开关电源装置制造方法及图纸

技术编号:22567719 阅读:52 留言:0更新日期:2019-11-16 13:12
本申请涉及开关电源装置,其包括:逆变电路,该逆变电路包括串联连接的上侧第一开关元件和下侧第二开关元件;控制单元;以及自举电容,在第二开关元件导通的时段期间对该自举电容进行充电,并且在第二开关元件关断的时段期间,该自举电容用作以下电源,该电源被配置为使第一开关元件导通。在轻载的突发模式中,控制单元仅向第一开关元件提供暂停时段,其中,开关元件的状态在一定时间内变为关断状态,以便第一开关元件间歇地执行开关操作。

Switching power unit

The application relates to a switching power supply device, which includes: an inverter circuit, the inverter circuit including a first switch element on the upper side and a second switch element on the lower side connected in series; a control unit; and a bootstrap capacitor, which is charged during a period of time when the second switch element is on, and used as the following power supply during a period of time when the second switch element is off The power supply is configured to turn on the first switching element. In the light load burst mode, the control unit only provides a pause period for the first switching element, wherein the state of the switching element changes to the off state within a certain period of time, so that the first switching element intermittently performs the switching operation.

【技术实现步骤摘要】
开关电源装置相关申请的交叉引用本申请基于并要求于2018年5月7日提交的日本专利申请No.2018-089093的优先权;其全部内容以引用的方式并入本文。
本专利技术的一个或更多个实施方式涉及开关电源装置,该开关电源装置包括逆变电路,该逆变电路用于切换直流(DC)电源的电压,并且将该电压供应至负载侧。
技术介绍
例如,车辆装备有诸如DC-DC转换器这样的开关电源装置,该DC-DC转换器将高压电池(DC电源)的DC电压转换为低电压,并且将该低电压供应给车载设备等。通常,DC-DC转换器包括:逆变电路,其具有串联连接在电池的正极与负极之间的一对开关元件;驱动电路,其用于驱动逆变电路;以及控制单元,其用于控制驱动电路。驱动电路基于由控制单元给出的脉冲宽度调制(PWM:pulsewidthmodulation)信号来驱动逆变电路的各个开关元件。各个开关元件通过PWM信号以互补的方式导通/关断(on/off),以执行开关操作。当上侧开关元件导通时,下侧开关元件关断,而当下侧开关元件导通时,上侧开关元件关断。通过各个开关元件的开关操作,将电池的DC电压转换为交流(AC)电压。该AC电压通过变压器和整流/平滑电路,并且被转换成预定电平的DC电压。此后,将该DC电压供应给负载。在上述DC-DC转换器中,由于上侧开关元件与下侧开关元件串联连接,所以在下侧开关元件关断的状态下,上侧开关元件的一端(与下侧开关元件的连接点)的电位相对于地面浮动,并且上侧开关元件不能导通。因此,提供在下侧开关元件导通的时段期间进行充电的自举电容,并且当下侧开关元件关断时,上侧开关元件通过自举电容中充电的电压而导通。在例如在JP-A-2000-92822、日本专利No.5750799和JP-A-2003-61363中公开了包括这种自举电容的开关电源装置。除了连续执行开关操作的正常模式之外,DC-DC转换器还包括突发模式(burstmode),在突发模式中,在具有小负载电流的轻载下间歇地执行开关操作。在突发模式中,暂停时段与开关时段交替重复,在暂停时段内,开关元件在一定时间内保持关断状态,在开关时段内,开关元件在一定时间内执行导通/关断的开关操作。通过提供开关的暂停时段,可以降低在轻载下的开关损耗并且可以提高电压转换效率。例如在JP-A-2017-192210中公开了具有这种突发模式的开关电源装置。
技术实现思路
在具有上述自举电容的开关电源装置中,在突发模式的暂停时段,上侧开关元件和下侧开关元件都变为关断状态,使得自举电容的电荷在该时段减少。因此,当暂停时段结束并且执行到开关时段的转换时,电容器的电压可能变得不足,并且上侧开关元件可能不导通。本专利技术的一个或更多个实施方式的目的是,提供一种开关电源装置,其中,在突发模式中确保自举电容的电压,以避免开关操作中的故障。根据本专利技术的一个或多个实施方式的开关电源装置包括:逆变电路,其具有串联连接的上侧第一开关元件和下侧第二开关元件;控制单元,其被配置为控制第一开关元件和第二开关元件的导通/关断操作;以及自举电容,在第二开关元件导通的时段期间对该自举电容进行充电,并且在第二开关元件关断的时段期间,该自举电容用作以下电源,该电源被配置为使第一开关元件导通。逆变电路设置在直流电源的正极与负极之间。第一开关元件和第二开关元件以互补的方式导通/关断以执行开关操作,并且通过开关操作,切换直流电源的电压,并且将该电压供应给负载。在轻载的突发模式中,控制单元仅向第一开关元件提供暂停时段,其中,开关元件的状态在一定时间内变为关断状态,以便得第一开关元件间歇地执行开关操作。利用这种配置,在突发模式中仅向上侧第一开关元件提供暂停时段。由于未向下侧第二开关元件提供暂停时段,所以可以通过在第一开关元件的暂停时段期间工作的第二开关元件,对自举电容充电。因此,当确保自举电容的充电电压,并且从暂停时段转换到开关时段时,可以可靠地使上侧第一开关元件导通并且避免开关操作中的故障。在本专利技术的一个或更多个实施方式中,控制单元可以使第二开关元件在第一开关元件的暂停时段期间执行开关操作。或者,控制单元可以在第一开关元件的暂停时段期间将第二开关元件设置为导通状态。在本专利技术的一个或更多个实施方式中,可以提供第一开关元件的多个暂停时段,并且控制单元可以使第二开关元件在一些暂停时段中执行开关操作,并且在其它暂停时段中将第二开关元件设置为导通状态。根据本专利技术的一个或更多个实施方式,可以提供一种开关电源装置,其中,在突发模式中确保自举电容的电压,以避免开关操作中的故障。附图说明图1是根据本专利技术实施方式的DC-DC转换器的电路图。图2是例示自举电容的工作的电路图。图3是例示自举电容的工作的电路图。图4是例示自举电容的工作的电路图。图5是DC-DC转换器工作开始时以及处于正常模式时的时间图。图6是根据现有技术的突发模式的时间图。图7是根据本专利技术实施方式的突发模式的时间图。图8是突发模式下的时间图的另一示例。图9是突发模式下的时间图的又一示例。图10是根据本专利技术另一实施方式的DC-DC转换器的电路图。具体实施方式在本专利技术的实施方式中,阐述了多个具体细节以提供对本专利技术的透彻理解。然而,对于本领域普通技术人员显而易见的是,可以在没有这些具体细节的情况下实践本专利技术。在其它情况下,没有详细描述公知的特征以避免模糊本专利技术。将参照附图来描述本专利技术的一个或更多个实施方式。在各个图中,相同的附图标记附于相同的部件或相应的部件。首先,将参照图1来描述本专利技术的一个或更多个实施方式的开关电源装置的配置。在下文中,作为开关电源装置的示例,以安装在车辆的DC-DC转换器为例。在图1中,DC-DC转换器100被设置在DC电源Vd与负载Z之间,将DC电源Vd的电压转换为预定电平的电压,并且将该电压供应给负载Z。在该示例中,DC电源Vd是安装在车辆中的高压电池,并且负载Z是车载设备、低压电池等。DC电源Vd的正极(+)连接至电源线W,并且DC电源Vd的负极(-)接地(GND)。DC-DC转换器100包括控制单元10、驱动电路11、驱动电路12、逆变电路13、变压器14和整流/平滑电路15。逆变电路13被设置在DC电源Vd的正极(电源线W)与负极(地GND)之间,并且包括开关元件Q1至Q4、二极管Da和Db、电阻器Ra和Rb以及自举电容Ca和Cb。在该示例中,开关元件Q1至Q4由MOS型FET构成,并且寄生二极管D1至D4连接在MOS型FET的相应源极与漏极之间。开关元件Q1和Q2串联连接在电源线W与地GND之间。上侧开关元件Q1的漏极连接至电源线W。开关元件Q1的源极连接至下侧开关元件Q2的漏极。开关元件Q2的源极连接至地GND。开关元件Q3和Q4也串联连接在电源线W与地GND之间。上侧开关元件Q3的漏极连接至电源线W。开关元件Q3的源极连接至下侧开关元件Q4的漏极。开本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种开关电源装置,所述开关电源装置包括:/n逆变电路,所述逆变电路设置在直流电源的正极与负极之间,并且所述逆变电路包括串联连接的上侧第一开关元件和下侧第二开关元件;/n控制单元,所述控制单元被配置为,控制所述第一开关元件和所述第二开关元件的导通/关断操作;以及/n自举电容,在所述第二开关元件导通的时段期间对所述自举电容进行充电,并且在所述第二开关元件关断的时段期间,所述自举电容用作使所述第一开关元件导通的电源,/n其中,所述第一开关元件和所述第二开关元件以互补的方式导通/关断以执行开关操作,并且通过所述开关操作,切换直流电源的电压,并将该电压供应给负载,并且/n其中,在轻载的突发模式下,所述控制单元仅向所述第一开关元件提供暂停时段,在该暂停时段中,开关元件的状态在一定时间内变为关断状态,以便所述第一开关元件间歇地执行开关操作。/n

【技术特征摘要】
20180507 JP 2018-0890931.一种开关电源装置,所述开关电源装置包括:
逆变电路,所述逆变电路设置在直流电源的正极与负极之间,并且所述逆变电路包括串联连接的上侧第一开关元件和下侧第二开关元件;
控制单元,所述控制单元被配置为,控制所述第一开关元件和所述第二开关元件的导通/关断操作;以及
自举电容,在所述第二开关元件导通的时段期间对所述自举电容进行充电,并且在所述第二开关元件关断的时段期间,所述自举电容用作使所述第一开关元件导通的电源,
其中,所述第一开关元件和所述第二开关元件以互补的方式导通/关断以执行开关操作,并且通过所述开关操作,切换直流电源的电压,并将该电压供应给负载,并且
其中,在轻载的突...

【专利技术属性】
技术研发人员:小原悠司
申请(专利权)人:欧姆龙株式会社
类型:发明
国别省市:日本;JP

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