开关电源装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种开关电源装置。是具有可以限制过电流时初级电流的增加、防止变压器的磁饱和、即使输出电压降低也可以抑制输出电流的增加、在输出短路时可以大幅度地降低输出功率从而可以减小短路电流的可靠性高的过电流保护电路的自激振荡式的开关电源装置。该装置设置了检测流过第１开关元件（Ｑ１）的峰值电流并在电流值达到指定的值时Ｔｒ２、Ｔｒ３相继导通而增大电信号从而迅速使第１开关元件（Ｑ１）截止的峰值电流限制电路和随着输出电压的降低而缩短导通时间的导通时间限制电路，在输出短路时利用导通延迟电路，以反复进行起动和停止的动作降低短路电流。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及开关电源装置，特别是具有过电流保护电路的自激振荡式的开关电源装置。(现有例1)特愿2001-273915号(开关电源装置)附图说明图14是该专利的开关电源装置的电路图。第1开关电路S1和输入电源Vin与变压器T的初级绕组T1和电感器L的串联电路串联连接。第2开关电路S2和电容器C的串联电路与所述变压器T的初级绕组T1和所述电感器L的串联电路并联连接。在所述变压器T的次级绕组T2中，设置了包含整流元件Ds的整流平滑电路。第1开关电路S1由第1开关元件Q1、第1二极管D1和第1电容器C1的并联连接电路构成，第2开关电路S2由第2开关元件Q2、第2二极管D2和第2电容器C2的并联连接电路构成。开关控制电路连接在所述变压器T中设置的第1驱动绕组T3与第1开关元件Q1的控制端子间和所述变压器T中设置的第2驱动绕组T4与第2开关元件Q2的控制端子间。该开关控制电路控制第1和第2开关元件Q1、Q2将都截止的期间夹在中间交替地进行通断，在第1开关元件Q1的导通期间，将能量贮存到所述初级绕组T1和电感器L中，在第1开关元件Q1的截止期间，从所述次级绕组T2释放能量，使第1开关元件Q1和第2开关元件Q2发生自激振荡。在上述结构中，所述电感器L和所述电容器C构成在上述第1开关元件Q1的截止期间发生共振的共振电路，上述开关控制电路具有在上述第1开关元件Q1导通之后设定经过指定时间后使该第1开关元件Q1截止的时间常数的第1导通时间控制电路和在上述第2开关元件Q2导通之后及上述次级绕组的能量释放结束之前设定使该第2开关元件Q2截止而用以切断流过该第2开关元件Q2与上述电感器L的串联电路的共振电流的时间常数的第2导通时间控制电路。这样，就以电流连续模式动作。另外，具有作为与上述第1开关元件Q1串联连接的电流检测单元的电阻R，并且，设置了在由该电阻R检测的流过上述第1开关元件Q1的值达到阈值时限制该第1开关元件Q1的导通时间的过电流保护电路5。上述过电流保护电路将上述晶体管Tr2与第1开关元件Q1的控制端子连接，将上述电流检测单元发生的电压通过电阻供给晶体管Tr2的控制端子，在流过上述第1开关元件Q1的电流达到指定的值时，晶体管Tr2的控制端子电压达到阈值，该晶体管导通，使上述第1开关元件Q1截止，从而限制流过该第1开关元件Q1的峰值电流值。图16表示伴随输出电压的降低流过第1开关元件Q1的电流Id1的波形。如图所示，即使输出电压降低，第1开关元件Q1的截止时间也基本上一定，导通时间变短，所以，开关频率升高，开关损失增加，同时输出电流增大。(现有例2)图15是现有的在冲击线圈换流器中设置峰值电流限制电路的例子。流过第1开关元件Q1的峰值电流达到指定的电流时，晶体管Tr4导通，第1开关元件Q1截止。图17表示伴随输出电压的降低流过第1开关元件Q1的电流Id1的波形。如图所示，第1开关元件Q1的截止时间随输出电压的降低而延长，开关频率降低，所以，可以抑制开关损失的增加，但是，输出电流增大。其主要原因在于，即使检测电压达到了晶体管Tr2的基极发射极间阈值电压，也不能使晶体管Tr2立即导通。为了使晶体管Tr2导通，需要充分的基极电流，到确保该基极电流为止的时间就是延迟时间，不能将导通时间缩小为短的时间，从而输出功率增大。此外，若要利用晶体管Tr2使第1开关元件Q1截止，就要减小流过第1开关元件Q1的电流，降低电阻R的两端电压。在该电压降低到小于晶体管Tr2的基极发射极间阈值电压时，晶体管Tr2就不能导通，所以，导通速度迅速减小。在晶体管Tr2的导通速度降低、延迟时间增大时，第1开关元件Q1的截止速度降低，不仅开关损失增加，而且在过电流时不能缩小导通时间，随着输出电压的降低，输出电流增大。在输出电流增大时，将发生次级侧二极管损坏的情况等。因此，必须迅速使第1开关元件Q1截止。②冲击峰值电流限制为指定的值时，输出功率基本上限制为一定，在输出电压降低的同时，输出电流增加，从而有可能损坏次级侧整流二极管等。③在输出短路时，短路电流增大，从而有可能损坏次级侧整流二极管等。本专利技术的目的旨在提供具有过电流保护电路的自激振荡式的开关电源装置，该开关电源装置改进了控制第1开关元件Q1的晶体管电路的结构，使其在冲击峰值电流达到指定的电流时迅速地使第1开关元件Q1截止、抑制峰值电流、限制输出功率，而在输出电流增加、输出电压降低时可以减小输出功率、即使在输出短路时，也可以抑制短路电流的增加。为了解决上述问题，本专利技术采用了以下结构。即，(1)一种具有开关控制电路的自激振荡的开关电源装置，变压器T的初级绕组T1、第1开关元件Q1、电流检测单元R和输入电源Vin串联连接，整流平滑电路设置在上述变压器T的次级绕组T2上，上述开关控制电路与设置在上述变压器T上的第1驱动绕组T3连接，切换上述第1开关元件Q1的通/断，控制该开关元件Q1的导通时间，从而控制输出电压，其特征在于上述开关控制电路具有由导通时间限制电路和峰值电流限制电路构成的过电流保护电路；上述导通时间限制电路在利用在上述第1驱动绕组T3中发生的电压使上述第1开关元件Q1导通之后，经过了由时间常数电路决定的指定的时间后使与上述第1开关元件Q1的控制端子连接的第1开关单元导通，从而控制为使上述第1开关元件Q1截止，并由上述时间常数电路设定第1开关元件Q1的最大的导通时间；峰值电流限制电路包括第2开关单元和第3开关单元，由上述电流检测单元R检测流过上述第1开关元件Q1的峰值电流，在该电流达到指定的峰值电流时，上述第2开关单元导通，通过该第2开关单元导通，上述第3开关单元也导通，该第3开关单元与上述第1开关单元的控制端子或上述第1开关元件Q1的控制端子连接，通过该第3开关单元的导通，使上述第1开关元件Q1截止。本专利技术是以自激振荡式的开关电源装置为前提的。按照本专利技术的结构，在峰值电流限制电路中，检测到指定大小的峰值电流时，第2开关单元导通，进而通过第2开关单元的导通，第3开关单元也导通。通过第3开关单元的导通，使第1开关单元导通，从而使第1开关元件Q1截止。或者，不通过第1开关单元，而通过第3开关单元的导通而直接使第1开关元件Q1截止。通过采用这样的结构，在检测到指定大小的峰值电流时，通过第2开关单元导通→第3开关单元导通，实现电信号的增大，从而第1开关单元导通或第1开关元件Q1截止。因此，在检测到指定大小的峰值电流时，便可迅速地使第1开关元件Q1截止。(2)一种具有开关控制电路的自激振荡的开关电源装置，第1开关电路S1、电流检测单元R和输入电源Vin与变压器T的初级绕组T1和电感器L的串联电路串联连接，第2开关电路S2和电容器C的串联电路的一端与上述变压器T的初级绕组T1和电感器L的串联电路同第1开关电路S1的连接点连接，整流平滑电路设置在上述变压器T的次级绕组T2上，由第1开关元件Q1、第1二极管D1和第1电容器C1的并联连接电路构成第1开关电路S1，由第2开关元件Q2、第2二极管D2和第2电容器C2的并联连接电路构成第2开关电路S2，上述变压器T具有发生使上述第1开关元件Q1导通的电压的第1驱动绕组T3和发生使上述第2开关元件Q2导通的电压的第2驱动绕组T4，上述开关控制电路控制第1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源装置，是具有开关控制电路的自激振荡的开关电源装置，其变压器（Ｔ）的初级绕组（Ｔ１）、第１开关元件（Ｑ１）、电流检测单元（Ｒ）和输入电源（Ｖｉｎ）串联连接，整流平滑电路设置在所述变压器（Ｔ）的次级绕组（Ｔ２）上，所述开关控制电路与设置在所述变压器（Ｔ）上的第１驱动绕组（Ｔ３）连接，切换所述第１开关元件（Ｑ１）的通／断，控制该开关元件Ｑ１的导通时间，从而控制输出电压，其特征在于： 所述开关控制电路具有由导通时间限制电路和峰值电流限制电路构成的过电流保护电路，所述导通时间限制电路在利用在所述第１驱动绕组（Ｔ３）中发生的电压使所述第１开关元件（Ｑ１）导通之后，经过了由时间常数电路决定的指定的时间后使与所述第１开关元件（Ｑ１）的控制端子连接的第１开关单元导通，从而控制为使所述第１开关元件（Ｑ１）截止， 并由所述时间常数电路设定第１开关元件（Ｑ１）的最大的导通时间； 峰值电流限制电路包括第２开关单元和第３开关单元，由所述电流检测单元Ｒ检测流过所述第１开关元件（Ｑ１）的峰值电流，在该电流达到指定的峰值电流时，所述第２开关单元导通，通过该第２开关单元导通，所述第３开关单元也导通，该第３开关单元与所述第１开关单元的控制端子或所述第１开关元件（Ｑ１）的控制端子连接，通过该第３开关单元的导通，使所述第１开关元件（Ｑ１）截止。...

【技术特征摘要】
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【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]