專利名稱：開關(guān)電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及沖擊線圈變換器(RCC)方式的開關(guān)電源裝置。
背景技術(shù)：
所謂RCC方式系指這樣一種變換器，它是在線圈中蓄能，再將所蓄能量釋放產(chǎn)生電壓振蕩能，然后將產(chǎn)生的電壓振蕩能進(jìn)行整流供給負(fù)載，并反復(fù)上述動(dòng)作。
所述RCC方式的開關(guān)電源裝置，是在主開關(guān)元件的導(dǎo)通期間將勵(lì)磁能量儲(chǔ)存在變壓器內(nèi)，同時(shí)，由變壓器控制繞組的感應(yīng)電壓得到的電流及來自次級的反饋電流對電容器充電。而充電后的電壓一達(dá)到規(guī)定電壓，控制開關(guān)元件就驅(qū)動(dòng)前述主開關(guān)元件的控制端使其截止。再有，在其截止期間，儲(chǔ)存在前述變壓器內(nèi)的勵(lì)磁能量向次級輸出，在輸出結(jié)束后，將變壓器控制繞組中產(chǎn)生的沖擊脈沖反饋給前述主開關(guān)元件的控制端，再度驅(qū)動(dòng)該主開關(guān)元件使其導(dǎo)通，從而進(jìn)行穩(wěn)定振蕩。
而且，負(fù)載越重，前述截止期間及導(dǎo)通時(shí)間能自動(dòng)延長，即開關(guān)頻率降低，將次級輸出電壓維持在規(guī)定的穩(wěn)定電壓上。因而，可以不需要PWM方式開關(guān)電源裝置那樣復(fù)雜的控制電路，而且在使該控制電路動(dòng)作時(shí)，也不需要產(chǎn)生成為脈寬基準(zhǔn)的電壓用的電源電路。因此，RCC方式的電源裝置制作成本低，能得到廣泛的應(yīng)用。
還有，作為有關(guān)RCC方式開關(guān)電源裝置中的領(lǐng)先技術(shù)，有日本國公開專利公報(bào)“特開2000-333448(
公開日2000年11月30日)”及日本國公開專利公報(bào)“特開平11-46480(
公開日1999年2月1 6日)”所揭示的技術(shù)。
圖8是典型的已有技術(shù)的RCC方式開關(guān)電源裝置1的電路圖。該開關(guān)電源裝置1大致的構(gòu)成為，變壓器t的初級繞組n1與主開關(guān)元件q串聯(lián)連接，前述變壓器t的控制繞組n3的輸出通過控制電路2反饋給該主開關(guān)元件q，使其持續(xù)振蕩。
利用圖中未示出的電源電路將市電整流后得到的直流電流或來自電池的直流電流，在輸入端P1、P2間輸入，直流電源電壓在高電平側(cè)的電源線3和低電平側(cè)的電源線4之間輸出。
前述電源線3、4之間，連接著前述變壓器t的初級繞組n1和主開關(guān)元件q的串聯(lián)電路。所述主開關(guān)元件q例如用雙極型晶體管或場效應(yīng)管等來實(shí)現(xiàn)，圖8的例中使用的是場效應(yīng)管。前述電源線3、4之間通過起動(dòng)電路5與控制電路2連接。
前述起動(dòng)電路5由兩級起動(dòng)電阻r1、r2構(gòu)成，使得在各電路元器件的短路及開路試驗(yàn)時(shí)，即使短路也不會(huì)將試驗(yàn)用高電壓直接加在控制電路2上。
若電源接通，即直流電源電壓加在輸入端P1、P2之間，則主開關(guān)元件q內(nèi)的結(jié)電容及隔直流電容c1開始充電。充電速度取決于前述起動(dòng)電阻r1、r2和控制電路2內(nèi)的起動(dòng)電阻r3的分壓值、主開關(guān)元件q內(nèi)的結(jié)電容、及隔直流電容c1的電容量。由此，主開關(guān)元件q的柵極電位開始上升。再有，前述柵極電位一達(dá)到導(dǎo)通閾值電位，例如3V及3V以上，則該主開關(guān)元件q導(dǎo)通。由此，在圖8中，朝上方向的電壓加在初級繞組n1上，儲(chǔ)存勵(lì)磁能量。
在前述主開關(guān)元件q導(dǎo)通時(shí)，在前述變壓器t的控制繞組n3中感應(yīng)出圖8中的朝上方向的電壓。還由于該感應(yīng)電壓的作用，通過偏置電阻r4及前述隔直流電容c1，向主開關(guān)元件q的柵極供給電流。由此，主開關(guān)元件q維持導(dǎo)通狀態(tài)。
另外，前述主開關(guān)元件q導(dǎo)通時(shí)，控制繞組n3感應(yīng)的朝上方向的電壓產(chǎn)生的電流，通過前述控制電路2的光電耦合器件pc的光電晶體管tr1，供給電容器c2的一端，該電容器c2的另一端與連接前述低電平的電源線4連接。因而，該電容器c2以前述朝上方向的電壓充電，次級輸出電壓越高，通過光電晶體管tr1的充電電流越大，該電容器c2的端電壓就迅速上升。
前述電容器c2的端電壓加在位于主開關(guān)元件q的柵-源極間的控制晶體管tr2的基極上，該端電壓一達(dá)到控制晶體管tr2的導(dǎo)通閾值電壓，例如0.6V及0.6V以上，則該控制晶體管tr2導(dǎo)通。由此，主開關(guān)元件q的柵極電位急速下降，驅(qū)動(dòng)該主開關(guān)元件q使其截止。
因而，次級輸出電壓越高，即越是輕負(fù)載，則電容器c2的端電壓上升就越快，驅(qū)動(dòng)主開關(guān)元件q迅速截止。還通過電阻r5將控制繞組3感應(yīng)的電流供給前述電容器c2。電阻r5與電容器c2的串聯(lián)電路和控制繞組n3并聯(lián)連接，構(gòu)成過電流保護(hù)電路。利用這一過電流保護(hù)電路，即使次級產(chǎn)生短路等，主開關(guān)元件q的導(dǎo)通期間也被限制在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，以圖能保護(hù)該主開關(guān)元件q。
另外，主開關(guān)元件q一截止，在控制繞組n3中感應(yīng)出沿圖8的朝下方向的電壓。由于該感應(yīng)電壓的作用，在前述電容器c2和電阻r5的串聯(lián)電路中流過電流，在該電容器c2中累積的電荷減少，為主開關(guān)元件q以后的導(dǎo)通動(dòng)作做準(zhǔn)備。
另一方面，從主開關(guān)元件q剛截止后，就開始向次級繞組n2輸出儲(chǔ)存在變壓器t中的勵(lì)磁能量。而且，該次級繞組n2中感應(yīng)出的直流電流，通過二極管d1給于濾波電容器c3，經(jīng)該濾波電容器c3濾波后，通過輸出電源線6、7，從輸出端P3、P4向圖中未示出的負(fù)載電路輸出。
另外，電壓檢測電路8位于前述輸出電源線6、7之間。該電壓檢測電路8由分壓電阻及光電耦合器件(未圖示)等構(gòu)成，該光電耦合器件的發(fā)光二極管以與所述輸出電壓對應(yīng)的輝度發(fā)光驅(qū)動(dòng)，利用這一發(fā)光驅(qū)動(dòng)，通過前述光電晶體管tr1，把前述輸出電壓反饋給初級的控制電路2。
這樣，變壓器t中儲(chǔ)存的勵(lì)磁能量一旦全部從次級繞組n2釋放，則儲(chǔ)存在初級繞組n1具有的寄生電容c4中的能量從該初級繞組n1釋放，寄生電容c4和該初級繞組n1之間產(chǎn)生電諧振(沖擊)。
而且，由上述沖擊產(chǎn)生的沖擊脈沖傳遞給與初級繞組n1磁耦合的控制繞組n3，通過偏置電阻r4及隔直流電容c1，提供給主開關(guān)元件q的柵極。提供給前述主開關(guān)元件q的柵極的沖擊脈沖這樣設(shè)定，使得在穩(wěn)定振蕩的狀態(tài)下，大于該主開關(guān)元件q的導(dǎo)通閾值電壓，由此該主開關(guān)元件q導(dǎo)通。這樣，繼續(xù)驅(qū)動(dòng)主開關(guān)元件q使其導(dǎo)通/截止，開關(guān)電源裝置1就從初始振蕩狀態(tài)轉(zhuǎn)入穩(wěn)定振蕩狀態(tài)。
上述構(gòu)成的RCC方式開關(guān)電源裝置1中，該開關(guān)電源裝置1起動(dòng)時(shí)，首先取決于起動(dòng)電阻r1、r2供給的電流的初始振蕩狀態(tài)要存在一定時(shí)間。此后，轉(zhuǎn)入自主的穩(wěn)定振蕩狀態(tài)。
但，由于起動(dòng)時(shí)的直流電源電壓或負(fù)載狀態(tài)，也有時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些異常的情況，如從前述的初始振蕩狀態(tài)穩(wěn)在不轉(zhuǎn)入穩(wěn)定振蕩動(dòng)作的狀態(tài)，產(chǎn)生起動(dòng)不良的現(xiàn)象。
尤其是直流電源電壓低，或在負(fù)載重的狀態(tài)下起動(dòng)，不能建立次級的輸出電壓。因此，前述沖擊脈沖的波峰值不能達(dá)到前述導(dǎo)通閾值電壓(前述沖擊脈沖產(chǎn)生假振蕩)，直至起動(dòng)電阻r1、r2得到的電壓再次大于等于前述導(dǎo)通閾值電壓之前，主開關(guān)元件q一直不導(dǎo)通，穩(wěn)在這一狀態(tài)，變成起動(dòng)不良。現(xiàn)利用圖9～圖11對該情形詳細(xì)說明。
圖9為表示前述初始振蕩狀態(tài)的各部分的波形圖，圖10為其示意圖。Vds表示源極連接GND電位的主開關(guān)元件q的漏極電極波形，Is表示次級繞組n2釋放的電流波形，Vgs表示主開關(guān)元件q的柵極電壓波形。
另外，圖11是前述初始振蕩狀態(tài)的主開關(guān)元件q的柵極電壓波形的放大圖。在用參考符號(hào)W1表示的來自次級繞組n2的電流釋放期間結(jié)束時(shí)，雖然在與初級繞組n1磁耦合的控制繞組n3中出現(xiàn)在寄生電容c4和初級繞組n1之間產(chǎn)生的前述沖擊脈沖，但該沖擊脈沖相當(dāng)于用參考符號(hào)a表示的峰值。
用參考符號(hào)W2表示的期間，是利用由起動(dòng)電阻r1、r2供給的電流對主開關(guān)元件q內(nèi)的結(jié)電容及電容器c1充電、而主開關(guān)元件q的柵極電位緩慢上升的期間。用參考符號(hào)W3表示的期間的峰值所表示的狀態(tài)是，由于主開關(guān)元件q的柵極電位變成大于導(dǎo)通閾值電壓，而該主開關(guān)元件q導(dǎo)通，從而電流流入初級繞組n1，在控制繞組n3中感應(yīng)出圖8的朝上的電壓。該控制繞組n3中感應(yīng)出的電壓如前所述，通過偏置電阻r4及隔直流電容c1供給主開關(guān)元件q的柵極，由此主開關(guān)元件q維持導(dǎo)通狀態(tài)。
用參考符號(hào)a表示的沖擊脈沖的波峰值，在電源起動(dòng)的初始階段，因?yàn)榇渭墰]有建立輸出電壓，所以低于用參考符號(hào)Vth表示的主開關(guān)元件q的導(dǎo)通閾值電壓。于是，利用這一沖擊脈沖，主開關(guān)元件q不導(dǎo)通。這時(shí)，利用從起動(dòng)電阻r1、r2供給的電流對前述主開關(guān)元件8內(nèi)的結(jié)電容及電容器c1充電，再進(jìn)一步使柵極電位上升，因而，為了使參考符號(hào)a表示的沖擊脈沖波高值大于導(dǎo)通閾值電壓，需要用前述參考符號(hào)W2表示的期間。
經(jīng)過用參考符號(hào)W2表示的期間后，隨著次級側(cè)輸出電壓的上升，前述沖擊電壓的波峰值慢慢增大，不久就大于前述導(dǎo)通閾值電壓Vth。此時(shí)，就不再需要來自起動(dòng)電阻r1、r2的電流的幫助，僅靠沖擊脈沖就使主開關(guān)元件q變成導(dǎo)通狀態(tài)，直至穩(wěn)定振蕩狀態(tài)。但是，如前所述，在直流電源電壓低、或負(fù)載重時(shí)，不能建立次級側(cè)的輸出電壓，用前述參考符號(hào)a所示的沖擊脈沖的波峰值一直穩(wěn)在不到前述導(dǎo)通閾值電壓Vth的狀態(tài)，就變成前述起動(dòng)不良的情形。
所以，作為改善這種起動(dòng)不良的方法，通常是將起動(dòng)電阻r1、r2的阻值設(shè)小，使來自該起動(dòng)電阻r1、r2的電流值增大。由此，縮短主開關(guān)元件q的柵極電位升至導(dǎo)通閾值電位的等待期間(即參照符號(hào)W2的期間)，相對增加每一單位時(shí)間里的導(dǎo)通/截止次數(shù)，通過這樣使得容易建立前述次級側(cè)輸出電壓。
可是，使前述起動(dòng)電阻r1、r2的阻值減小產(chǎn)生的問題是，會(huì)招致該起動(dòng)電阻上消耗的功率增大，特別是輕負(fù)載時(shí)變換效率顯著惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之目的在于能提供一種沖擊線圈變換器方式的開關(guān)電源裝置，以求提高起動(dòng)特性，同時(shí)亦能降低電耗。
本發(fā)明的開關(guān)電源裝置是一種沖擊線圈變換器方式的開關(guān)電源裝置，其特征在于，設(shè)置與起動(dòng)電路有關(guān)的、保持用所述起動(dòng)電路得到的起動(dòng)電壓的保持裝置。
根據(jù)上述構(gòu)成的沖擊線圈變換器方式的開關(guān)電源裝置，主開關(guān)元件導(dǎo)通期間中，勵(lì)磁能量儲(chǔ)存在變壓器內(nèi)。然后，利用變壓器的控制繞組感應(yīng)的電壓而得到的電流及次級側(cè)來的反饋電流，對電容器充電。再有，該充電電壓一成為規(guī)定電壓，則控制開關(guān)元件就驅(qū)動(dòng)前述主開關(guān)元件的控制端使其截止，在該截止期間，向次級側(cè)輸出儲(chǔ)存在前述變壓器內(nèi)的勵(lì)磁能量。然后，輸出結(jié)束后，將變壓器的控制繞組中產(chǎn)生的沖擊脈沖反饋給前述主開關(guān)元件的控制端，再次驅(qū)動(dòng)該主開關(guān)元件使其導(dǎo)通，通過這樣使其進(jìn)行穩(wěn)定振蕩。
在這樣構(gòu)成的開關(guān)電源裝置中，還設(shè)置起動(dòng)電路，用于在電源接通時(shí)，將直流電源電壓加在前述主開關(guān)元件的控制端上，變成大于導(dǎo)通閾值電壓，通過這樣使前述主開關(guān)元件導(dǎo)通，從而使開關(guān)動(dòng)作起動(dòng)。這里，本發(fā)明中，設(shè)置與該起動(dòng)電路有關(guān)的、保持用該起動(dòng)電路所得的起動(dòng)電壓的保持電路。
在以往，特別是在直流電源電壓低、或負(fù)載重的狀態(tài)下起動(dòng)，則不能建立次級的輸出電壓，因此前述沖擊脈沖的波峰值不能前述導(dǎo)通閾值電壓(前述沖擊脈沖產(chǎn)生假振蕩)，直到起動(dòng)電路得到的電壓再次大于導(dǎo)通閾值電壓之前，主開關(guān)元件一直不導(dǎo)通，產(chǎn)生起動(dòng)不良的現(xiàn)象。相反，采用本發(fā)明，通過在保持電路保持一旦上升的起動(dòng)電壓，使主開關(guān)元件控制端的電位迅速從控制開關(guān)元件進(jìn)行的截止驅(qū)動(dòng)上升，并再度使該主開關(guān)元件導(dǎo)通，反復(fù)上述動(dòng)作，則能順利地轉(zhuǎn)入前述穩(wěn)定振蕩狀態(tài)。
這樣不僅依靠前述起動(dòng)電路，還從保持電路向主開關(guān)元件的控制端供給電流直至穩(wěn)定振蕩，通過使其繼續(xù)振蕩，從而在低電壓、重負(fù)載的情形下也就能容易地起動(dòng)，提高起動(dòng)特性。
此外，在主開關(guān)元件截止時(shí)，僅靠來自起動(dòng)電路的電流使幾乎變成GND電位的主開關(guān)元件控制端的電位上升時(shí)，該起動(dòng)電路的電阻值變小，在該起動(dòng)電路上的電耗就增大。相反，本發(fā)明中，如前所述，通過用保持電路保持一旦上升的起動(dòng)電壓，從而能加大前述起動(dòng)電路的電阻值，以求能降低電耗。還有，次級短路時(shí)，也能抑制短路電流。
本發(fā)明的開關(guān)電源裝置是一種利用驅(qū)動(dòng)主開關(guān)元件導(dǎo)通/截止而使輸出電壓達(dá)到目標(biāo)值的沖擊線圈變換器方式的開關(guān)電源裝置，包括保持電路，用于保持起動(dòng)電路所得的起動(dòng)電壓，同時(shí)在驅(qū)動(dòng)前述主開關(guān)元件使其截止后，對上述主開關(guān)元件供給進(jìn)行導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)用的電流。
根據(jù)上述的構(gòu)成，保持電路保持著用對主開關(guān)元件供給起動(dòng)電壓的起動(dòng)電路得到的起動(dòng)電壓。還有，所述保持電路在驅(qū)動(dòng)前述的主開關(guān)元件使其截止后，對上述主開關(guān)元件供給進(jìn)行導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)用的電流。由此，在驅(qū)動(dòng)前述主開關(guān)元件使其截止后，為進(jìn)行導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)，不僅從前述起動(dòng)電路、而且還能從前述保持電路供給所需的電流。于是，使主開并元件控制端的電位迅速從控制開關(guān)元件進(jìn)行的截止驅(qū)動(dòng)上升。而且，通過使該主開關(guān)元件再次導(dǎo)通，反復(fù)上述動(dòng)作，從而能順利而迅速轉(zhuǎn)入前述穩(wěn)定振蕩狀態(tài)。
本發(fā)明其它的目的、特征及優(yōu)點(diǎn)通過以下的敘述將會(huì)充分理解。另外，本發(fā)明之長處，參照附圖及以后的說明，也將會(huì)明了。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的開關(guān)電源裝置的電路圖。
圖2為表示圖1的開關(guān)電源裝置在初始振蕩狀態(tài)的各部分電流波形的曲線圖。
圖3為表示圖1的開關(guān)電源裝置在初始振蕩狀態(tài)的各部分電流波形的曲線圖。
圖4為RCC方式開關(guān)電源裝置的變壓器次級電流波形示意圖。
圖5為本發(fā)明其它實(shí)施形態(tài)的開關(guān)電源裝置的電路圖。
圖6為表示在圖1的開關(guān)電源裝置中起動(dòng)電容器端電壓隨時(shí)間而變化的曲線。
圖7為表示在圖5的開關(guān)電源裝置中起動(dòng)電容器端電壓隨時(shí)間而變化的曲線。
圖8為典型的以往技術(shù)的RCC方式開關(guān)電源裝置的電路圖。
圖9為表示圖8的開關(guān)電源裝置在初始振蕩狀態(tài)的各部分電流波形圖。
圖10為表示圖8的開關(guān)電源裝置在初始振蕩狀態(tài)的各部分電流波形圖。
圖11為將圖8的開關(guān)電源裝置中初始振蕩狀態(tài)的主開關(guān)裝置的柵極電壓波形放大后的波形圖。
具體實(shí)施例方式
參照圖1至圖4說明本發(fā)明的一實(shí)施形態(tài)，其內(nèi)容如下所述。
圖1為本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的開關(guān)電源裝置11的電路圖。該開關(guān)電源裝置11大致的構(gòu)成為，主開關(guān)元件Q和變壓器T的初始級繞組N1串聯(lián)連接，通過控制電路12，將前述變壓器T的控制繞組N3的輸出反饋給主開關(guān)元件Q，使其持續(xù)振蕩。
由圖中未示出的電源電路將市電整流后所得的直流電流或來自電池的直流電流，在輸入端P1、P2間輸入，直流電源電壓在高電平側(cè)的電源線13和低電平側(cè)的電源線14之間輸出。在前述電源線13、14之間，如前所述，連接變壓器T的初級繞組N1和主開關(guān)元件Q的串聯(lián)電路。
前述主開關(guān)元件Q例如用雙極型晶體管或場效應(yīng)管等來實(shí)現(xiàn)，在圖1的例中，用的是場效應(yīng)管。在前述電源線13、14之間，還通過起動(dòng)電路15連接有前述控制電路12。
前述起動(dòng)電路15由兩個(gè)起動(dòng)電阻R1、R2構(gòu)成，在各電路元器件進(jìn)行短路·開路試驗(yàn)時(shí)，即使短路也不會(huì)試驗(yàn)用高壓將直接加在控制電路12上。
若電源接通，即直流電源電壓加在輸入端子P1、P2之間，則主開關(guān)元件Q內(nèi)的結(jié)電容及隔直流電容器c1開始充電。充電速度取決于前述起動(dòng)電阻R1、R2和控制電路12內(nèi)的起動(dòng)電阻R3的分壓值、主開關(guān)元件Q內(nèi)的結(jié)電容、及隔直流電容器c1的電容量。由此，主開關(guān)元件Q的柵極電位開始上升。前述柵極電位一達(dá)到導(dǎo)通閾值電壓，例如3V及3V以上，則該主開關(guān)元件Q導(dǎo)通。由此，在圖1中，朝上方向的電壓加在初級繞組N1上，儲(chǔ)存勵(lì)磁能量。
在前述主開關(guān)元件Q導(dǎo)通時(shí)，前述變壓器T的控制繞組N3中感應(yīng)出圖1中的朝上方向的電壓。然后，由于該感應(yīng)電壓的作用，通過偏置電阻R4及前述的隔直流電容器c1，電流從控制繞組N3流入主開關(guān)元件Q的柵極。據(jù)此，主開關(guān)元件Q維持導(dǎo)通狀態(tài)。
另外，前述主開關(guān)元件Q導(dǎo)通時(shí)，由控制繞組N3中感應(yīng)出的朝上方向的電壓所得到電流，通過前述控制電路12的光電耦合器件PC的光電晶體管TR1，供給電容器c2(控制用電容器)的一端。另外，該電容器c2的另一端與前述低電平電源線14連接。因此，該電容器c2以前述朝上方向的正極性電壓充電，次級輸出電壓越高，通過光電晶體管TR1的充電電流越大，該電容器c2的端電壓就迅速上升。
再有，前述電容器c2的端電壓加在位于主開關(guān)元件Q的柵極一源極間的控制晶體管TR2(控制開關(guān)元件)的基極上。這里，該端電壓一大于控制晶體管TR2的導(dǎo)通閾值電壓，例如0.6V或0.6V以上，則該控制晶體管TR2導(dǎo)通，由此，主開關(guān)元件Q的柵極電位急速降低，驅(qū)動(dòng)該主開關(guān)元件Q使其截止。
因此，次級輸出電壓越高，即越是輕負(fù)載，則電容器c2的端電壓上升越快，迅速驅(qū)動(dòng)主開關(guān)元件Q使其截止。
對前述電容器c2還通過電阻R5供給用控制繞組N3感應(yīng)出的電流。該電阻R5及電容器c2的串聯(lián)電路和控制繞組N3并聯(lián)連接，構(gòu)成過電流保護(hù)電路。利用該過電流保護(hù)電路，即使次級產(chǎn)生短路等情況，也能將主開關(guān)元件Q的導(dǎo)通期間限制在規(guī)定的期間內(nèi)，以圖能保護(hù)主開關(guān)元件Q。
另外，主開關(guān)元件Q一截止，控制繞組N3中感應(yīng)出圖1中的朝下方向的電壓。由于該感應(yīng)電壓的作用，電流流過前述電容器c2和電阻R5的串聯(lián)電路，該電容器c2中儲(chǔ)存的電荷減少，為主開關(guān)元件Q進(jìn)行以下的導(dǎo)通動(dòng)作做準(zhǔn)備。
另一方面，從主開關(guān)元件Q剛截止后，變壓器T中儲(chǔ)存的勵(lì)磁能量就開始向次級繞組N2輸出，在次級繞組N2中感應(yīng)出直流電流。而且，該次級繞組N2中感應(yīng)出的直流電流通過二極管D1供給濾波電容器c3，用該濾波電容器c3濾波后，通過輸出電源線16、17，從輸出端子P3、P4向圖中未示出的負(fù)載電路輸出。
另外，電壓檢測電路18位于前述的輸出電源線16、17之間，該電壓檢測電路18由分壓電阻、光電耦合器件(未圖示)等構(gòu)成，該光電耦合器件的發(fā)光二極管以與前述輸出電壓對應(yīng)的輝度發(fā)光驅(qū)動(dòng)。然后，利用該發(fā)光驅(qū)動(dòng)，前述輸出電壓的值通過前述光電晶體管TR1，反饋給初級的控制電路12。
這樣，變壓器T儲(chǔ)存的勵(lì)磁能量一旦全部從次級繞組N2釋放，則初級繞組N1具有的寄生電容c4中儲(chǔ)存的能量就從該初級繞組N1釋放，寄生電容c4和該初級繞組N1之間產(chǎn)生電諧振(沖擊)。該電諧振產(chǎn)生的沖擊脈沖傳遞給與初級繞組N1磁耦合的控制繞組N3，通過偏置電阻R4及隔直流電容器c1，供給主開關(guān)元件Q的柵極。供給前述主開關(guān)元件Q的柵極的沖擊脈沖設(shè)定成在穩(wěn)定振蕩狀態(tài)下，大于該主開關(guān)元件Q的導(dǎo)通閾值電壓，由此該主開關(guān)元件Q導(dǎo)通。
這樣，繼續(xù)驅(qū)動(dòng)主開關(guān)元件Q使其導(dǎo)通/截止，開關(guān)電源裝置11就從初始振蕩狀態(tài)轉(zhuǎn)移到穩(wěn)定振蕩狀態(tài)。
應(yīng)注意這一點(diǎn)，即在該開關(guān)電源裝置11中，設(shè)置與前述起動(dòng)電路15有關(guān)的、保持該起動(dòng)電路15得到的起動(dòng)電壓的保持電路19。前述保持電路19包括起動(dòng)電容器C5、限流電阻R6、及防止倒流用二極管D2。
起動(dòng)電容器C5是利用來自前述起動(dòng)電路15的電流充電的儲(chǔ)存電容。限流電阻R6是限制前述起動(dòng)電容C5的充放電電流的電阻，連接在起動(dòng)電容器C5和起動(dòng)電路15之間。
防止倒流用二極管D2用于從前述限流電阻R6和起動(dòng)電路15的連接點(diǎn)取出前述起動(dòng)電容器C5的充電電壓，提供給主開關(guān)元件Q的柵極。還有，防止倒流用二極管D2的正極與前述連接點(diǎn)連接，負(fù)極與前述主開關(guān)元件Q的柵極連接。
另外，前述起動(dòng)電容器C5及限流電阻R6的時(shí)間常數(shù)這樣設(shè)定，使其相對于在開關(guān)周期的時(shí)間單位中前述起動(dòng)電容器C5的充電電壓不變動(dòng)所需要的時(shí)間要足夠大。
例如，前述穩(wěn)定振蕩狀態(tài)下的開關(guān)頻率為55kHz，因此前述開關(guān)周期為18.2μsec。與此相對應(yīng)，前述起動(dòng)電容器C5的容量為1μF，前述限流電阻R6的阻值為2.2kΩ，因此，時(shí)間常數(shù)為2200μsec，約為上述開關(guān)周期的100倍。
因而，電源一接通，起動(dòng)電阻R1、R2供給的電流就對前述主開關(guān)元件Q的結(jié)電容及隔直流電容器c1充電，同時(shí)對該保持電路19內(nèi)的起動(dòng)電容器C5充電。然后，在主開關(guān)元件Q從導(dǎo)通變成截止時(shí)，該主開關(guān)元件Q的柵極電位降低，儲(chǔ)存在前述起動(dòng)電容器C5中的電荷雖也從限流電阻R6通過防止倒流用二極管D2放電，但如前所述，該起動(dòng)電容器C5及限流電阻R6的時(shí)間常數(shù)相對于開關(guān)周期設(shè)定得足夠大，所以，與圖8的構(gòu)成相比，起動(dòng)電容器C5的充電電荷的變化量少。特別是按照開關(guān)周期的時(shí)間單位的數(shù)量級來說，該起動(dòng)電容器C5的充電電壓幾乎不變。
因此，在沒有保持電路19的圖8所示的以往技術(shù)的情況下，如圖10的Vgs所示，下一次的振蕩動(dòng)作僅靠通過起動(dòng)電阻r1、r2向主開關(guān)元件q的柵極供給電荷的電流來進(jìn)行。所以，在前述圖11中用參考符號(hào)W2表示的充電期間變長。
相反，在追加了保持電路19后的本實(shí)施形態(tài)的構(gòu)成中，如圖2的Vgs所示，向主開關(guān)元件Q的柵極供給電荷不僅由通過起動(dòng)電阻R1、R2的電流來進(jìn)行，而且還由來自起動(dòng)電容器C5的電流來進(jìn)行。所謂該來自起動(dòng)電容器C5的電流是利用在起動(dòng)電容器C5中保留的上一次充電的電荷而產(chǎn)生的電流。由此，在變壓器T的次級繞組N2的電流釋放一結(jié)束，主開關(guān)元件Q的柵級電位就上升，另外其上升也快，比以往的技術(shù)能更早到達(dá)此后的導(dǎo)通閾值電壓Vth。這樣，初始振蕩狀態(tài)中的主開關(guān)元件Q的截止期間縮短。所以，與以往技術(shù)相比，能盡早到達(dá)次級輸出電壓的目標(biāo)電平。
圖3表示初始振蕩狀態(tài)的各部分的波形。圖3的波形與圖9的以往技術(shù)的波形相比，這兩個(gè)圖的時(shí)間軸即橫軸的刻度均相同，但是每一單位時(shí)間內(nèi)開關(guān)動(dòng)作的次數(shù)格外多。這是由于本實(shí)施形態(tài)主開關(guān)元件Q的截止期間比以往技術(shù)縮短的緣故。其結(jié)果，也就可以理解用參考符號(hào)Is表示的從次級繞組N2釋放的電流三角波的斜邊也迅速地變得越來越陡。
這里，如圖4所示，在RCC方式開關(guān)電源中，前述次級繞組N2的電流Is的斜邊的斜率，通常與該次級繞組N2中出現(xiàn)的回掃期間的電壓Vs成正比。因此，如上所述，通過三角波的斜邊變陡，從而可以說與以往的技術(shù)相比，利用本實(shí)施形態(tài)，能更快建立次級繞組N2的Vs電壓。
如上所述，通過在保持電路19保持一旦上升的起動(dòng)電壓，能使主開關(guān)元件Q的柵極電位迅速從控制晶體管TR2進(jìn)行的截止驅(qū)動(dòng)上升。由此，能使該主開關(guān)元件Q再度導(dǎo)通，反復(fù)上述動(dòng)作，就能夠順利地轉(zhuǎn)入穩(wěn)定振蕩狀態(tài)。這樣不僅依靠前述起動(dòng)電阻R1、R2向主開關(guān)元件Q的柵極供給電流，而且還靠保持電路19來供給，使其持續(xù)振蕩下去，直到穩(wěn)定振蕩，通過上述措施，即使在低電源電壓、重負(fù)載時(shí)也能容易起動(dòng)開關(guān)電源裝置11。由此，能提高開關(guān)電源裝置11的起動(dòng)特性。
另外，將主開關(guān)元件Q截止時(shí)幾乎變成GND電位的該主開關(guān)元件Q的柵極電位在只用起動(dòng)電阻R1、R2來的電流提升時(shí)，必須使該起動(dòng)電阻R1、R2的阻值減小。這時(shí)，該起動(dòng)電阻上的電耗變大。但，如本實(shí)施形態(tài)那樣，通過用保持電路19保持一旦上升的起動(dòng)電壓，從而能增大前述起動(dòng)電阻R1、R2的阻值，以求降低電耗，同時(shí)也能抑制次級短路時(shí)的短路電流。
再有，由于前述保持電路19由起動(dòng)電容器C5、限流電阻R6、及防止倒流用二極管D2構(gòu)成，所以相比以往的起動(dòng)電路15，只要稍微增加點(diǎn)元器件就能實(shí)現(xiàn)。
還有，根據(jù)前述特開平11-46480號(hào)公報(bào)所述的開關(guān)電源裝置，將起動(dòng)電路連接及分開用的電路是必需的構(gòu)成要素，但本實(shí)施形態(tài)的開關(guān)電源裝置11中不需要這種將起動(dòng)電路連接及分開的電路。因而，本實(shí)施形態(tài)的開關(guān)電源裝置11與前述的特開平11-46480號(hào)公報(bào)所述的開關(guān)電源裝置相比，元器件數(shù)量能減少，對降低成本更加有利。
此外，根據(jù)前述特開2000-333448所述的開關(guān)電源裝置，從初級繞組得到起動(dòng)電流的電路是必需的構(gòu)成要素，但本實(shí)施形態(tài)的開關(guān)電源裝置11中，不需要從初級繞組得到起動(dòng)電流的電路。因而，本實(shí)施形態(tài)的開關(guān)電源裝置11比前述特開2000-333448所述的開關(guān)電源裝置的元器件數(shù)量能減少，對降低成本更加有利。
再有，根據(jù)前述特開2000-333448所述的開關(guān)電源裝置，必須具備成為新的噪聲源的整流濾波電路，而本實(shí)施形態(tài)的開關(guān)電源裝置11中無需具備整流濾波電路。
對于本發(fā)明的其它實(shí)施形態(tài)，現(xiàn)參照附圖5至7說明如下。
圖5是本發(fā)明其它實(shí)施形態(tài)的開關(guān)電源裝置21的電路圖。該開關(guān)電源裝置21與前述開關(guān)電源裝置11相似，在對應(yīng)的部分上標(biāo)注相同的參考符號(hào)，其說明從略。
該開關(guān)電源裝置21中，保持起動(dòng)電壓的保持電路29由用來自前述起動(dòng)電路15的電流充電的起動(dòng)電容器C5a、和限制前述起動(dòng)電容器C5a的充放電電流的限流電阻R6a構(gòu)成。再有，開關(guān)電源裝置21中是這樣構(gòu)成，使得將前述起動(dòng)電容器C5a的兗電電壓從前述限流電阻R6和起動(dòng)電路15的連接點(diǎn)，直接加在主開關(guān)元件Q的柵極上，在主開關(guān)元件Q的截止期間中，利用變壓器T的控制繞組N3中感應(yīng)出的電壓而得到的電流，對前述起動(dòng)電容器C5a充電。
具體來說，前述限流電阻R6a接在起動(dòng)電容器C5a和起動(dòng)電路15之間。即起動(dòng)電路15和前述限流電阻R6a和起動(dòng)電容器C5a都串接。再有，前述限流電阻R6a和起動(dòng)電路15的連接點(diǎn)與主開關(guān)元件Q的柵極連接。
這里，前述限流電阻R6a和起動(dòng)電容器C5a的串聯(lián)電路，在主開關(guān)元件Q截止時(shí)，利用控制晶體管TR2短路。但前述起動(dòng)電容器C5a在主開關(guān)元件Q的導(dǎo)通期間中，因?yàn)槔脧目刂评@組N3感應(yīng)的電壓而得到的電流也能充電，所以前述限流電阻R6a的阻值如大于某一程度，能一直反復(fù)驅(qū)動(dòng)主開關(guān)元件Q使其導(dǎo)通，直到變成前述的穩(wěn)定振蕩狀態(tài)。
圖6中所示為表示圖1所示開關(guān)電源裝置11的起動(dòng)電容器C5端電壓的曲線圖，圖7中所示為該開關(guān)電源裝置21中起動(dòng)電容器C5a的端電壓的曲線圖。
開始開關(guān)動(dòng)作前，前述起動(dòng)電容器C5、C5a的端電壓一起上升。一進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，起動(dòng)電容器C5、C5a中的電荷就流入主開關(guān)元件Q的柵極。
這里，開關(guān)電源裝置11中，開關(guān)動(dòng)作后控制繞組N3中感應(yīng)出的電壓所產(chǎn)生的電流被二極管D2阻擋。因而，起動(dòng)電容器C5的端電壓如圖6所示，通過自然放電而降低下去。相反，起動(dòng)電容器C5a由于利用控制繞組N3感應(yīng)的電壓而充電的電流量比前述流入主開關(guān)元件Q的柵極的電流多，所以如圖7所示端電壓，上升。
因此，該開關(guān)電源裝置21中，能使起動(dòng)電容器C5a的電容量小于開關(guān)電源裝置11的起動(dòng)電容器C5，對于電源裝置的小型化及降低成本有利。此外，依據(jù)同樣的理由，能將起動(dòng)電阻R1、R2的阻值設(shè)定得比開關(guān)電源裝置11大，能更加減少該起動(dòng)電阻R1、R2上的電耗。
另一方面，前述開關(guān)電源裝置11中，起動(dòng)后經(jīng)過某一段期間，因蓄于前述起動(dòng)電容器C5中的電荷接近零，所以能抑制輸出端短路時(shí)的短路電流。
另外，本發(fā)明的開關(guān)電源裝置中，其特征為所述保持裝置由靠前述起動(dòng)電路來的電流充電的起動(dòng)電容器、限制前述起動(dòng)電容器充放電電流的限流電阻、及從前述限流電阻和起動(dòng)電路的連接點(diǎn)取出前述起動(dòng)電容器的充電電壓并供給主開關(guān)元件的控制端的防止倒流用二極管構(gòu)成，前述起動(dòng)電容器及限流電阻的時(shí)間常數(shù)的大小設(shè)定為在開關(guān)周期的時(shí)間單位中使前述起動(dòng)電容器的充電電壓不變動(dòng)。
根據(jù)上述的構(gòu)成，與主開關(guān)元件控制端連接的限流電阻和起動(dòng)電容器的串聯(lián)電路，在主開關(guān)元件截止時(shí)，會(huì)通過控制開關(guān)元件而短路。但是，對于前述開關(guān)周期，因?yàn)樵O(shè)定的時(shí)間常數(shù)比在該開關(guān)周期的時(shí)間單位中使得前述起動(dòng)電容器的充電電壓不變動(dòng)所需要的時(shí)間足夠大，故在開關(guān)周期的時(shí)間單位中上述充電電壓大致保持一定，能反復(fù)驅(qū)動(dòng)主開關(guān)元件使其導(dǎo)通，直至成為前述穩(wěn)定振蕩狀態(tài)。
因此，只要對以往的起動(dòng)電路稍微增加點(diǎn)上述的元器件，就能具體地構(gòu)成能實(shí)現(xiàn)可靠地起動(dòng)和降低電耗的保持裝置。
再有，本發(fā)明的開關(guān)電源裝置中，其特征為前述保持裝置由用前述起動(dòng)電路的電流充電的起動(dòng)電容器和限制前述起動(dòng)電容器充放電電流的限流電阻構(gòu)成，通過將前述起動(dòng)電容器的充電電壓從前述限流電阻和起動(dòng)電路的連接點(diǎn)取出并供給主開關(guān)元件的控制端，從而在主開關(guān)元件導(dǎo)通期間中，由變壓器的控制繞組感應(yīng)出的電壓而得到的電流對前述起動(dòng)電容器充電。
根據(jù)上述的構(gòu)成，與主開關(guān)元件的控制端連接的限流電阻和起動(dòng)電阻的串聯(lián)電路在主開關(guān)元件截止時(shí)，雖通過控制開關(guān)元件而短路，但是由于前述起動(dòng)電容器在主開關(guān)元件導(dǎo)通期間中，還利用從變壓器的控制繞組感應(yīng)出的電壓而得到的電流進(jìn)行充電，所以通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定前述限流電阻的限值，能反復(fù)驅(qū)動(dòng)主開關(guān)元件使其導(dǎo)通，直至成為前述穩(wěn)定振蕩狀態(tài)。
因此，僅在以往的起動(dòng)電路中稍微增加點(diǎn)上述的元器件，就能具體構(gòu)成能實(shí)現(xiàn)可靠地起動(dòng)及降低電耗的保持裝置，同時(shí)，前述起動(dòng)電容器的電容量也不必過份大，能實(shí)現(xiàn)小型化。
本發(fā)明的詳細(xì)說明項(xiàng)中所說明的具體實(shí)施形態(tài)或?qū)嵤├瑲w根結(jié)底是為了便于了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，不應(yīng)僅囿于上述具體例而作狹義的解釋，在本發(fā)明的精神和以后所述的權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以作各種變更并實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)電源裝置，是沖擊線圈變換器方式的開關(guān)電源裝置，其特征在于，設(shè)置與起動(dòng)電路有關(guān)的保持用所述起動(dòng)電路得到的起動(dòng)電壓的保持電路。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述保持電路的構(gòu)成，包括用所述起動(dòng)電路的電流充電的起動(dòng)電容器、限制所述起動(dòng)電容器充放電電流的限流電阻、及從所述限流電阻和起動(dòng)電路的連接點(diǎn)取出所述起動(dòng)電容器的充電電壓并供給主開關(guān)元件的控制端的防止倒流用二極管，所述起動(dòng)電容器及限流電阻的時(shí)間常數(shù)這樣設(shè)定，使得在開關(guān)周期的時(shí)間單位中所述起動(dòng)電容器的充電電壓近似一定。
3.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述保持電路的構(gòu)成，包括用所述起動(dòng)電路的電流充電的起動(dòng)電容器、及限制所述起動(dòng)電容器充放電電流的限流電阻，通過從所述限流電阻和起動(dòng)電路的連接點(diǎn)將所述起動(dòng)電容器的充電電壓供給主開關(guān)元件的控制端，從而在主開關(guān)元件導(dǎo)通期間中，利用從變壓器的控制繞組感應(yīng)的電壓而得到的電流，對所述起動(dòng)電容器充電。
4.一種開關(guān)電源裝置，是利用驅(qū)動(dòng)主開關(guān)元件使其導(dǎo)通/截止，使輸出電壓達(dá)到目標(biāo)值的沖擊線圈變換器方式的開關(guān)電源裝置，其特征在于，具有保持用起動(dòng)電路得到的起動(dòng)電壓、同時(shí)在驅(qū)動(dòng)所述主開關(guān)元件使其截止后對所述主開關(guān)元件供給導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)用的電流的保持電路。
5.如權(quán)利要求4所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述保持電路，包括用所述起動(dòng)電路的電流充電的起動(dòng)電容器、及限制所述起動(dòng)電容器充放電電流的限流電阻。
6.如權(quán)利要求5所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述保持電路，包括將所述起動(dòng)電容器的充電電壓從所述限流電阻和起動(dòng)電路的連接點(diǎn)上取出后供給主開關(guān)元件的控制端的防止倒流用二極管。
7.如權(quán)利要求6所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述起動(dòng)電容器和限流電阻的時(shí)間常數(shù)這樣設(shè)定，使得在開關(guān)周期的時(shí)間單位中所述起動(dòng)電容器的充電電壓近似一定。
8.如權(quán)利要求5所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，通過從所述限流電阻和起動(dòng)電路的連接點(diǎn)將所述起動(dòng)電容器的充電電壓供給主開關(guān)元件的控制端，從而在主開關(guān)元件導(dǎo)通期間中，利用變壓器的控制繞組感應(yīng)的電壓而得到的電流，對所述起動(dòng)電容器充電。
9.如權(quán)利要求所4至8中任何一項(xiàng)所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，具有利用驅(qū)動(dòng)所述主開關(guān)元件使其導(dǎo)通來儲(chǔ)存勵(lì)磁能量、同時(shí)利用驅(qū)動(dòng)所述主開關(guān)元件使其截止而在次級釋放所述勵(lì)磁能量的變壓器。
10.如權(quán)利要求4至8中任何一項(xiàng)所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，包括利用驅(qū)動(dòng)所述主開關(guān)元件使其導(dǎo)通來充電、同時(shí)還利用驅(qū)動(dòng)所述主開關(guān)元件使其截止來釋放儲(chǔ)存電壓的控制用電容器、及若所述控制用電容器的儲(chǔ)存電壓成為規(guī)定值、則驅(qū)動(dòng)所述主開關(guān)元件使其截止的控制開關(guān)元件。
11.如權(quán)利要求4至8中任何一項(xiàng)所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述主開關(guān)元件是雙極型晶體管。
12.如權(quán)利要求4至8中任何一項(xiàng)所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述主開關(guān)元件是場效應(yīng)管。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種開關(guān)電源裝置，設(shè)置保持電路，該保持電路與在電源接通時(shí)將直流電源電壓供給主開關(guān)元件的柵極、并使開關(guān)動(dòng)作起動(dòng)的起動(dòng)電路有關(guān)，保持該起動(dòng)電路所得的起動(dòng)電壓。因此，以往的技術(shù)中，如在電源電壓低、或負(fù)載重的狀態(tài)下起動(dòng)，則不能建立次級輸出電壓，由此沖擊脈沖的波峰值不能達(dá)到導(dǎo)通閾值電壓，產(chǎn)生起動(dòng)不良的現(xiàn)象，而與此相反，本發(fā)明中，使柵極電位迅速從截止驅(qū)動(dòng)上升，并再次導(dǎo)通，反復(fù)以上動(dòng)作，能順利地向穩(wěn)定振蕩狀態(tài)轉(zhuǎn)移。據(jù)此起動(dòng)電路的起動(dòng)電阻不減小，即使電源電壓低、負(fù)載重也容易起動(dòng)，能提高起動(dòng)特性提高并指望降低電耗。
文檔編號(hào)H02M3/28GK1507142SQ20031012257
公開日2004年6月23日 申請日期2003年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月9日
發(fā)明者村上幸三郎 申請人:夏普株式會(huì)社