开关电源装置制造方法及图纸

一种开关电源装置，该装置生成根据对应输出电压和基准电压之差的值，以及对应流过平滑线圈的电流的值的占空因数的脉冲信号。接收该脉冲信号和轻负载判定信号后，在不是轻负载时，把该脉冲信号作为指令信号输出，而在轻负载时，将脉冲信号的时间宽度扩大的延迟信号作为指令输出。由此，轻负载时的开关频率不会出现不连续的短脉冲串，可以控制为基本固定的低频率，从而减少轻负载时的损失。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在轻负载时，降低功率损失、改善效率的开关电源装置。控制向负载供给电力的开关的占空系数，可通过例如固定脉冲频率，调整各脉冲周期的接通时间使之变化。开关电源装置一般来讲比串联电源装置效率更高。但是，效率一般是输出电流的函数，通常在驱动轻负载的情况下，即由于输出电流小而(效率)降低。这种效率的降低的原因一般是由于伴随开关电源装置的动作开关损失等。所以，迄今，为了减轻开关电源装置在轻负载时的损失，进行脉冲串模式控制或跳跃模式控制。脉冲串模式控制，如同在特开平06-303766号公报中表示的那样，检测出输出电流非常低的状态，在输出电容器的电压可以实质地维持在规定输出电压的整个期间，维持开关为断开状态。即对开关进行通断控制期间和断状态期间，呈脉冲串状的交替。由于在该断开状态期间不生成开关损失，所以效率得到改善。另外，跳跃模式控制是在输出电压上加载具有规定的电压幅度的窗口比较器。从其电压下限升向电压上限时，由固定占空因数的脉冲开关动作，使输出电压上升，而从输出电压上限降向下限时，任其输出电压下降。在输出电压从上限向下限下降的期间，由于不生成开关损失，效率得到改善。但是，在这些以往的脉冲模式控制的开关电源装置中，由于开关频率是不连续的，会生成脉冲噪音。该脉冲噪音会给周围的电子设备造成恶劣影响，生成相互干扰等问题。另外，在进行跳跃式控制的开关电源装置中，也是由于只有在开关频率从电压下限升向上限走时，才进行开关，开关控制结果成为脉冲状态。而且其他由于输出电源的变动，其波动电压会增大。该输出电压的大波动对于负载来说是不好的。从本专利技术的一个侧面来看，它是开关电源装置，具有根据指令信号开关输入电压的开关电路部，为使该开关电路部的开关输出平滑的平滑线圈，在该平滑线圈的输出侧设置，向输出电压充电的输出电容器，生成根据上述输出电压相应反馈电压和基准电压的差的差信号的占空因数的脉冲的脉冲信号生成部，接受该脉冲信号生成部的脉冲信号和轻负载判定信号，在不是轻负载时，上述脉冲信号作为上述指令信号输出，而在轻负载时，扩展上述脉冲信号的时间宽度作为上述指令信号输出的延迟控制部。而从本专利技术的另一个侧面来看，它是开关电源装置，具有根据指令信号开关输入电压的开关电路部，为使该开关电路部的开关输出平滑的平滑线圈，在该平滑线圈的输出侧设置，向输出电压充电的输出电容器，生成根据上述输出电压相应反馈电压和基准电压的差的差信号的占空因数的第一周期脉冲的脉冲信号生成器，接受该脉冲信号生成部的上述第一周期脉冲信号和轻负载判定信号，在不是轻负载时，上述第一周期脉冲信号作为上述指令信号输出，而在轻负载时，将上述第一周期脉冲信号拉长间隔而成的第二周期脉冲信号作为上述指令信号输出的间隔控制部。从本专利技术的开关电源装置来看，轻负载时的开关频率被控制为基本平均的低频，所以可以降低轻负载时的损失，改善效率。而且基本没有脉冲噪音，比以往技术也可以降低输出电压的波动。图2是延迟电路18的构成图。图3是延迟电路18的时序图。图4是附图说明图1的开关电源装置在一般负载时的时序图。图5是图1的开关电源装置在轻负载时的时序图。图6是延迟电路18的其他构成例的示意图。图7是表示gm放大器16以及比较器CP1的具体电路的图在图1中，该开关电源装置是电流方式控制的开关电源装置。在输入电压为Vin的电源与地线之间串联连接N型MOS晶体管(以下称N型晶体管)11和N型晶体管12，由此构成了开关电路。在该开关电路中，从驱动器13提供驱动脉冲，N型晶体管11、12通常一个导通另一个截止的互反状态。平滑线圈Lo使开关电路输出平滑，输出电容器Co与平滑线圈Lo一起发挥使输出平滑的作用。在输出电容器Co中输入电压Vin对应驱动脉冲的幅度，向被降压的输出电压Vo充电。该输出电压Vo被供给负载14。电阻15用于检测流过平滑线圈Lo的电流Io，将对应该电流的压降作为检测电压Vrd取出。互导放大器(以下称GM放大器)16被输入输出电压Vo和基准电压Vref，生成对应该电压差的电流。GM放大器输出源17生成对应GM放大器16的输出电流的GM输出电压Vgm。比较器CP1将GM输出电压Vgm和检测电压Vrd进行比较，生成该比较结果的输出。触发电路FF，固定周期的设置信号S被输入至设置端子S，比较器CP1的比较输出作为复位信号R被输入至复位端子r。在该触发电路FF中，复位是在复位信号R的下降沿进行，而设置是在设置信号的下降沿并且复位信号R处于上升沿时进行。对应该设置和复位，输出Q作为脉冲信号被输出。延迟电路18从触发电路FF输入脉冲信号Q，根据有无轻负载判定信号LL，以决定将脉冲信号Q以原样的幅度输出还是输出延迟规定时间并扩大幅度的延迟脉冲信号Qd。在轻负载的情况下，输出延迟脉冲信号Qd，非轻负载的情况下，原样输出脉冲信号Q。该延迟电路18的输出成为向驱动器13的指令信号。该延迟电路18的实例被表示在图2的构成例以及图3的时序图中。在图2中，P型晶体管21、电阻23、N型晶体管22是串联连接的。在该N型晶体管上并联连接有电容器24，该电容器24的充电电压根据由反相器25的输入阈值Vth进行阈值判定。该反相器25的输出与轻负载判定信号LL的逻辑乘由‘与’电路26上取得，进而该‘与’电路26的输出和脉冲信号Q的逻辑和由‘或’电路27取得，成为向驱动器13的指令信号。脉冲信号Q被施加在P型MOS晶体管(以下称P型晶体管)21以及N型晶体管22的栅极。当该脉冲信号Q从高电平变为低电平时，由电源电压Vdd向电容器24充电。该充电电压如图3所示，以对应电阻23与电容24的值的时间常数上升。当该充电电压到达反相器25的阈值Vth时，反相器进行反相。由此，使脉冲信号Q延迟，只是在时间Td放大其幅度的延迟脉冲信号Qd从反相器25的输出。所以，根据轻负载判定信号LL的有无，脉冲信号Q或者延迟脉冲信号Qd总有一个被输出。另外，再回到图1，向比较器CP2输入与流过平滑线圈Lo的电流Io成比例的检测电压Vrd，判别电流Io的极性(即电流方向)，向驱动器13提供逆电流检测信号。驱动器13在检测出电流Io的逆电流时，使流过逆电流的N型晶体管12截止。对应流过平滑线圈Lo的电流Io的值，即，检测电压Vrd，例如其平均值在规定水平以下时，能够生成轻负载判定信号LL。而且，在通过比较器CP2检测到电流Io的逆电流时，例如检测出逆电流信号生成了规定的次数，生成轻负载判定信号LL。并且，由于GM放大器16的输出基本表示的是电流Io，所以也可以在与该输出对应的值，例如GM输出电压Vgm在规定水平以下时，生成轻负载判定信号LL。采用所有这些方法，都能够容易地形成轻负载判定信号LL。下面，参照图4的时序图，就图1的开关电源装置在没有生成轻负载判定信号LL的情况下通常的动作进行说明。设置信号S由图4(a)、触发电路FF的输出即脉冲信号Q由该图(b)、延迟脉冲信号Qd由该图(c)、GM输出电压Vgm以及检测电压Vrd由该图(d)、比较器CP1的输出即复位信号R由该图(e)分别表示。设置信号S在每个固定的周期下降。触发电路FF是下降沿触发型。所以触发电路FF在设置信号S的下降沿(图中箭头所表示的)而复位信号R为高电平的条件下脉冲信号Q成为高电平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源装置，其特征在于：具有 对应指令信号，对输入电压进行开关控制的开关电路部、 为了使该开关电路的开关输出平滑的平滑线圈、 设置在该平滑线圈的输出侧的向输出电压充电的输出电容器、 生成根据对应所述输出电压的反馈电压与基准电压的差信号的占空因数的脉冲信号的脉冲信号生成部、和 接收该脉冲信号生成部的脉冲信号和轻负载判定信号，在不是轻负载时，将所述脉冲信号作为所述指令信号输出，在轻负载时，将所述脉冲信号的时间宽度扩大以后作为所述指令信号输出的延迟控制部。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：梅本清贵，竹村兴，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]