阻)之间设有基本波成分提取电路118。

基本波成分提取电路118由电容器C105以及串联连接的电阻R110和电阻R111所构成。电容器C105的一端连接在电阻R110和R111的连接点上，另一端电接地。

振荡器119可根据作为被输入到开关元件Q101的栅极中的控制信号F的基本波成分的、由基本波成分提取电路118所输出的控制信号G，使振荡频率发生变化。由于控制信号G的变化引起振荡器119的振荡频率的变化，因此，作为PWM信号的控制信号F的频率(即，控制信号F的能率(duty))也发生变化。

由于作为PWM信号的控制信号F的频率发生变化，因此控制信号F所包含的高次谐波成分的频率发生分散。随着所述高次谐波成分的频率的分散，因所述恢复电流而发生的噪音的频率也与所述高次谐波成分的频率一样发生分散。由此，不再发生所述噪音在单一频率上重叠的现象，从而能够降低所述噪音(即，能使所述噪音的电平降为更低，参照专利文献1)。