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，这种自激振荡式谐振型开关电源，用少数的部件就可以在轻负荷时进行间歇振荡动作，提高轻负荷时的效率。该装置的第１开关控制电路设有：在轻负荷时，由第１驱动线圈产生的电压，在第１开关元件（Ｑ１）接通之前，使第１控制晶体管导通、阻止第１开关元件（Ｑ１）的接通、停止振荡那样地控制第１开关元件（Ｑ１）的导通时间的第１导通时间控制电路。第２开关控制电路设有：在轻负荷时，第２开关元件（Ｑ２）的导通时间结束之后，也结束从次级线圈的能量释放那样地控制第２开关元件（Ｑ２）的导通时间的第２导通时间控制电路。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种开关电源装置，特别是在轻负荷时(待机时)可以节省电功率的自激振荡式的谐振型开关电源装置。这种电源装置，进行软开关动作，使双管的开关元件交替进行接通、断开动作，通过零电压开关动作，大幅度地降低开关损失，谋求额定负荷时的高效率化。附图说明图10是现有的这种方式的电路图。这种电源装置，由于开关元件Q1、Q2以零电压导通，开关元件Q2在零电流附近截止，所以可以大幅度地降低开关损失。另外，在次级侧的整流元件Ds以零电流接通，并且，由于其电流波形从零电流比较急骤地上升，到达电流的变化率为零的峰值点之后，再形成零电流的断开波形，所以，在整流元件流动的电流波形成为方形波，抑制峰值电流值降低，使有效电流值降低，导通损失也降低，这样，可以谋求高效率化。另外，作为轻负荷时进行间歇振荡动作的电源装置，已在特开2000-350449号公报中公开。这种电源装置，一般叫作冲击线圈换流器的单管式开关电源。通过轻负荷时进行间歇振荡动作，可得到轻负荷时的高效率。图13所示是现有的这种方式的电路图。①特平开11-187664号公报(1)图11是轻负荷时的动作波形图。图11中S1、S2表示开关元件Q1、Q2导通、截止的信号，Vds1是电容器C1的两端电压波形，Id1是开关元件Q1的电流波形。同图所示，在开关元件Q2接通时间不受负荷影响的一定场合，由于在轻负荷时蓄集在变压器的能量的一部分再生到输入电源，所以，存在的问题是循环电流增加，由于导通的损失，使效率降低。图中斜线表示的区域相当于再生电流。(2)图12是着力解决在轻负荷时，使开关元件Q2的导通时间变短，循环电流减少时的动作波形图。但是，在这种场合，开关元件Q1和Q2进行零电压开关动作，由于开关频率上升，存在的问题是驱动电路的开关损失等增加，效率降低。②特开2000-350449号公报图14是轻负荷时的动作波形图。图14中，S1表示开关元件Q1的导通、截止信号。Vds1是开关元件Q1的两端电压波形，Id1是开关元件Q1的电流波形。同图所示，在轻负荷时进行间歇振荡，在间歇振荡时，产生大的浪涌电压，这就需要耐高压的开关元件，妨碍了高效率化。另外，输出电压脉动变大，就会使连接的电子仪器产生错误的动作，为了消除输出电压的脉动，就必须设有滤波电路。另外，由于开关损失，与软开关电源比较，谋求高效率化也是困难的。本专利技术的目的是提供一种自激振荡式的开关电源装置，在控制开关元件导通、截止的开关控制电路中，适当改变决定时间控制电路接通时间的时间常数，在轻负荷时、额定负荷时、或重负荷时，以此改变动作方式，在轻负荷时进行间歇振荡动作，谋求轻负荷时的高效率化，以少数部件构成这种自激振荡式的开关电源装置。本专利技术为解决上述问题，采用以下的结构。本专利技术在自激振荡双管式的开关电源装置中，分别设置第1开关控制电路和第2开关控制电路。即第2开关控制电路的构成如下设有第2导通时间控制电路，控制第2开关元件的导通时间，以使在轻负荷时，所述第2开关元件的导通时间比额定负荷时变短，在所述第2开关元件的导通时间结束之后，结束从所述次级线圈释放能量。在现有的特开平11-187664号公报中公开的电源装置中，在轻负荷时，由于导通损失降低，可以控制第2开关元件的导通时间比额定负荷时短(参照图12)。第2开关元件的导通时间结束时刻(截止时刻)，在结束从所述次级线圈释放能量的时刻，不必进行以下设定。即从次级线圈的能量释放即使已经结束，仍持续第2开关元件的导通时间。因此，当第2开关元件截止，并联连接第1开关元件的二极管就有电流流动。这种状态与第1开关元件视在导通是相同的，这意味着第1开关元件不能截止，以下叙述妨碍转换到第1开关控制电路动作中的间歇振荡方式的因素。为此，本专利技术是在结束从次级线圈释放能量之前，使第2开关元件截止。还有，第1开关控制电路的结构如下。所述第1开关控制电路，设有第1导通时间控制电路，在轻负荷时，当输出电压达到所定的电压，由所述第1驱动线圈产生的电压，阻止所述第1开关元件Q1导通，使振荡停止；在额定负荷或重负荷时，由所述第1驱动线圈产生的电压，使所述第1开关元件Q1导通，控制所述第1开关元件Q1的导通时间。在额定负荷或重负荷时，由第1驱动线圈产生的电压，使第1开关元件Q1导通之后，驱动第1控制晶体管，进行使第1开关元件Q1截止的动作。这种动作与现有的电路的动作是相同的。在轻负荷时，由第2导通时间控制电路，改变第2开关元件Q2的导通时间，在所述的第2开关元件的截止时刻中，继续释放上述能量。另外，上述能量释放结束后，在次级侧线圈的整流元件上没有电流流动，当变压器产生反电压时，与第1开关元件Q1并联连接的二极管上也没有电流流动。这时，由于第1开关元件Q1处于截止状态，能够使第1开关电路处于非导通状态，由第1开关控制电路，可以控制间歇振荡的动作。在现有的电路中，当第2开关元件Q2截止、变压器产生反电压时，由于并联连接第1开关元件Q1的二极管导通，所以，第1开关电路也导通，因此，不能进行间歇振荡动作的控制。间歇振荡动作，如下所述。由于间歇振荡动作，当输出电压为所定的电压时，由第1驱动线圈产生的电压，在第1开关元件导通之前，使第1控制晶体管导通，阻止第1开关元件Q1的导通、使振荡停止。由于振荡停止，输出电压下降。如果该输出电压在所定的电压以下，那末，通过启动电阻，向第1开关元件Q1的控制端提供电压，开始振荡。周期性地重复这种动作，可以进行间歇振荡动作。第1开关控制电路，设有在轻负荷时进行这种动作的第1导通时间控制电路。在双管的自激振荡式的开关电源装置中，由以上的动作，可以在轻负荷时进行间歇振荡动作。本专利技术中，还有如下的构成。设有输出电压稳定电路，检测输出电压，对应该检测电压，由所述光电耦合器，将使所述第1阻抗电路的阻抗变化的信号反馈到所述第1开关控制电路，以此稳定输出电压。所述输出电压稳定电路，设有增益调整电路，在间歇振荡时，使在构成所述光电耦合器的光电二极管上串联连接的电阻值变小，由该光电耦合器反馈的增益变大。由于开关电源电路在连接振荡时，没有停止期间，所以输出脉动电压小，但是，进行间歇开关动作时，由于在振荡期间，输出电压上升，在停止期间电压降低，所以，就有在间歇振荡的周期内，输出电压的脉动变大这个问题。因此，本专利技术中，使在间歇振荡时，在光电二极管中流动的电流变大，增益提高。这样，由于对小的电压变动也会很敏感，就可以降低脉动电压。本专利技术还有如下的结构。设有峰值电流限制电路，通过与所述第1开关元件串联连接的电流检测单元，检测在该第1开关元件中流动的初级线圈电流，当该电流达到所定的电流峰值，所述第1开关元件截止。以上述的结构，即使初级线圈电流增大，也可以限制峰值电流值，抑制变压器的饱和。另外，由于电流峰值降低，在减少开关元件Q1截止时的开关损失降低的同时，也可以使振荡期间的振荡脉冲数增加，使间歇振荡的周期变短，可以降低脉动电压。图2是额定负荷时的动作波形图。图3是间歇振荡动作波形图。图4是第2实施方式的电路结构图。图5是增益调整电路的动作说明图。图6是有峰值电流限制电路和没有峰值电流限制电路的动作波形图的不同的示图。图7是第3实施方式的电路结构图。图8是第4实施方式的电路结构图。图9是第5实施方式的电路结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源装置，是自激振荡式的开关电源装置，包括： 具有初级线圈和次级线圈的变压器（Ｔ）与第１开关电路和输入电源串联连接，第２开关电路和电容器（Ｃ）的串联电路与所述第１开关电路的一端连接，所述变压器（Ｔ）的次级线圈上设有整流平滑电路，第１开关元件（Ｑ１）、第１二极管（Ｄ１）及第１电容器（Ｃ１）的并联连接电路构成第１开关电路；第２开关元件（Ｑ２）、第２二极管（Ｄ２）及第２电容器（Ｃ２）的并联连接电路构成第２开关电路；所述变压器有产生导通所述第１开关元件（Ｑ１）电压的第１驱动线圈，和产生驱动所述第２开关元件（Ｑ２）电压的第２驱动线圈；设有开关控制电路，控制第１、第２开关元件（Ｑ１）、（Ｑ２）将两个开关元件都截止的期间夹在中间而交替地进行通／断，并控制所述第１开关元件（Ｑ１）的导通时间，进行输出电压的稳定控制；在第１开关元件（Ｑ１）导通期间，变压器的初级线圈蓄集能量，在第１开关元件（Ｑ１）截止期间，从变压器的次级线圈释放能量，其特征在于： 所述开关控制电路具有连接在所述第１开关元件（Ｑ１）的控制端和所述第１驱动线圈之间的第１开关控制电路、以及连接在所述第２开关元件（Ｑ２）的控制端和所述第２驱动线圈之间的第２开关控制电路； 所述第１开关控制电路设有第１导通时间控制电路，在轻负荷时，当输出电压达到所定的电压，由所述第１驱动线圈产生的电压，阻止所述第１开关元件（Ｑ１）导通，使振荡停止；在额定负荷或重负荷时，由所述第１驱动线圈产生的电压，使所述第１开关元件（Ｑ１）导通，控制所述第１开关元件（Ｑ１）的导通时间； 所述第２开关控制电路设有第２导通时间控制电路，在轻负荷时，在所述第２开关元件的导通时间结束之后，从所述次级线圈的能量释放也结束那样，控制所述第２开关元件（Ｑ２）的导通时间； 在轻负荷时，在振荡期间和停止期间，交替反复进行间歇振荡动作。...

【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]