[发明专利]开关电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及将转换器形成为二级结构的开关电源装置。

背景技术

专利文献1中公开了在前级具备电流输入波形转换器且在后级具备串联共振型转换器这样的结构的DC-DC转换器。前级的电流输入波形转换器例如是升压转换器，检测输出电压，从而进行控制使得对后级的串联共振型转换器输入的输入电压为一定。后级的串联共振型转换器以固定频率进行动作，使得输入电压直接成为负载电压。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】JP特开昭64-43062号公报

【发明的概要】

【发明要解决的课题】

专利文献1所记载的DC-DC转换器与负载的轻重无关地将串联共振型转换器的开关频率设为固定共振频率，控制开关元件的导通占空比。具体而言，在轻负载的情况下，使脉冲宽度变窄，在重负载的情况下，使脉冲宽度展宽。但是，在开关频率固定而使得脉冲宽度变窄的情况下、即减小导通占空比的情况下，存在开关元件的截止期间较长、开关损耗变大的这种问题。此外，在重负载时使脉冲宽度展宽，从而增大开关元件的导通占空比的情况下，各元件中流过的电流的振幅变大，存在导通损耗（RI²）增加的这种问题。这样一来，专利文献1所记载的DC-DC转换器因负载的轻重而存在效率下降或者损耗增加的问题。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种与负载的轻重无关地能够高效率且降低损耗来进行电力变换的开关电源装置。

【用于解决课题的技术方案】

本发明涉及的开关电源装置具备：非绝缘型转换器，其对输入的输入电源电压进行升压从而输出直流电压；和绝缘型桥式转换器，其被输入从所述非绝缘型转换器输出的直流电压，向负载输出直流电压，所述绝缘型桥式转换器具有：变压器，其具备初级绕组以及次级绕组；交流电压发生电路，其与所述初级绕组连接，具有第1开关元件和第2开关元件，通过所述第1开关元件以及所述第2开关元件的切换，从所输入的直流电压产生交流电压，并施加于所述初级绕组；和整流电路，其与所述次级绕组连接，对通过与所述初级绕组之间的磁耦合而在所述次级绕组中感应出的电压进行整流，并输出至负载，所述非绝缘型转换器具有：电感器以及电容器；第3开关元件，其切换对所述电感器的通电，所述开关电源装置还具备：开关频率控制电路，其以固定导通占空比、并且以与所述负载的轻重相应的开关频率，针对所述第1开关元件以及所述第2开关元件，夹着空载时间交替地进行导通/截止控制；和PWM控制电路，其对所述第3开关元件进行导通/截止控制，并且控制所述第3开关元件的导通占空比来调整所述绝缘型桥式转换器的输出电压。

在该结构中，由于诸如以大致50%的导通占空比对第1开关元件以及第2开关元件进行导通/截止控制，因此能够降低第1开关元件以及第2开关元件的开关损耗，从而可有效地进行电力变换。此外，导通占空比为固定，并且根据负载的轻重来控制第1开关元件以及第2开关元件的开关频率，从而能够减少因开关频率而变化的损耗。例如，在重负载时通过将开关频率设定得较高从而脉冲宽度变窄，能够减少电流波纹，降低导通损耗。此外，在轻负载时通过将开关频率设定得较低，从而能够降低铁损。

优选所述开关频率控制电路的构成为：将所述负载为轻负载时的所述第1开关元件以及所述第2开关元件的开关频率设定得比所述负载为重负载时的开关频率低。

在该结构中，在重负载时通过将开关频率设定得较高，从而脉冲宽度变窄，由此能够减少电流波纹，降低导通损耗。此外，在轻负载时通过将开关频率设定得较低，从而能够降低铁损。

也可以构成为：所述开关频率控制电路检测向所述负载的输出电流并根据所述输出电流来控制所述开关频率。

在该结构中，通过根据负载的轻重来控制开关频率，从而能够与负载的轻重无关地进行高效率的电力变换。

也可以构成为：所述开关频率控制电路对所述变压器的初级侧设置的元件中流过的初级侧电流进行检测，并根据所述初级侧电流来控制所述开关频率。

在该结构中，在变压器的次级侧检测到电流的情况下，为了从次级侧向初级侧传送检测信号而需要绝缘结构（光耦合器等），但是在初级侧进行电流检测的情况下则不需要绝缘结构。

也可以构成为：所述开关频率控制电路对所述变压器的初级侧或者次级侧所设置的元件的温度进行检测，并根据所述温度来控制所述开关频率。

在该结构中，通过伴随着温度变化的开关控制，能够有效地进行电力变换。

【发明的效果】