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)明涉及一種通過(guò)開關(guān)動(dòng)作生成并輸出預(yù)定的電壓，并且能夠進(jìn)行輕負(fù) 載時(shí)的穩(wěn)定控制的開關(guān)電源裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)開關(guān)元件進(jìn)行接通/關(guān)斷控制來(lái)進(jìn)行輸出電壓控制的開關(guān)電源裝置目前
用于OA設(shè)備或民用設(shè)備等。近年來(lái)，出于環(huán)境的考慮以及從節(jié)約能源的觀點(diǎn) 出發(fā)，要求開關(guān)電源裝置的高效化。對(duì)開關(guān)電源裝置中的開關(guān)元件進(jìn)行控制的 控制電路通常由1芯片的集成電路構(gòu)成，在集成電路的內(nèi)部具有用于啟動(dòng)該集 成電路的啟動(dòng)電路。
圖1是表示現(xiàn)有的回掃型開關(guān)電源裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。該開關(guān)電源裝置 如圖1所示，具備交流電源1、橋整流器2、常規(guī)濾波器用電容器3、變壓器4、 開關(guān)元件5、整流用二極管6、輸出電容器7、誤差放大器8、光電耦合器的發(fā) 光二極管(LED) 9a和光電晶體管9b、電容器10、輔助電源電路30以及控 制開關(guān)元件5的控制部50。
此外，例如將開關(guān)元件5和控制部50設(shè)置在1芯片的半導(dǎo)體裝置內(nèi)。并 且，該1芯片的半導(dǎo)體裝置具備以下的外部端子開關(guān)元件5的輸入端子(Drain 端子)、開關(guān)元件5的輸出端子(Source端子)、輔助電源電路30的輸入端子 (Vcc端子)、反饋信號(hào)輸入端子(FB端子)、過(guò)電流保護(hù)端子(OCP端子)、 以及控制部50的接地端子(GND端子)。此外，控制部50具備與Drain端子 連接的Start Up端子、Vcc端子、FB端子、GND端子、第一OCP端子、第二 OCP端子、以及用于對(duì)開關(guān)元件5輸出控制信號(hào)的DRV端子。
變壓器4具有一次線圈P和二次線圈Sl以及輔助線圈D,從開關(guān)電源裝 置的一次側(cè)電路向二次側(cè)電路傳遞能量。此外，開關(guān)元件5與變壓器4的一次 線圈P連接。
誤差放大器8連接在Vout-GNd之間 對(duì)應(yīng)輸出電壓Vout和內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓之差，控制在光電耦合器的LED9a中流過(guò)的電流。光電耦合器的LED9a并 聯(lián)連接電阻，把對(duì)于二次側(cè)電路的基準(zhǔn)電壓的誤差反饋給開關(guān)電源裝置的一次 側(cè)電路。此外，光電耦合器的光電晶體管9b對(duì)應(yīng)光電耦合器的LED9a的光進(jìn) 行動(dòng)作。光電晶體管9b的集電極與控制部50的FB端子連接，發(fā)射極接地。 在輔助線圈D上連接二極管11和備用電容器12來(lái)構(gòu)成輔助電源電路30。 并且，輔助電源電路30整流平滑在變壓器4的輔助線圈D中感應(yīng)出的電壓，
端子供電。
在開關(guān)元件5關(guān)斷的期間在變壓器4的二次線圏Sl中感應(yīng)出的電壓通過(guò) 整流用二極管6和輸出電容器7被整流平滑，作為二次側(cè)電路的輸出電壓從 Vout輸出給負(fù)載。
此外，圖2是表示控制部50內(nèi)部的結(jié)構(gòu)的電路圖。如圖2所示，控制部 50由內(nèi)部電源51、第一反轉(zhuǎn)電路52、磁滯比較器54、 BST比較器55、觸發(fā) 器56、啟動(dòng)電路57、恒流源60、晶體管61、 FB比較器62、 OCP比較器63、 OR電路64、 AND電路65、振蕩電路66、第二反轉(zhuǎn)電路67、第一和第二驅(qū)動(dòng) 電路68、 69以及第一和第二開關(guān)元件70、 71構(gòu)成。
內(nèi)部電源51根據(jù)從Vcc端子提供的電力，啟動(dòng)控制部50,并且對(duì)整個(gè)控 制部50提供動(dòng)作所需要的電力。此外，內(nèi)部電源51檢測(cè)磁滯比較器54的輸 出，在該輸出為H(高)電平的信號(hào)時(shí)進(jìn)行動(dòng)作，在該輸出為L(zhǎng)(低)電平的 信號(hào)時(shí)停止動(dòng)作，來(lái)停止對(duì)于整個(gè)控制部50的供電。
磁滯比較器54在Vcc端子的電壓為16.5V以上時(shí)輸出H電平的信號(hào)，然 后在Vcc的電壓降低至IOV以下時(shí)輸出L電平的信號(hào)。
第一反轉(zhuǎn)電路52使磁滯比較器54的輸出反轉(zhuǎn)然后將其輸出。
啟動(dòng)電路57由恒流源80和開關(guān)81構(gòu)成，為了對(duì)內(nèi)部電源51供電流過(guò)啟 動(dòng)電流。在此，恒流源80的輸入端子與StartUp端子連接，從外部的Drain端 子接受供電。啟動(dòng)電路57在開關(guān)81接通時(shí)，經(jīng)由Vcc端子把恒流源80的電 流提供給輔助電源電路30的備用電容器12來(lái)對(duì)其進(jìn)行充電。此外，啟動(dòng)電路 57內(nèi)的開關(guān)81在第一反轉(zhuǎn)電路52的輸出為H電平的信號(hào)時(shí)切換為接通，在 第一反轉(zhuǎn)電路52的輸出為L(zhǎng)電平的信號(hào)時(shí)切換為關(guān)斷。因此，啟動(dòng)電路57部50時(shí)，接通開關(guān)81 來(lái)提供啟動(dòng)電 流。
恒流源60通過(guò)在外部與FB端子連接的光電耦合器的光電晶體管9b和電 容器IO，在FB端子生成來(lái)自二次側(cè)電路的反饋電壓。
晶體管61的基極與FB端子連接，對(duì)應(yīng)FB端子的反饋電壓晶體管61接 通，流過(guò)發(fā)射極電流。
BST比較器55在與晶體管61中流過(guò)的電流量相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)降低至預(yù) 定電壓值以下時(shí)輸出H電平的信號(hào)。在輕負(fù)載(或者無(wú)負(fù)載)時(shí)，為了通過(guò) 光電耦合器的LED9a和光電晶體管9b的動(dòng)作使電容器IO放電，F(xiàn)B端子電壓 降低。因此，BST比較器55在通常的負(fù)載時(shí)輸出L電平的信號(hào)，在輕負(fù)載時(shí) 輸出H電平的信號(hào)。
OCP端子與Source端子連接，被施加與開關(guān)元件5中流過(guò)的電流量相對(duì) 應(yīng)的電壓，對(duì)FB比較器62以及OCP比較器63輸出電壓信號(hào)。
FB比較器62在從OCP端子輸出的電壓信號(hào)高于與在晶體管61中流過(guò)的 電流量對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)時(shí)輸出H信號(hào)。由此，F(xiàn)B比較器62當(dāng)在OCP端子輸 入的電壓信號(hào)的電壓值超過(guò)了在FB端子所示的與來(lái)自二次側(cè)電路的反饋量相 對(duì)應(yīng)的電壓值時(shí)，經(jīng)由OR電路64向觸發(fā)器56的R端子輸出H電平的信號(hào)， 使開關(guān)元件5關(guān)斷，將二次側(cè)電路的輸出電壓值控制為恒定。
OCP比較器63當(dāng)在OCP端子輸入的電壓信號(hào)超過(guò)了預(yù)定電壓值時(shí)，設(shè) 為在開關(guān)元件5中流過(guò)的電流量為過(guò)電流，輸出H信號(hào)。
OR電路64在從BST比較器55、 FB比較器62以及OCP比較器63中的 某一個(gè)輸入了H信號(hào)時(shí)，對(duì)觸發(fā)器56的R端子輸出H信號(hào)。
振蕩電路66生成決定開關(guān)元件5的最大占空比的最大占空比信號(hào)，然后 將其輸出給AND電路65,并且生成決定開關(guān)元件5的振蕩頻率的時(shí)鐘信號(hào)， 然后將其輸出給觸發(fā)電路56的S端子。由此，振蕩電路66在過(guò)負(fù)載時(shí)限制開 關(guān)元件5的接通寬度，防止流過(guò)過(guò)電流。
觸發(fā)電路56根據(jù)在S端子輸入的時(shí)鐘信號(hào)和在R端子輸入的信號(hào)，從Q 端子輸出控制信號(hào)。觸發(fā)電路56的輸出端子(Q端子)與AND電路65的輸 入端子連接。此外，AND電路65的輸出經(jīng)由第二反轉(zhuǎn)電路67與第一和第二驅(qū)動(dòng)電路68、 69連接。第一驅(qū)動(dòng)電路68與P型MOSFET構(gòu)成的第一開關(guān)元 件70的柵極端子連接,第二驅(qū)動(dòng)電路69與N型MOSFET構(gòu)成的第二開關(guān)元 件71的柵極端子連接。對(duì)應(yīng)AND電路65的輸出交互地驅(qū)動(dòng)第一和第二開關(guān) 元件70、 71,由此對(duì)開關(guān)元件5進(jìn)行接通/關(guān)斷控制。
然后，說(shuō)明現(xiàn)有的開關(guān)電源裝置的動(dòng)作。首先，由交流電源l輸出的正弦 波電壓在橋整流器2中進(jìn)行整流，通過(guò)電容器3經(jīng)由變壓器4的一次線圈P 輸入到開關(guān)元件5的Drain端子。另一方面，因?yàn)殚_關(guān)81接通，所以啟動(dòng)電 路57通過(guò)恒流源80對(duì)輔助電源電路30的備用電容器12供給電流來(lái)對(duì)其進(jìn)行 充電，直到Vcc端子的電壓超過(guò)16.5V為止。當(dāng)Vcc端子的電壓超過(guò)16.5V， 內(nèi)部電源51開始動(dòng)作，開始對(duì)控制部50供電時(shí)，驅(qū)動(dòng)電^各57關(guān)斷開關(guān)81, 停止供給啟動(dòng)電 流。
當(dāng)Vcc端子的電壓超過(guò)16.5V開始了控制部50的動(dòng)作時(shí)，開關(guān)元件5開 始進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作。因此，對(duì)變壓器4的各個(gè)線圏供給能量，在二次線圈S1以 及輔助線圈D中流過(guò)電流。
在二次線圈Sl中流過(guò)的電流成為通過(guò)整流用二極管6以及輸出電容器7 整流平滑后的直流電流，從Vout對(duì)外部的負(fù)栽進(jìn)行輸出。
通過(guò)反復(fù)進(jìn)行開關(guān)元件5的開關(guān)動(dòng)作，Vout的輸出電壓漸漸地上升。然 后，當(dāng)Vout的輸出電壓達(dá)到在誤差放大器8中設(shè)定的基準(zhǔn)電壓時(shí)，在光電耦 合器的LED9a中流過(guò)的電流增加。于是，在光電耦合器的光電晶體管9b中流 過(guò)的電流增加。因此，電容器10進(jìn)行放電，F(xiàn)B端子的電壓降低。由此，控制 部50控制開關(guān)元件5，使Vout的輸出電壓穩(wěn)定。在停止了開關(guān)元件5的開關(guān) 動(dòng)作的期間，如從圖3的時(shí)刻tl到t2之間所示，通過(guò)恒流源60的電流對(duì)電容 器10進(jìn)行充電，F(xiàn)B端子的電壓Vfb增加。
在輔助線圈D中流過(guò)的電流通過(guò)二極管11和備用電容器12進(jìn)行整流平 滑，用作控制部50的輔助電源，對(duì)Vcc端子供電。如上所述，當(dāng)Vcc端子一 度達(dá)到啟動(dòng)電壓(16.5V)時(shí)，啟動(dòng)電路57內(nèi)的開關(guān)81關(guān)斷。因此，由輔助 電源電路30進(jìn)行啟動(dòng)后的針對(duì)Vcc端子的供電。輔助線圈D的極性因?yàn)榕c二 次線圈Sl相同，所以Vcc的電壓與Vout的輸出電壓成比例。
當(dāng)與Vout連接的負(fù)載成為輕負(fù)載時(shí)，對(duì)應(yīng)相對(duì)于在誤差放大器中設(shè)定的基準(zhǔn)電壓的Vout電壓的誤差，在光電耦合器的LED9a中流過(guò)的電流增加。于 是，在光電耦合器的光電晶體管9b中流過(guò)的電流增加。因此，電容器10進(jìn)行 放電，F(xiàn)B端子的電壓降低。由此，控制部50重置觸發(fā)器56,停止開關(guān)元件5 的接通/關(guān)斷控制或者增大未運(yùn)行(offduty)的時(shí)間，即，使控制部50間歇地 進(jìn)行控制。
在FB端子的電壓降低開關(guān)元件5的振蕩停止的期間，在光電耦合器的 LED9a中流過(guò)的電流減少。并且，與此相伴，在光電耦合器的光電晶體管9b 中流過(guò)的電流減少。由此，通過(guò)恒流源60對(duì)電容器10進(jìn)行充電，F(xiàn)B端子的 電壓上升。開關(guān)電源裝置反復(fù)進(jìn)行以上的動(dòng)作，在輕負(fù)載時(shí)，通過(guò)增加開關(guān)元 件的關(guān)斷時(shí)間的間歇控制來(lái)控制電壓。
如圖3所示，變壓器4的輔助線圈D在開關(guān)元件5的動(dòng)作時(shí)對(duì)備用電容 器12進(jìn)行充電，使Vcc電壓上升。但是，在開關(guān)元件5的控制停止時(shí)，因?yàn)?備用電容器12進(jìn)行放電，所以Vcc電壓降低。如上所述，在無(wú)負(fù)載(輕負(fù)載) 時(shí)，開關(guān)元件5的接通/關(guān)斷控制停止，所以基于輔助線圈D的充電能量減少。 并且，當(dāng)開關(guān)元件5的振蕩停止時(shí)間變長(zhǎng)Vcc電壓持續(xù)下降，成為作為最低動(dòng) 作電壓的Vcc off (10V)以下時(shí)，內(nèi)部電源51停止。結(jié)果，如圖3的時(shí)刻t4 所示，需要進(jìn)行控制部50的重新啟動(dòng)動(dòng)作。如此，當(dāng)負(fù)載一側(cè)在備用時(shí)成為 輕負(fù)載的時(shí)候，控制部50停止動(dòng)作需要進(jìn)行重新啟動(dòng)動(dòng)作，這對(duì)于要求持續(xù) 供電的負(fù)載一側(cè)的設(shè)備來(lái)說(shuō)成為不良的情況，需要對(duì)策。
在專利文獻(xiàn)1中記載了可以降低負(fù)載一側(cè)在待機(jī)狀態(tài)時(shí)的耗電量的開關(guān) 電源。該開關(guān)電源在一次側(cè)電路的正極線和負(fù)極線之間具備啟動(dòng)電流的恒流化 電路。并且，負(fù)載一側(cè)在待機(jī)狀態(tài)時(shí)，還使啟動(dòng)用恒流與該開關(guān)電源的間歇?jiǎng)?作相配合地進(jìn)行間歇?jiǎng)幼?。即，該開關(guān)電源在為通常的負(fù)載時(shí)使用現(xiàn)有的輔助 電源電路對(duì)開關(guān)元件的控制電路進(jìn)行供電，并且，在輕負(fù)載時(shí)，當(dāng)開關(guān)元件的 未運(yùn)行的時(shí)間變長(zhǎng)時(shí)，使恒流化電路進(jìn)行動(dòng)作來(lái)對(duì)控制電路進(jìn)行供電。結(jié)果， 可以維持控制電路所需要的最低動(dòng)作電壓以上的電壓。根據(jù)該開關(guān)電源，相對(duì) 于啟動(dòng)用恒流*接通的時(shí)間，可以增加關(guān)斷的時(shí)間。此外，由于啟動(dòng)用電流為恒 流，所以即使提高電源的輸入電壓?jiǎn)?dòng)用電流也不會(huì)增加，可以降低啟動(dòng)用電 流的耗電。結(jié)果，可以對(duì)待機(jī)時(shí)的節(jié)能作出貢獻(xiàn)。專利文獻(xiàn)1特開2003-164150號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容
但是，專利文獻(xiàn)1中記載的開關(guān)電源相對(duì)于現(xiàn)有的開關(guān)電源設(shè)置了恒流化 電路，并且還對(duì)輔助電源電路附加了晶體管、電阻、二極管等，所以部件數(shù)量 增多。因此，導(dǎo)致裝置的大型化，成本的增加，以及不良率的升高。
本發(fā)明是為了解決上述的現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題而提出的，其目的在于，提供一種 開關(guān)電源裝置，該開關(guān)電源裝置不需要增加構(gòu)成部件的數(shù)量，能夠防止伴隨輕 負(fù)載時(shí)的針對(duì)開關(guān)元件控制部的供電降低的控制部停止。
本發(fā)明第一方式的開關(guān)電源裝置具備具有一次線圈和二次線圈以及輔助 線圈的變壓器；與所述變壓器的一次線圏連接的開關(guān)元件；在對(duì)所述變壓器的 一次線圈輸入了電壓時(shí)，對(duì)所述開關(guān)元件進(jìn)行接通/關(guān)斷控制，由此在所述變 壓器的二次線圏和輔助線圈中感應(yīng)出電壓的控制電路；用于整流平滑在所述變 壓器的二次線圈中感應(yīng)出的電壓后輸出給負(fù)載的整流平滑電路；整流平滑在所 述變壓器的輔助線圈中感應(yīng)出的電壓，并且對(duì)自己具有的電容器進(jìn)行充電來(lái)對(duì) 所述控制電路供電的輔助電源電路；以及在啟動(dòng)所述控制電路時(shí)以及在所述負(fù) 載為輕負(fù)載并且所述開關(guān)元件關(guān)斷時(shí)，對(duì)所述輔助電源電路的電容器供給電流 的啟動(dòng)電^各。
沖艮據(jù)本發(fā)明第一方式的開關(guān)電源裝置，不需要增加構(gòu)成部件的數(shù)量，就能 夠防止伴隨輕負(fù)載時(shí)針對(duì)開關(guān)元件控制部的供電降低的控制部停止。
圖1是表示現(xiàn)有的開關(guān)電源裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖2是表示現(xiàn)有的開關(guān)電源裝置的控制部的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖3是表示現(xiàn)有的開關(guān)電源裝置的各部的動(dòng)作的波形圖。
圖4是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置的控制部的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖5是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置的各部的動(dòng)作的波形圖。 圖6是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置的控制部的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖7是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置的各部的動(dòng)作的波形圖。
具體實(shí)施例方式
以下根據(jù)附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的開關(guān)電源裝置的實(shí)施例。 (實(shí)施例1 )
以下參照
本發(fā)明的實(shí)施例。本發(fā)明實(shí)施例1的開關(guān)電源裝置的整
體結(jié)構(gòu)與使用圖1說(shuō)明過(guò)的現(xiàn)有的開關(guān)電源裝置相同，將圖1、 2中的控制部 50置換為圖4中記載的控制部50a。在此，控制部50a對(duì)應(yīng)本發(fā)明的控制電5各， 控制開關(guān)元件5的接通/關(guān)斷。即本發(fā)明實(shí)施例1的開關(guān)電源裝置具有與變壓 器4的一次線圈P連接的開關(guān)元件5，在對(duì)變壓器4的一次線圈輸入了電壓時(shí)， 控制部50a對(duì)開關(guān)元件5進(jìn)行接通/關(guān)斷控制，由此整流平滑在變壓器4的二 次線圈Sl中感應(yīng)出的電壓，從Vout輸出給外部的負(fù)載。此外，在輔助線圈D 上連接二極管11和備用電容器12來(lái)構(gòu)成輔助電源電路30。并且，輔助電源 電路30整流平滑在變壓器4的輔助線圈D中感應(yīng)出的電壓，并且對(duì)輔助電源 電路30具備的備用電容器12進(jìn)行充電來(lái)對(duì)控制部50a的Vcc端子供電。此外， 在圖4以及表示后述的各個(gè)實(shí)施例的附圖中，以與上述相同的符號(hào)表示與圖2 中的構(gòu)成要素相同或相等的構(gòu)成要素，并省略重復(fù)的說(shuō)明。
首先，說(shuō)明實(shí)施例l的結(jié)構(gòu)。實(shí)施例1的開關(guān)電源裝置的控制部50a，取 代圖2所示的開關(guān)電源裝置的控制部50中的第一反轉(zhuǎn)電路52，具備OR電路 53。
對(duì)OR電路53的輸入端子輸入磁滯比較器54的反轉(zhuǎn)輸出和BST比較器 55的輸出。即，在由磁滯比較器54輸出了 L電平的信號(hào)時(shí)，或者由BST比 較器55輸出了 H電平的信號(hào)時(shí)，OR電路53輸出H電平的信號(hào)使開關(guān)81接 通。
因此，在啟動(dòng)控制部50a時(shí)，以及在負(fù)載為輕負(fù)載并且開關(guān)元件5關(guān)斷時(shí)， 啟動(dòng)電路57對(duì)輔助電源電路30的備用電容器12供給電流來(lái)對(duì)其進(jìn)行充電， 使Vcc端子電壓上升。
然后，說(shuō)明如上那樣構(gòu)成的實(shí)施例1的作用。首先，通過(guò)橋整流器2對(duì)由 交流電源1輸出的正弦波電壓進(jìn)行整流，通過(guò)電容器3經(jīng)由變壓器4的一次線 圈p輸入給開關(guān)元件5的Drain端子。另一方面，因?yàn)殚_關(guān)81接通，所以啟 動(dòng)電路57通過(guò)恒流源80對(duì)輔助電源電路30的備用電容器12供給電流來(lái)對(duì)其進(jìn)行充電，直到Vcc端子的電壓超過(guò)16.5V為止。當(dāng)Vcc端子的電壓超過(guò)16.5V, 內(nèi)部電源51開始動(dòng)作，開始對(duì)控制部50供電時(shí)，驅(qū)動(dòng)電^各57關(guān)斷開關(guān)81, 停止供給啟動(dòng)電流。
當(dāng)Vcc的電壓超過(guò)16.5V開始了控制部50的動(dòng)作時(shí)，開關(guān)元件5開始進(jìn) 行開關(guān)動(dòng)作。于是，對(duì)變壓器4的各個(gè)線圈供給能量，在二次線圈S1以及輔 助線圈D中流過(guò)電流。
在二次線圈Sl中流過(guò)的電流成為通過(guò)整流用二極管6以及輸出電容器7 整流平滑后的直流電流，從Vout對(duì)外部的負(fù)載進(jìn)行輸出。
在通常的負(fù)載時(shí)，開關(guān)元件5通過(guò)連續(xù)振蕩動(dòng)作進(jìn)行動(dòng)作。此時(shí)的通過(guò)使 用誤差放大器8、光電耦合器的LED9a以及光電晶體管9b的反饋進(jìn)行的輸出 電壓穩(wěn)定化動(dòng)作與在圖1、 2中說(shuō)明過(guò)的現(xiàn)有技術(shù)相同，省略重復(fù)的說(shuō)明。
然后，說(shuō)明輕負(fù)載(或者無(wú)負(fù)載)時(shí)實(shí)施例1的開關(guān)電源的動(dòng)作。隨著與 Vout連接的負(fù)載漸漸地成為輕負(fù)載，對(duì)應(yīng)相對(duì)于在誤差放大器8中設(shè)定的基 準(zhǔn)電壓的Vout電壓的誤差，在光電耦合器的LED9a中流過(guò)的電流增加。于是， 在光電耦合器的光電晶體管9b中流過(guò)的電流增加。因此，電容器10進(jìn)行放電， FB端子的電壓降低。由此，控制部50a內(nèi)的BST比較器55輸出H電平的信 號(hào)。BST比較器55的H電平的信號(hào)被輸入給觸發(fā)器56的R端子。于是，觸 發(fā)器56被重置，停止開關(guān)元件5的振蕩。與此同時(shí)，BST比較器55的H電 平的輸出信號(hào)使OR電路53的輸出成為H電平，使開關(guān)81接通。
因此，例如從圖5的時(shí)刻t2到t3所示，啟動(dòng)電路57經(jīng)由StartUp端子對(duì) Vcc端子供給電流(Istartup)，對(duì)備用電容器12進(jìn)行充電。結(jié)果，可以抑制虛 線所示的Vcc端子電壓的降低。
當(dāng)在時(shí)刻t2, FB端子的電壓降低開關(guān)元件5的振蕩停止后，二次側(cè)電路 的電壓降低，在光電耦合器的LED9a中流過(guò)的電流減少。然后，與此相伴， 光電耦合器的光電晶體管9b中流過(guò)的電流減少。由此，從恒流源60對(duì)電容器 IO進(jìn)行充電，F(xiàn)B端子的電壓上升。結(jié)果，在時(shí)刻t3， BST比較器55輸出L 電平的信號(hào)。由此，控制電路50a重新開始開關(guān)元件5的接通/關(guān)斷控制。與 此同時(shí)，OR電路53輸出L電平的信號(hào)關(guān)斷開關(guān)81，停止通過(guò)啟動(dòng)電路57 進(jìn)行的電流供給。通過(guò)大于控制部50a的電流地設(shè)定啟動(dòng)電路57的電流，可以改變VCC端子電壓的降低的電壓斜率。
在圖3中說(shuō)明過(guò)的現(xiàn)有技術(shù)中的啟動(dòng)電路57僅在最初的啟動(dòng)時(shí)或者在電
源接通后的重新啟動(dòng)時(shí)供給電流。但是，實(shí)施例1的開關(guān)電源裝置的啟動(dòng)電路
57與現(xiàn)有技術(shù)不同，不僅在啟動(dòng)時(shí)，還在輕負(fù)載時(shí)開關(guān)元件5的控制停止的 情況下供給電流。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的開關(guān)電源裝置，不需要增加裝置內(nèi)的構(gòu) 成部件的數(shù)量，就能夠防止伴隨輕負(fù)載時(shí)(或者無(wú)負(fù)載時(shí))針對(duì)控制部50a的 供電降低(Vcc端子電壓降低)的內(nèi)部電源51以及控制部50a的停止。因此， 實(shí)施例1的開關(guān)電源裝置可以防止由控制部50a的重新啟動(dòng)動(dòng)作中斷針對(duì)負(fù)載 的供電的情況，可以持續(xù)地進(jìn)行穩(wěn)定的供電。
此外，啟動(dòng)電if各57在負(fù)載為輕負(fù)載并且開關(guān)元件5關(guān)斷時(shí)，經(jīng)由StartUp 端子對(duì)Vcc端子供給電流，對(duì)備用充電器12進(jìn)行充電，由此抑制Vcc端子電 壓的降低。因此，不僅可以得到上述的效果，還可以得到以下的效果降低僅 在開關(guān)元件5停止振蕩時(shí)使啟動(dòng)電路57進(jìn)行動(dòng)作導(dǎo)致的損失。
此外，啟動(dòng)電^各57經(jīng)由StartUp端子與開關(guān)元件5的漏^L端子連接。即， 開關(guān)元件5和啟動(dòng)電路57都使用經(jīng)由一次線圈P對(duì)漏極端子供給的電力，如 上所述，因?yàn)椴粫?huì)出現(xiàn)兩者同時(shí)進(jìn)行動(dòng)作的情況所以不會(huì)成為問(wèn)題，還具有可 以公用端子的優(yōu)點(diǎn)。
此外，作為實(shí)施例l的變形例，可以采用以下的結(jié)構(gòu)啟動(dòng)電i 各57內(nèi)的 恒流源80根據(jù)BST比較器55的輸出，在該輸出為H電平的信號(hào)時(shí)，可以把 在Vcc端子流過(guò)的電流量切換為大的值。即，相對(duì)于啟動(dòng)控制電路50a時(shí)(在 磁滯比較器54的輸出信號(hào)為L(zhǎng)電平時(shí))供給的電流量，啟動(dòng)電路57增大在 負(fù)載為輕負(fù)載并且開關(guān)元件5關(guān)斷時(shí)(BST比較器55的輸出信號(hào)為H電平時(shí)) 供給的電流量。
由此，啟動(dòng)電路57可以進(jìn)一步抑制Vcc端子電壓的降低，所以有利于內(nèi) 部電源51以及控制部50a的動(dòng)作的穩(wěn)定。此外，當(dāng)考慮控制部50a的Vcc端 子與GND端子產(chǎn)生短路的異常動(dòng)作時(shí)，磁滯比較器54始終輸出L電平的信 號(hào)。
在該期間，根據(jù)該信號(hào)啟動(dòng)電路57內(nèi)的開關(guān)81持續(xù)接通。因此，在恒流源80的電流量始終為較大的設(shè)定時(shí)，產(chǎn)生啟動(dòng)電路57的發(fā)熱量變大安全性欠 佳的問(wèn)題。但是，在本變形例中，啟動(dòng)電路57僅在負(fù)載為輕負(fù)載并且開關(guān)元 件5關(guān)斷時(shí)(BS丁比較器55的輸出信號(hào)為H電平時(shí))使供給的電流量大。因 此，具有能夠抑制上迷的異常時(shí)的啟動(dòng)電路57的發(fā)熱的優(yōu)點(diǎn)。
并且，當(dāng)考慮作為開關(guān)電源裝置的輸出端的Vout與Gnd發(fā)生短路的情況 時(shí)，即使開關(guān)元件5進(jìn)行接通/關(guān)斷動(dòng)作，輔助線圈D也幾乎不產(chǎn)生電壓，幾 乎無(wú)法對(duì)備用電容器12進(jìn)行充電。因此，當(dāng)Vcc端子電壓與開關(guān)動(dòng)作無(wú)關(guān)地 降低，成為作為最低動(dòng)作電壓的Vccoff (10V)以下時(shí)，內(nèi)部電源51停止， 需要進(jìn)行控制部50的重新啟動(dòng)動(dòng)作。之后，雖然啟動(dòng)電路57對(duì)備用電容器 12進(jìn)行充電來(lái)重新啟動(dòng)控制部50a,但如上所述幾乎無(wú)法通過(guò)輔助線圏D進(jìn) 行充電，所以控制部50a反復(fù)進(jìn)行停止/重新啟動(dòng)(開關(guān)動(dòng)作重新開始)。在恒 流電源80的電流量始終為大的設(shè)定時(shí)，縮短從控制部50a的停止到重新啟動(dòng) 為止的時(shí)間，開關(guān)元件5由于開關(guān)動(dòng)作發(fā)熱量增大，產(chǎn)生安全性欠佳的問(wèn)題。 但是，在該實(shí)施例l的變形例中，啟動(dòng)電路57僅在負(fù)載為輕負(fù)載并且開關(guān)元 件5關(guān)斷時(shí)(BST比較器55的輸出信號(hào)為H電平時(shí))使供給的電流量大。因 此，可以抑制上述的輸出端短路時(shí)的開關(guān)元件5的發(fā)熱。
此外，實(shí)施例1的其他的變形例，還可以采用以下的結(jié)構(gòu)磁滯比較器 54根據(jù)BST比較器55的輸出，在該輸出為H電平的信號(hào)時(shí)，把在磁滯比較 器54中預(yù)先設(shè)定的最低動(dòng)作電壓Vccoff切換為比初始的最低動(dòng)作電壓(在實(shí) 施例1中為10V)小的值。即，控制部50a在負(fù)載為輕負(fù)載并且開關(guān)元件5關(guān) 斷時(shí)(BST比較器55的輸出信號(hào)為H電平時(shí))，低于預(yù)先設(shè)定的值(在實(shí)施 例1中為10V )地設(shè)定停止控制部50a的動(dòng)作的設(shè)定電壓值(例如8~9V )。由 此，控制部50a即使在產(chǎn)生了啟動(dòng)電路57的不穩(wěn)定動(dòng)作的情況下，也可以防 止Vcc端子電壓低于最低動(dòng)作電壓Vccoff，有助于內(nèi)部電源51以及控制部50a 的動(dòng)作的穩(wěn)定。
此外，本發(fā)明實(shí)施例1的開關(guān)電源裝置不限于PWM控制的回掃型，還可 以用于模擬共振控制的回掃型或前饋型，可以用于全部的從變壓器輔助線圈提 供控制電源的開關(guān)電源裝置。這對(duì)后述的實(shí)施例2的開關(guān)電源裝置也相同。 (實(shí)施例2 )本發(fā)明實(shí)施例2的開關(guān)電源裝置的整體結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有以及實(shí)施例1的開關(guān)電
源裝置相同，將圖1 、圖2中的控制部50置換為圖6中記載的控制部50b。
首先，說(shuō)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)。相對(duì)于圖4所示的實(shí)施例1的開關(guān)電源裝置 的控制部50a具有的結(jié)構(gòu)，實(shí)施例2的開關(guān)電源裝置的控制部50b追加了 AND 電路58和判定電路59。
AND電路58設(shè)置在BST比較器55的輸出端子和OR電路53的輸入端 子之間。并且，在判定電路59的輸出信號(hào)和BST比較器59的輸出信號(hào)全部 為H電平時(shí)，AND電^各58對(duì)OR電^各53輸出H電平的信號(hào)。
判定電路59與Vcc端子和AND電路58的輸入端子連接，判定由輔助電 源電路30對(duì)控制部50b提供的電壓值(Vcc端子電壓值)是否為預(yù)定電壓以 上。判定電路59由恒壓源Reg和開關(guān)元件83以及齊納二極管82構(gòu)成，在Vcc 端子電壓低于齊納二極管82的擊穿電壓時(shí)，對(duì)AND電路58輸出H電平的信 號(hào)。在此，當(dāng)把齊納二極管82的擊穿電壓設(shè)為Vccbias時(shí)，把Vccbias設(shè)定為 比啟動(dòng)開始電壓值小、比最低動(dòng)作電壓值大的值即可。在實(shí)施例2中，啟動(dòng)開 始電壓值為16.5V,最低動(dòng)作電壓值為10V。所以，應(yīng)該設(shè)定齊納二極管82 的擊穿電壓值，使其成為IIV或12V左右。
在OR電路53的輸入端子輸入磁滯比較器54的反轉(zhuǎn)輸出和AND電路58 的輸出。即，在由磁滯比較器54輸出了 L電平的信號(hào)時(shí)，或者在由AND電 路58輸出了 H電平的信號(hào)時(shí)，OR電路53輸出H電平的信號(hào)接通開關(guān)81。
因此，在負(fù)載為輕負(fù)載并且開關(guān)元件5關(guān)斷的情況下(BST比較器55的 輸出信號(hào)為H電平)，僅在判定電路59的判定結(jié)果為預(yù)定電壓值以下時(shí)(判 定電路59的輸出信號(hào)為H電平)，啟動(dòng)電路57對(duì)輔助電源電路30的備用電 容器12供給電流來(lái)對(duì)其進(jìn)行充電，使Vcc端子電壓升高。
其他的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，省略重復(fù)的說(shuō)明。
然后，說(shuō)明上述那樣構(gòu)成的實(shí)施例2的作用。Vcc的電壓超過(guò)16.5V控制 部50b的動(dòng)作開始，通過(guò)反饋實(shí)現(xiàn)二次側(cè)電路的輸出電壓穩(wěn)定的動(dòng)作與實(shí)施例 l相同，省略重復(fù)的說(shuō)明。
然后，說(shuō)明在為輕負(fù)載(或無(wú)負(fù)載)時(shí)實(shí)施例2的開關(guān)電源裝置的動(dòng)作。 隨著與Vout連接的負(fù)載漸漸地成為輕負(fù)載，對(duì)應(yīng)相對(duì)于在誤差放大器8中設(shè)定的基準(zhǔn)電壓的Vout電壓的誤差，在光電耦合器的LED9a中流過(guò)的電流 增加。于是，在光電耦合器的光電晶體管9b中流過(guò)的電流增加。由此，控制 部50b內(nèi)的BST比較器55輸出H電平的信號(hào)。該H電平的信號(hào)被輸入給觸 發(fā)器56的R端子來(lái)重置觸發(fā)器56,停止開關(guān)元件5的振蕩(例如圖7中的時(shí) 刻t3 )。與此同時(shí)，由BST比較器55輸出的H電平的信號(hào)被輸入給AND電 3各58的輸入端子。
此時(shí)，在判定電路59的判定結(jié)果為預(yù)定電壓值(Vccbias)以下時(shí)(判定 電路59的輸出信號(hào)為H電平)，AND電路58輸出H電平的信號(hào)，經(jīng)由OR 電路53接通開關(guān)81。但是，在圖7的時(shí)刻t3-t4期間，因?yàn)閂cc電壓值高于 Vccbias,所以開關(guān)81 —直關(guān)斷。因此，啟動(dòng)電路57在時(shí)刻t3-t4期間不向Vcc 端子供給電流(Istartup)。
根據(jù)圖7可知，Vcc端子電壓在時(shí)刻t4下降到Vccbias的值。因此，判定 電路59對(duì)AND電路58輸出H電平的信號(hào)，經(jīng)由OR電路控制開關(guān)81使其 接通。結(jié)果，啟動(dòng)電路57開始對(duì)Vcc端子供給電流(Istartup),對(duì)備用電容 器12進(jìn)行充電。由此，可以抑制Vcc端子電壓的降低。
當(dāng)在時(shí)刻t3，在由于FB端子的電壓降低而開關(guān)元件5的振蕩停止之后， 二次側(cè)電路的電壓降低，在光電耦合器的LED9a中流過(guò)的電流減少。并且， 與此相伴在光電耦合器的光電晶體管9b中流過(guò)的電流減少。由此，從恒流源 60對(duì)電容器IO進(jìn)行充電，F(xiàn)B端子的電壓上升。
結(jié)果，BST比較器55輸出L電平的信號(hào)。由此，控制部50b在時(shí)刻t5重 新開始開關(guān)元件5的接通/關(guān)斷控制。與此同時(shí)，AND電路58輸出L電平的 信號(hào)，經(jīng)由OR電路53關(guān)斷開關(guān)81,停止由啟動(dòng)電路57進(jìn)行的電流供給。
實(shí)施例1中的啟動(dòng)電路57,在輕負(fù)載時(shí)開關(guān)元件5的控制停止的情況下 供給電流。但是，實(shí)施例2中的啟動(dòng)電路57除了實(shí)施例1的啟動(dòng)電路57的動(dòng) 作條件之外，僅在Vcc端子電壓為預(yù)定電壓值以下時(shí)對(duì)Vcc端子供給電流， 所以與實(shí)施例1相比可以i某求縮短動(dòng)作時(shí)間。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的開關(guān)電源裝置，除了實(shí)施例1的效果之 外，還可以縮短啟動(dòng)電路57的開關(guān)81接通時(shí)間。啟動(dòng)電路57是損失比較大 的降壓電路，所以通過(guò)縮短開關(guān)81的接通時(shí)間可以降低損失。端子 與開關(guān)元件5的漏極端子連接，開關(guān)元件5與啟動(dòng)電路57不會(huì)同時(shí)啟動(dòng)，所 以具有可以《^用端子的優(yōu)點(diǎn)。
在實(shí)施例2中與實(shí)施例1的情況相同，可以考慮兩個(gè)變形例。作為其中一 個(gè)變形例，可以采用以下的結(jié)構(gòu)啟動(dòng)電^各57內(nèi)的恒流源80,才艮據(jù)AND電 路58的輸出，在該輸出為H電平的信號(hào)時(shí)，4巴Vcc端子中流過(guò)的電流量切換 為大的值。即，啟動(dòng)電路57相對(duì)于在啟動(dòng)控制電路50b時(shí)(磁滯比較器54 的輸出信號(hào)為L(zhǎng)電平時(shí))供給的電流量，增大在負(fù)載為輕負(fù)載并且開關(guān)元件5 關(guān)斷時(shí)(BST比較器55的輸出信號(hào)為H電平時(shí))、并且Vcc端子電壓為預(yù)定 電壓以下(判定電路59的輸出信號(hào)為H電平)時(shí)供給的電流量。
由此，啟動(dòng)電路57可以進(jìn)一步抑制Vcc端子電壓的降低，所以有助于內(nèi) 部電源51以及控制部50a的動(dòng)作的穩(wěn)定。此外，與實(shí)施例l的情況相同，當(dāng) 考慮控制部50b的Vcc端子與Gnd端子發(fā)生短路的異常動(dòng)作時(shí)，增大僅在AND 電路58的輸出信號(hào)為H電平時(shí)供給的電流量的本變形例的啟動(dòng)電路57，具有 可以抑制在該異常動(dòng)作時(shí)自身的啟動(dòng)電路57的發(fā)熱的優(yōu)點(diǎn)。并且，當(dāng)考慮作 為開關(guān)電源裝置的輸出端的Vout與Gnd發(fā)生短路的情況時(shí)，僅在AND電路 58的輸出信號(hào)為H電平時(shí)，本變形例的啟動(dòng)電路57增大供給的電流量，所以 具有可以抑制輸出端短路時(shí)的開關(guān)元件5的發(fā)熱的優(yōu)點(diǎn)。
此外，作為另一變形例，還可以采取以下的結(jié)構(gòu)^茲滯比較器54,根據(jù) AND電路58的輸出，在該輸出為H電平時(shí)，把在磁滯比較器54中設(shè)定的最 低動(dòng)作電壓Vccoff切換為比初始的最低動(dòng)作電壓(在實(shí)施例2中為10V)小 的值。即，控制部50b在負(fù)載為輕負(fù)載且開關(guān)元件5關(guān)斷時(shí)(BST比較器55 的輸出信號(hào)為H電平時(shí))、并且Vcc端子電壓為預(yù)定電壓值以下(判定電路59 的輸出信號(hào)為H電平)時(shí)，將停止控制部50b的動(dòng)作的設(shè)定電壓值設(shè)定得比 預(yù)定值(在實(shí)施例2中為10V)低(例如8 9V)。由此，控制部50b即使在發(fā) 生了啟動(dòng)電路57的不穩(wěn)定動(dòng)作時(shí)，也可以防止Vcc端子電壓低于最低動(dòng)作電 壓Vccoff,有助于內(nèi)部電源51以及控制部50a的動(dòng)作的穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)電源裝置，其特征在于，具備具有一次線圈和二次線圈以及輔助線圈的變壓器；與所述變壓器的一次線圈連接的開關(guān)元件；在對(duì)所述變壓器的一次線圈輸入了電壓時(shí)，對(duì)所述開關(guān)元件進(jìn)行接通/關(guān)斷控制，由此在所述變壓器的二次線圈和輔助線圈中感應(yīng)出電壓的控制電路；用于整流平滑在所述變壓器的二次線圈中感應(yīng)出的電壓后輸出給負(fù)載的整流平滑電路；整流平滑在所述變壓器的輔助線圈中感應(yīng)出的電壓，并且對(duì)自己具有的電容器進(jìn)行充電來(lái)對(duì)所述控制電路供電的輔助電源電路；以及在啟動(dòng)所述控制電路時(shí)以及在所述負(fù)載為輕負(fù)載并且所述開關(guān)元件關(guān)斷時(shí)，對(duì)所述輔助電源電路的電容器供給電流的啟動(dòng)電路。
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，具有判定電路，該判定電路判定由所述輔助電源 的電壓值是否為預(yù)定電壓值以下，,僅在所述判電流。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于， 所述啟動(dòng)電路與所述開關(guān)元件的漏極端子連接。
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， 所述啟動(dòng)電路，相對(duì)于在啟動(dòng)所述控制電路時(shí)供給的電流量，增大在所述負(fù)載為輕負(fù)載并且所述開關(guān)元件關(guān)斷時(shí)供給的電流量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于， 所述控制電路在所述負(fù)載為輕負(fù)載并且所述開關(guān)元件關(guān)斷時(shí)，將停止該控制電路的動(dòng)作的設(shè)定電壓值設(shè)定得低于預(yù)先設(shè)定的值。
全文摘要
提供一種開關(guān)電源裝置，其具備具有一次線圈和二次線圈以及輔助線圈的變壓器；與所述變壓器的一次線圈連接的開關(guān)元件；在對(duì)所述變壓器的一次線圈輸入了電壓時(shí)，對(duì)所述開關(guān)元件進(jìn)行接通/關(guān)斷控制，由此在所述變壓器的二次線圈和輔助線圈中感應(yīng)出電壓的控制電路；用于整流平滑在所述變壓器的二次線圈中感應(yīng)出的電壓后輸出給負(fù)載的整流平滑電路；整流平滑在所述變壓器的輔助線圈中感應(yīng)出的電壓，并且對(duì)自己具有的電容器進(jìn)行充電來(lái)對(duì)所述控制電路供電的輔助電源電路；以及在啟動(dòng)所述控制電路時(shí)以及在所述負(fù)載為輕負(fù)載并且所述開關(guān)元件關(guān)斷時(shí)，對(duì)所述輔助電源電路的電容器供給電流的啟動(dòng)電路。
文檔編號(hào)H02M3/28GK101640485SQ200910160150
公開日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2009年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月28日
發(fā)明者島田雅章 申請(qǐng)人:三墾電氣株式會(huì)社