开关电源设备制造技术

一种开关电源设备，包括：由开关器件（Ｑ１）和（Ｑ２）、二极管（Ｄ１）和（Ｄ２）以及电容器（Ｃｄｓ１）和（Ｃｄｓ２）构成的第一和第二开关电路（Ｓ１）和（Ｓ２）、和变压器（Ｔ）。第一电感器（Ｌｒ）与变压器（Ｔ）的初级绕组（Ｌｐ）串联，并设置第二电感器（Ｌｉ），以便在第一开关电路（Ｓ１）的导通周期期间，施加第三电容器（Ｃａ）的电压。还设置了防止反向电流流入第二电感器（Ｌｉ）的二极管（Ｄｉ）以及由存储在第二电感器（Ｌｉ）中的激发能充电并在第一开关电路（Ｓ１）的导通周期期间将电压施加到初级绕组（Ｌｐ）的电容器（Ｃｉ）。还设置了电容器（Ｃｒ），以便与电感器（Ｌｒ）、初级绕组（Ｌｐ）和第二开关电路（Ｓ２）一起形成闭合回路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种开关电源设备，根据输入电源执行间歇供电，并且利用电感器执行功率转换，以便输出预定的DC电压。
技术介绍
通常，开关电源设备的性能测量包括谐波特性和功率因数特性。谐波特性是一种用于抑制从开关电源设备流向其输入电源线的谐波电流的功能，定义谐波电流的上限，以便不会影响其他组件。功率因数特性是开关电源在输入处看到的功率因数。为了减小功率系统的损失，功率因数越高越好。因此，在现有技术中。已经建议了具有专利文献1到3中公开的结构的开关电源设备。图13示出了专利文献1中公开的开关电源的示例结构。在图13中，第一开关电路S1由包括第一开关器件Q1、第一二极管D1和第一电容器C1的并联电路构成，而第二开关电路S2由包括第二开关器件Q2、第二二极管D2和第二电容器C2的并联电路构成。符号T表示变压器。第一开关电路S1和输入电源E与包括变压器T的初级绕组T1和电感器L的串联电路串联。包括第二开关电路S2和电容器C的串联电路与包括初级绕组T1和电感器L的串联电路并联。变压器T的次级绕组T2具有包括整流二极管Ds和平滑电容器Co的整流平滑电路。电容器Cs与次级侧的整流二极管Ds并联。检测电路14检测提供到负载的输出电压Vo，并且如果必要，还检测输出电流Io。控制电路11接收在偏置绕组T3中产生的电压，并通过施加正反馈，使开关器件Q1自激振荡。控制电路12接收在偏置绕组T4中产生的电压，并通过控制开关器件Q2的截止定时来控制开关器件Q2的导通周期。图14示出了专利文献2中公开的开关电源设备的示例结构。在图14中，通过整流器4来整流从AC电源2提供的AC电压，然后，由平滑电容器6进行平滑滤波，以便得到整流电压Vin，并将整流电压Vin提供给第一功率转换器8和第二功率转换器10。当开关晶体管Qs导通时，将整流电压Vin施加到扼流圈CH、二极管Db和高频变压器T的初级绕组L1上，并将能量存储在扼流圈CH中。当开关晶体管Qs截止时，扼流圈CH中的能量使电流流过二极管Dc、初级绕组L1和电容器C1。重复执行开关晶体管Qs的导通/截止操作，以便通过二极管D2和电容器Co来平滑在变压器T的次级绕组L2中感应的电压，并输出DC电压Vo。脉冲宽度控制电路16根据输出电压Vo的波动来控制开关晶体管Qs的导通时间，以便稳定电压Vo。图15示出了在专利文献3中公开的开关电源设备的示例结构。在图15中，全波整流电路2接收来自输入端子1-1’的AC输入电压，并输出整流电压Ei。第一电容器3通过第二开关器件6和第二电容器7来平滑滤波电感器20的电流，并提供DC电压E3。第一开关器件4通过高频切换，分别利用电感器20和变压器5的初级绕组51，将整流电压Ei和第一电容器7的DC电压E3转换为AC电压。通过控制电路11，第二开关器件6和第一开关器件4交替地导通和截止。在第二开关器件6的导通时间期间，第二电容器7吸收并发射存储在变压器5中的激发能(excitation energy)和电感器20中的电流的一部分。由二极管8和电容器9构成的整流平滑电路整流并平滑滤波在次级绕组52中产生的高频AC电压的回扫电压，并将DC输出电压Eo输出到输出端子10-10’。控制驱动电路11检测DC输出电压Eo，并控制第一开关器件4和第二开关器件6的导通-截止比。专利文献1日本待审专利申请公开No.11-187664专利文献2日本待审专利申请公开No.4-21358专利文献3日本待审专利申请公开No.7-75334
技术实现思路
本专利技术解决的问题在专利文献1中，尽管由电压箝位电路执行的零电压切换操作(以下称为“ZVS操作”)提供了较高的效率，但不具有谐波电流抑制功能。在专利文献2中，尽管具有谐波电流抑制功能，但没有执行ZVS操作，这导致较高的切换损失以及由此较低的电路效率。在专利文献3中，尽管通过电压箝位电路来执行ZVS操作并且具有谐波电流抑制功能，但由切换操作产生的电流流入了用于整流商用AC电压的二极管(图15所示的全波整流电路2)，这导致在该二极管中较大的损失以及较低的谐波电流减少效果。因此，需要提供一种商用AC电源线上的低通滤波器，由此增大了开关电源设备的尺寸。另一个问题在于，不能控制用于确保持续时间(输出保持时间)的电容器3的电压，在所述持续时间内，即使当由于瞬间功率故障等导致临时关闭商用AC电源，也能够持续地提供输出，因此，在轻负载(lightload)情况下，极大地增大了电压，导致电压超过部件的击穿电压的危险。因此，本专利技术的目的是提供一种开关电源设备，其具有较高的谐波电流减小效果、改进的谐波特性和功率因数特性以及较高的效率。解决问题的手段(1)根据本专利技术的开关电源设备包括第一开关电路S1，由包括第一开关器件Q1、第一二极管D1和第一电容器Cds1的并联电路构成；第二开关电路S2，由包括第二开关器件Q2、第二二极管D2和第二电容器Cds2的并联电路构成；输入侧整流电路Da，由用于整流AC输入电压的至少一个整流器件构成；向其施加由整流电路Da整流的电压的第三电容器Ca；具有初级绕组Lp和次级绕组Ls的变压器T；与次级绕组Ls相连的整流平滑电路Rs；与初级绕组Lp串联的第一电感器Lr；连接第二电感器Li，以便在第一开关电路S1导通的导通周期期间，施加第三电容器Ca的电压；防止反向电流流入第二电感器Li的第三二极管Di；第四电容器Ci，由存储在第二电感器Li中的激发能充电，并对其进行连接，以便在导通周期期间将电压施加到初级绕组Lp；第五电容器Cr，与第一电感器Lr、初级绕组Lp和第二开关电路S2一起形成闭合回路；以及开关控制电路SC1和SC2，用于按照其中二者之间的两个开关器件截止的时间周期，交替地导通和截止第一和第二开关器件。(2)根据本专利技术的开关电源设备包括第一开关电路S1，由包括第一开关器件Q1、第一二极管D1和第一电容器Cds1的并联电路构成；第二开关电路S2，由包括第二开关器件Q2、第二二极管D2和第二电容器Cds2的并联电路构成；输入侧整流电路Da，由用于整流AC输入电压的至少一个整流器件构成；向其施加由整流电路Da整流的电压的第三电容器Ca；具有初级绕组Lp和次级绕组Ls的变压器T；与次级绕组Ls相连的整流平滑电路Rs；与初级绕组Lp串联的第一电感器Lr；连接第二电感器Li，以便在第一开关电路S1导通的导通周期期间，施加第三电容器Ca的电压；防止反向电流流入第二电感器Li的第三二极管Di；第四电容器Ci，由存储在第二电感器Li中的激发能充电，并对其进行连接，以便在导通周期期间将电压施加到初级绕组Lp；第五电容器Cr，与第二开关电路S2一起形成连接到第一开关电路S1的两端的串联电路；以及开关控制电路SC1和SC2，用于按照其中二者之间的两个开关器件截止的时间周期，交替地导通和截止第一和第二开关器件。(3)配置根据本专利技术的开关电源设备，以便在(1)或(2)中，设置不同于变压器T的第二变压器T2，第二电感器Li由第二变压器T2的输入绕组构成，并且在第二变压器T2的输出绕组Lo和整流平滑电路RS之间设置整流电路Ds2。(4)配置根据本专利技术的开关电源设备，以便在(1)或(2)中，设置不同于变压器T的第二变压器T2，第二变压器T2的输入绕组Li1与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源设备，包括：第一开关电路Ｓ１，由包括第一开关器件Ｑ１、第一二极管Ｄ１和第一电容器Ｃｄｓ１的并联电路构成；第二开关电路Ｓ２，由包括第二开关器件Ｑ２、第二二极管Ｄ２和第二电容器Ｃｄｓ２的并联电路构成；输入侧整 流电路Ｄａ，由用于整流ＡＣ输入电压的至少一个整流器件构成；向其施加由整流电路Ｄａ整流的电压的第三电容器Ｃａ；具有初级绕组Ｌｐ和次级绕组Ｌｓ的变压器Ｔ；与次级绕组Ｌｓ相连的整流平滑电路Ｒｓ；与初级绕组Ｌｐ串联的 第一电感器Ｌｒ；连接第二电感器Ｌｉ，以便在第一开关电路Ｓ１导通的导通周期期间，施加第三电容器Ｃａ的电压；防止反向电流流入第二电感器Ｌｉ的第三二极管Ｄｉ；第四电容器Ｃｉ，由存储在第二电感器Ｌｉ中的激发能充电，并对其进行 连接，以便在导通周期期间将电压施加到初级绕组Ｌｐ；第五电容器Ｃｒ，与第一电感器Ｌｒ、初级绕组Ｌｐ和第二开关电路Ｓ２一起形成闭合回路；以及开关控制电路ＳＣ１和ＳＣ２，用于按照其中二者之间的两个开关器件截止的时间周期，交替地导通 和截止第一和第二开关器件。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：细谷达也，竹村博，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]