[发明专利]开关电源装置

说明书

开关电源装置。一种DC‑DC转换器(开关电源装置)包括：第一转换器，该第一转换器具有第一开关元件；第二转换器，该第二转换器具有第二开关元件和变压器；以及控制器，该控制器生成并输出用于驱动所述第一开关元件的第一脉冲信号和用于驱动所述第二开关元件的第二脉冲信号。所述控制器使所述第一脉冲信号的相位从所述第二脉冲信号的相位偏移预定量，使得响应于所述第一开关元件和所述第二开关元件的切换操作而流过所述变压器的激励电流的平均值变为零。

技术领域

本公开涉及设置在电源和负载之间的开关电源装置，并且更具体地，涉及多级开关电源装置，在该多级开关电源装置中，多个转换器在其输入端和输出端之间串联连接。

背景技术

诸如直流-直流(DC-DC)转换器这样的开关电源装置通过用开关元件切换输入电压来将输入电压转换为预定电压。对于这种开关电源装置，通常使用脉宽调制(PWM)信号作为用于驱动相应开关元件的脉冲信号。开关电源装置调节PWM信号的占空比，从而按照负载输出电压和电流。为了将PWM信号的占空比调节为预定值，例如，开关电源装置将输出电压的检测值与目标值进行比较，并以使检测到的值与目标值之间的差变为零的方式执行反馈控制。

一些开关电源装置采用两级类型，在该两级类型中，在前级(在电源侧)设置第一转换器而在后级(在负载侧)设置第二转换器。在JP 1-255469A、JP 4-121065A和JP 2006-288035A中描述了这种两级开关电源装置。另外，在某些两级开关电源装置中，设置在后级中的第二转换器被形成为全桥型转换器，该全桥型转换器包括变压器和构成全桥电路的四个开关元件。

如上所述的全桥型转换器需要应对在变压器中可能出现的磁不对称现象。该磁不对称现象是指变压器的激励电流在正侧和负侧失衡的现象。当出现磁不对称现象时，激励电流逐渐增加。如果这种状态持续，则变压器磁饱和，从而造成激励电流迅速增加，在这种情况下，开关元件会受损。为了减少磁不对称现象的出现，必须使用抵抗磁饱和的变压器。然而，这种类型的变压器不利地体积大。

在减小激励电流的常规方法中，在全桥电路和变压器之间设置电阻器或电容器。然而，该方法可以涉及一些另外的部件，由此不利地妨碍装置的紧凑性并造成高成本。

在两级开关电源装置中可以引起另一缺点。当第一转换器和第二转换器以相同的切换频率被驱动时，在第二转换器的变压器中会出现磁不对称现象，将在随后描述其细节。避免该缺点的最简单方式是不同地设置第一转换器和第二转换器的切换频率。在该方法中，一个转换器的切换频率被设置为使该转换器避免发射将不利地影响无线电接收器的幅度调制(AM)频带听觉噪声的频率(例如，270kHz)。然而，在这种情况下，另一个转换器的切换频率需要被设置为不同的频率，使得该转换器可以发出AM频带听觉噪声。

发明内容

本公开的目的是提供一种开关电源装置，该开关电源装置包括按多级连接的多个转换器并且可以容易且有效地减少变压器中的磁不对称现象的出现。

根据本公开的一个或更多个实施方式的开关电源装置将输入电压转换为预定电压，然后将转换后的电压供应到负载。该开关电源装置被设置在电源和负载之间。开关电源装置包括第一转换器、第二转换器和控制器。第一转换器包括被配置为切换输入电压的第一开关元件。第二转换器包括第二开关元件和变压器，该变压器具有供通过第二开关元件切换的电流流过的初级侧，第二转换器被设置在第一转换器的下一级。控制器被配置为生成并输出用于驱动第一开关元件的第一脉冲信号和用于驱动第二开关元件的第二脉冲信号。控制器被配置为将第一脉冲信号的相位从第二脉冲信号的相位偏移预定量，使得响应于第一开关元件和第二开关元件的切换操作而流过变压器的激励电流的平均值变为零。

以上配置使第一脉冲信号的相位能够从第二脉冲信号的相位偏移预定量，由此成功地使变压器的激励电流平衡。因此，即使第一脉冲信号和第二脉冲信号具有相同的频率，激励电流也不太可能失衡。

因此，该配置可以减少磁不对称现象的出现，从而抑制第一开关元件和第二开关元件受损。