开关电源装置制造方法及图纸

开关电源电路具有至少一个或一个以上的重复导通断开动作并将输入电压变换到交流的开关部；具有施加上述开关部变换的交流电压的初级绕组和次级绕组的变压器；通过开关动作对上述变压器的次级绕组感应的电压进行整流的同步整流部；对通过上述同步整流部整流的电压进行滤波、形成输出电压的滤波部；形成控制上述输出电压的ＰＷＭ信号、决定上述开关部的导通断开比的ＰＷＭ控制电路；以及积蓄上述同步整流部的开关动作所需的能量、并根据上述ＰＷＭ信号对上述同步整流部进行导通断开驱动的驱动变压器，将积蓄在上述驱动变压器或上述变压器中的能量使用于上述同步整流部的导通断开动作而构成。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及向工业用或民用的电子设备提供直流稳定电压的开关电源装置。本专利技术特别涉及具有能以低损耗进行同步整流驱动的驱动电路的开关电源装置。
技术介绍
近年来，随着电子设备朝着低价格、小型化、高性能和节能的方面发展，越来越要求更小型且高效的开关电源装置。另外，由于集成电路的低电压化，加快了电子设备所需的电源电压的低电压化。关于适应于这样的低电源电压的开关电源，在一般的使用整流二极管的整流电路中，也存在整流损耗相对于电源输出越来越大、电源效率下降的问题。近年来，由于MOSFET等开关元件的性能逐渐提高，因此试图使用这样的开关元件构成整流电路，以同步整流方式来构成开关电源装置。MOSFET具有以下特点，相对于同级别的整流二极管，能降低正向电压降，能降低整流损耗。但是，由于必须与开关电源同步来驱动MOSFET，因此必须形成适当的栅极电压。以下说明以现有的同步整流方式的开关电源装置。图9是表示现有的全桥型开关电源装置结构的电路图。在图9中，输入直流电源101由对商用电源进行整流滤波的电路或电池构成，与输入端子102a、102b相连。第1开关元件103和第2开关元件104分别由MOSFET构成，第1开关元件103和第2开关元件104的串联电路与输入端子102a、102b相连。第1开关元件103和第2开关元件104通过后述的驱动电路交替地进行导通断开驱动。同样，第3开关元件105和第4开关元件106分别由MOSFET构成，第3开关元件105和第4开关元件106的串联电路与输入端子102a、102b相连。另外，通过后述的驱动电路交替地导通断开第3开关电路105和第4开关元件106。变压器107具有初级绕组107a、第1次级绕组107b、以及第2次级绕组107c。初级绕组107a的一端与第1开关元件103和第2开关元件104的连接点相连，初级绕组107a的另一端与第3开关元件105和第4开关元件106的连接点相连。变压器107的第1次级绕组107b与第2次级绕组107c串联连接，变压器107的第1次级绕组107b和第2次级绕组107c的连接点与电感元件110的一端相连。第1同步整流元件108和第2同步整流元件109分别由MOSFET构成。第1同步整流元件108和第2同步整流元件109的各个源极端子互相连接。第1同步整流元件108的漏极端子与第2次级绕组107c相连，第2同步整流元件109的漏极端子与第1次级绕组107b相连。电感元件110和滤波电容器111的串联电路的一端与第1同步整流元件108和第2同步整流元件109的各个源极端子的连接点相连。该串联电路的一端与变压器107的第1次级绕组107b和第2次级绕组107c的连接点相连。由电感元件110和滤波电容器111构成滤波电路。滤波电容器111的两端设置输出稳定功率的输出端子112a、112b。输出端子112a、112b与消耗功率的负载113相连。辅助电源115与输入端子102a、102b相连，对该辅助电源115供给来自输入直流电源101的稳定电压。与辅助电源115连接的控制电路114根据来自光耦合器154的反馈信号，产生PWM信号。分别与第1开关元件103～第4开关元件106相连的第1驱动电路155～第4驱动电路158根据控制电路114输出的PWM信号，分别输出第1开关元件103～第4开关元件106的驱动信号。利用来自控制电路114的PWM信号，分别对第1npn晶体管116、第1pnp晶体管117、第2npn晶体管118以及第2pnp晶体管119进行驱动控制。由第1npn晶体管116和第1pnp晶体管117构成第5驱动电路159，由第2npn晶体管118和上述第2pnp晶体管119构成第6驱动电路160。第1电容器120和驱动变压器121的初级绕组121a的串联电路连接在第5驱动电路159与第6驱动电路160之间。驱动变压器121具有初级绕组121a、第1次级绕组121b、以及第2次级绕组121c，根据控制电路114的PWM信号进行驱动。驱动变压器121的次级一侧设置由第1FET122和第1电阻123构成的第1反相电路，对驱动变压器121的第1次级绕组121b的信号进行反相。由第3npn晶体管124和第3pnp晶体管125构成第7驱动电路161，该第7驱动电路161根据第1反相电路的输出，来驱动第1同步整流元件108。另外，驱动变压器121的次级一侧设置由第2FET126和第2电阻127构成的第2反相电路，对驱动变压器121的第2次级绕组121c的信号进行反相。由第4npn晶体管128和第4pnp晶体管129构成第8驱动电路162，该第8驱动电路162根据第2反相电路的输出，来驱动第2同步整流元件109。在输出电压检测电路350中，第1检测电阻150和第2检测电阻151与输出端子112a、112b串联连接，对输出电压进行分压。误差放大器153将输出电压分压后的电压与基准电压152相比较，对其误差进行放大。限流电阻163根据误差放大器153中的经过误差放大的电压，决定流向光耦合器154的电流。第1反相电路、第2反相电路、光耦合器154、第7驱动电路161以及第8驱动电路162与输出端子112a、112b相连，作为各个驱动电源。图10是表示图9的现有开关电源装置的各个部分动作状态的动作波形图。图10(a)所示的信号VG1是控制电路114的第1PWM信号，经第1驱动电路155和第4驱动电路158，对第1开关元件103和第4开关元件106同时进行导通断开驱动。图10(b)所示的信号VG2是控制电路114的第2PWM信号，经第2驱动电路156和第3驱动电路157对第2开关元件104和第3开关元件105同时进行导通断开驱动。图10(c)所述的信号VT1表示驱动变压器121的第1次级绕组121b产生的电压波形。图10(d)所示的信号VT2表示驱动变压器121的第2次级绕组121c产生的电压。图10(e)所示的信号VG3是第1反相电路的输出。由来自该第1反相电路的信号VG3，对第1同步整流元件108进行导通断开驱动。图10(f)所示的信号VG4是第2反相电路的输出，利用来自该第2反相电路的信号VG4，对第2同步整流元件109进行导通断开驱动。还有，图10(g)所示的IG1表示第1同步整流元件108的驱动电流。图10(h)所示的IG2表示第2同步整流元件109的驱动电流。接着说明如上构成的现有的开关电源装置的动作。在图10所示的时刻T0，由于来自控制电路114的第1PWM信号VG1处于高电平，因此第1开关元件103和第4开关元件106同时处于导通状态。这样若第1开关元件103和第4开关元件106处于导通状态，则输入电压对变压器107的初级绕组107a施加电压，在变压器107的次级绕组107b上产生电压。这时，对驱动变压器121的初级绕组121a上也施加电压，在驱动变压器121的第1次级绕组121b上产生正电压，在驱动变压器121的第2次级绕组121c上产生负电压。其结果，第1反相电路的输出维持在低电平，第2反相电路的输出维持在高电平，第1同步整流元件108处于断开状态，使第2同步整流元件109处于导通状态。变压器107的第1次级绕组107b产生的电压通过处于导通状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源装置，包括：至少一个或一个以上的重复导通断开动作并将输入电压变换成交流的开关部；具有施加所述开关部变换的交流电压的初级绕组和次级绕组的变压器；通过开关动作对所述变压器的次级绕组感应的电压进行整流的同步整流 部；对通过所述同步整流部整流的电压进行滤波、形成输出电压的滤波部；形成控制所述输出电压的ＰＷＭ信号、决定所述开关部的导通断开比的ＰＷＭ控制电路；以及积蓄所述同步整流部的开关动作所需的能量并根据所述ＰＷＭ信号对所述同步 整流部进行导通断开驱动的驱动变压器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吉田幸司，松尾光洋，池田敏，竹島由浩，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]