專利名稱：電源設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直流(DC)電源設(shè)備，更具體地說，涉及減少低負(fù)載狀態(tài)下的消耗功率 的DC電源設(shè)備。
背景技術(shù)：
在回掃系統(tǒng)的開關(guān)電源(現(xiàn)有技術(shù)中的DC電源設(shè)備)中，如下控制場效應(yīng)晶體管 (下面簡稱為FET)的開關(guān)操作，所述場效應(yīng)晶體管起開關(guān)回掃變壓器的初級電壓的開關(guān)元 件的作用。例如，根據(jù)與次級輸出電壓對應(yīng)的電壓、與流過FET的電流對應(yīng)的電壓和FET的 漏極/源極電壓，控制開關(guān)FET的0N/0FF。具體地說，在與次級輸出電壓對應(yīng)的電壓超過第 一基準(zhǔn)電壓，并且FET的漏極/源極電壓等于或小于第二基準(zhǔn)電壓的條件下，利用已知的功 率控制IC接通FET。同時，在與次級輸出電壓對應(yīng)的電壓變得小于與流過FET的電流對應(yīng) 的電壓的條件下，斷開FET。在這種DC電源設(shè)備，例如，如日本專利申請公開No. 2000-148265中公開的DC電 源設(shè)備中，低負(fù)載狀態(tài)下的FET的ON時間段被縮短，以減少低負(fù)載狀態(tài)下的消耗功率。但是，在按照現(xiàn)有技術(shù)的DC電源設(shè)備中，由于開關(guān)FET的開關(guān)頻率(次數(shù))被維 持，因此低負(fù)載狀態(tài)下的消耗功率的減少存在限制。低負(fù)載狀態(tài)下的消耗功率的減少成為裝備有DC電源設(shè)備的電子系統(tǒng)中的待解決 的重大問題之一。例如，當(dāng)裝備有DC電源設(shè)備的電子設(shè)備的操作處于等待狀態(tài)時，即，當(dāng)電 子設(shè)備處于低負(fù)載狀態(tài)時，消耗功率能夠被降低。于是，能夠節(jié)省電子設(shè)備的功率。即，用 戶能夠進(jìn)一步降低使用電子設(shè)備時的消耗功率，從而降低使用電子設(shè)備時產(chǎn)生的成本。因此，越來越要求降低DC電源設(shè)備在低負(fù)載狀態(tài)下的消耗功率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是進(jìn)一步降低DC電源設(shè)備中在低負(fù)載狀態(tài)下的消耗功率。本發(fā)明的另一個目的是提供一種DC電源設(shè)備，包括變壓器；開關(guān)部，控制流過變 壓器的初級線圈的電流；電流檢測部，檢測流過變壓器的初級線圈的電流；電壓輸出部，整 流和平滑變壓器的次級線圈的電壓，并輸出該電壓；檢測部，檢測次級線圈的再生終止；比 較部，比較來自電壓輸出部的輸出電壓和基準(zhǔn)電壓，并輸出按照比較結(jié)果的信號；控制部， 根據(jù)檢測部的檢測結(jié)果和來自比較部的輸出，接通開關(guān)部，以及根據(jù)來自電流檢測部的輸 出和來自比較部的輸出，斷開開關(guān)部；和開關(guān)操作控制部，設(shè)置在電流檢測部與控制部之 間，并按照輸出電壓控制開關(guān)部的操作。參考附圖，根據(jù)示例性實施例的下述說明，本發(fā)明的進(jìn)一步目的將變得顯而易見。


圖IA是圖解說明按照第一實施例的電源設(shè)備的示意電路的例子的圖，其圖解說 明了 DC電源設(shè)備的整個結(jié)構(gòu)。
圖IB是圖解說明按照第一實施例的電源設(shè)備的示意電路的例子的圖，其圖解說 明了功率控制IC 1的結(jié)構(gòu)例子。圖2是圖解說明在低負(fù)載狀態(tài)下按照現(xiàn)有技術(shù)和第一實施例的操作波形的比較 結(jié)果的圖。圖3是圖解說明開關(guān)損耗的圖。圖4是圖解說明在正常負(fù)載狀態(tài)下按照現(xiàn)有技術(shù)和第一實施例的IS端子404的 電壓波形的比較結(jié)果的圖。圖5A是在正常負(fù)載狀態(tài)下按照現(xiàn)有技術(shù)和第一實施例的操作波形的比較圖，其 圖解說明了在正常負(fù)載狀態(tài)下按照現(xiàn)有技術(shù)的操作波形。圖5B是在正常負(fù)載狀態(tài)下按照現(xiàn)有技術(shù)和第一實施例的操作波形的比較圖，其 圖解說明了在正常負(fù)載狀態(tài)下按照第一實施例的操作波形。圖6是圖解說明在過載狀態(tài)下按照現(xiàn)有技術(shù)和第一實施例的IS端子404的電壓 波形的比較結(jié)果的圖。圖7A是圖解說明按照第二實施例的電源設(shè)備的示意電路的例子的圖，其圖解說 明了 DC電源設(shè)備的整個結(jié)構(gòu)。圖7B是圖解說明按照第二實施例的電源設(shè)備的示意電路的例子的圖，其圖解說 明了功率控制IC 1的結(jié)構(gòu)例子。圖8是圖解說明在低負(fù)載狀態(tài)下按照現(xiàn)有技術(shù)和第二實施例的操作波形的比較 結(jié)果的圖。圖9是圖解說明在正常負(fù)載狀態(tài)下按照現(xiàn)有技術(shù)和第二實施例的IS端子404的 電壓波形的比較結(jié)果的圖。圖IOA是在正常負(fù)載狀態(tài)下按照現(xiàn)有技術(shù)和第二實施例的操作波形的比較圖，其圖解說明了在正常負(fù)載狀態(tài)下按照現(xiàn)有技術(shù)的操作波形。圖IOB是在正常負(fù)載狀態(tài)下按照現(xiàn)有技術(shù)和第二實施例的操作波形的比較圖，其 圖解說明了在正常負(fù)載狀態(tài)下按照第二實施例的操作波形。圖IlA是在第二實施例中基于二極管201的存在或不存在的IS端子404的電壓 的比較圖，其圖解說明了當(dāng)不存在二極管201時與現(xiàn)有技術(shù)相比，在過電流檢測電流值方
面產(chǎn)生的差異。圖IlB是在第二實施例中基于二極管201的存在或不存在的IS端子404的電壓 的比較圖，其圖解說明了當(dāng)存在二極管201時，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在過電流檢測電流值方面
產(chǎn)生的差異。圖12A是圖解說明按照現(xiàn)有技術(shù)的電源設(shè)備的示意電路的例子的圖，其圖解說明 了 DC電源設(shè)備的整個結(jié)構(gòu)。圖12B是圖解說明按照現(xiàn)有技術(shù)的電源設(shè)備的示意電路的例子的圖，其圖解說明 了功率控制IC 1的結(jié)構(gòu)例子。圖13是圖解說明按照現(xiàn)有技術(shù)的電源設(shè)備的操作波形的圖。
具體實施例方式下面將說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和操作。這種情況下，將在說明現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)和操作之后，說明具體實施例。不過，應(yīng)明白公開的實施例只是示例性的，本發(fā)明的技術(shù)范圍并不 局限于公開的示例性實施例。<按照現(xiàn)有技術(shù)的DC電源設(shè)備的結(jié)構(gòu)和操作的例子>首先，為了使按照本實施例的DC電源設(shè)備的特征清晰，將參考圖12A-13說明按照 現(xiàn)有技術(shù)的DC電源設(shè)備的結(jié)構(gòu)和操作。圖12A圖解說明按照現(xiàn)有技術(shù)的DC電源設(shè)備的電 路的概況。這里將說明的DC電源設(shè)備是回掃系統(tǒng)的開關(guān)電源。在圖12A中，產(chǎn)生初級直流電壓的電路具有進(jìn)線101、保險絲102、共模線圈103、 整流二極管橋104、一次平滑電解電容器105和啟動電阻器106。控制一次直流電壓的開關(guān) 的電路具有場效應(yīng)晶體管(下面簡稱為FET)，它是開關(guān)元件107的一個例子；變壓器108 ； 作為功率控制電路的功率控制IC 109 ；FET的柵極電阻器110 ；二極管111 ；電阻器112 ；電 容器113 ；電流檢測電阻器114 (它構(gòu)成把流過初級線圈的電流轉(zhuǎn)換成電壓值的電流檢測電 路)；和構(gòu)成傳輸電路的光耦合器115。流過變壓器的初級線圈的電流的中斷由FET 107控 制。同時，與次級直流電壓相關(guān)的電路具有二極管116、平滑電容器117、DC電壓輸出118、和 與DC電源設(shè)備連接的負(fù)載119。二極管116和平滑電容器117構(gòu)成整流/平滑電路。檢測 次級直流電壓的電路具有電阻器120、由電容器和電阻器構(gòu)成的相位保證電路121和122、 調(diào)節(jié)電阻器123和124和分路調(diào)節(jié)器125。在正常操作下，從進(jìn)線101輸入的商用交流電通過整流二極管橋104進(jìn)行全波整 流，并作為DC電壓充入一次平滑電解電容器105。DC電壓通過啟動電阻器106啟動功率控 制IC 109。如果功率控制IC109啟動并且開關(guān)FET 107進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，那么一次平滑電容 器105的DC電壓被施加于初級線圈Np，在輔助線圈Nb中感生使用極性與初級線圈Np相同 的一側(cè)作為正極性的電壓。此時，在次級線圈Ns中感生電壓。但是，由于該電壓是使用二 極管116的陽極側(cè)作為負(fù)極性的電壓，因此該電壓不被傳送給次級側(cè)。因此，流過初級線圈 Np的電流只是變壓器108的激勵電流，與激勵電流的平方成比例的能量累積在變壓器108 中。激勵電流隨時間成比例地增大。在輔助線圈Nb中感生的電壓通過二極管111和電阻 器112充入電容器113中，向功率控制IC 109供給電源電壓。隨后，如果FET 107進(jìn)入不導(dǎo)通狀態(tài)，那么在變壓器108的每個線圈中感生極性與 啟動時的極性相反的電壓，在次級線圈Ns中感生使用二極管116的陽極側(cè)作為正極性的電 壓。累積在變壓器108中的能量由二極管116和平滑電容器117整流和平滑，變成DC電壓 輸出118，并被提供給負(fù)載119。因而，當(dāng)操作變壓器108時，作為功率控制IC 109的電力 供給由變壓器的輔助線圈Nb產(chǎn)生的電壓。這使功率控制IC 109能夠持續(xù)操作，從而使FET 107持續(xù)執(zhí)行開關(guān)操作。于是，變壓器108能夠持續(xù)進(jìn)行穩(wěn)定操作。如下進(jìn)行DC電壓輸出118的電壓控制。首先，把用調(diào)節(jié)電阻器123和124分壓DC 電壓輸出118而獲得的電壓輸入伴有相位補償電路121和122的分路調(diào)節(jié)器125。產(chǎn)生與 輸入電壓電平相應(yīng)的反饋信號，并通過光耦合器115反饋給功率控制IC 109。通過根據(jù)反 饋信號進(jìn)行FET 107的開關(guān)控制的功率控制IC 109能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的DC電壓控制。下面，將詳細(xì)說明充當(dāng)在操作概述中說明的DC電源設(shè)備的核心并操作的FETJP 控制FET的功率控制IC的操作。這種情況下，將說明作為上面說明的通用功率控制IC并 且在頻率不固定模式、占空比(duty)不固定模式和電流控制模式的條件下操作的功率控 制IC0
在圖12A的功率控制IC 109中，各個端子用附圖標(biāo)記a_g表示。圖12B中圖解說 明其中端子名稱被明確示出的功率控制IC 109的結(jié)構(gòu)例子。如圖12B中所示，功率控制IC109具有功率控制IC的啟動電路415的啟動(VH)端子400，向功率控制IC供電的電源電 壓(Vcc)端子401，BOTOM端子402，F(xiàn)B端子403，IS端子404，功率控制IC的GND端子405， 和OUT端子406。在功率控制IC 109中，比較輸入并放大輸入的比較器407、409和412，基 準(zhǔn)電壓源408和410，AND電路411，和RS觸發(fā)器(flip-flop)邏輯電路413構(gòu)成電路。下面，將說明在功率控制IC 109的方框圖中圖解說明的主要組件的功能。首先， 將說明功率控制IC 109的各個端子。啟動端子400 (a)向功率控制IC的啟動電路提供初級電壓。電源電壓端子401(b)充當(dāng)功率控制IC的電源的電壓輸入部。BOTOM端子402 (c)監(jiān)視FET 107的漏極/源極電壓Vds的端子。依據(jù)漏極/源 極電壓Vds檢測次級線圈的再生終止。FB端子403(d)次級電壓的檢測結(jié)果的反饋端子。即，F(xiàn)B端子是通過光耦合器 115輸入DC電壓輸出118的電壓變化的端子。IS端子404(e)監(jiān)視流過FET 107的電流Id的端子。此外，IS端子具有如果對 應(yīng)電壓超過預(yù)定電壓，那么停止功率控制IC的振蕩操作的功能。GND端子405 (f)功率控制IC的GND端子部。OUT端子406 (g)與FET 107的柵極端子連接的端子。下面，將說明功率控制IC 109的各個組件。比較器407 當(dāng)BOTOM端子402的電壓下降得低于基準(zhǔn)電壓408時，向AND電路411 輸出高信號。比較器407構(gòu)成檢測次級線圈的再生終止的復(fù)位檢測電路。比較器409 當(dāng)FB端子403的電壓超過基準(zhǔn)電壓408時，向AND電路411輸出高 信號。比較器409構(gòu)成比較次級輸出電壓和基準(zhǔn)電壓并放大這些電壓的誤差放大電路。AND電路411 只有當(dāng)來自比較器407的輸出和來自比較器409的輸出都是高電平 時，才向RS觸發(fā)器邏輯電路413的置位端子(S)輸出高信號。比較器412 比較從FB端子403和IS端子404輸入的電壓，當(dāng)IS端子404的電 壓高時，向RS觸發(fā)器邏輯電路409的復(fù)位端子(R)輸出高信號。RS觸發(fā)器邏輯電路413 通用的RS觸發(fā)器邏輯電路。啟動電路415 當(dāng)被提供初級電壓時，啟動功率控制IC 109的電路。圖13中圖解說明使用具有上述結(jié)構(gòu)的功率控制IC 109的DC電源設(shè)備中的操作 波形的概況。將利用圖12和13，主要說明按照現(xiàn)有技術(shù)的DC電源設(shè)備中的功率控制IC 109、FET 107、變壓器108和二極管116的操作。(定時1)假定電流狀態(tài)是圖13的定時1的狀態(tài)。S卩，電流定時是緊接在FET107 進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)之后的定時。在該時間，F(xiàn)ET 107的漏極電流Id線性增大。從而，F(xiàn)ET 107的 漏極電流Id把能量累積在變壓器108中。由于在次級線圈Ns中產(chǎn)生的電勢是導(dǎo)致二極管 116被反向偏置的電勢，因此電流If不流過二極管116。因此，DC電壓輸出118減小。FB 端子403的電壓經(jīng)光耦合器115逐漸增大。IS端子404的電壓也線性增大，與FET 107的 漏極電流Id類似。(定時2)當(dāng)IS端子404的電壓變得高于FB端子403的電壓時的定時是使?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移到定時2的狀態(tài)的觸發(fā)信號。在該定時，RS觸發(fā)器邏輯電路409的R端子變成高，RS 觸發(fā)器邏輯電路409的Q端子，S卩，功率控制IC 109的OUT端子406變成低，F(xiàn)ET 107進(jìn)入 非導(dǎo)通狀態(tài)并被斷開。因此，F(xiàn)ET 107的漏極電流Id不流動。二極管116被在次級線圈Ns 中產(chǎn)生的電勢正偏置，并進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。累積在絕緣變壓器108中的能量開始作為二極管 116的電流If而流動，DC電壓輸出118增大。因此，F(xiàn)B端子403的電壓經(jīng)光耦合器115逐 漸降低。在FET 107的漏極電流Id的供應(yīng)停止的同時，IS端子404的電壓降低。(定時3)當(dāng)BOTOM端子402的電壓變成等于或小于基準(zhǔn)電壓408并且FB端子403 的電壓變得高于基準(zhǔn)電壓410時的定時是使?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移到定時3的狀態(tài)的觸發(fā)。在該定時，從 AND電路411向RS觸發(fā)器邏輯電路413的S端子輸入高信號，RS觸發(fā)器邏輯電路409的Q 端子，即，功率控制IC 109的OUT端子406變成高，F(xiàn)ET 107進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。由于定時3是 下一個循環(huán)的定時1，因此重復(fù)一系列的操作循環(huán)。這樣，執(zhí)行通用DC電源設(shè)備的一系列操作(功率控制IC 在頻率不固定模式、占 空比不固定模式和電流控制模式的條件下的操作)。下面，將說明具有以上述結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)的第一實施例。圖IA和IB圖解說明按照第一實施例的DC電源設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)的例子。具體地 說，圖IA圖解說明DC電源設(shè)備的整個結(jié)構(gòu)，圖IB圖解說明功率控制IC 109的結(jié)構(gòu)例子。 由于功率控制IC 109的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有技術(shù)中舉例說明的圖12B的結(jié)構(gòu)相同，因此將省略其詳 細(xì)說明。和圖12A相同的結(jié)構(gòu)的說明將被省略，將只說明第一實施例的特征部分。<按照第一實施例的DC電源設(shè)備的結(jié)構(gòu)的特征>在第一實施例中，二極管201連接在功率控制IC 109的IS端子404(e)和電流 檢測電阻器114的電流流入端之間，該電流流入端是用于初級線圈的電流檢測的電壓檢測 點。即，二極管201的陽極與電流檢測電阻器114的電流流入端連接，作為電流檢測電路的 輸出端子的二極管201的陰極與功率控制IC 109的IS端子404(e)連接。這樣，在按照第 一實施例的DC電源設(shè)備中，與按照現(xiàn)有技術(shù)的DC電源設(shè)備相比，能夠進(jìn)一步減少低負(fù)載狀 態(tài)下的消耗功率。低負(fù)載狀態(tài)下的消耗功率的減小是通過減少低負(fù)載狀態(tài)下每單位時間的 FET 107的開關(guān)頻率和減少與開關(guān)損耗對應(yīng)的消耗功率實現(xiàn)的。<按照第一實施例的DC電源設(shè)備的操作例子>將按照 < 低負(fù)載狀態(tài)下的電路操作 >、< 正常負(fù)載狀態(tài)下的電路操作 > 和 < 過載狀 態(tài)下的電路操作 > 的順序，參考圖2-6說明按照第一實施例的電路操作的特征。<低負(fù)載狀態(tài)下的電路操作>(圖2的定時A)在低負(fù)載狀態(tài)下，從在電流檢測電阻器114兩端產(chǎn)生的電壓超過 二極管201的電壓Vf的點A的時刻開始，IS端子404的電壓開始以恒定的斜度增大。因 而，IS端子404的電壓非線性地變化。在IS端子404的電壓增大并變?yōu)榕cFB端子403的 電壓相同的電壓的定時，F(xiàn)ET 107進(jìn)入非導(dǎo)通狀態(tài)并且被斷開。這種情況下，通過利用在電 流檢測電阻器114兩端產(chǎn)生的電壓減去二極管201的電壓Vf并被輸入IS端子404的特 征，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在開關(guān)FET 107從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)變成非導(dǎo)通狀態(tài)之前所需的時間被增大。與現(xiàn)有技術(shù)相比增大了的在開關(guān) Τ 107進(jìn)入非導(dǎo)通狀態(tài)之前所需的時間的比率取決 于二極管201的電壓Vf。例如，當(dāng)圖2中圖解說明的FET 107的開關(guān)頻率被降低到按照現(xiàn) 有技術(shù)的DC電源設(shè)備中的開關(guān)頻率的1/6，那么根據(jù)下面的計算，如下導(dǎo)出二極管201的電壓Vf。就現(xiàn)有技術(shù)來說，P1 = 1/2XLXI/，其中P1 累積在變壓器108中的能量，L 變壓 器108的L值(對于現(xiàn)有技術(shù)和第二實施例相同)，I1 開關(guān)FET 107的Id峰值。就第一實施例來說，P2 = 1/2 X LX I22，其中P2 累積在變壓器108中的能量，L 變 壓器108的L值(對于現(xiàn)有技術(shù)和第二實施例相同)，I2 開關(guān)FET 107的Id峰值。因此，如果開關(guān)頻率被降低到1/6，那么根據(jù)GXP1 = P2，獲得I2= (BXI1)172.,即， 與現(xiàn)有技術(shù)相比，第一實施例中的開關(guān)FET 107的導(dǎo)通時間增大了 61/2倍。如果IS端子404 的峰值電流被定義為Vis，那么根據(jù)l+Vf/VIS = 61/2，獲得Vf = (61/2-1) XViso(圖2的定時B)定時B指示在FET107進(jìn)入非導(dǎo)通狀態(tài)之后，累積在變壓器108 中的能量作為回掃電流流入次級側(cè)的時間段。在第一實施例中，即使在所有回掃電流流動 之后，只要FB端子403的電壓不超過基準(zhǔn)電壓410，來自AND電路411的輸出就不能變成高 (高電平)。于是，觸發(fā)器邏輯電路409的S端子不能變成高。因此，F(xiàn)ET107不能變成導(dǎo)通。 這樣，控制開關(guān)操作，以致即使在所有回掃電流流動之后，F(xiàn)ET 107仍然維持非導(dǎo)通狀態(tài)，DC 電壓輸出118被穩(wěn)定地控制。即使在通用的功率控制IC中，也包含監(jiān)視FB端子403的電 壓的功能。(圖2的定時C)定時C指示FB端子403的電壓逐漸增大并超過基準(zhǔn)電壓410并 且FET 107重新進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)的時間段。這樣，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠減少每單位時間的FET 107的開關(guān)頻率，并且能夠降 低開關(guān)損耗。從而，能夠減少低負(fù)載狀態(tài)下的消耗功率。圖3中圖解說明了開關(guān)損耗的概 況。開關(guān)損耗表示FET 107在開關(guān)時造成的損耗。即，開關(guān)損耗意味著通過把開關(guān)操作時 的漏極/源極電壓Vds和漏極電流Id相乘而獲得的功率。<正常負(fù)載狀態(tài)下的電路操作>下面，將說明正常負(fù)載狀態(tài)下的電路操作。參考圖4和5進(jìn)行操作比較，圖4和5 圖解說明在正常負(fù)載狀態(tài)下，按照現(xiàn)有技術(shù)的DC電源設(shè)備和按照第一實施例的DC電源設(shè) 備的操作波形的概況。(IS端子404的電壓)圖4圖解說明在FET 107的一次開關(guān)中，IS端子404的電 壓。就現(xiàn)有技術(shù)來說，隨著時間的過去，電壓以恒定的斜度增大。同時，就第一實施例來說， 從當(dāng)IS端子404的電壓超過二極管201的電壓Vf的定時的點A開始，按某一斜度生成IS 端子404的電壓。在從OV到點A的電壓的電壓范圍中，IS端子404的電壓不具有斜度。如 果電壓超過點A，那么電壓以和按照現(xiàn)有技術(shù)的IS端子404的電壓變化斜度相同的斜度增 大。(FB端子403和IS端子404的電壓，及開關(guān)FET的Vds波形)下面，圖5A圖解說 明按照現(xiàn)有技術(shù)的DC電源設(shè)備中的FB端子403的電壓、IS端子404的電壓、和開關(guān)FET的 Vds波形。同時，圖5B圖解說明按照第一實施例的DC電源設(shè)備中的FB端子403的電壓、 IS端子404的電壓、和開關(guān)FET的Vds波形。如圖4中所述，在現(xiàn)有技術(shù)和第一實施例中， IS端子404的電壓波形是不同的。同時，由于在現(xiàn)有技術(shù)和第一實施例中，F(xiàn)B端子403的 電壓波形按照當(dāng)開關(guān)FET 107進(jìn)入非導(dǎo)通狀態(tài)時的定時而變化，因此在現(xiàn)有技術(shù)和第一實 施例中，開關(guān)FET的Vds波形變成相同的波形。其原因在于在現(xiàn)有技術(shù)和第一實施例中，DC 電壓輸出118被設(shè)為輸出相同的電壓。這樣，即使在正常負(fù)載狀態(tài)下，在現(xiàn)有技術(shù)和第一實施例中，IS端子404的電壓也是不同的。不過，操作電路，以致FB端子403的電壓變化，并 且獲得相同的輸出電壓。<過載狀態(tài)下的電路操作>下面將說明過載狀態(tài)下的電路操作。這里描述的過載狀態(tài)表示當(dāng)檢測到過載并且 功率控制IC的振蕩操作被停止時的負(fù)載的狀態(tài)。類似于現(xiàn)有技術(shù)，依據(jù)IS端子404的峰值 電壓檢測過載。當(dāng)IS端子404的峰值電壓變成等于或大于由功率控制IC 109確定的電壓 的電壓時，功率控制IC 109的振蕩操作能夠被停止。就過載檢測來說，通過從在電流檢測 電阻器114兩端產(chǎn)生的電壓中減去二極管201的電壓Vf而獲得的電壓被輸入IS端子404。 于是，過載檢測是通過從按照現(xiàn)有技術(shù)的DC電源設(shè)備的過載檢測起偏移了二極管201的電 壓Vf的負(fù)載進(jìn)行的。圖6中對此進(jìn)行了圖解說明。在圖6中，水平軸表示與DC電源設(shè)備連接的負(fù)載 119，垂直軸表示IS端子404的峰值電壓。按照現(xiàn)有技術(shù)的DC電源設(shè)備中的過電流檢測和 按照第一實施例的DC電源設(shè)備中的過電流檢測之間的過電流檢測電流值的差異與IS端子 404的峰值電壓減去二極管201的電壓Vf的量對應(yīng)。點A意味著IS端子404的峰值電壓 在此點超過二極管201的電壓Vf。圖解說明了與現(xiàn)有技術(shù)中的DC電源設(shè)備的IS端子404 的峰值電壓相比，從點A開始電壓以相同的斜度增大的曲線圖。〈第一實施例的效果〉因而，與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過降低低負(fù)載狀態(tài)下FET 107的開關(guān)損耗，能夠降低消
耗功率。下面，將說明具有以上述結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)的第二實施例。圖7A和7B圖解說明按照第二實施例的DC電源設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)的例子。具體地 說，圖7A圖解說明DC電源設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)，圖7B圖解說明功率控制IC 109的結(jié)構(gòu)例子。 由于功率控制IC 109的結(jié)構(gòu)和在現(xiàn)有技術(shù)中描述的圖12B的結(jié)構(gòu)相同，因此將省略其詳細(xì) 說明。與圖12A相同的結(jié)構(gòu)的說明將被省略，將只說明第二實施例的特征部分。<按照第二實施例的DC電源設(shè)備的結(jié)構(gòu)的特征>第二實施例與第一實施例的不同之處在于增加了第一分壓電阻器202和第二分 壓電阻器203及二極管201。第一分壓電阻器202和二極管201并聯(lián)連接在功率控制IC 109的IS端子404(e)和電流檢測電阻器114的電流流入端之間，電流檢測電阻器114的電 流流入端是用于初級線圈的電流檢測的電壓檢測點。即，二極管201的陽極與電流檢測電 阻器114的電流流入端連接，作為電流檢測電路的輸出端子的二極管201的陰極與功率控 制IC 109的IS端子404(e)連接。第二分壓電阻器203連接在功率控制IC 109的IS端 子404(e)和GND端子405(f)之間。S卩，二極管201的陰極與第一分壓電阻器202和第二 分壓電阻器203的連接點連接。如果增加了分壓電阻器，那么與第一實施例相比，能夠更精 密地設(shè)定低負(fù)載狀態(tài)下開關(guān)FET 107的開關(guān)時間。<按照第二實施例的DC電源設(shè)備的操作例子>將按照 < 低負(fù)載狀態(tài)下的電路操作 >、< 正常負(fù)載狀態(tài)下的電路操作 > 和 < 過載狀 態(tài)下的電路操作 > 的順序參考圖8-11說明按照第二實施例的電路操作的特征。<低負(fù)載狀態(tài)下的電路操作>這里描述的低負(fù)載狀態(tài)指示在分壓電阻器202兩端產(chǎn)生的電壓低于二極管201的電壓Vf的狀態(tài)。即，低負(fù)載狀態(tài)指示如果分壓電阻器202的電阻值被定義為R202，分壓電 阻器203的電阻值被定義為R203，那么在低于Vis (IS端子404的電壓)=(R202/R203) XVf 的電壓下操作DC電源設(shè)備的狀態(tài)。圖8中圖解說明了在同步的定時，其操作波形與低負(fù)載 狀態(tài)下現(xiàn)有技術(shù)的操作波形相比較的第二實施例的操作波形的概況。(圖8的定時A)在電流檢測電阻器114兩端產(chǎn)生的電壓被分壓電阻器202和分壓 電阻器203分壓，并被輸入IS端子404。該電壓變?yōu)樾∮谠诂F(xiàn)有技術(shù)中說明的輸入IS端子 404的電壓的電壓。因此，由于FET 107進(jìn)入非導(dǎo)通狀態(tài)的定時是如在現(xiàn)有技術(shù)中所述的 IS端子404的電壓和FB端子403的電壓變成相同電壓時的定時，因此與現(xiàn)有技術(shù)相比，延 遲了該定時。例如，當(dāng)圖8中圖解說明的FET 107的開關(guān)頻率被降低到按照現(xiàn)有技術(shù)的DC 電源設(shè)備中的開關(guān)頻率的1/6時，可用下面的計算確定分壓電阻器202和分壓電阻器203 的分壓比。就現(xiàn)有技術(shù)來說，P1 = 1/2XLXI/，其中P1 累積在變壓器108中的能量，L 變壓 器108的L值(對于現(xiàn)有技術(shù)和第一實施例相同)，I1 開關(guān)FET 107的Id峰值。就第二實施例來說，P2 = 1/2 X LX I22，其中P2 累積在變壓器108中的能量，L 變 壓器108的L值(對于現(xiàn)有技術(shù)和第一實施例相同)，I2 開關(guān)FET 107的Id峰值。因此，為了把開關(guān)頻率降低到1/6，根據(jù)6XP1 = P2，獲得I2= 61/2XI10即，可確 定分壓電阻器的分壓比，以致流過6"2倍的峰值電流。當(dāng)分壓電阻器202的電阻值被定義 為R1，分壓電阻器203的電阻值被定義為R2時，獲得電阻比Rl R2 = (61/2-1) 1。如 果設(shè)定這種電路操作，那么按照第二實施例的電路的開關(guān)損耗變成按照現(xiàn)有技術(shù)的電路的 開關(guān)損耗的1/6。(圖8的定時B)定時B指示在開關(guān)FET107進(jìn)入非導(dǎo)通狀態(tài)之后，累積在變壓器 108中的能量作為回掃電流流入次級側(cè)的時間段。在第二實施例中，即使在所有回掃電流流 動之后，只要FB端子404的電壓不超過基準(zhǔn)電壓410，來自AND電路411的輸出就不能變 成高。因此，由于觸發(fā)器邏輯電路409的S端子不能變成高，所以開關(guān)FET 107不能變成導(dǎo) 通。這樣，開關(guān)操作受到控制，以致即使在所有回掃電流流動之后，開關(guān)FET 107仍然維持 非導(dǎo)通狀態(tài)，DC電壓輸出118被穩(wěn)定地控制。在通用的功率控制IC中，包含監(jiān)視FB端子 403的電壓的功能。(圖8的定時C)定時C指示FB端子403的電壓逐漸增大并超過基準(zhǔn)電壓410以 致開關(guān)FET 107重新進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)的時間段。<正常負(fù)載狀態(tài)下的電路操作>下面，將說明正常負(fù)載狀態(tài)下的電路操作。正常負(fù)載狀態(tài)指的是在電阻器202兩 端產(chǎn)生的電壓的峰值高于二極管201的電壓Vf的狀態(tài)。即，正常負(fù)載狀態(tài)指的是如果分壓 電阻器202的電阻值被定義為R202，分壓電阻器203的電阻值被定義為R203，那么DC電源 設(shè)備在高于Vis(IS端子404的電壓)=(R202/R203)XVf的峰值電壓下操作的狀態(tài)。在圖9-10B中，圖解說明了正常負(fù)載狀態(tài)下按照現(xiàn)有技術(shù)的DC電源設(shè)備和按照第 二實施例的DC電源設(shè)備的操作波形的概況，并進(jìn)行操作比較。(IS端子404的電壓)圖9圖解說明在開關(guān)FET 107的一次開關(guān)中，IS端子404 的電壓。就現(xiàn)有技術(shù)來說，隨著時間的過去，該電壓以恒定的斜度增大。同時，就第二實施 例來說，斜度在IS端子404的電壓超過計算的電壓Vis = (R202/R203) XVf的點B發(fā)生變化。在從OV到點B的電壓的電壓范圍中，電壓按比值R203/(R202+R203)變化，該比值對應(yīng) 于與現(xiàn)有技術(shù)的IS端子404的電壓變化斜度相比更緩和的斜度。當(dāng)電壓超過點B時，電壓 以和按照現(xiàn)有技術(shù)的IS端子404的電壓變化斜度相同的斜度增大。因而，IS端子404的 電壓非線性地變化(斜度中途改變)。(FB端子403和IS端子404的電壓，及開關(guān)FET的Vds波形)下面，圖IOA圖解 說明按照現(xiàn)有技術(shù)的DC電源設(shè)備中FB端子403的電壓、IS端子404的電壓和開關(guān)FET的 Vds波形。同時，圖IOB圖解說明按照第二實施例的DC電源設(shè)備中FB端子403的電壓、IS 端子404的電壓和開關(guān)FET的Vds波形。如圖9中所述，在現(xiàn)有技術(shù)和第二實施例中，IS端 子404的電壓波形是不同的。同時，由于在現(xiàn)有技術(shù)和第二實施例中，F(xiàn)B端子403的電壓波 形按照開關(guān)FET 107進(jìn)入非導(dǎo)通狀態(tài)的定時而變化，因此在現(xiàn)有技術(shù)和第二實施例中，開 關(guān)FET的Vds波形變成相同的波形。其原因在于在現(xiàn)有技術(shù)和第二實施例中，DC電壓輸出 118被設(shè)為輸出相同的電壓。這樣，即使在正常負(fù)載狀態(tài)下，在現(xiàn)有技術(shù)和第二實施例中，IS 端子404的電壓也是不同的。不過，電路被操作，以致FB端子403的電壓變化，并且獲得相 同的輸出電壓。<過載狀態(tài)下的電路操作>下面，將說明過載狀態(tài)下的電路操作。這里描述的過載狀態(tài)指的是當(dāng)檢測到過載 并且功率控制IC的振蕩操作被停止時的負(fù)載狀態(tài)。類似于現(xiàn)有技術(shù)，依據(jù)IS端子404的 峰值電壓檢測過載。當(dāng)IS端子404的峰值電壓變成等于或大于由功率控制IC 109確定的 電壓的電壓時，功率控制IC 109的振蕩操作能夠被停止。同時，在第二實施例中，如上面在〈低負(fù)載狀態(tài)下的電路操作〉中所述，在電流檢 測電阻器114兩端產(chǎn)生的電壓被分壓電阻器202和203分壓，并被輸入IS端子404。因此， 當(dāng)負(fù)載未變成比現(xiàn)有技術(shù)中描述的DC電源設(shè)備中的過載檢測中的負(fù)載高的負(fù)載時，IS端 子404的電壓不能實現(xiàn)過載檢測。例如，和第二實施例中一樣，當(dāng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，IS端子 的電壓變成(1/6)"2時，過電流檢測電流值可變成61/2倍。因此，在第二實施例中，為了解決 該問題，另外提供了二極管201。說明當(dāng)另外提供二極管201時的電路的操作概況。在按照第二實施例的DC電源設(shè)備中，當(dāng)負(fù)載119增大時，在電流檢測電阻器114 兩端產(chǎn)生的電壓增大。當(dāng)電壓超過二極管201的電壓Vf時，在電流檢測電阻器114兩端產(chǎn) 生的電壓經(jīng)二極管201被減去二極管201的電壓Vf，并被輸入IS端子404。因此，在電流 檢測電阻器114兩端產(chǎn)生的電壓不被分壓電阻器202和203分壓。這樣，與在電流檢測電 阻器114兩端產(chǎn)生的電壓被分壓電阻器202和203分壓的情況相比，能夠進(jìn)行和在現(xiàn)有技 術(shù)中說明的DC電源設(shè)備的過電流檢測電流值更為匹配的過載檢測。圖IIA和IlB中圖解說明了比較結(jié)果。圖IlA圖解說明當(dāng)不存在二極管201時， 過電流檢測電流值與現(xiàn)有技術(shù)相比的差異。在圖IlA中，水平軸表示與DC電源設(shè)備連接的 負(fù)載119，垂直軸表示IS端子404的峰值電壓。比較了在按照現(xiàn)有技術(shù)的DC電源設(shè)備中進(jìn) 行過電流檢測的情況和IS端子404的電壓被分壓以致電壓被降低到(1/6)"2的情況。這 種情況下，就過電流檢測電流值而論，可產(chǎn)生61/2倍的差。隨后，圖IlB圖解說明當(dāng)存在二極管201時，過電流檢測電流值與現(xiàn)有技術(shù)相比的 差異。在圖IlB中，與圖IlA類似，水平軸表示負(fù)載119，垂直軸表示IS端子404的峰值電 壓。比較了在按照現(xiàn)有技術(shù)的DC電源設(shè)備中進(jìn)行過電流檢測的情況，和IS端子404的電壓被分壓以致電壓被降低到(1/6)1/2并且存在二極管的情況。這種情況下，過電流檢測電 流值方面的差異對應(yīng)于IS端子404的電壓減去二極管201的電壓Vf的量。點B表示在電 流檢測電阻器114兩端產(chǎn)生的電壓超過二極管201的電壓Vf。由于在點B，在電流檢測電 阻器114兩端產(chǎn)生的電壓不被分壓電阻器202和203分壓，因此曲線的斜度變化。因而，IS 端子404的電壓非線性地變化。如上所述，借助圖IlA和IlB能夠說明當(dāng)存在二極管201 時的有效性?！吹诙嵤├男Ч狄蚨诘诙嵤├?，與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過減少低負(fù)載狀態(tài)下FET 107的開關(guān) 損耗，能夠降低消耗功率。此外，即使當(dāng)過電流檢測電流偏移時，也能夠安全地進(jìn)行過電流 檢測。盡管已參照示例性實施例說明了本發(fā)明，不過要明白本發(fā)明并不局限于公開的示 例性實施例。下述權(quán)利要求的范圍應(yīng)被給予最寬廣的解釋，以包含所有這樣的修改以及等 同的結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
一種直流電源設(shè)備，包括變壓器；開關(guān)部，控制流過變壓器的初級線圈的電流；電流檢測部，檢測流過變壓器的初級線圈的電流；電壓輸出部，整流和平滑變壓器的次級線圈的電壓，并輸出該電壓；檢測部，檢測次級線圈的再生終止；比較部，比較來自電壓輸出部的輸出電壓和基準(zhǔn)電壓，并輸出按照比較結(jié)果的信號；控制部，根據(jù)檢測部的檢測結(jié)果和來自比較部的輸出，接通開關(guān)部，以及根據(jù)來自電流檢測部的輸出和來自比較部的輸出，斷開開關(guān)部；和開關(guān)操作控制部，設(shè)置在電流檢測部與控制部之間，并按照輸出電壓控制開關(guān)部的操作。
1.一種直流電源設(shè)備，包括 變壓器；開關(guān)部，控制流過變壓器的初級線圈的電流；電流檢測部，檢測流過變壓器的初級線圈的電流；電壓輸出部，整流和平滑變壓器的次級線圈的電壓，并輸出該電壓；檢測部，檢測次級線圈的再生終止；比較部，比較來自電壓輸出部的輸出電壓和基準(zhǔn)電壓，并輸出按照比較結(jié)果的信號； 控制部，根據(jù)檢測部的檢測結(jié)果和來自比較部的輸出，接通開關(guān)部，以及根據(jù)來自電流 檢測部的輸出和來自比較部的輸出，斷開開關(guān)部；和開關(guān)操作控制部，設(shè)置在電流檢測部與控制部之間，并按照輸出電壓控制開關(guān)部的操作。
2.按照權(quán)利要求1所述的直流電源設(shè)備，還包括 傳輸部，將從比較部輸出的信號傳輸?shù)娇刂齐娐?，其中?dāng)檢測部檢測到次級線圈的再生終止并且來自傳輸部的輸出等于或大于預(yù)定值 時，控制部接通開關(guān)部，當(dāng)來自電流檢測部的輸出超過來自電壓輸出部的輸出時，控制部斷 開開關(guān)部。
3.按照權(quán)利要求1所述的直流電源設(shè)備， 其中電流檢測部是電流檢測電阻器， 開關(guān)操作控制部是二極管，并且二極管的陽極與電流檢測電阻器的電流流入端連接，二極管的陰極與控制部連接。
4.按照權(quán)利要求1所述的直流電源設(shè)備， 其中電流檢測部是電流檢測電阻器，開關(guān)操作控制部包括對電流檢測電阻器的電壓分壓的第一和第二分壓電阻器、以及二極管，二極管的陽極與電流檢測電阻器的電流流入端連接，二極管的陰極與第一和第二分壓 電阻器的連接點連接，并與控制部連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及電源設(shè)備。該電源設(shè)備包括開關(guān)操作控制部，所述開關(guān)操作控制部設(shè)置在檢測流過變壓器的初級線圈的電流的電流檢測部和控制開關(guān)部的操作的控制部之間，并按照輸出電壓控制開關(guān)部的操作，以致能夠進(jìn)一步減少低負(fù)載狀態(tài)下的消耗功率。
文檔編號G05F1/575GK101841248SQ201010135769
公開日2010年9月22日 申請日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月19日
發(fā)明者鮫島啟祐 申請人:佳能株式會社