DC/DC转换器及其控制方法、电源适配器及电子设备技术

本发明专利技术提高DC/DC转换器的可靠性。次级侧控制器(400)驱动光电耦合器(204)的发光元件，使得与输出电容器(C1)所产生的输出电压(VOUT)相应的检测电压(VOUTS)趋近于基准电压(VREF)。初级侧控制器(202)根据反馈信号(VFB)来控制开关晶体管(M1)。保护电路(420)若检测到异常状态则会激活，并驱动光电耦合器(204)的发光元件。辅助电源电路(210)包含与输出电容器(C1)另行设置的电源电容器(C2)，并将电源电压(VCC)供给到保护电路(420)及光电耦合器(204)的发光元件的阳极。

DC/DC converter and its control method, power adapter and electronic equipment

The invention improves the reliability of the DC/DC converter. The secondary side controller (400) drives the light-emitting elements of the optocoupler (204) so that the detection voltage (VOUTS) corresponding to the output voltage (VOUT) produced by the output capacitor (C1) is approaching to the reference voltage (VREF). The primary side controller (202) controls the switching transistor (M1) according to the feedback signal (VFB). The protection circuit (420) activates and drives the light emitting element of the photoelectric coupler (204) if abnormal state is detected. The auxiliary power supply circuit (210) includes a power capacitor (C2) which is separately set up with the output capacitor (C1), and supplies the power supply voltage (VCC) to the anode of the light emitting element of the protection circuit (420) and the optocoupler (204).

【技术实现步骤摘要】
DC/DC转换器及其控制方法、电源适配器及电子设备
本专利技术涉及绝缘同步整流型DC/DC转换器。
技术介绍
反激式的DC/DC转换器被利用于以AC/DC转换器为主的各种电源电路中。图1的(a)是二极管整流型的反激转换器200R的电路图，图1的(b)是同步整流型的反激转换器200S的电路图。图1的(a)的反激转换器200R在其输入端子P1上接受输入电压VIN，生成被稳定于预定的目标电压的直流的输出电压VOUT，并将其供给到被连接于输出端子P2与接地端子P3之间的负载(未图示)。在变压器T1的初级绕组W1上，连接有开关晶体管M1，在次级绕组W2上，连接有二极管D1。输出电容器C1被连接在输出端子P2上。反馈电路(也称为并联稳压器电路)206以和输出电压VOUT与其目标电压VOUT(REF)的误差相应的电流IERR来驱动光电耦合器204的发光元件。在光电耦合器204的受光元件中，流过与误差相应的反馈电流IFB。在初级侧控制器(PrimaryController)202的反馈(FB)引脚上，产生与反馈电流IFB相应的反馈信号VFB。初级侧控制器202产生具有与反馈信号VFB相应的占空比(或者频率)的脉冲信号，驱动开关晶体管M1。在图1的(a)的二极管整流型的反激转换器中，二极管D1内产生Vf×IOUT的功率损耗。Vf为正向电压，IOUT为负载电流。若Vf＝0.5V，IOUT＝10A，则功率损耗为5W。因此，在许多用途中，需要用于冷却二极管D1的散热板或散热片。图1的(b)的反激转换器200S中取代图1的(a)的二极管D1而包括同步整流晶体管M2以及同步整流控制器(也称为同步整流IC)300S。同步整流控制器300S与开关初级侧的开关晶体管M1同步地开关同步整流晶体管M2。在同步整流型的反激转换器中，同步整流晶体管M2的损耗为RON×IOUT2。RON为同步整流晶体管M2的导通电阻，若RON＝5mΩ，IOUT＝10A，则损耗为0.5W，与二极管整流型相比大幅降低。因此，在理论上，在同步整流型中能够无需或简化散热板或散热片。[现有技术文献][专利文献]专利文献1:日本特开2009-159721号公报
技术实现思路
[专利技术要解决的课题]本专利技术人们针对图1的(b)的同步整流型转换器进行研究后，认识到以下的问题。在反激转换器200S中，为了提高可靠性，设置有过电压保护(OVP：OverVoltageProtection)电路390等保护电路。例如OVP电路390被内置在反馈电路206中，在过电压状态下，将电流IOVP供给到光电耦合器204的发光元件。图2为图1的(b)的反激转换器200S的动作波形图。比时刻t0靠前的是正常状态，输出电压VOUT被稳定为其目标值VOUT(REF)。在时刻t0，发生某些异常，输出电压VOUT从目标值VOUT(REF)脱离，并开始上升。在时刻t1，若输出电压VOUT超过过电压阈值VOVP，则成为OVP电路390将电流IOVP供给到光电耦合器204的发光元件的状态，且在该状态下被固定(锁存)。结果，反馈电流IFB増加，反馈信号VFB降低，开关晶体管M1的开关停止。因为若开关晶体管M1的开关停止，则输出电容器C1的充电会停止，所以输出电压VOUT随时间降低。反馈电路206将输出电压VOUT作为电源电压VCC来接受。因此，若输出电压VOUT降低，则OVP电路390变为不能动作，且变为不能维持电流IOVP。例如在反馈电路206中，内置有未图示的UVLO(UnderVoltageLockOut：欠压锁定)电路，被构成使得若VCC＜VUVLO，则将反馈电路206的OVP状态复位。由于输出电压VOUT即电源电压VCC的降低，当在时刻t2电流IOVP(及电流IERR)成为零时，则反馈电流IFB也成为零，反馈信号VFB上升，开关晶体管M1的开关恢复。通过开关的恢复，输出电压VOUT再次开始上升。若仍有过电压的因素，则输出电压VOUT再次到达过电压阈值VOVP。反激转换器200S将时分地交替反复进行动作和停止(称为间歇模式)。构成反激转换器200S的电路元件，具体而言，同步整流晶体管M2或开关晶体管M1的发热有时会成为问题。在图2的间歇模式下，在动作期间发热、温度上升，在停止期间温度被缓和。因此，若停止期间较短，则电路元件的温度会逐渐上升。另外，虽然在此说明了过电压保护，但是针对其它的保护电路也可能产生同样的问题。本专利技术鉴于以上的问题而完成，其一个方案的示例性的目的之一在于提供一种抑制发热的DC/DC转换器。[用于解决技术课题的技术方案]1.本专利技术的一个方案涉及绝缘同步整流型的DC/DC转换器。DC/DC转换器包括：变压器，其具有初级绕组以及次级绕组；开关晶体管，其与变压器的初级绕组连接；输出电容器，其由流入变压器的次级绕组的电流进行充电；光电耦合器，其包含发光元件以及受光元件；反馈电路，其驱动光电耦合器的发光元件，使得与输出电容器所生成的输出电压相应的检测电压趋近于基准电压；初级侧控制器，其与光电耦合器的受光元件连接，根据基于受光元件的状态的反馈信号来控制开关晶体管；保护电路，其若检测到异常状态则会激活，并驱动发光元件；以及辅助电源电路，其包含与输出电容器被分别设置的电源电容器，并将电源电容器所生成的电源电压供给到保护电路以及光电耦合器的发光元件的阳极。根据此方案，因为在输出电压VOUT降低后，保护电路的电源电压也会被维持，所以能够长久维持驱动发光元件的状态。由此，在间歇模式下进行动作时，能够延长热缓和时间，并能够抑制发热。也可以是，保护电路包含维持异常检测信号的有效状态直到被复位为止的异常检测电路、以及在异常检测信号的有效状态下成为导通状态的晶体管，若检测到异常状态，则对异常检测电路供给电源电压。也可以是，若电源电压低于解除阈值，则异常检测信号被置于无效。也可以是，异常检测信号在其置于有效后，经过预定时间后被置于无效。也可以是，保护电路为过电压保护电路。也可以是，辅助电源电路进一步包含从输出电容器向电源电容器的充电路径。也可以是，充电路径包含整流元件，该整流元件容许从DC/DC转换器的输出线向电源电容器的电流，阻止反向的电流。也可以是，充电路径包含二极管，该二极管被设置成：阳极朝向DC/DC转换器的输出线侧，阴极朝向电源电容器侧。2.1本专利技术的另一方案涉及被使用在绝缘同步整流型的DC/DC转换器上的次级侧控制器。次级侧控制器包括：控制输出引脚，其与光电耦合器的发光元件连接；电源引脚，其接受电源电压；控制输入引脚，其接受与DC/DC转换器的输出电压相应的检测电压；反馈电路，其对检测电压与基准电压的误差进行放大，并将与误差相应的电流供给到光电耦合器的发光元件；以及供电路径，其用于从控制输出引脚向电源引脚供电。根据此方案，因为即使在电源引脚上发生了开路异常，也会经由供电路径来对于次级侧控制器的电源线供给控制输出引脚的电压，所以次级侧控制器能够将其作为电源电压来维持动作。由此，能够提高可靠性。也可以是，供电路径包含整流元件。也可以是，供电路径包含二极管，该二极管被设置为：阳极朝向控制输出引脚侧，阴极朝向电源引脚侧。也可以是，次级侧控制器进一步包括保护电路，该保护电路若检测到异常状态则驱动发光元件。也可以是，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种绝缘同步整流型的DC/DC转换器，其特征在于，包括：变压器，其具有初级绕组以及次级绕组，开关晶体管，其与上述变压器的初级绕组连接，输出电容器，其由流入上述变压器的次级绕组的电流进行充电，光电耦合器，其包含发光元件以及受光元件，反馈电路，其驱动上述光电耦合器的上述发光元件，使得与上述输出电容器所产生的输出电压相应的检测电压趋近于基准电压，初级侧控制器，其与上述光电耦合器的上述受光元件连接，并根据基于上述受光元件的状态的反馈信号来控制上述开关晶体管，保护电路，其在检测到异常状态时激活，并驱动上述发光元件，以及辅助电源电路，其包含与上述输出电容器另行设置的电源电容器，并将上述电源电容器所产生的电源电压供给到上述保护电路及上述光电耦合器的上述发光元件的阳极。

【技术特征摘要】
2016.12.16 JP 2016-244702;2016.12.16 JP 2016-244701.一种绝缘同步整流型的DC/DC转换器，其特征在于，包括：变压器，其具有初级绕组以及次级绕组，开关晶体管，其与上述变压器的初级绕组连接，输出电容器，其由流入上述变压器的次级绕组的电流进行充电，光电耦合器，其包含发光元件以及受光元件，反馈电路，其驱动上述光电耦合器的上述发光元件，使得与上述输出电容器所产生的输出电压相应的检测电压趋近于基准电压，初级侧控制器，其与上述光电耦合器的上述受光元件连接，并根据基于上述受光元件的状态的反馈信号来控制上述开关晶体管，保护电路，其在检测到异常状态时激活，并驱动上述发光元件，以及辅助电源电路，其包含与上述输出电容器另行设置的电源电容器，并将上述电源电容器所产生的电源电压供给到上述保护电路及上述光电耦合器的上述发光元件的阳极。2.如权利要求1所述的DC/DC转换器，其特征在于，上述保护电路包含：异常检测电路，其检测到异常状态时，维持异常检测信号的有效状态直到被复位为止，以及晶体管，其在上述异常检测信号的有效状态下成为导通状态；上述保护电路对上述异常检测电路供给上述电源电压。3.如权利要求2所述的DC/DC转换器，其特征在于，当上述电源电压低于解除阈值时，上述异常检测信号被置于无效。4.如权利要求2所述的DC/DC转换器，其特征在于，上述异常检测信号在其被置于有效后，经过预定时间后被置于无效。5.如权利要求1～4的任何一项所述的DC/DC转换器，其特征在于，上述保护电路为过电压保护电路。6.如权利要求1～4的任何一项所述的DC/DC转换器，其特征在于，上述辅助电源电路进一步包含从上述输出电容器向上述电源电容器的充电路径。7.如权利要求6所述的DC/DC转换器，其特征在于，上述充电路径包含整流元件，该整流元件容许从上述DC/DC转换器的输出线向上述电源电容器的电流，并阻止反向的电流。8.如权利要求6所述的DC/DC转换器，其特征在于，上述充电路径包含二极管，该二极管被设置为：阳极朝向上述DC/DC转换器的输出线侧，阴极朝向上述电源电容器侧。9.如权利要求1～4的任何一项所述的DC/DC转换器，其特征在于，上述反馈电路被内置在次级侧控制器中；上述次级侧控制器除了上述反馈电路之外，还包括：控制输出引脚，其与上述光电耦合器的上述发光元件连接，电源引脚，其用于接受电源电压，控制输入引脚，其用于接受与上述DC/DC转换器的输出电压相应的检测电压，以及供电路径，其用于从上述控制输出引脚向上述电源引脚供电；上述反馈电路对上述检测电压与基准电压的误差进行放大，并将与上述误差相应的电流供给到上述光电耦合器的上述发光元件。10.如权利要求9所述的DC/DC转换器，其特征在于，上述供电路径包含整流元件。11.如权利要求9所述的DC/DC转换器，其特征在于，上述供电路径包含二极管，该二极管被设置为：阳极朝向上述控制输出引脚侧，阴极朝向上述电源引脚侧。12.如权利要求9所述的DC/DC转换器，其特征在于，进一步包括保护电路，该保护电路在检测到异常状态时激活，并驱动上述发光元件；上述电源引脚的上述电源电压被供给到上述保护电路的至少一部分。13.如权利要求12所述的DC/DC转换器，其特征在于，上述保护电路被构成为：当检测到过电压状态时，维持驱动上述发光元件的状态直到被复位；被供给到上述电源引脚的上述电源电压在上述DC/DC转换器的停止状态下比上述输出电压更慢地降低。14.如权利要求13所述的DC/DC转换器，其特征在于，上述保护电路包含：过电压检测比较器，其在检测到上述过电压状态时，将异常检测信号置于有效，锁存电路，其对上述异常检测信号进行锁存，以及保护晶体管，其与上述发光元件连接，并根据上述锁存电路的输出而成为...

【专利技术属性】
技术研发人员：菊池弘基，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP