开关电源装置制造方法及图纸

本发明专利技术的开关电源装置在电流断续模式下也可适当地设定死区时间从而抑制转换效率。开关电源装置(1)包括：绝缘变压器(Tr)；全桥电路(10)，将输入的直流电转换为交流电并输出至初级侧线圈(L11)；输出电路(20)，将从次级侧线圈(L21、L22)输入的交流电转换为直流电并输出；以及控制电路(30)，基于输出电路(20)输出的电压，通过相位偏移方式控制全桥电路(10)，在根据输出电路(20)输出的电压和电流的至少一方求出的相位偏移量(TON)的测量值小于假定为电流连续模式下的相位偏移量(TON)的理论值的情况下，控制电路(30)根据测量值和理论值的差来延长全桥电路(10)的死区时间(TdAB)。

Switching power supply device

【技术实现步骤摘要】
开关电源装置
本专利技术涉及开关电源装置。
技术介绍
采用了全桥电路的开关电源装置作为一种将输入的电压转换为所期望的电压并输出的功率转换装置被广泛利用。例如，专利文献1和2中公开了一种作为DC-DC转换器的开关电源装置，其通过全桥电路将所输入的直流电压转换为交流电压，并且经由绝缘变压器提供至输出电路，在输出电路中再次转换为直流电压进行输出。专利文献1和2的上述现有技术中，通过利用所谓的相位偏移方式控制全桥电路包含的多个开关元件，从而降低该开关元件中的开关损耗。更具体而言，相位偏移方式的开关电源装置在全桥电路和绝缘变压器之间设有谐振用线圈，通过全桥电路包含的开关元件的电容分量和谐振用线圈的电感分量形成谐振电路。并且，相位偏移方式的开关电源装置被设定为在全桥电路中串联连接的两个开关元件不同时导通而设的死区时间的期间，使所述谐振电路的谐振动作完成。从而在相位偏移方式中，开关元件的两端电压变为0伏之后将切换为导通，进行所谓的ZVS(ZeroVoltageSwitching：零电压切换)。这里，专利文献1的现有技术中，在上述谐振电路的谐振周期变得比标准的周期要短的情况下，通过缩短死区时间来实现功率转换效率的提高。此外，在专利文献2的现有技术中，利用谐振电路的特性和输出电流等计算谐振完成时间，并使死区时间为谐振完成时间以上，从而减少输出电流的降低所伴随的开关损耗。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第5866614号公报专利文献2：日本专利第3706852号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题然而，相位偏移方式的开关电源装置中，在输出电流下降的情况下，根据条件不同，有时成为次级侧开关电流为断续的波形的电流断续模式(DCM：DiscontinuousCurrentMode)。在该情况下，伴随着谐振用线圈的能量消失，谐振动作完成所需的死区时间急剧增加。然而，如上述现有技术所述，通过谐振电路的特性和输出电流等计算出的谐振完成时间中，无法应对电流断续模式的死区时间急剧增加。即，上述现有技术中，例如即使根据输出电流的降低使死区时间连续延长，使ZVS成立的死区时间也是不够的，由此在电流断续模式中开关电源装置的转换效率可能降低。本专利技术是鉴于上述情况完成的，其目的在于提供一种通过在电流断续模式下也适当地设定死区时间来抑制转换效率降低的开关电源装置。解决技术问题所采用的技术方案<本专利技术的第一方式>本专利技术的第一方式的开关电源装置包括：绝缘变压器，该绝缘变压器包含初级侧线圈和次级侧线圈；全桥电路，该全桥电路将输入的直流电转换为交流电并输出至所述初级侧线圈；输出电路，该输出电路将从所述次级侧线圈输入的交流电转换为直流电并输出；以及控制电路，该控制电路基于所述输出电路输出的电压并通过相位偏移方式控制所述全桥电路，在根据所述输出电路输出的电压和电流中的至少一方求出的相位偏移量的测量值小于假定为电流连续模式下的相位偏移量的理论值的情况下，所述控制电路根据所述测量值和所述理论值的差来延长所述全桥电路的死区时间。开关电源装置包含以相位偏移方式控制的全桥电路，通过控制电路控制相位偏移量来输出所期望的输出电压。这时，控制电路在控制全桥电路的开关控制循环中，根据输出电路求出相位偏移量的测量值。此外，控制电路计算假定为开关电源装置以电流连续模式进行动作的情况下的相位偏移量的理论值，并比较相位偏移量的测量值和理论值。并且，控制电路在相位偏移量的测量值低于理论值的情况下，判定为开关电源装置以电流断续模式进行动作，根据理论值和测量值的差进行延长全桥电路的死区时间的控制。由此，根据本专利技术的第一方式，能判定开关电源装置的电流模式，并且能应对电流断续模式中ZVS的成立所需的死区时间的激增。由此，根据本专利技术的第一方式能获得如下作用效果：即，能提供一种电流断续模式下也适当地设定死区时间从而能抑制转换效率降低的开关电源装置。<本专利技术的第二方式>本专利技术的第二方式的开关电源装置在上述本专利技术的第一方式中，所述控制电路基于输入所述全桥电路的输入电压和所述输出电路输出的输出电压，计算相位偏移量的所述理论值。开关电源装置利用包含输入电压和输出电压的计算式，对相位偏移量的理论值进行建模，通过利用该计算式计算出的理论值进行电流模式判定和死区时间设定。由此，根据本专利技术的第二方式能获得如下作用效果：即，能提供一种开关电源装置，针对电流模式的切换涉及的各种条件的组合，电流模式判定变得容易，从而能更适当地设定死区时间。<本专利技术的第三方式>本专利技术的第三方式的开关电源装置在上述本专利技术的第二方式中，所述控制电路不仅基于所述输入电压和所述输出电压，还基于控制所述全桥电路的起振周期计算相位偏移量的所述理论值。开关电源装置在对全桥电路的开关控制中，例如为了进行转换效率的改善或抑制开关噪声，有时根据输出电流而改变起振周期。这时，为了进行电流模式判定以及死区设定而计算的相位偏移量的理论值不仅基于输入电压和输出电压，还通过利用包含起振周期的计算式进行建模，从而计算出与起振周期的变化对应的相位偏移量。由此，根据本专利技术的第三方式能获得如下效果：即，提供一种开关电源装置在起振周期变化的情况下，利用与该变化对应的相位偏移量的理论值，设定最适当的死区时间。<本专利技术的第四方式>本专利技术的第四方式的开关电源装置在上述本专利技术的第三方式中，在将所述输出电压设为VOUT，将所述输入电压设为VIN，将所述起振周期设为T，将所述初级侧线圈的匝数设为NP，将所述次级侧线圈的匝数设为NS的情况下，将K1、K2作为规定的参数利用下式计算相位偏移量的所述理论值。【数学式1】由此，根据本专利技术的第四方式能获得如下效果：即，提供一种开关电源装置，通过利用了开关电源装置的特性的各种参数的上述计算式来计算相位偏移量的理论值，从而能更精确且容易地计算电流模式判定以及死区时间设定。<本专利技术的第五方式>本专利技术的第五方式的开关电源装置在上述本专利技术的第二至第四方式中，所述控制电路根据输入所述全桥电路的输入电流、所述输出电路输出的输出电流、所述输出电压以及转换效率计算所述输入电压。在配置于开关电源装置的次级侧的控制电路直接检测相对于次级侧电绝缘的初级侧的输入电压的情况下，需要增设大型电路。对此，根据本专利技术的第五方式，根据输入电流、输出电流、输出电压和转换效率间接地计算在求出相位偏移量的理论值时使用的输入电压。因此，根据本专利技术的第五方式能获得如下效果：即，提供一种开关电源装置，控制电路不需要直接检测输入电压，因此不用导入大型的增设电路，就能求出相位偏移量的理论值。专利技术效果根据本专利技术，能提供通过在电流断续模式下适当地设定死区时间来抑制转换效率的降低。附图说明图1是表示本专利技术涉及的开关电源装置的结构的电路图。图2是表示电流连续模式中开关电源装置的各部分的波形的时序图。图3是控制信号和半导体开关的漏-源间电压的时序图。图4是表示在死区时间的全桥电路中电流流动的电路图。图5是表示在电流循环期间的全桥电路中电流流动的电路图。图6是表示电流断续模式中开关电源装置的各部分的波形的时序图。图7是表示ZVS对于输出电流所需的死区时间的长度的一例的图表。图8是表示本专利技术涉及的开关电源装置的转换效率的一例的图表。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关电源装置，其特征在于，包括：绝缘变压器，该绝缘变压器包含初级侧线圈和次级侧线圈；全桥电路，该全桥电路将输入的直流电转换为交流电并输出至所述初级侧线圈；输出电路，该输出电路将从所述次级侧线圈输入的交流电转换为直流电并输出；以及控制电路，该控制电路基于所述输出电路输出的电压，通过相位偏移方式控制所述全桥电路，在根据所述输出电路输出的电压和电流的至少一方求出的相位偏移量的测量值小于假定为电流连续模式下的相位偏移量的理论值的情况下，所述控制电路根据所述测量值和所述理论值的差来延长所述全桥电路的死区时间。

【技术特征摘要】
2017.12.25 JP 2017-2480981.一种开关电源装置，其特征在于，包括：绝缘变压器，该绝缘变压器包含初级侧线圈和次级侧线圈；全桥电路，该全桥电路将输入的直流电转换为交流电并输出至所述初级侧线圈；输出电路，该输出电路将从所述次级侧线圈输入的交流电转换为直流电并输出；以及控制电路，该控制电路基于所述输出电路输出的电压，通过相位偏移方式控制所述全桥电路，在根据所述输出电路输出的电压和电流的至少一方求出的相位偏移量的测量值小于假定为电流连续模式下的相位偏移量的理论值的情况下，所述控制电路根据所述测量值和所述理论值的差来延长所述全桥电路的死区时间。2.如权利要求1所述的开关电源装置，其特征在于，所述控制电路基于输入所...

【专利技术属性】
技术研发人员：滨田健志，佐藤匡，福井规生，
申请(专利权)人：FDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP