开关电源装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种开关电源装置，即使是低输入电压也得到峰值功率。该开关电源装置具有：导通/断开控制信号形成电路(24)，其根据输出电压检测单元(6)所检测出的输出电压而形成用于将输出电压控制为恒定的导通/断开控制信号而提供给开关元件(3)；以及校正电流检测信号生成单元(40a)，其响应于导通/断开控制信号形成电路中的表示开关元件的导通开始时刻的信号，在从开关元件的导通开始时刻起占空比小于规定的值的期间形成具有恒定值的第1校正信号，在占空比为规定的值以上的期间形成从第1校正信号的值起随着时间的经过而增大的第2校正信号，从电流检测信号依次减去第1校正信号和第2校正信号而生成校正电流检测信号。

Switching power supply device

The invention provides a switching power supply device, and even peak power is obtained even with low input voltage. The switching power supply device has a turn-on/turn-off control signal forming circuit (24), which forms a switch element (3) for controlling the output voltage to a constant turn-on/turn-off control signal according to the output voltage detected by the output voltage detecting unit (6), and a correction current detecting signal generating unit (40a) which responds to the switch element (3). A signal in a turn-on/off control signal forming circuit indicating the start time of the turn-on of the switching element forms a first correction signal with a constant value during a period when the duty cycle of the switching element is less than a prescribed value from the start time of the turn-on of the switching element, and a value following the first correction signal is formed during a period when the duty cycle is above a prescribed value. The second correction signal increases with time, and the first correction signal and the second correction signal are subtracted from the current detection signal to generate the correction current detection signal.

【技术实现步骤摘要】
开关电源装置
本专利技术涉及DC-DC转换器等开关电源装置。
技术介绍
如图8所示，以往的开关电源装置具有开关元件3、输出整流平滑电路4、输出电压检测电路6、控制部7、控制电源用整流平滑电路8、控制电源电路9和电流检测电阻10。变压器2具有一次线圈N1、二次线圈N2和三次线圈(控制电源线圈)N3。输出整流平滑电路4具有整流二极管4a和平滑用电容器4b，平滑用电容器4b经由整流二极管4a而与二次线圈N2并联连接。控制电源用整流平滑电路8具有整流二极管8a和平滑电容器8b，在开关元件3开始进行导通/断开动作之后经由控制电源电路9将直流电压提供给控制部7。控制电源电路9与控制电源用整流平滑电路8和控制部7连接。控制电源电路9在三次线圈N3得到电压之前利用第1直流电源端子1a的电压对控制部7进行驱动。在三次线圈N3得到电压之后，控制部7由控制电源用整流平滑电路8的电压而驱动。输出电压检测电路6对输出电压进行检测，具有二次侧部分22和一次侧部分23。二次侧部分22由发光二极管22a和齐纳二极管22b的串联电路构成。一次侧部分23由与发光二极管22a光耦合的光电晶体管23a和电容器23b构成。如图9所示，控制部7具有导通/断开控制信号形成电路24、过电流保护电路25和低通滤波器26。在导通/断开控制信号形成电路24中，电阻27的一端与直流电源端子27a连接，另一端经由第4端子18而与光电晶体管23a的集电极连接。电阻27与光电晶体管23a的相互连接点P1与反馈比较器28的负输入端子连接，低通滤波器26经由校正电路42而与反馈比较器28的正输入端子连接。低通滤波器26经由第3端子17而与电流检测电阻10的一端连接。反馈比较器28对校正电流检测信号和光电晶体管23a的电压V1进行比较而输出表示开关元件3的导通期间的结束时刻的触发信号。若反馈比较器28的正输入端子的校正电流检测信号的振幅达到负输入端子的电压V1，则从反馈比较器28的输出端子产生高电平的脉冲，或电路(OR电路)29输出高电平的脉冲。或电路29的输出端子与RS触发器30的复位端子R连接，在或电路29输出高电平的脉冲时，RS触发器30被复位。RS触发器30的设置端子S与时钟发生器31连接。若从时钟发生器31产生时钟信号，则RS触发器30被触发而成为置位状态。RS触发器30的Q-所示的反相输出端子在置位状态时为低电平。或非电路(NOR电路)32的一方的输入端子与RS触发器30的反相输出端子连接，或非电路32的另一方的输入端子与时钟发生器31连接。电流检测电阻10与电流检测单元对应，与开关元件3串联连接，对流过开关元件3的电流进行检测，得到作为与电流成比例的电压的电流检测信号。过电流保护电路25具有过电流检测比较器35、过电流基准电压源36和校正电流检测信号生成单元40。过电流检测比较器35的正输入端子经由校正电路42而与低通滤波器26连接，输出端子与或电路29连接。若来自校正电路42的校正电流检测信号超过作为过电流基准电压源36的过电流阈值的过电流基准电压Vr，则从过电流检测比较器35产生触发信号，触发信号经由或电路29被提供给RS触发器30的复位端子R。RS触发器30复位，开关元件3断开。过电流基准电压Vr被设定为在负载21处于正常状态时不横切校正电流检测信号，被设定为在负载21处于短路状态或者低阻抗状态时横切校正电流检测信号。校正电流检测信号生成单元40抑制因输入电压Vin的变动而产生的最大输出电流的变动，由斜坡电压发生电路41和校正电路42构成。斜坡电压发生电路41与来自时钟发生器31的时钟信号同步地产生由三角波电压构成的斜坡电压V2。斜坡电压发生电路41响应于时钟信号而在比从开关元件3的导通开始时刻起开关元件3的最大导通期间的结束时刻靠后的期间连续产生具有正斜率的正斜坡电压Va，然后连续产生具有负斜率的负斜坡电压Vb。校正电路42形成与从低通滤波器26的电流检测信号V3减去校正电压V2而得到的值相当的校正电流检测信号V4，发送给反馈比较器28和过电流检测比较器35。如图10所示，校正电路42具有电压转换用电阻Ra、电流转换用电阻Rb、第1和第2控制元件Q1、Q2、第3控制元件Q3、第4和第5控制元件Q4、Q5、第1和第2恒流源电路45、46。电压转换用电阻Ra的一端与低通滤波器26连接，另一端与校正电流检测信号V4的输出线47连接。若流过电压转换用电阻Ra的电流I5的值改变，则电压转换用电阻Ra的两端子间电压V5改变。流过电压转换用电阻Ra的电流I5随着开关元件3的导通时间的经过而增大。因此，电流检测信号V3与校正电流检测信号V4的振幅差(即，电压V5)随着导通时间的经过而增大。电流检测信号V3、校正电流检测信号V4与电压转换用电阻Ra的电压V5具有V4＝V3-V5的关系，因此电压转换用电阻Ra作为减法运算器发挥功能。电压V5是校正电压或者校正信号。图10的第1和第2控制元件Q1、Q2的作为第1主电极的源极分别与直流电源端子43连接，第1和第2控制元件Q1、Q2的作为控制电极的栅极彼此公共连接且与第1控制元件Q1的作为第2主电极的漏极连接。第1控制元件Q1的漏极与第3控制元件Q3的集电极连接。第3控制元件Q3的发射极经由电流转换用电阻Rb而与接地端子44连接。第3控制元件Q3的基极与斜坡电压发生电路41的输出线41a连接。第2控制元件Q2的漏极与第4控制元件Q4的漏极连接。第4控制元件Q4的源极经由第1恒流源电路45而与接地端子44连接。第4和第5控制元件Q4、Q5的栅极彼此公共连接且与第4控制元件Q4的漏极连接。第5控制元件Q5的源极经由第2恒流源电路46而与接地端子44连接，第5控制元件Q5的漏极与电压转换用电阻Ra的另一端连接。第1和第2恒流源电路45、46限制校正电压V5比规定的值高。即，第1和第2恒流源电路45、46限制与第5控制元件Q5的漏电流相当的校正电流I5比规定的电流值I3、I4大。第1恒流源电路45的规定的电流值I3被设定为与第2恒流源电路46的规定的电流值I4相同。根据该开关电源装置，若产生用于使开关元件3导通的时钟信号，则与其同步地产生斜坡电压V2。斜坡电压V2施加到第3控制元件Q3的基极。由此，斜坡电压V2转换成第3控制元件Q3的阻抗，第3控制元件Q3的阻抗相对于斜坡电压V2成反比例地变化。其结果为，与斜坡电压V2成比例的第1电流I1流过电流转换用电阻Rb。与第1电流I1相等的第2电流I2流过第2控制元件Q2的漏极。若与斜坡电压V2成比例的第2电流I2流过第2控制元件Q2的漏极，则在第5控制元件Q5的漏极中也流过与第2电流I2对应的电流I5。第5控制元件Q5的电流I5与斜坡电压V2成比例地流动直到第2恒流源电路46的规定的电流值I4＝I3为止，但限制在规定的电流值I4＝I3。校正电流I5按照第1直流电源端子1a、一次线圈N1、开关元件3、低通滤波器26、电压转换用电阻Ra、第5控制元件Q5、第2恒流源电路46以及接地端子44的路径流动。因此，电压转换用电阻Ra的端子间电压V5为I5×Ra。从校正电路42输出的校正电流检测信号V4为从来自低通滤波器26的电流检测信号V3减去校正电压V5而得到的值(V3―V5)。校正本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关电源装置，其特征在于，该开关电源装置具有：变压器，其具有一次线圈和二次线圈；开关元件，其经由所述变压器的所述一次线圈而与直流电源连接且进行导通/断开；输出电压检测单元，其对所述变压器的所述二次线圈侧的输出电压进行检测；导通/断开控制信号形成电路，其根据所述输出电压检测单元的所述输出电压而形成用于将所述输出电压控制为恒定的导通/断开控制信号，且将所述导通/断开控制信号提供给所述开关元件；电流检测单元，其对流过所述开关元件的电流进行检测且输出电流检测信号；校正电流检测信号生成单元，其响应于所述导通/断开控制信号形成电路中的表示所述开关元件的导通开始时刻的信号，在从所述开关元件的导通开始时刻起占空比小于规定的值的期间形成具有恒定值的第1校正信号，在所述占空比为规定的值以上的期间形成从所述第1校正信号的值起随着时间的经过而增大的第2校正信号，从所述电流检测信号依次减去所述第1校正信号和所述第2校正信号而生成校正电流检测信号；以及比较单元，其对所述校正电流检测信号和表示流过所述开关元件的电流的过电流水平的过电流阈值进行比较，在所述校正电流检测信号达到所述过电流阈值时将用于使所述开关元件断开的信号输出到所述导通/断开控制信号形成电路。...

【技术特征摘要】
2017.02.17 JP 2017-0279261.一种开关电源装置，其特征在于，该开关电源装置具有：变压器，其具有一次线圈和二次线圈；开关元件，其经由所述变压器的所述一次线圈而与直流电源连接且进行导通/断开；输出电压检测单元，其对所述变压器的所述二次线圈侧的输出电压进行检测；导通/断开控制信号形成电路，其根据所述输出电压检测单元的所述输出电压而形成用于将所述输出电压控制为恒定的导通/断开控制信号，且将所述导通/断开控制信号提供给所述开关元件；电流检测单元，其对流过所述开关元件的电流进行检测且输出电流检测信号；校正电流检测信号生成单元，其响应于所述导通/断开控制信号形成电路中的表示所述开关元件的导通开始时刻的信号，在从所述开关元件的导通开始时刻起占空比小于规定的值的期间形成具有恒定值的第1校正信号，在所述占空比为规定的值以上的期间形成从所述第1校正信号的值起随着时间的经过而增大的第2校正信号，从所述电流检测信号依次减去所述第1校正信号和所述第2校正信号而生成校正电流检测信号；以及比较单元，其对所述校正电流检测信号和表示流过所述开关元件的电流的过电流水平的过电流阈值进行比较，在所述校正电流检测信号达到所述过电流阈值时将用于使所述开关元件断开的信号输出到所述导通/断开控制信号形成电路。2.根据权利要求1所述的开关电源装置，其特征在于，所述校正电流检测信号生成单元具有：斜坡电压发生电路，其与所述开关元件的导通开始时刻同步地产生斜坡电压，使斜坡电压的产生持续到所述开关元件的最大导通期间的结束时刻以后；基准电压源，其产生基准电压；加法运算器，其在所述占空比小于规定的值的期间输出来自所述基准电压源的所述基准电压，在所述占空比为所述规定的值以上的期间输出在所述基准电压上叠加了所述斜坡电压发生电路的所述斜坡电压而得到的叠加电压；以及校正电路，其根据来自所述加法运算器的所述基准电压而创建所述第1校正信号，根据所述叠加电压而创建叠加了直流分量且与所述斜坡电压成比例的所述第2校正信号，从所述电流检测单元的所述电流检测信号依次减去所述第1校正信号和所述第2校正信号而生成校正电流检测信号。3.根据权利要求1所述的开关电源装置，其特征在于，所述校正电流检测信号生成单元具有：斜坡电压发生电路，其与所述开关元件的导通开始时刻同步地产生斜坡电压，使斜坡电压的产生持续到所述开关元件的最大导通期间的结束时刻以后；基准电压源，其产生基准电压；加法运算器，其在所述占空比小于规定的值的期间输出来自所述基准电压源的所述基准电压，在所述占空比为所述规定的值以上的期间输出在所述基准电压上叠加了所述斜坡电压发生电路的所述斜坡电压而得到的叠加电压；开关，其连接于所述基准电压源和所述加法运算器；以及校正电路，其根据来自所述加法运算器的所述基准电压而创建所述第1校正信号，根据所述叠加电压而创建叠加了直流分量且与所述斜坡电压成比例的所述第2校正信...

【专利技术属性】
技术研发人员：早川章，田畠铁哉，小池宪吾，
申请(专利权)人：三垦电气株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP