[发明专利]开关式电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及开关式电源装置，特别是涉及通过多谐振电路进行电力传送的开关式电源装置。

背景技术

近年来，电子设备的小型轻量化不断进步，对开关式电源的高效化、小型轻量化的市场要求愈发提高。在输出电流波动的特性被相对缓和的超薄电视等的市场中，例如利用LC谐振现象流过正弦波状的谐振电流使变压器动作的电流谐振型半桥式转换器，发挥高效率的特长，其实用化也不断进步。

例如作为LC串联谐振型DC-DC转换器，公开了专利文献1。图14是专利文献1的开关式电源装置的基本电路图。该开关式电源装置是电流谐振型的半桥式DC-DC转换器，在变压器T的初级绕组np连接有由电感器Lr与电容器Cr构成的LC谐振电路以及2个开关元件Q1、Q2。在变压器T的次级绕组ns1、ns2，构成有由二极管Ds1、Ds2以及电容器Co构成的整流平滑电路。

通过这样的构成，开关元件Q1、Q2隔着死时间被互补地接通断开，流过变压器T的电流波形成为正弦波状的谐振波形。另外，在该2个开关元件Q1、Q2的接通期间／断开期间这两个期间，都从初级侧向次级侧传送电力。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开平9-308243号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在专利文献1的开关式电源装置中，存在下面那样的要解决的课题。

(1)仅在初级侧(或次级侧)构成LC谐振电路，通过初级绕组与次级绕组的磁耦合等效地形成互感Lm，通过电磁感应来传送电力。但是，没有参与磁耦合的漏磁通形成等效的漏电感，次级侧漏电感的磁能作为整流二极管的开关损耗而成为电力损耗。特别是，在磁耦合较小的情况下，次级绕组的漏电感变大，电力损耗增大。

(2)在初级绕组与次级绕组的磁耦合小的情况下，由于在次级侧电路没有构成谐振电路，所以阻抗大，不能高效地从初级侧向次级侧传送电力。

(3)输出电力的控制能根据开关频率fs的变化而进行。例如，开关频率fs被控制为在轻负载时高，在重负载时低。但是，在轻负载、无负载时，开关频率fs变得过高使得不能完全控制输出电力，成为间歇振荡动作，产生输出电压跳进等的问题。

为此本发明的目的在于提供一种提高输出稳定性的同时提高电力变换效率的开关式电源装置。

用于解决课题的手段

本发明的开关式电源装置被构成为如下所述。

(1)本发明的开关式电源装置的特征在于，具备变压器、初级侧电路和次级侧电路，

上述变压器至少具有初级绕组和次级绕组；

上述初级侧电路具备：与上述初级绕组等效地串联而构成的初级侧谐振电感器Lr；与上述初级侧谐振电感器Lr一起构成初级侧谐振电路的至少一个初级侧谐振电容器Cr；至少具有2个开关元件，通过这些开关电路，根据输入直流电源电压生成梯形波(方形波)的交流电压并将其提供给上述初级侧谐振电路的初级侧交流电压产生电路，

上述次级侧电路具备：与上述次级绕组等效地串联而构成的次级侧谐振电感器Ls；与上述次级侧谐振电感器Ls一起构成次级侧谐振电路的次级侧谐振电容器Cs；和具有整流元件，对从上述次级侧谐振电路输出的交流电流进行整流而得到直流电压的次级侧整流电路，

在上述初级绕组与上述次级绕组之间通过互感应等效地形成互感Lm，在上述初级绕组与上述次级绕组之间通过相互作用等效地形成互电容Cm，构成在至少上述初级侧电路以及上述次级侧电路的每个电路具备多个LC谐振电路的多谐振电路，

通过上述多谐振电路，

上述初级侧谐振电路与上述次级侧谐振电路谐振，通过在上述互感Lm以及上述互电容Cm流过电流的电磁场谐振耦合，从上述初级侧电路向上述次级侧电路传送电力，

没有从上述初级绕组被送电的能量通过谐振现象而作为谐振能被保存在上述初级侧谐振电路中，

上述次级绕组受电的能量之中没有提供给输出的能量，通过谐振现象而作为谐振能被保存在上述次级侧谐振电路中，

上述次级侧谐振电路构成上述整流元件被串联地构成的电流路径不同的电流路径，从上述初级绕组向上述次级绕组传送电力。

根据上述的构成，在初级绕组与次级绕组之间通过电磁场谐振耦合形成等效的互感，通过多谐振电路使初级侧谐振电路与次级侧谐振电路谐振，通过磁界谐振耦合，能从初级侧电路向次级侧电路高效地传送电力。另外，在整流元件变为非导通之际，通过电感器Ls与电容器Cs进行谐振从而作为谐振能被保存，能降低电力损耗。