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)明涉及一種高效率的開關(guān)電源裝置，特別是涉及一種為了保持最佳的諧振狀態(tài)，對從諧振變壓器的一次側(cè)向二次側(cè)發(fā)送能量的期間進行檢測的電流諧振型的開關(guān)電源裝置。
背景技術(shù)：
圖1表示現(xiàn)有的電流諧振型的開關(guān)電源裝置。圖1中，全波整流電路2(對應(yīng)于輸入整流電路)，對交流電源1的交流電壓進行整流并將全波電流電壓向平滑電容器3進行輸出。平滑電容器3，對全波整流電路2的全波電流電壓進行平滑處理。
在平滑電容器3的兩端，連接由MOSFET等構(gòu)成的第一開關(guān)元件Q1與由MOSFET等構(gòu)成的第二開關(guān)元件Q2的串連電路。在第一開關(guān)元件Q1上并聯(lián)連接整流器(二極管)6，在第二開關(guān)元件Q2上并聯(lián)連接整流器7。在第一開關(guān)元件Q1上并聯(lián)連接電壓諧振電容器Crv。
另外，在第一開關(guān)元件Q1上并聯(lián)連接電流諧振電容器Cri與電抗器Lr與諧振變壓器T的一次線圈P1的串聯(lián)電路。由電壓諧振電容器Crv、電流諧振電容器Cri、諧振電抗器Lr、諧振變壓器T的一次線圈P1構(gòu)成諧振電路。
預(yù)先纏繞諧振變壓器T的一次線圈P1與二次線圈S以使相互產(chǎn)生同相電壓，在諧振變壓器T的二次線圈S上，連接由整流器D0與平滑電容器14構(gòu)成的整流平滑電路。該整流平滑電路，對諧振變壓器T的二次線圈S所感應(yīng)的電壓(被開/關(guān)控制的脈沖電壓)進行整流平滑處理并向負(fù)載16輸出直流輸出。
電壓檢測電路15連接在平滑電容器14的兩端，檢測平滑電容器14的輸出電壓，并向控制電路11a輸出檢測電壓?？刂齐娐?1a，根據(jù)來自電壓檢測電路15的檢測電壓，通過PWM控制使第一開關(guān)元件Q1與第二開關(guān)元件Q2交替地開/關(guān)，由此將負(fù)載16的電壓控制在一定電壓上。該情況下，通過在第一開關(guān)元件Q1與第二開關(guān)元件Q2的各門極(gate)上施加電壓，使第一開關(guān)元件Q1與第二開關(guān)元件Q2交替地開/關(guān)。
下面參照圖2乃至圖4的時間圖來對所構(gòu)成的現(xiàn)有的諧振型的開關(guān)電源裝置的動作進行說明。圖2是開關(guān)電源裝置的各部中的信號的時間圖。圖3是在開關(guān)電源裝置中，詳細(xì)地表示從諧振變壓器的一次側(cè)向二次側(cè)發(fā)送能量的期間的各信號的時間圖。圖4是開關(guān)電源裝置的各部中信號的、在期間T1～T10中的詳細(xì)的時間圖。
此外，在圖2乃至圖4中，IP1表示一次線圈P1中流過的電流、VQ1表示第一開關(guān)元件Q1的兩端電壓、IQ1表示第一開關(guān)元件Q1中流過的電流、VQ2表示第二開關(guān)元件Q2的兩端電壓、IQ2表示第二開關(guān)元件Q2中流過的電流、VD0表示整流器D0的電壓、ID0表示整流器D0中流過的電流、VP1表示一次線圈P1的兩端電壓、VS表示二次線圈S的兩端電壓。另外，設(shè)諧振電抗器Lr比一次線圈P1的勵磁電感Lp足夠小、電壓諧振電容器Crv比電流諧振電容器Cri足夠小。
首先，在期間T1中，第一開關(guān)元件Q1關(guān)斷，第二開關(guān)元件Q2剛從閉合變?yōu)殛P(guān)斷。通過諧振電抗器Lr與諧振變壓器T的勵磁電感中所存儲的能量，電流IP1沿著諧振電抗器Lr→一次線圈P1→電壓諧振電容器Crv→電流諧振電容器Cri→諧振電抗器Lr的路徑，流過諧振電流。另外，通過諧振變壓器T的勵磁電感Lp、諧振電抗器Lr、電壓諧振電容器Crv的諧振，電壓諧振電容器Crv放電，電壓VQ1下降、電壓VQ2上升。
在期間T2中，第一開關(guān)元件Q1以及第二開關(guān)元件Q2都關(guān)斷。電壓諧振電容器Crv放電結(jié)束，電壓VQ1為零，電壓VQ2與平滑電容器3的兩端電壓相同。電流IP1沿著諧振電抗器Lr→一次線圈P1→整流器6→電流諧振電容器Cri→諧振電抗器Lr的路徑，繼續(xù)流過諧振電流。此時，第一開關(guān)元件Q1閉合，移動到期間T3。在期間T3中，第一開關(guān)元件Q1閉合，第二開關(guān)元件Q2關(guān)斷。
電流IP1沿著諧振電抗器Lr→一次線圈P1→第一開關(guān)元件Q1→電流諧振電容器Cri→諧振電抗器Lr的路徑流動，其電流值逐漸減小，電流為零時，移動到期間T4。
在期間T4中，第一開關(guān)元件Q1閉合，第二開關(guān)元件Q2關(guān)斷。電流IP1流動方向反轉(zhuǎn)，沿著一次線圈P1→諧振電抗器Lr→電流諧振電容器Cri→第一開關(guān)元件Q1→一次線圈P1的路徑，流過諧振電流，使變壓器T的磁通復(fù)原。
在期間T1～T4中，通過諧振變壓器T的勵磁電感Lp、諧振電抗器Lr、電流諧振電容器Cri的諧振，電流IP1以及電流IQ1流動。
在期間T5中，第一開關(guān)元件Q1關(guān)斷，第二開關(guān)元件Q2關(guān)斷。電流IP1沿著一次線圈P1→諧振電抗器Lr→電流諧振電容器Cri→電壓諧振電容器Crv→一次線圈P1的路徑，流過諧振電流。另外，通過諧振變壓器T的勵磁電感Lp、諧振電抗器Lr、電壓諧振電容器Crv的諧振，Crv充電，電壓VQ1上升，電壓VQ2下降。
在期間T6中，第一開關(guān)元件Q1以及第二開關(guān)元件Q2都關(guān)斷。電壓諧振電容器Crv被充電到平滑電容器3的電壓，電壓VQ1與平滑電容器3的電壓相同，電壓VQ2為零。電流IP1沿著一次線圈P1→諧振電抗器Lr→電流諧振電容器Cri→平滑電容器3→整流器7→一次線圈P1的路徑，繼續(xù)流過諧振電流。在期間T7中，第二開關(guān)元件Q2閉合，第一開關(guān)元件Q1關(guān)斷。沿著一次線圈P1→諧振電抗器Lr→電流諧振電容器Cri→平滑電容器3→第二開關(guān)元件Q2→一次線圈P1的路徑，繼續(xù)流過諧振電流。在期間T5～T7中，通過諧振電壓器T的勵磁電感Lp、諧振電抗器Lr、電流諧振電容器Cri的諧振，電流IP1以及電流IQ2流動。
在期間T8中，第二開關(guān)元件Q2閉合，第一開關(guān)元件Q1關(guān)斷。沿著第二開關(guān)元件Q2→一次線圈P1→諧振電抗器Lr→電流諧振電容器Cri的路徑，流過諧振電流IP1以及電流IQ2，二次側(cè)的整流器D0中開始流動電流ID0。在期間T9中，第二開關(guān)元件Q2閉合，第一開關(guān)元件Q1關(guān)斷。沿著電流諧振電容器Cri→諧振電抗器Lr→一次線圈P1→第二開關(guān)元件Q2的路徑，流過電流IP1以及電流IQ2。
在期間T8以及T9中，通過諧振電抗器Lr與電流諧振電容器Cri的諧振，電流IP1以及IQ2流動。在期間T8以及T9，從諧振變壓器T的一次線圈P1向二次線圈S傳輸能量。此時，從一次側(cè)向二次側(cè)傳送的電流ID0弧形上升，以某點為界限開始下降，超過諧振期間t1(對應(yīng)于期間T6～T9)時變?yōu)榱?。向二次?cè)傳送的能量，通過整流器D0、平滑電容器14被整流平滑，向負(fù)載16供給直流功率。
在期間T10中，第二開關(guān)元件Q2保持閉合狀態(tài)，沿著電流諧振電容器Cri→諧振電抗器Lr→一次線圈P1→第二開關(guān)元件Q2的路徑，流過電流IP1以及電流IQ2，但電流ID0不流動。在期間T10中，通過諧振變壓器T的勵磁電感Lp、諧振電抗器Lr、電流諧振電容器Cri的諧振，電流IP1以及電流IQ2流動。并且，超過期間T10(對應(yīng)于通過振蕩頻率或占空比所決定的期間t2)時，第二開關(guān)元件Q2關(guān)斷，第一開關(guān)元件Q1閉合，成為復(fù)原期間t3(對應(yīng)于期間T1～T5)。

發(fā)明內(nèi)容
在所述的動作中，若在向二次側(cè)供給能量的期間t1第二開關(guān)元件Q2關(guān)斷，則不能進行零電流開關(guān)，第二開關(guān)元件Q2的開關(guān)損耗增大，也有達(dá)到最大破損的可能性。在圖1所示的現(xiàn)有例中，考慮輸入電壓變動、負(fù)載變動等，在全部的狀態(tài)中，設(shè)置足夠大的閉合期間(t1+t2)并使其動作，以使在期間t1第二開關(guān)元件Q2關(guān)斷、不引起諧振偏離。另外，需要將期間t2的時間增加，以使即使發(fā)生零件的偏離、基于周圍環(huán)境的特性變化也不引起諧振偏離。
即使在無論第二開關(guān)元件Q2是否閉合，都不向二次側(cè)發(fā)送能量的期間t2，通過電流諧振電容器Cri，使勵磁電流流過諧振變壓器T，因此產(chǎn)生功率的損耗。該損耗的發(fā)生，與作為本來的目的的、向二次側(cè)供給能量的動作無直接關(guān)系，因此是不必要的，并且引起電源裝置的效率下降。
作為解決這樣的問題的方案，具有在日本國特公平7-63216號公報中記載的串聯(lián)諧振和轉(zhuǎn)換器(converter)，該轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。在該轉(zhuǎn)換器中，兩個開關(guān)元件102、103的串聯(lián)電路，兩個整流器104、105的串聯(lián)電路，兩個電容器106、107的串聯(lián)電路連接在直流電源101上；整流器104、105的連接點與電容器106、107的連接點連接，在整流器104、105的連接點與開關(guān)元件102、103的連接點之間連接有變壓器108的一次線圈與電抗器109的串聯(lián)電路；在變壓器108的二次線圈上連接整流電路110與輸出電容器111。轉(zhuǎn)換器還具有變壓器電壓檢測電路130，其用于檢測變壓器108的二次線圈的電壓；和邏輯電路150，其對變壓器電壓檢測電路130的輸出與控制開關(guān)元件的驅(qū)動信號進行比較，在變壓器108產(chǎn)生電壓的期間使開關(guān)元件102、103閉合，變壓器108中電壓消失后使開關(guān)元件102、103關(guān)斷。
在該串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器中，向二次側(cè)供給能量的期間結(jié)束時，被施加在變壓器上的電壓變?yōu)榱悖尉€圈的感應(yīng)電壓也變?yōu)榱恪?br> 然而，在特公平7-63216號公報中所記載的串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器中，必須設(shè)置邏輯電路150，其對變壓器檢測電路30的輸出與控制開關(guān)元件的驅(qū)動信號進行比較，在變壓器108產(chǎn)生電壓的期間使開關(guān)元件102、103閉合，在變壓器108中電壓消失后使開關(guān)元件102、103關(guān)斷，從而使電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。
另一方面，在圖1所示的電源裝置中，具有下面的課題圖3的諧振變壓器T的一次線圈P1的電壓VP1，在期間t1的最后時刻不變?yōu)榱?，只單純地設(shè)置輔助線圈來檢測電壓，不能正確地檢測從一次側(cè)向二次側(cè)供給能量的期間。
另外，若要以二次線圈的電壓進行檢測，則必需與一次側(cè)的控制電路絕緣并傳送信號，從而使電路結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。
用于解決課題的方法通過本發(fā)明可以提供一種諧振型的開關(guān)電源裝置，其具有簡單的電路結(jié)構(gòu)并且可以正確地檢測從變壓器的一次側(cè)向二次側(cè)供給能量的期間，不引起諧振偏離，從而可以進行具有最佳的閉合期間的開關(guān)控制。
根據(jù)本發(fā)明的第一技術(shù)上的側(cè)面，其特征在于，開關(guān)電源裝置具有諧振變壓器，其具有一次線圈與二次線圈與緊耦合在該二次線圈上的輔助線圈；第一串聯(lián)電路，其并聯(lián)連接在非交流電源的輸出上、且將第一開關(guān)元件與第二開關(guān)元件串聯(lián)地進行連接；在所述第一開關(guān)元件或所述第二開關(guān)元件的兩端連接的諧振電容器；將與諧振電抗器和所述諧振變壓器的一次線圈串聯(lián)地進行連接的第二串聯(lián)電路；對所述諧振變壓器的二次線圈的電壓進行整流平滑的整流平滑電路；根據(jù)該整流平滑電路的輸出電壓使所述第一開關(guān)元件與所述第二開關(guān)元件交替地進行開/關(guān)的控制電路；諧振期間檢測器，其根據(jù)所述諧振變壓器的輔助線圈的電壓對從所述諧振變壓器的一次側(cè)向二次側(cè)發(fā)送能量的期間進行檢測并輸出諧振期間檢測信號。
根據(jù)本發(fā)明的第二技術(shù)上的側(cè)面，其特征在于，在基于所述第一技術(shù)側(cè)面的開關(guān)裝置中，所述諧振期間檢測器具有與所述輔助線圈串聯(lián)地連接的整流器；并聯(lián)地連接在所述輔助線圈與所述整流器的串聯(lián)電路上的第一電阻；和通過耦合電容器并聯(lián)地連接在該第一電阻上的第二電阻，輸出所述第二電阻的兩端電壓。
根據(jù)本發(fā)明的第三技術(shù)上的側(cè)面，其特征在于，在基于所述第一技術(shù)上的側(cè)面的開關(guān)裝置中，所述諧振期間檢測器具有通過耦合電容器并聯(lián)地連接在所述輔助線圈上的整流器；和并聯(lián)地連接在該整流器上的電阻，輸出所述電阻的兩端電壓。
根據(jù)本發(fā)明的第四技術(shù)上的側(cè)面，其特征在于，在基于所述第一技術(shù)上的側(cè)面的開關(guān)裝置中，所述諧振期間檢測器將所述諧振期間檢測信號發(fā)送到所述控制電路，所述控制電路根據(jù)來自所述諧振期間檢測器的諧振期間檢測信號進行控制，以使在從所述諧振變壓器的一次側(cè)向二次側(cè)發(fā)送能量的期間繼續(xù)保持所述各開關(guān)元件的閉合狀態(tài)或關(guān)斷狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的第五技術(shù)上的側(cè)面，其特征在于，在基于所述第一技術(shù)上的側(cè)面的開關(guān)裝置中，所述整流平滑電路具有對所述諧振變壓器的二次線圈的電壓進行整流的第三開關(guān)元件，所述諧振期間檢測器通過所述諧振期間檢測信號，使所述第三開關(guān)元件開/關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的第六技術(shù)上的側(cè)面，其特征在于，開關(guān)裝置具有諧振變壓器，其具有一次線圈、二次線圈、緊耦合在該二次線圈上的第一輔助線圈與第二輔助線圈；第一串聯(lián)電路，其并聯(lián)地連接在非交流電源的輸出上、且將第一開關(guān)元件與第二開關(guān)元件串聯(lián)地進行連接；第二串聯(lián)電路，其在所述第一開關(guān)元件或第二開關(guān)元件的兩端，串聯(lián)地連接諧振電容器與諧振電抗器與所述諧振變壓器的一次線圈；對所述諧振變壓器的二次線圈的電壓進行整流平滑的整流平滑電路；控制電路，其根據(jù)該整流平滑電路的輸出電壓，使所述第一開關(guān)元件與所述第二開關(guān)元件交替地進行開/關(guān)；第一諧振期間檢測器，其根據(jù)所述諧振變壓器的第一輔助線圈的電壓，對從所述諧振變壓器的一次側(cè)向二次側(cè)發(fā)送能量的期間進行檢測并輸出諧振期間檢測信號；和第二諧振期間檢測器，其根據(jù)所述諧振變壓器的第二輔助線圈的電壓，對從所述諧振變壓器的一次側(cè)向二次側(cè)發(fā)送能量的期間進行檢測并輸出諧振期間檢測信號；所述整流平滑電路具有對所述諧振變壓器的二次線圈的電壓進行整流的第三開關(guān)元件；所述第二諧振期間檢測器，通過所述諧振期間檢測信號使所述第三開關(guān)元件開/關(guān)。


圖1是表示現(xiàn)有的開關(guān)電源裝置的現(xiàn)有例1的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖2是現(xiàn)有例1的開關(guān)電源裝置的各部中的信號的時間圖。
圖3是詳細(xì)地表示在現(xiàn)有例1的開關(guān)電源裝置中，從諧振變壓器的一次側(cè)向二次側(cè)發(fā)送能量的期間的各信號的時間圖。
圖4是現(xiàn)有例1的開關(guān)電源裝置的各部中的信號的期間T1～T10中的詳細(xì)的時間圖。
圖5是相關(guān)的開關(guān)電源裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖6是表示實施例1的開關(guān)電源裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖7是設(shè)置在實施例1的開關(guān)電源裝置的諧振期間檢測電路的結(jié)構(gòu)例1的示意圖。
圖8是設(shè)置在實施例1的開關(guān)電源裝置的諧振期間檢測電路的結(jié)構(gòu)例2的示意圖。
圖9是實施例1的開關(guān)電源裝置的各部中的信號的時間圖。
圖10是使設(shè)置在實施例1的開關(guān)電源裝置上的諧振變壓器的二次線圈與輔助線圈緊耦合的結(jié)構(gòu)例的示意圖。
圖11是表示實施例2的開關(guān)電源裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖12是表示實施例3的開關(guān)電源裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的開關(guān)電源裝置的實施方式。
實施例1圖6是表示實施例1的開關(guān)電源裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。實施例1的開關(guān)電源裝置，其特征在于，對于圖1所示的現(xiàn)有的開關(guān)電源裝置，增加了輔助線圈P2與諧振期間檢測電路12。
輔助線圈P2，被設(shè)置在諧振變壓器T上，并且與二次線圈S緊耦合。關(guān)于具有輔助線圈P2的諧振變壓器T的具體例，在后面進行說明。諧振期間檢測電路12，根據(jù)諧振變壓器T的輔助線圈P2的電壓，對從諧振變壓器T的一次側(cè)向二次側(cè)發(fā)送能量的期間進行檢測、并將諧振期間檢測信號輸出到控制電路11。
控制電路11，根據(jù)來自電壓檢測電路15的檢測電壓，通過PWM控制使第一開關(guān)元件Q1與第二開關(guān)元件Q2交替開/關(guān)，從而將負(fù)載16的電壓控制在一定電壓。另外，控制電路11，根據(jù)來自諧振期間檢測電路12的諧振期間檢測信號進行控制，以使在從諧振變壓器T的一次側(cè)向二次側(cè)發(fā)送能量的期間繼續(xù)保持第二開關(guān)元件Q2的閉合狀態(tài)、以及第一開關(guān)元件Q1的關(guān)斷狀態(tài)。
此外，圖6所示的其他的結(jié)構(gòu)，與如圖1所示的結(jié)構(gòu)相同，相同部分標(biāo)注相同符號，并省略其說明。
此外，諧振電抗器Lr，由諧振變壓器T的一次線圈P1以及二次線圈S間的漏電感構(gòu)成。另外，并聯(lián)地連接在第一開關(guān)元件Q1的整流器6，可以是第一開關(guān)元件Q1的寄生二極管，并聯(lián)地連接在第二開關(guān)元件Q2的整流器7，可以是第二開關(guān)元件Q2的寄生二極管。另外，并聯(lián)地連接在第一開關(guān)元件Q1的電壓諧振電容器Crv，可以是第一開關(guān)元件Q1的寄生容量。
圖7是設(shè)置在實施例1的開關(guān)電源裝置的諧振期間檢測電路的結(jié)構(gòu)例1的示意圖。圖7中表示的諧振期間檢測電路12具有串聯(lián)地連接在輔助線圈P2上的整流器19、并聯(lián)地連接在輔助線圈P2與整流器19的串聯(lián)電路上的電壓檢測電阻R1、通過耦合電容器20并聯(lián)地連接在該電壓檢測電阻R1上的電壓檢測電阻R2，電壓檢測電阻R2的兩端電壓作為諧振期間檢測信號輸出到控制電路11。
圖8是設(shè)置在實施例1的開關(guān)電源裝置的諧振期間檢測電路的結(jié)構(gòu)例2的示意圖。圖8所示的諧振期間檢測電路12具有通過耦合電容器20并聯(lián)地連接在輔助線圈P2上的整流器19、并聯(lián)地連接在該整流器19上的電壓檢測電阻R3，電壓檢測電阻R3的兩端電壓作為諧振期間檢測信號輸出到控制電路11。
下面對所構(gòu)成的實施例1的諧振型的開關(guān)電源裝置的動作進行說明?；镜膭幼髋c現(xiàn)有的開關(guān)電源裝置的動作(圖2乃至圖4所示的時間圖)相同，這里，參照圖9以及圖3所示的時間圖，對輔助線圈P2、諧振期間檢測電路12的動作進行說明。
此外，在圖9中，IP1表示一次線圈P1中流過的電流、VQ2表示第二開關(guān)元件Q2的兩端電壓、VP2表示輔助線圈P2的兩端電壓、VR1表示電壓檢測電阻R1的兩端電壓、VR2表示電壓檢測電阻R2的兩端電壓、VR3表示電壓檢測電阻R3的兩端電壓。
首先，諧振變壓器T的二次線圈S的感應(yīng)電壓VS，在第二開關(guān)元件Q2閉合并且通過諧振變壓器T向二次側(cè)供給能量的期間t1，被箝位在將輸出電壓與整流器D0的正向電壓降相加而得到的電壓。
在第二開關(guān)元件Q2閉合、但不從諧振變壓器T的一次側(cè)向二次側(cè)供給能量的期間t2，形成比輸出電壓低的電壓。諧振變壓器T的輔助線圈P2被緊耦合在二次線圈S上，因此在輔助線圈P2上感應(yīng)出與二次線圈S的匝數(shù)比倍的電壓VP2。
接著，在電壓檢測電路12，圖7所示的結(jié)構(gòu)例中，在電壓檢測電阻R1產(chǎn)生的電壓VR1，形成用整流器19從輔助線圈P2所感應(yīng)出的電壓只取出第二開關(guān)元件Q2閉合的期間(t1+t2)的波形。此外，將在電壓檢測電阻R1產(chǎn)生的電壓通過耦合電容器，以電壓檢測電阻R2只取出交流成分。
如圖9所示，在電壓檢測電阻R2產(chǎn)生的電壓VR2為正時，成為從諧振變壓器T的一次側(cè)向二次側(cè)供給能量的期間t1。
另外，在圖8所示的結(jié)構(gòu)例中，在電壓檢測電阻R3產(chǎn)生的電壓VR3形成如圖9所示那樣的波形。因此，控制電路11，通過在電壓檢測電阻R3產(chǎn)生的電壓VR3的電平，可以檢測向二次側(cè)供給能量的時間t1。例如在將期間t1的電壓設(shè)為V1、期間t2的電壓設(shè)為V2的情況下，在V1與V2間設(shè)定閾值，可以將在電壓檢測電阻R3產(chǎn)生的電壓VR3在閾值以上的期間判定為期間t1。
這樣，通過實施例1的開關(guān)電源裝置，通過檢測輔助線圈P2的電壓電平，可以檢測諧振變壓器T向二次側(cè)供給能量的期間t1。
另外，控制電路11，根據(jù)來自諧振期間檢測電路12的在電壓檢測電阻上產(chǎn)生的電壓進行控制，以使在從諧振變壓器T的一次側(cè)向二次側(cè)發(fā)送能量的期間t1內(nèi)繼續(xù)保持第二開關(guān)元件Q2的閉合狀態(tài)、以及第一開關(guān)元件Q1的關(guān)斷狀態(tài)。
因此，在向二次側(cè)供給能量的期間t1、第二開關(guān)元件Q2不會關(guān)斷，可以進行零電流開關(guān)，可以使第二開關(guān)元件Q2的開關(guān)損耗降低并提高效率。另外，如果將第二開關(guān)元件Q2的閉合期間設(shè)為大于等于期間t1并且將期間t2設(shè)定得更小，則可以降低損耗、并進一步提高效率。即，不引起諧振偏離，可以進行具有最佳的閉合期間的開關(guān)控制。另外，能夠以圖7以及圖8所示的簡單的電路結(jié)構(gòu)來檢測向諧振變壓器T的二次側(cè)供給能量的期間t1。
(諧振變壓器的結(jié)構(gòu)例)圖10是使設(shè)置在實施例1的開關(guān)電源裝置上的諧振變壓器的二次線圈與輔助線圈緊耦合的結(jié)構(gòu)例的示意圖。
圖10(a)中所示的諧振變壓器，在構(gòu)成由磁性體形成的磁心30的一個磁路的中央腳30a上，安裝具有片盤(flange)部31a～31c的圓柱體狀的分割繞線管31。在該分割繞線管31的片盤部31a、31b間纏繞一次線圈P1，在片盤部31b、31c間纏繞二次線圈S，在該二次線圈S上纏繞輔助線圈P2，輔助線圈P2被緊耦合在二次線圈S上。磁心30具有矩形的外形，在磁心30的磁路的縱向上平行地形成間隙35a、35b，以使構(gòu)成磁路30a、30b、30c。
如圖10(b)所示的諧振變壓器，在磁心30地中央腳30a上，安裝具有片盤部32的圓柱體狀的繞線管32，在該繞線管32上纏繞一次線圈P1，在該一次線圈P1上纏繞二次線圈S，在該二次線圈S上纏繞輔助線圈P2，使輔助線圈P2緊耦合在二次線圈S上。
如圖10(b)所示的例子中，各線圈相對于線圈架都在相同位置纏繞，但是在圖10(c)所示的例子中，相對于線圈架的位置錯開一次線圈P1與二次線圈S的纏繞位置，使一次線圈P1與二次線圈S松耦合，通過使二次線圈S與輔助線圈P2的纏繞位置一致，使輔助線圈P2比一次線圈P1更緊耦合在二次線圈。
實施例2對實施例2的諧振型的開關(guān)電源裝置進行說明。圖11是表示實施例2的開關(guān)電源裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
如圖11所示的實施例2的開關(guān)電源裝置，其特征在于，對于圖6所示的實施例1的開關(guān)電源裝置，替代在諧振變壓器T的二次側(cè)設(shè)置的整流器D0，在二次線圈S與平滑電容器14間設(shè)置由開關(guān)元件Q3與整流器18的并聯(lián)電路所構(gòu)成的同步整流電路，所述開關(guān)元件Q3由MOSFET等構(gòu)成。通過使用由MOSFET等構(gòu)成的開關(guān)元件Q3來進行同步整流動作，可以降低損耗。
另外，設(shè)置輔助線圈P2以及諧振期間檢測電路12a，諧振期間檢測電路12a，通過基于在輔助線圈P2產(chǎn)生的電壓的諧振期間檢測信號，使開關(guān)元件Q3開/關(guān)。
即，由于通過諧振期間檢測電路12a的諧振期間檢測信號使開關(guān)元件Q3開/關(guān)，因此只在從諧振變壓器T的一次側(cè)向二次側(cè)供給能量的期間t1使開關(guān)元件Q3閉合，從而可以進行同步整流動作。
實施例3下面對實施例3的諧振型開關(guān)電源裝置進行說明。圖12是表示實施例3的開關(guān)電源裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖12所示的實施例3的開關(guān)電源裝置是，圖6所示的實施例1的開關(guān)電源裝置與圖11所示的實施例2的開關(guān)電源裝置的組合。
即，諧振變壓器T，具有一次線圈P1、二次線圈S、緊耦合在該二次線圈S上的第一輔助線圈P2以及第二輔助線圈S2。在諧振變壓器T的一次側(cè)設(shè)置第一輔助線圈P2以及諧振期間檢測電路12，在二次側(cè)設(shè)置第二輔助線圈S2以及諧振期間檢測電路12a。
諧振期間檢測電路12，根據(jù)諧振變壓器T的第一輔助線圈P2的電壓，對從諧振變壓器T的一次側(cè)向二次側(cè)發(fā)送能量的期間進行檢測并輸出諧振期間檢測信號。控制電路11，根據(jù)來自諧振期間檢測電路12的諧振期間檢測信號進行控制，以使在從諧振變壓器T的一次側(cè)向二次側(cè)發(fā)送能量的期間繼續(xù)保持第二開關(guān)元件Q2的閉合狀態(tài)，以及第一開關(guān)元件Q1的關(guān)斷狀態(tài)。
在二次線圈S與平滑電容器14間設(shè)置由開關(guān)元件Q3與整流器18的并聯(lián)電路構(gòu)成的同步整流電路，所述開關(guān)元件Q3由MOSFET等構(gòu)成。諧振期間檢測電路12a，根據(jù)諧振變壓器T的第二輔助線圈S2的電壓，對從諧振變壓器T的一次側(cè)向二次側(cè)發(fā)送能量的期間進行檢測，通過諧振期間檢測信號使開關(guān)元件Q3開/關(guān)。
這樣通過實施例3的開關(guān)電源裝置，通過在諧振變壓器T的一次側(cè)以及二次側(cè)設(shè)置諧振期間檢測電路12、12a，使各個開關(guān)元件Q1～Q3能夠按照最佳的定時開/關(guān)。
此外，本發(fā)明并不限定于實施例1以及實施例3。在實施例1乃至實施例3中，雖然使用了交流電源1、全波整流電路2、以及平滑電容器3，但是連接在第一開關(guān)元件Q1與第二開關(guān)元件Q2的串聯(lián)電路的兩端的電源可以是非交流電源也可以使用直流電源。即，在本發(fā)明中，第一開關(guān)元件Q1與第二開關(guān)元件Q2的串聯(lián)電路被并聯(lián)地連接在非交流電源的輸出上。
另外，實施例1乃至實施例3中，在第一開關(guān)元件Q1的兩端連接電流諧振電容器Cri與電抗器Lr與諧振變壓器T的一次線圈P1的串聯(lián)電路，但是也可以例如在第二開關(guān)元件Q2的兩端，接續(xù)電流諧振電容器Cri與電抗器Lr與諧振變壓器T的一次線圈P1的串聯(lián)電路。
另外，在實施例1乃至實施例3中，在第一開關(guān)元件Q1的兩端連接電壓諧振電容器Crv，但是也可以例如在第二開關(guān)元件Q2的兩端連接電壓諧振電容器Crv。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的第一技術(shù)上的側(cè)面，使諧振變壓器的輔助線圈緊耦合在二次線圈，諧振期間檢測單元根據(jù)輔助線圈的電壓，對從諧振變壓器的一次側(cè)向二次側(cè)發(fā)送能量的期間進行檢測并輸出諧振期間檢測信號，因此可以正確地檢測向二次側(cè)供給能量的期間。
根據(jù)本發(fā)明的第二以及第三技術(shù)上的側(cè)面，可以以簡單的電路結(jié)構(gòu)，正確地檢測向二次側(cè)供給能量的期間。
根據(jù)本發(fā)明的第四技術(shù)上的側(cè)面，控制電路根據(jù)來自諧振期間檢測單元的諧振期間檢測信號進行控制，以使在從諧振變壓器的一次側(cè)向二次側(cè)發(fā)送能量的期間繼續(xù)保持各開關(guān)元件的閉合狀態(tài)或斷開狀態(tài)，因此，不引起諧振偏離，可以進行具有最佳的閉合期間的開關(guān)控制，從而可以提高效率。
根據(jù)本發(fā)明的第五技術(shù)上的側(cè)面，諧振期間檢測單元，由于通過諧振期間檢測信號使第三開關(guān)元件開/關(guān)，因此通過只在向二次側(cè)供給能量的期間使第三開關(guān)元件閉合，可以進行同步整流動作。
根據(jù)本發(fā)明的第六技術(shù)上的側(cè)面，通過在諧振變壓器的一次側(cè)以及二次側(cè)設(shè)置第一諧振期間檢測單元以及第二諧振期間檢測單元，可以使各個開關(guān)元件按照最佳的定時開/關(guān)。
工業(yè)上的使用可能性本發(fā)明可以適用于DC-DC轉(zhuǎn)換器、AC-DC轉(zhuǎn)換器等的開關(guān)電源裝置。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)電源裝置，其特征在于，具有諧振變壓器，其具有一次線圈、二次線圈、緊耦合在該二次線圈上的輔助線圈；第一串聯(lián)電路，其并聯(lián)地連接在非交流電源的輸出上，且將第一開關(guān)元件與第二開關(guān)元件串聯(lián)地進行連接；諧振電容器，其連接在所述第一開關(guān)元件或所述第二開關(guān)元件的兩端；第二串聯(lián)電路，其將諧振電抗器與所述諧振變壓器的一次線圈串聯(lián)地進行連接；整流平滑電路，其對所述諧振變壓器的二次線圈的電壓進行整流平滑；控制電路，其根據(jù)該整流平滑電路的輸出電壓，使所述第一開關(guān)元件與所述第二開關(guān)元件交替地開/關(guān)；和諧振期間檢測器，其根據(jù)所述諧振變壓器的輔助線圈的電壓，對從所述諧振變壓器的一次側(cè)向二次側(cè)發(fā)送能量的期間進行檢測并且輸出諧振期間檢測信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述諧振期間檢測器具有串聯(lián)地連接在所述輔助線圈上的整流器、并聯(lián)地連接在所述輔助線圈與所述整流器的串聯(lián)電路上的第一電阻、通過耦合電容器并聯(lián)地連接在該第一電阻上的第二電阻，輸出所述第二電阻的兩端電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述諧振期間檢測器具有通過耦合電容器并聯(lián)地連接在所述輔助線圈上的整流器、并聯(lián)地連接在該整流器上的電阻，輸出所述電阻的兩端電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述諧振期間檢測器，將所述諧振期間檢測信號輸出到所述控制電路；所述控制電路，根據(jù)來自所述諧振期間檢測器的諧振期間檢測信號進行控制，以使在從所述諧振變壓器的一次側(cè)向二次側(cè)發(fā)送能量的期間繼續(xù)保持所述各開關(guān)元件的閉合狀態(tài)或關(guān)斷狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述諧振期間檢測器，將所述諧振期間檢測信號輸出到所述控制電路；所述控制電路，根據(jù)來自所述諧振期間檢測器的諧振期間檢測信號進行控制，以使在從所述諧振變壓器的一次側(cè)向二次側(cè)發(fā)送能量的期間繼續(xù)保持所述各開關(guān)元件的閉合狀態(tài)或關(guān)斷狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述諧振期間檢測器，將所述諧振期間檢測信號輸出到所述控制電路；所述控制電路，根據(jù)來自所述諧振期間檢測器的諧振期間檢測信號進行控制，以使在從所述諧振變壓器的一次側(cè)向二次側(cè)發(fā)送能量的期間繼續(xù)保持所述各開關(guān)元件的閉合狀態(tài)或關(guān)斷狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述整流平滑電路，具有對所述諧振變壓器的二次線圈的電壓進行整流的第三開關(guān)元件；所述諧振期間檢測器，根據(jù)所述諧振期間檢測信號，使所述第三開關(guān)元件開/關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述整流平滑電路，具有對所述諧振變壓器的二次線圈的電壓進行整流的第三開關(guān)元件；所述諧振期間檢測器，根據(jù)所述諧振期間檢測信號，使所述第三開關(guān)元件開/關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述整流平滑電路，具有對所述諧振變壓器的二次線圈的電壓進行整流的第三開關(guān)元件，所述諧振期間檢測器，根據(jù)所述諧振期間檢測信號，使所述第三開關(guān)元件開/關(guān)。
10.一種開關(guān)電源裝置，其特征在于，具有諧振變壓器，其具有一次線圈、二次線圈、緊耦合在該二次線圈上的第一輔助線圈以及第二輔助線圈；第一串聯(lián)電路，其并聯(lián)地連接在非交流電源的輸出上，且將第一開關(guān)元件與第二開關(guān)元件串聯(lián)地進行連接；第二串聯(lián)電路，在所述第一開關(guān)元件或所述第二開關(guān)元件的兩端，串聯(lián)地連接諧振電容器、諧振電抗器、所述諧振變壓器的一次線圈；整流平滑電路，其對所述諧振變壓器的二次線圈的電壓進行整流平滑；控制電路，其根據(jù)該整流平滑電路的輸出電壓、使所述第一開關(guān)元件與所述第二開關(guān)元件交替地開/關(guān)；第一諧振期間檢測器，其根據(jù)所述諧振變壓器的第一輔助線圈的電壓，對從所述諧振變壓器的一次側(cè)向二次側(cè)發(fā)送能量的期間進行檢測并且輸出諧振期間檢測信號；和第二諧振期間檢測器，其根據(jù)所述諧振變壓器的第二輔助線圈的電壓，對從所述諧振變壓器的一次側(cè)向二次側(cè)發(fā)送能量的期間進行檢測并且輸出諧振期間檢測信號，所述整流平滑電路，具有對所述諧振變壓器的二次線圈的電壓進行整流的第三開關(guān)元件，所述第二諧振期間檢測器，根據(jù)所述諧振期間檢測信號，使所述第三開關(guān)元件開/關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種開關(guān)電源裝置，其具有簡單的電路結(jié)構(gòu)且可以正確地檢測從變壓器的一次側(cè)向二次側(cè)供給能量的期間。在對交流電源(1)的交流電壓進行整流的全波整流電路(2)的輸出兩端串聯(lián)地連接第一開關(guān)元件Q1與第二開關(guān)元件Q2，在第一開關(guān)元件Q1的兩端串聯(lián)地連接電流諧振電容器Cri、諧振電抗器Lr和諧振變壓器T的一次線圈P1，還具有對二次線圈S的電壓進行整流平滑的整流平滑電路D
文檔編號H02M3/337GK1950996SQ20058001358
公開日2007年4月18日 申請日期2005年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月28日
發(fā)明者大坂升平 申請人:三墾電氣株式會社