專利名稱：升壓型開關(guān)電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用開關(guān)技術(shù)得到比輸入電壓高的輸出電壓的升壓型開關(guān)電源裝置。
背景技術(shù)：
作為這種升壓型開關(guān)電源裝置，例如有日本專利第2,512,670號公報(bào)圖1所揭示的電路。此電路包含與電源部分的一端連接的如磁性線圈那樣的磁性元件。開關(guān)裝置被連接在該磁性元件和電源部分的另一端之間，濾波用電容器被連接在該磁性元件和電源部分的上述的另一端之間。在磁性元件和濾波用電容器之間連接二極管，并使該二極管的正方向?yàn)閺碾娫床糠滞ㄟ^磁性元件至濾波用電容器流動的電容器充電電流的方向。輸出電壓從濾波用電容器的兩端取出。
在此裝置中，通常，設(shè)開關(guān)開關(guān)裝置的周期即驅(qū)動頻率為一定值，通過控制在一周期內(nèi)開關(guān)裝置處于關(guān)狀態(tài)的時(shí)間比率使輸出電壓穩(wěn)定。此裝置的動作已經(jīng)在上述專利的說明書中詳細(xì)說明。
作為在該裝置的動作中的大的問題，可以舉例產(chǎn)生恢復(fù)電流。在開關(guān)裝置的開狀態(tài)下，在二極管中流過與輸入電流相等的電流，如果開關(guān)裝置被關(guān)閉，則由于在二極管中流過的電流迅速減少，因此，由于二極管的特性，在微小的時(shí)間內(nèi)，在二極管的反方向上流過電流，成為恢復(fù)電流。該恢復(fù)電流，與關(guān)閉開關(guān)裝置之前在二極管中流過的電流的大小，以及由于關(guān)閉開關(guān)裝置流過二極管的電流的減少的減少速度成比例地增大。在上述專利公報(bào)第1圖所示的電路中，成為限制流過二極管的電流的減少速度的主要因素，由于只有包含在電路中的寄生阻抗和開關(guān)裝置從開到關(guān)期間的電阻部分，所以就產(chǎn)生了非常大的恢復(fù)電流。該恢復(fù)電流產(chǎn)生開關(guān)損耗，成為效率降低的原因。進(jìn)而，由于此開關(guān)損耗在每次開關(guān)裝置的開關(guān)時(shí)都產(chǎn)生，因此與驅(qū)動頻率成比例地增大，從而阻礙了為裝置的小型化而提高驅(qū)動頻率的嘗試。再有，由于恢復(fù)電流是非常陡峭的脈沖波形，因此如果恢復(fù)電流在電路中流過，則會產(chǎn)生大的噪聲，而消除噪聲很困難。
另外，作為其它問題，由于開關(guān)裝置的開關(guān)動作時(shí)間非常短，因此每單位時(shí)間的電壓以及電流的變化就非常大，從而在開關(guān)時(shí)產(chǎn)生非常大的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流。這也成為難于消除噪聲的原因。
為解決升壓型開關(guān)裝置中的上述問題的方法之一刊載于日本特開平4-372572號公報(bào)以及美國專利第5,418,704號的說明書中。該公知的方法是，在開關(guān)電路中設(shè)置包含諧振用電感器和諧振用電容器的諧振電路，并由和開關(guān)裝置分開設(shè)置的第2開關(guān)裝置控制該諧振電路的諧振。此方法具有降低開關(guān)損耗的效果，但是，為了控制第2開關(guān)裝置需要復(fù)雜的控制電路，電路構(gòu)成變得復(fù)雜。
此外，用其它方法解決上述問題的電路，揭示在上述的日本專利第2,512,670號揭示公報(bào)以及日本特開平3-117362號公報(bào)上。在此電路中，設(shè)置諧振用電感器和諧振用電容器，使它們和開關(guān)裝置一起形成諧振電路。該電路可以用一個(gè)開關(guān)裝置控制恢復(fù)電流，但前者進(jìn)行極其復(fù)雜的驅(qū)動頻率控制，而后者監(jiān)視輸出電壓進(jìn)行驅(qū)動頻率的控制，兩者都需要驅(qū)動頻率的可變控制。但是，根據(jù)輸入輸出條件驅(qū)動頻率改變，就成為難于進(jìn)行濾波器的設(shè)計(jì)和解決噪聲問題的原因。另外，當(dāng)使用升壓型開關(guān)電源裝置于改善功率因數(shù)裝置中時(shí)，因?yàn)檩斎腚妷涸礊閷涣鬟M(jìn)行了全波整流而得到的，所以輸入電壓范圍非常大，但這意味著頻率的變動范圍增大，從而表現(xiàn)為設(shè)計(jì)以及噪聲對策更加困難。
作為這種開關(guān)電源裝置的其它問題，可以列舉產(chǎn)生電磁噪聲。即，作為開關(guān)電路的輸出的脈沖電流的波形，具有極其陡峭的上升以及下降特性，由于該電流在從開關(guān)電路輸出通過濾波用電容器，再次返回開關(guān)電路的環(huán)路中流動，所以產(chǎn)生電磁噪聲。在此，所謂電流波形的上升及下降特性陡峭是說，輸出脈沖開始流動時(shí)在極短時(shí)間內(nèi)從零達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，而輸出電流消失時(shí)在極短的時(shí)間內(nèi)從穩(wěn)態(tài)值下降到零。
為了減輕電磁噪聲，有效的方法是使輸出電流流過的上述環(huán)路短。但是，濾波用電容器一般由容量大的電解電容器構(gòu)成，在作為發(fā)熱部分的開關(guān)元件和二極管的附近配置形狀大的電容器，難于解決在實(shí)際裝配中的問題，不現(xiàn)實(shí)。另外，最近，使開關(guān)電源裝置內(nèi)的各功能塊單元化的用途正在擴(kuò)大。在這種用途中，通過在開關(guān)電路中構(gòu)成1個(gè)單元，用DC/CD轉(zhuǎn)換器或DC/AC變換器構(gòu)成各自的單元，并在其間配置濾波用電容連接得到開關(guān)電源裝置。在這種開關(guān)電源裝置中，各自的單元可以配置在任意的位置是優(yōu)點(diǎn)，但上述的環(huán)路進(jìn)一步擴(kuò)大。
在日本特開平1-311862號公報(bào)中，揭示了在上述形式的開關(guān)電路和濾波用電容器之間插入如扼流圈那樣的電感器的開關(guān)電源裝置。在該公開專利公報(bào)所揭示的開關(guān)電源裝置中，扼流圈被連接在開關(guān)電路的二極管和濾波用電容器之間，被串聯(lián)連接的第2二極管和電阻與該扼流圈并聯(lián)連接。進(jìn)而，在該電阻上并聯(lián)連接第2電容器。該公開專利公報(bào)的裝置所提出的方案是，為了解決在開關(guān)電源裝置的開關(guān)動作時(shí)產(chǎn)生的開關(guān)損耗的問題，在開關(guān)電路和濾波電容器之間插入包含上述的扼流圈的電路。
該公開專利公報(bào)所述的開關(guān)電源裝置，具有使開關(guān)電路的輸出電流的下降沿為緩坡的效果，但不能使上升沿為緩坡，并不能期望減低或消除電磁噪聲的效果。
發(fā)明的公開本發(fā)明的一個(gè)目的在于，解決在以往的升壓型開關(guān)電源裝置中的上述問題，提供可以以簡單的構(gòu)成實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，并減低恢復(fù)電流的升壓型開關(guān)電源裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，同時(shí)使開關(guān)電源裝置的開關(guān)電路的輸出電流的上升和下降為緩坡，從而可以抑制從開關(guān)電源裝置中產(chǎn)生的噪聲。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明對包含第1磁性元件，被連接在電源部分的一端上；開關(guān)裝置，一端被連接在該第1磁性元件的一端，另一端被連接在電源部分的另一端；濾波用電容器，被連接在第1磁性元件和電源部分的上述另一端之間；第1二極管，被連接在第1磁性元件和濾波用電容器之間，使其正向順著從電源部分通過第1磁性元件至濾波用電容器的電容器充電電流流動的方向；并從濾波用電容器的兩端取輸出這種形式的開關(guān)電源裝置加以改進(jìn)。
在本發(fā)明的一形態(tài)中，如此構(gòu)成上述形式的開關(guān)電源裝置，即在開關(guān)裝置和第1磁性元件之間配置第2磁性元件，設(shè)置和開關(guān)裝置并聯(lián)地連接在第1磁性元件上的第2電容器，該第2電容器靠在上述開關(guān)裝置的開狀態(tài)下來自第1磁性元件的電流充電，在開關(guān)裝置的關(guān)動作的初期使從第1磁性元件向開關(guān)裝置的電流通過第2磁性元件，通過抑制流過該開關(guān)裝置的電流的上升來抑制恢復(fù)電流，當(dāng)流過第2磁性元件的電流增加到規(guī)定值時(shí)，在第1磁性元件和第1二極管之間，通過第2磁性元件和開關(guān)裝置和第2電容器形成流過第2電容器的放電電流的第1諧振電路。
在本發(fā)明的另一狀態(tài)中，在開關(guān)裝置的關(guān)動作時(shí)，在從第1二極管流向開關(guān)裝置的恢復(fù)電流的通路上配置第2磁性元件，并設(shè)置和該開關(guān)裝置并聯(lián)地連接在第1磁性元件上的第2電容器，使該第2電容器靠在開關(guān)裝置的開狀態(tài)下來自第1磁性元件的電流充電，在開關(guān)裝置的關(guān)動作時(shí)，在第1磁性元件和第1二極管之間，通過第2磁性元件和開關(guān)裝置和第2電容器形成流過來自第2電容器的放電電流的第1諧振電路。
在采用上述形態(tài)的本發(fā)明的升壓型開關(guān)電源裝置中，如果開關(guān)裝置從開狀態(tài)變?yōu)殛P(guān)狀態(tài)，則因?yàn)殚_關(guān)裝置的電位變?yōu)榱?，所以在?磁性元件上施加與輸出電源大致相等的電壓，流過該第2磁性元件和開關(guān)裝置的電流直線地增加。此時(shí)產(chǎn)生的恢復(fù)電流的大小依賴于二極管電流的減少速度，但在本發(fā)明中，因?yàn)榈?磁性元件被插入恢復(fù)電流流過的電路，所以電流的減少速度被第2磁性元件的阻抗限制，從而限制恢復(fù)電流。這種情況下，因?yàn)榕c開關(guān)裝置的電壓減少的速度相比，在開關(guān)裝置中流過的電流的增加變得緩慢，所以幾乎不產(chǎn)生開關(guān)損耗。另外，當(dāng)開關(guān)裝置變?yōu)殚_時(shí)，由于一邊向第2電容器充電，向開關(guān)裝置施加的電壓一邊上升，所以可以使向開關(guān)裝置施加的電壓的上升速度減小，并可以減少控制裝置中的損失。
在本發(fā)明的另一形態(tài)中，在第1磁性元件和第2電容器之間，配置和此第2電容器串聯(lián)的第3電容器，并由第1諧振電路中的諧振電流充電，設(shè)置將第2磁性元件連接在第2電容器和第3電容器之間的旁路電路，在該旁路電路上配置第2二極管，使其以從第2磁性元件向著第2及第3電容器的方向?yàn)檎虻?，?dāng)由于第2電容器的放電使該第2電容器的充電電壓下降到規(guī)定值以下時(shí)，第2二極管導(dǎo)通，在第1磁性元件和第1二極管之間，通過第2磁性元件和第2二極管和第3電容器形成流過第3電容器的放電電流的第2諧振電路。在這種情況下，希望設(shè)置成第3電容器比第2電容器的容量大。通過這種構(gòu)成，就可以抑制在開關(guān)裝置關(guān)閉時(shí)施加在第1二極管上的電壓。
另外，在本發(fā)明中，最好在第2電容器和第3電容器之間設(shè)置第3二極管，并使其的正向在來自從第2二極管的電流流動的方向上。這時(shí)，最好設(shè)置第4二極管，它使來自第3二極管的電流旁路第3電容器和第1二極管地流向?yàn)V波用電容器。另外，這時(shí)，最好是將第1磁性元件分成2部分，將分割后的一方的磁性部分連接在上述電源部分上，將另一部分磁性元件，在開關(guān)裝置的開狀態(tài)下用第2、第3、第4二極管變?yōu)榉聪蚱珘旱臉O性，連接在第2諧振電路內(nèi)。第4二極管，形成當(dāng)開關(guān)裝置開時(shí)向輸出一側(cè)釋放復(fù)位電流的回路。用分割第1磁性元件為2個(gè)部分，將分割后的磁性元件部分連接在第2諧振電路內(nèi)的上述構(gòu)成，就可以縮短第2磁性元件的復(fù)位時(shí)間。進(jìn)而，由于用在開關(guān)裝置的開狀態(tài)中第2、第3、第4二極管成為反向偏壓的極性，將分割后的另一部分磁性元件連接在第2諧振電路內(nèi)，因而開關(guān)裝置變?yōu)殚_，在第2磁性元件被復(fù)位后，通過連接在電源部分上的磁性元件部分的電流全部通過第1二極管。
在本發(fā)明的另一理想的形態(tài)中，第1磁性元件被分割成2部分，分割后的一磁性元件部分連接在電源部分上，并連接另一磁性元件部分使其被包含在第2諧振電路中。
在本發(fā)明的另一形態(tài)中，在上述形式的開關(guān)電源裝置中，磁性元件具備第1繞組和第2繞組，該第1繞組的一端連接在開關(guān)裝置上，另一端連接在電源部分上，使第2繞組的一端連接在第1二極管上，另一端連接在電源部分上，當(dāng)開關(guān)裝置打開時(shí)，使來自電源部分的電流流過磁性元件的第2繞組，當(dāng)開關(guān)裝置關(guān)時(shí)，使來自電源部分的電流流過磁性元件的第1繞組。在開關(guān)裝置的關(guān)動作的初期，由于在從第1二極管向開關(guān)裝置流動的恢復(fù)電流的通路上如串聯(lián)配置那樣地連接第1繞組和第2繞組，因此可以抑制在該關(guān)動作的初期流過開關(guān)裝置的電流的上升。設(shè)置和開關(guān)裝置并聯(lián)地連接于第1磁性元件上的第2電容器，使該第2電容器在開關(guān)裝置的開狀態(tài)下，由來自第1繞組的電流充電，當(dāng)流過磁性元件的第1繞組的電流增加到規(guī)定值時(shí)，使第2電容器的放電電流流動的第1諧振電路通過磁性元件的第1繞組和開關(guān)裝置和第2電容器而形成。
在上述的本發(fā)明的升壓型開關(guān)電源裝置中，如果開關(guān)裝置從開狀態(tài)變?yōu)殛P(guān)狀態(tài)，則因?yàn)殚_關(guān)裝置的電位變?yōu)榱?，所以在包含在磁性元件中的漏電感器上，施加與輸出電壓大致相等的電壓，流過開關(guān)裝置的電流直線地增加。這時(shí)產(chǎn)生的恢復(fù)電流的大小依賴于二極管電流的減少速度，但在本發(fā)明中，因?yàn)榇判栽徊迦氲交謴?fù)電流流過的電路中，所以靠磁性元件的漏電感限制電流的減少速度，從而限制恢復(fù)電流。這時(shí)，由于與開關(guān)裝置的電壓減少的速度相比，流過開關(guān)裝置的電流的增加變得緩慢，因此幾乎不產(chǎn)生開關(guān)損耗。另外，當(dāng)開關(guān)裝置變?yōu)殚_時(shí)，由于在對第2電容器充電的同時(shí)，施加給開關(guān)裝置的電壓上升，所以可以使施加給開關(guān)裝置的電壓的上升速度減小，從而可以減少開關(guān)裝置中的損失。
在本發(fā)明的另一形態(tài)中，在磁性元件的第1繞組和第2電容器之間，配置和該第2電容器串聯(lián)的第3電容器，并使其由第1諧振電路中的諧振電流充電，設(shè)置在第2電容器和第3電容器之間連接磁性元件的該第1繞組的旁路電路，在該旁路電路上配置第2二極管，使其的正向在從磁性元件的第1繞組向著第2及第3電容器的方向上，當(dāng)由于第2電容器的放電該第2電容器的充電電壓下降到規(guī)定值以下時(shí)，第2二極管導(dǎo)通，可以在磁性元件和第1二極管之間，通過該磁性元件和第2二極管和第3電容器形成使第3電容器的放電電流流動的第2諧振電路。在這種情況下，希望設(shè)置第3電容器的容量比第2電容器的容量大。用此構(gòu)成就可以抑制在開關(guān)裝置關(guān)閉時(shí)施加到第1二極管上的電壓。
另外，在本發(fā)明的此形態(tài)中，希望在第2電容器和第3電容器之間設(shè)置第3二極管，使其的正向在使來自第2二極管的電流的流動方向上。這種情況下，最好設(shè)置第4二極管，其使得來自該第3二極管的電流旁路于第3電容器和第1二極管通向?yàn)V波用電容器。第4二極管，形成當(dāng)開關(guān)裝置開時(shí)向輸出一側(cè)釋放復(fù)位電流的電路。通過使磁性元件的第1繞組的圈數(shù)比第2繞組的圈數(shù)少，就可以縮短磁性元件的漏電感器的恢復(fù)時(shí)間。再有，由于使磁性元件的第1繞組的圈數(shù)比第2繞組的圈數(shù)少，因此在開關(guān)裝置的開狀態(tài)中，由于第2、第3、第4二極管變?yōu)橄喾雌珘海蚤_關(guān)裝置變?yōu)殚_，在磁性元件被復(fù)位后，通過連接在電源部分上的磁性元件部分的電流全部通過第1二極管。
在本發(fā)明的再一形態(tài)中，為了抑制上述的電磁噪聲，提供具備有新型的濾波電路的開關(guān)電源裝置。采用本發(fā)明的開關(guān)電源裝置，包含以下部分開關(guān)電路，由一端被連接在電源部分的一個(gè)輸出端上的第1磁性元件和連接在該電源部分的另一端和第1磁性元件的另一端之間的開關(guān)元件以及連接在第1磁性元件和開關(guān)元件上的二極管構(gòu)成；第1電容器，被連接在該開關(guān)電路的輸出部分上，使開關(guān)電路的輸出平滑化。在開關(guān)電路的輸出部分和濾波用的第1電容器之間連接濾波電路。濾波電路由以下部分構(gòu)成，濾波電路電容器，被連接在開關(guān)電路的輸出部分上；濾波電路磁性元件，一端被連接在濾波電路電容器的一端；濾波電路電阻元件，被并聯(lián)連接在該濾波電路磁性元件上。其中，濾波電路電容器的另一端和濾波電路磁性元件的另一端被分別連接在開關(guān)電路的濾波用的第1電容器的兩端。
在本發(fā)明的該形態(tài)中，也可以使第2二極管和濾波電路電阻元件串聯(lián)連接，并且和濾波電路磁性元件并聯(lián)連接。該第2二極管，被連接為正向向著濾波電路電容器的上述的另一端，或者正向向著濾波電路電容器的上述一端。
此外，本發(fā)明在其它的形態(tài)中，提供用于開關(guān)電源裝置的減低噪聲用濾波電路。
如果采用本發(fā)明的上述構(gòu)成，則在開關(guān)電路的輸出電流上升時(shí)，由于該輸出電流的上升時(shí)間短，因此流向?yàn)V波用的第1電容器的電流受到濾波電流磁性元件的阻止，電流流向設(shè)置在濾波電路中的濾波電路電容器。開關(guān)電路的輸出電流，被充電至濾波電路電容器，由于在濾波電路磁性元件和濾波電路電容器之間產(chǎn)生的L-C諧振，電流緩慢從濾波電路磁性元件流到開關(guān)電路的濾波用的第1電容器。因而，流到濾波用的第1電容器中的電流的上升變得緩慢。流過濾波電路的電容器的電流的上升陡峭，但因?yàn)樵摓V波電路電容器與第1電容器相比使用極小的容量即可，因此可以小型化，容易配置在開關(guān)電路的附近。其結(jié)果，可以縮短在和開關(guān)電路之間形成的脈沖電流環(huán)路，可以將在此產(chǎn)生的噪聲抑制在最小限度。被并聯(lián)連接在濾波電路磁性元件上的濾波電流電阻元件，對該脈沖電流環(huán)路中的諧振給予制動，賦予收斂諧振電流的作用。
當(dāng)開關(guān)電路的輸出電流急劇上升時(shí)，因?yàn)闉V波電路磁性元件要使電流連續(xù)不斷地流過，所以可以從濾波電路電容器提供電流。其結(jié)果，在濾波電路電容器和濾波電路磁性元件之間產(chǎn)生L-C諧振。由于該諧振，來自濾波電路的輸出電流緩慢減少。因而，可以使電流升降緩慢。這時(shí)，在第2電容器中升降時(shí)間短的電流流過，但由于和上述同樣的理由，在此產(chǎn)生的噪聲可以被抑制在最小限度。
本發(fā)明的濾波電路，如果適用于上述的升壓型開關(guān)電源裝置，則具有進(jìn)一步的噪聲抑制效果。在本開關(guān)電源裝置中，開關(guān)電路具備有，第2磁性元件，其被配置在開關(guān)元件和第1磁性元件之間；第2電容器，其和該開關(guān)元件并聯(lián)地連接在第1磁性元件上，該第2電容器在開關(guān)元件的開狀態(tài)下由來自第1磁性元件的電流充電，在開關(guān)元件的關(guān)動作的初期，使從第1磁性元件流向開關(guān)元件的電流通過第2磁性元件，從而抑制流過開關(guān)元件的電流的上升，當(dāng)流過第2磁性元件的電流達(dá)到規(guī)定值時(shí)，在該第1磁性元件和二極管之間通過第2磁性元件和開關(guān)元件和第2電容器形成使第2電容器的放電電流流動的諧振電路。
另外，在采用其它形態(tài)的開關(guān)電源裝置中，開關(guān)電路具備有，第2磁性元件，被配置在開關(guān)元件的關(guān)動作時(shí)從二極管流到開關(guān)元件的恢復(fù)電流的通路上；第2電容器，和開關(guān)元件并聯(lián)連接在第1磁性元件上。其中，該第2電容器在開關(guān)元件的開狀態(tài)下由來自第1磁性元件的電流充電，在開關(guān)元件的關(guān)動作時(shí)，在第1磁性元件和二極管之間通過第2磁性元件和開關(guān)元件和第2電容器形成使第2電容器的放電電流流動的諧振電路。
附圖的簡單說明圖1是展示本發(fā)明的一實(shí)施例的升壓型開關(guān)電源裝置的電路圖。
圖2是說明圖1的實(shí)施例中的動作的電壓以及電流的波形圖。
圖3是展示本發(fā)明的另一實(shí)施例的升壓型開關(guān)電源裝置的電路圖。
圖4是展示本發(fā)明的再一實(shí)施例的升壓型開關(guān)電源裝置的電路圖。
圖5是展示本發(fā)明的再一實(shí)施例的升壓型開關(guān)電源裝置的電路圖。
圖6是展示本發(fā)明的再一實(shí)施例的升壓型開關(guān)電源裝置的電路圖。
圖7是展示本發(fā)明的再一實(shí)施例的升壓型開關(guān)電源裝置的電路圖。
圖8是展示設(shè)置有與圖1的實(shí)施例的電路不同形式的電源的例子的電路圖。
圖9是展示本發(fā)明的再一實(shí)施例的升壓型開關(guān)電源裝置的電路圖。
圖10是展示采用具備有濾波電路的本發(fā)明的實(shí)施例的開關(guān)電源裝置的電路圖。
圖11是圖10的實(shí)施例中的電流波形圖。
圖12是展示采用具備濾波電路的本發(fā)明的另一實(shí)施例的開關(guān)電源裝置的電路圖。
圖13是展示采用具備濾波電路的本發(fā)明的另一實(shí)施例的開關(guān)電源裝置的電路圖。
圖14是展示在使用了本發(fā)明的濾波電路的在開關(guān)電源裝置中噪聲減低效果的圖表。
最佳實(shí)施例的說明以下，參照


本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是展示本發(fā)明的第1實(shí)施例的圖，直流電源1的一個(gè)端子被連接在作為第1磁性元件的線圈2上。第1繞組2被分割成線圈部分2a和線圈部分2b，第1繞組部分2a的一端被連接在電源1上。第1繞組部分2a的另一端，通過第1二極管3連接到輸出濾波用電容器4的一個(gè)極上。電容器4，被連接在負(fù)荷電阻5上，向該負(fù)荷電阻5提供輸出。在此，線圈2被分割成線圈部分2a和線圈部分2b意味著，線圈2由被卷繞在同一磁心上的線圈部分2a和線圈部分2b構(gòu)成。
第1繞組2的線圈部分2b，一端連接在線圈部分2a上，另一端通過作為第2磁性元件的第2繞組6連接在開關(guān)元件7的一端。開關(guān)元件7的另一端被連接在電源1的另一端上。
第2電容器8和開關(guān)元件7并聯(lián)連接，該第2電容器8，其一極通過第2二極管連接在第2繞組6上，還通過第3二極管10以及第3電容器11連接在第1繞組2的線圈部分2a和第1二極管3的連接部分A上。第2電容器8的另一極與開關(guān)元件7一同連接在電源1的上述另一端子上。進(jìn)而，設(shè)置第4二極管12，將第3二極管10和第3電容器11之間的連接部分B旁路于第3電容器11和第1二極管3連接在輸出濾波用電容器4上。
第2二極管9以使電流從第2繞組6至第2電容器8流動方向?yàn)檎较?，?二極管10以從第2電容器8向著第3電容器11的方向?yàn)檎较?。?二極管12以向著輸出濾波用電容器4的方向?yàn)檎较颉Ｒ?guī)定第1繞組2被分割后的線圈部分2a、2b的線圈卷繞方向?yàn)橄嗷シ礃O性。線圈部分2a，具有比線圈部分2b大得多的電感。另外，線圈部分2b被連接成，在其兩端發(fā)生的電壓給予二極管9、10、12反向偏壓。進(jìn)而，第3電容器11，其容量比第2電容器8的容量大。
以下參照圖2說明上述的電源裝置的動作。當(dāng)處于開狀態(tài)的開關(guān)元件7在時(shí)刻t0變?yōu)殛P(guān)時(shí)，在第2繞組6上施加與輸出電壓大致相等的電壓，通過該第2繞組6流到開關(guān)元件7的電流Isw直線地增加。這種情況下，開關(guān)元件7的施加電壓Vsw與該開關(guān)元件7的關(guān)閉同時(shí)迅速減少，但電流Isw的增加比較緩慢。因而，幾乎不產(chǎn)生開關(guān)損耗。
只有開關(guān)元件7的電流增加，流過第1二極管3的電流ICR1才減少，但因?yàn)殚_關(guān)元件7的電流的增加緩慢，所以還使流過第1二極管3的電流ICR1的減少速度減小。其結(jié)果，可以抑制恢復(fù)電流的發(fā)生。因?yàn)樵摶謴?fù)電流小到難以影響動作，所以在圖2中未圖示。
流過第2繞組6的電流IL2，在開關(guān)元件7關(guān)后的某時(shí)間和開關(guān)元件7的電流Isw同樣增加。從開關(guān)元件7的關(guān)閉開始經(jīng)過某一時(shí)間，當(dāng)變?yōu)闀r(shí)刻t1時(shí)，流過第2繞組6的電流IL2變?yōu)楹蛠碜缘?繞組2的線圈部分2a的輸入電流Iin相等。在此，第2電容器8開始放電，形成從第2電容器8通過第3二極管10、第3電容器11、線圈部分2b、第2繞組6以及開關(guān)元件7的諧振電路，諧振動作開始。在這種狀態(tài)下，在第2繞組6和開關(guān)元件7上流過在來自線圈部分2a的輸入電流Iin上疊加諧振電流的電流。
在該諧振開始的時(shí)刻，第2電容器8被充電至輸出電壓VO，第3二極管10和第3電容器11之間的連接部分B的電位VB與輸出電壓VO相等。另外，在此時(shí)刻，第3電容器11的兩端電壓是零。通過諧振對第3電容器11充電，連接部分A的電位VA緩慢下降，隨之施加在第1二極管3上的電壓VCR1緩慢增加。這樣，由于施加在第1二極管3上的電壓VCR1的增加緩慢，因此施加到第1二極管3上的電壓被抑制得很低，即使從時(shí)刻t1開始在微小的時(shí)間內(nèi)有恢復(fù)電流流動，其值也很小，損失微乎其微。
由于諧振連接部分A、B的電位緩慢下降，連接部分A的電位VA最大有可能下降到-VO以下。如果連接部分的電位VA下降到-VO，則由于在第1二極管3上施加2VO的電壓，因此要求二極管有高的耐壓。但是，在本實(shí)施例中，由于第2電容器8的容量比第3電容器11的容量小，因而可以阻止連接部分A的電位VA下降到-VO。如果更詳細(xì)地說，則由于該構(gòu)成，在連接部分A的電位下降到-VO之前，連接部分B的電位VB變?yōu)榱?，在此時(shí)刻第2二極管9導(dǎo)通，形成從該第2二極管9經(jīng)過第3二極管10、第3電容器11、線圈部分2b以及第2繞組6返回第2二極管9的第2諧振電路。這種狀態(tài)在時(shí)刻t2中產(chǎn)生。在第2諧振電路中產(chǎn)生諧振的結(jié)果，第3電容器11進(jìn)一步被充電，連接部分A的電位VA進(jìn)一步下降，但并不下降到-VO。因而，可以降低施加在第1二極管3上的電壓VCR1。
如果在時(shí)刻t2通過第2諧振電路的諧振開始，則流過第2繞組6的電流IL2，是在來自線圈部分2a的輸入電流Iin上疊加了諧振電流的值，而在開關(guān)元件7中流動的電流Isw變?yōu)楹洼斎腚娏鱅in相等。流過第2諧振電路的諧振電流在時(shí)刻t3變?yōu)榱?。在此，諧振電流反轉(zhuǎn)極性，要向相反的方向流動，但諧振電流的流動被第2二極管9以及第3二極管10阻止。在此，一連串的諧振動作結(jié)束，進(jìn)行和以往的升壓型開關(guān)電源裝置相同的動作。
接著，在時(shí)刻t4，開關(guān)元件7變?yōu)殚_。在此時(shí)刻，因?yàn)榈?電容器8的充電電壓為零，所以來自線圈部分2b的輸入電流Iin作為充電電流流到該電容器8中。因此，開關(guān)元件7的端電壓Vsw緩慢上升，可以使在將開關(guān)元件7設(shè)置為開時(shí)產(chǎn)生的開關(guān)損失極小。
隨著第2電容器8被充電，連接部分A、B的電位VA、VB上升，在時(shí)刻t5電壓VB與輸出電壓VO相等。這時(shí)，在第2繞組6上施加在第3電容器11和線圈部分2b中產(chǎn)生的電壓的和，使蓄積在第2繞組6上的磁能復(fù)位。由此產(chǎn)生的復(fù)位電流，經(jīng)過二極管9、10、12釋放到輸出一側(cè)，復(fù)位電流緩慢減少。來自線圈2a的輸入電流Iin，只是與復(fù)位電流的減少部分相當(dāng)?shù)碾娏飨蛑?二極管3流動。這時(shí)，第3電容器11處于充電狀態(tài)，由于連接部分A的電位VA比輸出電壓VO低，因此電流不通過第1二極管3，而從第3電容器11經(jīng)過第4二極管12提供給輸出一側(cè)。在圖2中用ICR4表示流過第4二極管12的電流。在此過程中，第3電容器11緩慢放電。
在時(shí)刻t6第2繞組6的磁能消失，復(fù)位電流變?yōu)榱恪Ｔ诖藭r(shí)刻，來自線圈部分2a的輸入電流Iin全部流向連接部分A。在時(shí)刻t7，第3電容器11的放電結(jié)束，由于連接部分A的電位VA達(dá)到充分高，因此第1二極管3導(dǎo)通，來自線圈部分2a的輸入電流Iin全部流向第1二極管3。此后，進(jìn)行和以往的升壓型開關(guān)電源裝置同樣的動作。根據(jù)條件，也有在第3電容器11放電結(jié)束后第2繞組6的復(fù)位結(jié)束的情況，但這不影響裝置的動作。
第1繞組2的線圈部分2b，具有靠在其兩端產(chǎn)生的電壓使第2繞組6的復(fù)位時(shí)間加快，確實(shí)進(jìn)行復(fù)位的作用。另外，線圈部分2b，在復(fù)位結(jié)束后，產(chǎn)生使二極管9、10、12變?yōu)榉聪蚱珘旱碾妷?，使得在這些二極管中沒有電流。因而，當(dāng)開關(guān)元件7關(guān)閉時(shí)，可以防止恢復(fù)電流流動。
在上述電路中，諧振動作的開始和結(jié)束與開關(guān)元件7的開關(guān)頻率無關(guān)。因而，諧振動作不受驅(qū)動驅(qū)動頻率，即使固定驅(qū)動頻率，諧振動作也不受影響。因而，作為以固定頻率使裝置動作的脈沖寬度調(diào)制方式的控制電路，可以使輸出電壓穩(wěn)定化。作為開關(guān)元件7無論使用何種形式的開關(guān)裝置都可以，但最好采用MOSFET。
圖3以及圖4，是展示圖1所示的本發(fā)明的實(shí)施例的變形例的電路圖。在這些例子中，第2繞組6的位置未變，第1繞組2的線圈部分2b的位置變化。即，在圖3的構(gòu)成中，線圈部分2b被連接在線圈部分2a和第1二極管3之間。在圖4的實(shí)施例中，線圈部分2b和第2二極管9串聯(lián)連接。在所有的實(shí)施例中，作用和效果都和圖1的實(shí)施例相同。
圖5是展示本發(fā)明的又一實(shí)施例的圖，相當(dāng)于在圖3的實(shí)施例中相互交換第2繞組6和線圈部分2b的位置。圖6是展示本發(fā)明的又一實(shí)施例的圖，線圈部分2b和第2繞組6串聯(lián)地連接在線圈部分2a和第1二極管3之間。圖7是展示在圖4的實(shí)施例中，將第2繞組6的位置變換到線圈部分2a和第1二極管3之間的實(shí)施例。無論在哪個(gè)例子中，都形成第1諧振電路和第2諧振電路，在該諧振電路上配置線圈部分2b和第2繞組6這一點(diǎn)相同。
在圖8中，展示作為輸入電源使用交流電源20代替直流電源的例子。升壓開關(guān)部分的構(gòu)成和圖1的實(shí)施例相同。交流電源20被連接在輸入濾波器21上，該輸入濾波器21的輸出被輸入到全波整流電路23后變?yōu)橹绷鬏敵?，并被輸入到圖1所示的電路中。
圖9展示本發(fā)明的另一實(shí)施例。在本實(shí)施例中，對應(yīng)的部件標(biāo)有和前面實(shí)施例中同樣的符號。在本實(shí)施例中，直流電源即電源部分1的一個(gè)端子被連接在作為磁性元件的線圈2上。線圈2由第1繞組2a和第2繞組2b構(gòu)成，這些線圈2a、2b的各一端被連接在電源部分1上。在此，所謂線圈2由第1繞組2a和第2繞組2b構(gòu)成是說，線圈2由被卷繞在同一磁心上的第1繞組2a和第2b線圈構(gòu)成。
線圈2的第1繞組2a的另一端被連接在開關(guān)元件7的一端，但在該第1繞組2a的電感成分中，有被稱為不和第2繞組2b磁性耦合的漏電感的電感成分，該漏電感，可以等價(jià)地表示為串聯(lián)連接在第1繞組2a和開關(guān)元件7之間的線圈或漏電感器2c。
線圈2的第2繞組2b的另一端，通過第1二極管3連接在輸出濾波用電容器4的一個(gè)極上，而在第2繞組2b的電感成分中，也有和上述那樣被稱為不和第1繞組2a磁性耦合的漏電感的電感成分，該漏電感成分，可以等價(jià)地表示為串聯(lián)連接在第2繞組2b和第1二極管3之間的線圈2d。電容器4，被連接在負(fù)荷電阻5上，向該負(fù)荷電阻5提供輸出。
設(shè)置成開關(guān)元件7和第2電容器8并聯(lián)連接，該第2電容器8，其一極通過第2二極管9連接在線圈2的第1繞組2a上，還通過第3二極管10以及第3電容器11連接在線圈2的第2繞組2b和第1二極管3的連接部分A。第2電容器8的另一極上，和開關(guān)元件7一同連接在電源1的上述的另一端的端子上。進(jìn)而，設(shè)置第4二極管12，其使第3二極管10和第3電容器11之間的連接部分B并聯(lián)第3電容器11和第1二極管3連接在輸出濾波用電容器4。
第2二極管9，其正向被設(shè)置在使電流從線圈2的第1繞組2a向第2電容器8流動的方向上，第3二極管10，其正向被設(shè)置在使電流從第2電容器8向著第3電容器11流動的方向上。第4二極管12，其正向被設(shè)置在向著輸出濾波用電容器4的方向上。線圈2的第1、第2繞組2a、2b的卷繞方向被規(guī)定為連接于電源1的一側(cè)成為同樣的極性。第2繞組2b，具有比第1繞組2a大的線圈。另外，第3電容器11，其容量比第2電容器8的容量大。
以下，再參照圖2說明上述的電源裝置的動作。如果處于開狀態(tài)的開關(guān)元件7在時(shí)刻t0變?yōu)殛P(guān)，則在圖9中，在線圈2內(nèi)和線圈2等價(jià)的線圈部分2c、2d上施加和輸出電壓大致相等的電壓，通過線圈2的第1繞組2a流到開關(guān)元件7上的電流Isw直線地增加。這種情況下，開關(guān)元件7的施加電壓Vsw在和該開關(guān)元件7的關(guān)動作同時(shí)迅速減少，但電流Isw的增加是比較緩慢的。因而，幾乎不產(chǎn)生開關(guān)損耗。
只有開關(guān)元件7的電流的增加，流過第1二極管3的電流ICR1才減少，但因?yàn)殚_關(guān)元件7的電流的增加緩慢，所以流過第1二極管3的電流ICR1的減少速度也減小。其結(jié)果，可以抑制恢復(fù)電流的發(fā)生。因?yàn)樵摶謴?fù)電流小到難以影響動作，所以在圖2中未圖示。
流過線圈2的第1繞組2a的電流IL2a(在圖2中表示為IL2)，在開關(guān)元件7被關(guān)閉后的某時(shí)間和開關(guān)元件7的電流Isw同樣增加。而后，如果從開關(guān)元件7關(guān)開始經(jīng)過某一時(shí)間變?yōu)闀r(shí)刻t1，則流過線圈2的第1繞組2a的電流IL2a和輸入電流Iin相等。在此，第2電容器8開始放電，形成從第2電容器8經(jīng)過第3二極管10、第3電容器11、線圈2的第1繞組2a、第2繞組2b以及開關(guān)元件7的第1諧振電路，諧振動作開始。在這種狀態(tài)下，在線圈2的第1繞組2a和開關(guān)元件7中流過在來自第1繞組2a的輸入電流Iin上疊加諧振電流的電流。在此產(chǎn)生的諧振，是在線圈2內(nèi)等價(jià)表示的線圈部分2c、2d和第2電容器8以及第3電容器11之間進(jìn)行的L-C諧振。
在該諧振開始時(shí)刻，第2電容器8被充電至輸出電壓VO，第3二極管10和第3電容器11之間的連接部分B的電位VB與輸出電壓VO相等。另外，此時(shí)，第3電容器11的兩端電壓為零。第3電容器11通過諧振充電，連接部分A的電位VA緩慢下降，隨之施加在第1二極管3上的電壓VCR1緩慢增加。這樣，由于施加在第1二極管3上的電壓VCR1的增加緩慢，因此從時(shí)刻t1開始即使在微小的時(shí)間內(nèi)有恢復(fù)電流流動，其值也小，損失微乎其微。
如果由于諧振連接部分A、B的電位緩慢下降，則連接部分A的電位VA最大有可能下降到-VO。如果連接部分的電位VA下降到-VO，則由于在第1二極管3上施加2VO的電壓，因此要求二極管有高的耐壓。但是，在本實(shí)施例中，因?yàn)榈?電容器8的容量比第3電容器11的容量小，所以可以阻止連接部分A的電位VA下降到VO。如果更詳細(xì)地說，則由于采用該構(gòu)成，在連接部分A的電位下降到-VO之前，連接部分B的電位VB變?yōu)榱?，此時(shí)第2二極管9導(dǎo)通，形成從該第2二極管9經(jīng)過第3二極管10、第3電容器11、線圈2的第2繞組2b以及第1繞組2a返回第2二極管9的第2諧振電路。在此產(chǎn)生的諧振是在線圈2內(nèi)等價(jià)表示的線圈2c、2d和第3電容器11之間進(jìn)行的L-C。這種狀態(tài)，在時(shí)刻t2產(chǎn)生。第2諧振電路產(chǎn)生諧振的結(jié)構(gòu)，第3電容器11進(jìn)一步被充電，連接部分A的電位VA進(jìn)一步下降，但并不下降到-VO以下。因而，可以使施加在第1二極管3上的電壓VCR1比2VO小。
如果在時(shí)刻t2通過第2諧振電路開始諧振，則流過線圈2的第1繞組2a的電流IL2a，是在來自電源1的輸入電流Iin上疊加諧振電流的值，而流過開關(guān)元件7的電流Isw變?yōu)楹洼斎腚娏飨嗟?。流過第2諧振電路的諧振電流在時(shí)刻t3變?yōu)榱?。在此，諧振電流反轉(zhuǎn)極性，要向相反方向流動，但諧振電流的流動被第2二極管9以及第3二極管10阻止。在此，一連串的諧振動作結(jié)束，進(jìn)行和以往的升壓型開關(guān)電源裝置同樣的動作。
接著，在時(shí)刻t4，開關(guān)元件7變?yōu)殚_。此時(shí)，由于第2電容器8的電位是零，因此來自線圈2的第1繞組2a的輸入電流Iin作為充電電流流到該電容器8。因此，開關(guān)元件7的端電壓Vsw緩慢上升，可以使開關(guān)元件7開時(shí)產(chǎn)生的開關(guān)損失處于極小。
隨著第2電容器8被充電，連接部分A、B的電位VA、VB上升，在時(shí)刻t5電位VB和輸出電壓VO相等。這時(shí)，在線圈2內(nèi)等價(jià)于線圈2的線圈部分2c、2d上，施加與在線圈2的第1繞組2a中產(chǎn)生的電壓和在第2繞組2b中產(chǎn)生的電壓的差相當(dāng)?shù)碾妷海偷?電容器11的電壓的和，蓄積在線圈部分2c、2d上的磁能被復(fù)位。由此產(chǎn)生的復(fù)位電流經(jīng)二極管9、10、12釋放到輸出一側(cè)，復(fù)位電流緩慢減少。來自電源1的輸入電流Iin，只有相當(dāng)于復(fù)位電流的減少部分的電流向著第1二極管3。這時(shí)，第3電容器11處于充電狀態(tài)，由于連接部分A的電位VA比輸出電壓VO低，因此，電流不通過第1二極管3，而從第3電容器11經(jīng)過第4二極管12提供給輸出一側(cè)。在圖2中用ICR4表示流過第4二極管12的電流。在此過程中，第3電容器11緩慢放電。
在時(shí)刻t6線圈部分2c、2d的磁能消失，復(fù)位電流變?yōu)榱?。在此時(shí)刻，來自電源1的輸入電流Iin全部向著連接部分A。在時(shí)刻t7，第3電容器11的放電結(jié)束，由于連接部分A的電位VA已充分高，因此第1二極管3導(dǎo)通，來自電源1的輸入電流Iin全部流過第1二極管3。此后，進(jìn)行和以往的升壓型開關(guān)電源裝置同樣的動作。根據(jù)條件，還可以在第3電容器11放電結(jié)束后線圈部分2c、2d的復(fù)位結(jié)束，但這不影響裝置的動作。
由于使線圈2的第1繞組2a比第2繞組2b的線圈少，因此與此圈數(shù)差成比例的電壓被施加在線圈部分2a、2d上，具有使該線圈部分2c、2d的復(fù)位時(shí)間加快，確實(shí)進(jìn)行復(fù)位的作用。另外，與線圈2的第1繞組2a和第2繞組2b的圈數(shù)的差成比例的電壓，因?yàn)樵趶?fù)位結(jié)束后使二極管9、10、12成為反向偏壓，所以阻止在這些二極管中流動的電流。因而，當(dāng)開關(guān)元件7被關(guān)閉時(shí)，可以防止恢復(fù)電流流動。
在上述電路中，諧振動作的開始和結(jié)束與開關(guān)元件7的開關(guān)頻率無關(guān)。因而，諧振動作不受驅(qū)動頻率影響，即使使驅(qū)動頻率固定諧振動作也不受影響。因此，作為以固定頻率使裝置動作的脈沖寬度調(diào)制方式的控制電路，可以使輸出電壓穩(wěn)定化。作為開關(guān)元件7使用任何形式的開關(guān)裝置都可以，但最好采用MOSFET。
在圖9中，作為輸入電源，也可以采用圖8所示形式的交流電源20代替直流電源。升壓開關(guān)部分的構(gòu)成和圖1的實(shí)施例相同。交流電源20，被連接在輸入濾波器21上，該輸入濾波器21的輸出被輸入全波整流電路23后變?yōu)橹绷鬏敵觯⒈惠斎氲綀D1所示的電路。
如果參照圖10，則在此圖示中的開關(guān)電源裝置30，其電源部分32可以由以交流電源33和二極管構(gòu)成的全波整流電路34構(gòu)成。在電源部分32上連接開關(guān)電路35。
開關(guān)電路35具備有，一端連接在電源部分的輸出的一端上的電感器36，和一端連接在該電感器36的另一端，而另一端連接在電源部分32的另一輸出端的開關(guān)元件37。電感器36構(gòu)成本發(fā)明的第1磁性元件。二極管38被連接在電感器36和開關(guān)元件37的連接部分形成開關(guān)電路35的一個(gè)輸出端。開關(guān)電路35的另一輸出端由開關(guān)元件37和電源部分32的連接部分形成。
開關(guān)電路35的兩輸出端，通過本發(fā)明的濾波電路39連接在輸出濾波用第1電容器40。濾波器39具備一端連接在開關(guān)電路35的二極管38上的作為濾波電路磁性元件的電感器41。在該電感器41上并聯(lián)連接濾波電路電阻42?？缭陂_關(guān)電路35的兩輸出端之間連接有構(gòu)成濾波電路39的一部分的濾波電路電容器43。由這些作為濾波電路磁性元件的電感器41和濾波電路電阻42，以及濾波電路電容器43構(gòu)成的濾波電路39，可以形成和開關(guān)電路35以及輸出濾波用的第1電容器40分立的單元。
開關(guān)電路35的輸出，通過濾波電路39以及輸出濾波用的第1電容器40連接在DC/DC轉(zhuǎn)換器44，該DC/DC轉(zhuǎn)換器44的輸出被連接在負(fù)荷45上。
圖10所示的開關(guān)電源裝置30的各部分的電流波形如圖11所示。圖11(a)表示向著濾波電路39的輸入電流Iin，圖11(b)表示濾波電路39的輸出電流IO，圖11(c)表示在構(gòu)成濾波電路磁性元件的電感器41中流動的電流IL，圖11(d)表示在濾波電路電容器43中流動的電容器充電電流IC，圖11(e)表示在濾波電路42中流動的電流IR。
當(dāng)在時(shí)刻t0開關(guān)電路35的輸出電路即流向?yàn)V波電路39的輸入電流Iin上升時(shí)，由于該輸入電流，一般具有50nS以下的極短的上升時(shí)間，因此，尤其成為高于10MHz的頻帶的噪聲的原因。但是，在采用本發(fā)明的上述實(shí)施例的開關(guān)電源裝置30中，該上述時(shí)間短的輸入電流Iin，被電感器41阻止流向第1電容器40，如圖11(d)所示，作為充電電流流入濾波電路電容器43。在此，電阻42對諧振產(chǎn)生制動，起到收斂諧振電流的作用。
輸入電流Iin，一旦流入濾波電路電容器43，在該電容器43充電后，靠在電感器41和濾波電路43之間產(chǎn)生的L-C諧振，通過電感器41作為輸出電流IO流到第1電容器40。其結(jié)果，電感器41的電流IL如圖11(c)所示緩慢地上升，流到輸出濾波用第1電容器40的輸出電流IO也緩慢上升。
在濾波電路電容器43中，如圖11(d)所示，上升時(shí)間短的電流流過。但是，因?yàn)樵撾娙萜?3，可以不具有如第1電容器40那樣的輸出濾波功能，所以與第1電容器40相比可以使容量非常小。因而，該濾波電路電容器43，配置在開關(guān)電路35的附近沒有任何困難。其結(jié)果，可以縮短和開關(guān)電路35之間形成的脈沖電流環(huán)路，從而可以將噪聲的發(fā)生抑制在最小限度。
流過輸出濾波用第1電容器40的來自濾波電路39的電流IO的波形，由作為濾波電路39的構(gòu)成元件的電感器41、電阻42以及濾波電路電容器43的值確定。通過適當(dāng)?shù)剡x擇這些值，就可以延長來自濾波電路39的輸出電流IO的上升時(shí)間。為了減低高于10MHz頻帶中的噪聲，從輸出電流IO的上升時(shí)間即從時(shí)刻t0到輸出電流IO變?yōu)樽畲蟮臅r(shí)間，最好大于100nS。
在圖11中，在時(shí)刻t1從開關(guān)電路35提供給濾波電路39的輸入電流Iin變?yōu)榱?。這時(shí)的輸入電流Iin的升降時(shí)間一般都在50nS以下，成為噪聲產(chǎn)生的原因。但是，在本發(fā)明的此實(shí)施例的開關(guān)電源裝置1中，由于即使輸入電流Iin變?yōu)榱?，電感?1也要連續(xù)不斷地使同樣的電流流動，所以從濾波電路電容器43提供電流。其結(jié)果，在濾波電路電容器43和電感器41之間產(chǎn)生L-C諧振，輸出電流IO緩慢減少，電阻42，起到了收斂諧振的作用。因而，電感器電流IL的升降如圖11(c)所示變得緩慢，同樣地，向第1電容器40流動的輸出電流IO的升降如圖11(d)所示也變得緩慢。這時(shí)，在濾波電路電容器43中，如圖11(d)所示流過升降時(shí)間短的電流，但由于和上述同樣的理由，抑制了噪聲的產(chǎn)生。
輸出電流IO的升降時(shí)間，和升降時(shí)間的情況一樣，由作為濾波電路39的構(gòu)成元件的電感器41、電阻42以及濾波電路電容器41的值確定。為了減低高于10MHz頻帶的噪聲，輸出電流IO升降時(shí)間即從時(shí)刻t1到輸出電流IO變?yōu)樽钚〉臅r(shí)間，最好比100nS大。
圖12展示本發(fā)明的另一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，和圖10的實(shí)施例對應(yīng)的部分標(biāo)有同樣的符號并省略說明。在本實(shí)施例中，在和濾波電路39的電感器41并聯(lián)配置的電阻42上連接第2二極管46。該第2二極管46被連接成正方向向著電感器41和第1電容器40之間的連接部分。在該實(shí)施例中，在輸入電流Iin變?yōu)榱阒螅驗(yàn)榈?二極管46變?yōu)榉聪蚱珘?，所以在電?2中沒有電流流過。其結(jié)果，因?yàn)檩敵鲭娏鱅O和流到電感器41的電流IL相等，所以可以使輸出電流IO的升降時(shí)間比圖10所示實(shí)施例的情況還長。
圖13是展示本發(fā)明的又一實(shí)施例。在本實(shí)施例中，與電阻42串聯(lián)連接的第2二極管46a，連接在和圖12所示的實(shí)施例的情況相反的方向上。在本實(shí)施例中，可以使輸出電流IO的上升時(shí)間比圖10所示實(shí)施例的情況還長。
圖10、圖12以及圖13所示的濾波電路，如果和圖1、圖3至圖9所述的各實(shí)施例中的開關(guān)電源裝置組合，則可以得到特別顯著的減低噪聲的效果。這種情況下，可以用圖10、圖12以及圖13的實(shí)施例中的開關(guān)電路35替換圖1、圖3至圖9的任何一個(gè)所示的開關(guān)電路。
圖14是展示采用上述濾波電路產(chǎn)生減低噪聲效果的圖表。在圖14中，細(xì)實(shí)線表示不具備本發(fā)明的濾波電路的以往的開關(guān)電源裝置中的噪聲電平，粗實(shí)線表示圖10的實(shí)施例中的噪聲電平。另外，點(diǎn)劃線表示使用圖1的開關(guān)電路代替圖10中實(shí)施例的開關(guān)電路的本發(fā)明的實(shí)施例的噪聲電平。從圖中可知，在圖10所示的本發(fā)明實(shí)施例中，與以往的開關(guān)電源裝置相比，可以在總體上減低噪聲電平。另外，在使用圖1所示的開關(guān)電路的本發(fā)明的實(shí)施例中，可以進(jìn)一步減低高于10MHz頻帶的噪聲。
以上，將本發(fā)明以特定的實(shí)施例展示于圖中，并進(jìn)行了詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例中，在不脫離權(quán)利要求范圍所述的本發(fā)明的精神的情況下，可以有很多變更和修正。因而，本發(fā)明還包含這些可能的變更和修正。
權(quán)利要求
1．一種升壓型開關(guān)電源裝置，包含第1磁性元件，被連接在電源部分的一端上；開關(guān)裝置，一端被連接在上述第1磁性元件上，另一端被連接在上述電源部分的另一端上；濾波用電容器，被連接在上述第1磁性元件和上述電源部分的上述另一端之間；和第1二極管，被連接在上述第1磁性元件和上述濾波用電容器之間，使其正方向在從上述電源部分通過上述第1磁性元件至上述濾波用電容器的使電容器充電電流流動方向上；并從上述濾波用電容器兩端取輸出；其特征在于在上述開關(guān)裝置和上述第1磁性元件之間配置第2磁性元件；設(shè)置與上述開關(guān)裝置并聯(lián)地連接在上述第1磁性元件上的第2電容器，使得該第2電容器在上述開關(guān)裝置的開狀態(tài)下靠來自上述第1磁性元件的電流充電；使在上述開關(guān)裝置的關(guān)動作的初期從上述第1磁性元件流到上述開關(guān)裝置的電流通過上述第2磁性元件，從而抑制流過上述開關(guān)裝置的電流的上升；在流過上述第2磁性元件的電流增加至規(guī)定值時(shí)，在上述第1磁性元件和上述第1二極管之間，通過上述第2磁性元件和上述開關(guān)裝置和上述第2電容器形成使上述第2電容器的放電電流流動的第1諧振電路。
2．一種升壓型開關(guān)電源裝置，包含第1磁性元件，被連接在電源部分的一端上；開關(guān)裝置，一端被連接在上述第1磁性元件上，另一端被連接在上述電源部分的另一端上；濾波用電容器，被連接在上述第1磁性元件和上述電源部分的上述另一端之間；和第1二極管，被連接在上述第1磁性元件和上述濾波用電容器之間，使其正方向在從上述電源部分通過上述第1磁性元件至上述濾波用電容器的使電容器充電電流流動方向上；并從上述濾波用電容器兩端取輸出；其特征在于在當(dāng)上述開關(guān)裝置的關(guān)動作時(shí)從上述第1二極管流向上述開關(guān)裝置的恢復(fù)電流的通路上，配置第2磁性元件；設(shè)置與上述開關(guān)裝置并聯(lián)地連接在上述第1磁性元件上的第2電容器，使得該第2電容器在上述開關(guān)裝置的開狀態(tài)下靠來自上述第1磁性元件的電流充電；在上述開關(guān)裝置的關(guān)動作時(shí)，在上述第1磁性元件和上述第1二極管之間，通過上述第2磁性元件、上述開關(guān)裝置、上述第2電容器形成使上述第2電容器的放電電流流動的第1諧振電路。
3．如權(quán)利要求1或2所述的升壓型開關(guān)電源裝置，其特征在于在上述第1磁性元件和上述第2電容器之間，配置與該第2電容器串聯(lián)連接的第3電容器，該第3電容器靠上述第1諧振電路中的諧振電流充電，設(shè)置使上述第2磁性元件連接在上述第2電容器和上述第3電容器之間的旁路電路，在該旁路電路上設(shè)置使其正向在從上述第2磁性元件向著上述第2以及第3電容器的方向上的第2二極管，當(dāng)由于上述第2電容器的放電該第2電容器的充電電壓下降到規(guī)定值時(shí)，上述第2二極管導(dǎo)通，在上述第1磁性元件和上述第1二極管之間，通過上述第2磁性元件和上述第2二極管和上述第3電容器形成使上述第3電容器的放電電流流過的第2諧振電路。
4．如權(quán)利要求3所述的升壓型開關(guān)電源裝置，其特征在于在上述第2電容器和上述第3電容器之間，設(shè)置有第3二極管，其正向設(shè)置在使來自上述第2二極管的電流流動的方向上。
5．如權(quán)利要求4所述的升壓型開關(guān)電源裝置，其特征在于設(shè)置有第4二極管，其使來自上述第3二極管的電流旁路于上述第3電容器和上述第1二極管向著上述濾波用電容器流動。
6．如權(quán)利要求3至5的任一項(xiàng)所述的升壓型開關(guān)電源裝置，其特征在于上述第1磁性元件被分割成2部分，分割后的一磁性部分被連接到上述電源部分，并連接另一磁性部分使其被包含在上述第2諧振電路中。
7．如權(quán)利要求5所述的升壓型開關(guān)電源裝置，其特征在于上述第1磁性元件被分割成2部分，分割后的一磁性部分被連接在上述電源部分上，另一磁性部分在上述開關(guān)裝置的開狀態(tài)下，用上述第2、第3、第4二極管變?yōu)榉聪蚱珘旱臉O性連接在上述第2諧振電路內(nèi)。
8．如權(quán)利要求4或5所述的升壓型開關(guān)電源裝置，其特征在于上述第3電容器的容量比上述第2電容器的容量大。
9．一種升壓型開關(guān)電源裝置，包含第1磁性元件，被連接在電源部分的一端上；開關(guān)裝置，一端被連接在上述第1磁性元件上，另一端被連接在上述電源部分的另一端上；濾波用電容器，被連接在上述第1磁性元件和上述電源部分的上述另一端之間；和第1二極管，被連接在上述第1磁性元件和上述濾波用電容器之間，其正方向在從上述電源部分通過上述第1磁性元件至上述濾波用電容器的使電容器充電電流流動方向上；并從上述濾波用電容器兩端取輸出；其特征在于上述磁性元件具備第1繞組和第2繞組，將上述第1繞組的一端連接在上述開關(guān)裝置上，將另一端連接在上述電源部分上，將上述第2繞組的一端連接在上述二極管上，將另一端連接在上述電源部分上；當(dāng)上述開關(guān)裝置開時(shí)，來自上述電源部分的電流在上述磁性元件的上述第2繞組中流動，當(dāng)上述開關(guān)關(guān)時(shí)，來自上述電源部分的電流在上述磁性線圈的上述第1繞組中流動；上述第1繞組和上述第2繞組被串聯(lián)連接在于上述開關(guān)裝置的關(guān)動作的初期從上述第1二極管流到上述開關(guān)裝置的恢復(fù)電流的通路上，抑制在上述關(guān)動作的初期流過上述開關(guān)裝置的電流的上升；設(shè)置和上述開關(guān)裝置并聯(lián)連接在上述第1磁性元件上的第2電容器，使得該第2電容器在上述開關(guān)裝置的開狀態(tài)下由來自上述第1繞組的電流充電；當(dāng)流過上述磁性元件的上述第1繞組的電流增加到規(guī)定值時(shí)，通過上述磁性元件的上述第1繞組、上述開關(guān)裝置、上述第2電容器形成使上述第2電容器的放電電流流動的第1諧振電路。
10．如權(quán)利要求9所述的升壓型開關(guān)電源裝置，其特征在于在上述磁性元件的上述第2繞組和上述第2電容器之間，配置和該第2電容器串聯(lián)連接的第3電容器，使該第3電容器靠上述第1諧振電路中的諧振電流充電，設(shè)置將上述磁性元件的上述第1繞組連接在上述第2電容器和上述第3電容器之間的旁路電路，在該旁路電路上配置第2二極管，使其正向在從上述第1繞組向著上述第2以及第3電容器的方向上，當(dāng)由于上述第2電容器的放電該第2電容器的充電電壓下降到規(guī)定值時(shí)，上述第2二極管導(dǎo)通，通過上述磁性元件和上述第2二極管和上述第3電容器形成使上述第3電容器的放電電流流動的第2諧振電路。
11．如權(quán)利要求10所述的升壓型開關(guān)電源裝置，其特征在于在上述第2電容器和上述第3電容器之間，設(shè)置使來自上述第2二極管的電流流動方向?yàn)檎虻牡?二極管。
12．如權(quán)利要求11所述的升壓型開關(guān)電源裝置，其特征在于設(shè)置有第4二極管，其使來自上述第3二極管的電流旁路于上述第3電容器和上述第1二極管后通向上述濾波用電容器。
13．如權(quán)利要求10至12的任一項(xiàng)所述的升壓型開關(guān)電源裝置，其特征在于上述磁性元件的上述第1繞組比上述第2繞組的圈數(shù)少。
14．如權(quán)利要求12或13所述的升壓型開關(guān)電源裝置，其特征在于上述第3電容器的容量比上述第2電容器的容量大。
15．一種開關(guān)電源裝置，包含開關(guān)電路，由一端連接在電源部分的一個(gè)輸出端上的第1磁性元件、連接在上述電源部分的另一輸出端和上述第1磁性元件的另一端之間的開關(guān)元件，以及連接在上述第1磁性元件和上述開關(guān)元件上的二極管構(gòu)成；和第1電容器，被連接在上述開關(guān)電路的輸出部分上，使上述開關(guān)電路的輸出平滑化；其特征在于具備連接在上述開關(guān)電路的輸出部分上的濾波電路；上述濾波電路，由連接在上述開關(guān)電路的輸出部分上的濾波電路電容器、一端連接在上述濾波電路電容器的一端的濾波電路磁性元件，以及與上述濾波電路磁性元件并聯(lián)連接的濾波電路電阻構(gòu)成，上述濾波電路電容器的另一端和上述濾波電路磁性元件的另一端被分別連接在上述第1電容器的兩端。
16．如權(quán)利要求15所述的升壓型開關(guān)電源裝置，其特征在于上述開關(guān)電路具備，第2磁性元件，其被配置在上述開關(guān)元件和上述第1磁性元件之間；和第2電容器，其和上述開關(guān)元件并聯(lián)連接在上述第1磁性元件上；上述第2電容器在上述開關(guān)元件的開狀態(tài)下，被來自第1磁性元件的電流充電，在上述開關(guān)元件的關(guān)動作的初期使從上述第1磁性元件流到上述開關(guān)元件的電流通過上述第2磁性元件，抑制流過上述開關(guān)元件的電流的上升，當(dāng)流過上述第2磁性元件的電流達(dá)到規(guī)定值時(shí)，在上述第1磁性元件和上述二極管之間，通過上述第2磁性元件和上述開關(guān)元件和上述第2電容器形成使上述第2電容器的放電電流流動的諧振電路。
17．如權(quán)利要求15所述的升壓型開關(guān)電源裝置，其特征在于上述開關(guān)電路具備，第2磁性元件，被配置在當(dāng)上述開關(guān)元件的關(guān)動作時(shí)從上述二極管流向上述開關(guān)元件的恢復(fù)電流的通路上；和第2電容器，與上述開關(guān)元件并聯(lián)連接在上述第1磁性元件上；上述第2電容器在上述開關(guān)元件的開狀態(tài)下靠來自上述第1磁性元件的電流充電，在上述第1磁性元件和上述二極管之間通過上述第2磁性元件和上述開關(guān)元件和上述第2電容器形成當(dāng)上述開關(guān)元件的關(guān)動作時(shí)使上述第2電容器的放電電流流動的諧振電路。
18．如權(quán)利要求15至17的任意一項(xiàng)所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于第2二極管和上述濾波電路電阻元件串聯(lián)連接，而和該濾波電路磁性元件并聯(lián)連接。
19．如權(quán)利要求18所述的升壓型開關(guān)電源裝置，其特征在于上述第2二極管被連接為其正向向著上述濾波電路電容器的上述另一端側(cè)。
20．如權(quán)利要求18所述的升壓型開關(guān)電源裝置，其特征在于上述第2二極管被連接為其正向向著上述濾波電路電容器的上述一端側(cè)。
21．一種濾波器，是用于開關(guān)電源裝置的減低噪聲用的濾波電路，包含開關(guān)電路，由一端連接在電源部分的一個(gè)輸出端的第1磁性元件、連接在上述電源部分的另一輸出端和上述第1磁性元件的另一端之間的開關(guān)元件，以及連接于上述第1磁性元件和上述開關(guān)元件上的二極管構(gòu)成；和第1電容器，被連接在上述開關(guān)電路的輸出部分上，使上述開關(guān)電路的輸出平滑化，其特征在于由連接在上述開關(guān)電路的輸出部分上的濾波電路電容器、一端連接在上述濾波電路電容器的一端的濾波電路磁性元件，以及與上述濾波電路磁性元件并聯(lián)連接的濾波電路電阻構(gòu)成，上述濾波電路電容器的另一端和上述濾波電路磁性元件的另一端被分別連接在上述第1電容器的兩端。
22．如權(quán)利要求21所述的濾波電路，其特征在于第2二極管和上述濾波電路電阻元件串聯(lián)連接，并和上述濾波電路磁性元件并聯(lián)連接。
23．如權(quán)利要求22所述的濾波電路，其特征在于上述第2二極管被連接成正向向著上述濾波電路電容器的上述另一端側(cè)。
24．如權(quán)利要求22所述的濾波電路，其特征在于上述第2二極管被連接成正向向著上述濾波電路的上述一端側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明揭示可以減低恢復(fù)電流的開關(guān)電源裝置。電源裝置,具備磁性元件,其被連接在電源部分的一端上;開關(guān)裝置,其一端被連接在上述磁性元件上,另一端被連接在電源部分的另一端上;濾波用電容器,被連接在磁性元件和電源部分的上述另一端之間;和二極管,被連接在磁性元件和濾波用電容器之間,使其正方向在電流從電源部分通過磁性元件至濾波用電容器流動的方向上。第2磁性元件配置在當(dāng)開關(guān)的關(guān)動作時(shí)從二極管流向開關(guān)的恢復(fù)電流的通路上,設(shè)置和該開關(guān)并聯(lián)連接在第1磁性元件上的第2電容器,第2電容器在開關(guān)的開狀態(tài)下被來自第1磁性元件的電流充電,在開關(guān)的關(guān)動作時(shí),在第1磁性元件和二極管之間通過第2磁性元件和開關(guān)和第2電容器形成使來自第2電容器的放電電流流動的諧振電路。
文檔編號H02M3/155GK1219299SQ98800248
公開日1999年6月9日 申請日期1998年1月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月10日
發(fā)明者青沼賢一, 村井康弘 申請人:Tdk株式會社