升压型开关电源装置制造方法及图纸

一种切换损耗小的升压型开关电源装置，包括：在直流电源（２）的一端和平滑用第一电容器（５）的一端之间串联的线圈部分（３ａ）及第一二极管（４）；在线圈部分（３ａ）和上述第一二极管（４）的节点（Ａ）和直流电源（２）的另一端之间连接的第一开关元件（８）；在节点（Ａ）和直流电源（２）的另一端之间串联的第二磁性元件（７）及第二开关元件（９）；以及在第二磁性元件（７）和第二开关元件（９）的节点和上述节点（Ａ）之间串联的第二二极管１０及第二电容器１１。在第二磁性元件（７）处于“通”的状态时，第二磁性元件（７）可抑制流过第二开关元件（９）的电流的增加，在第二开关元件（９）处于“断”的状态时，第二电容器（１１）的充电可抑制第二开关元件（９）两端的电压的增加，所以可以大幅度减小因第二开关元件（９）的通断产生的切换损耗。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及升压型开关电源装置，更详细地，涉及可获得比输入电压高的输出电压的升压型开关电源装置。
技术介绍
作为可获得比输入电压高的输出电压的升压型开关电源装置，已公知，例如，在日本专利2512670号公报的附图说明图1中记载的电路。此电路包括由输入电源、磁性线圈及开关单元组成的第一闭合电路及由输入电源、二极管及平滑用电容器组成的第二闭合电路。在开关单元处于“通”的状态时，电流流过由输入电源、磁性线圈及开关单元组成的第一闭合电路而使磁性线圈励磁。在开关单元处于“断”的状态时，电流流过由输入电源、二极管及平滑用电容器组成的第二闭合电路使蓄积于磁性线圈中的励磁能释放而对平滑用电容器充电。由此，在作为输出端的平滑用电容器的两端出现比输入电源的电压高的输出电压。在上述的升压型开关电源装置中，开关频率通常是一定的，通过控制在一个开关周期内开关单元处于“通”的状态的时间比率(占空比)可稳定输出电压。由于本装置的动作在上述公报中已经详细说明，在此说明省略。上述升压型开关电源装置的问题，可举出恢复电流大的问题。在开关单元处于“断”的状态期间，二极管中流过等于输入电流的电流。但是，在此状态下如使开关单元进入“通”的状态时，由于流过二极管的电流急剧减少，由于二极管特性，在短时间内在反方向上会有恢复电流流过。此恢复电流与开关单元在进入“通”的状态之前流过二极管的电流的大小及开关单元处于“通”的状态引起的流过二极管的电流的减小速度成正比而增加。在上述的升压型开关电源装置中，限制流过二极管的电流的减小速度的主因只有包含于电路中的寄生阻抗和开关单元从“通”到“通”转移时的电阻部分。因此，流过二极管的电流的减小速度非常快，结果会产生非常大的恢复电流。此恢复电流，由于可产生切换损耗，就成为升压型开关电源装置效率低下的原因。此外，此切换损耗，由于是在开关单元每次进行切换时都会发生，所以与驱动频率成正比。因此，如为了使升压型开关电源装置小型化而提高驱动频率，切换损耗也会增大。此外，由于恢复电流是非常陡峭的脉冲波形，如有很大的恢复电流流过电路，就会发生很大的噪声。为了解决上述第2512670号专利公报中记载的升压型开关电源装置的上述问题，提出了各种各样的办法。其中有记载于WO98/35432号公报中的升压型开关电源装置。WO98/35432号公报中记载的升压型开关电源装置是在由输入电源、磁性线圈(第一磁性线圈)及开关单元组成的第一闭合电路中插入第二磁性线圈的装置。由于有第二磁性线圈处于中间，可限制在开关单元从“通”变为“断”时流过开关单元的电流的增加速度。由此，可延缓在开关单元从“通”变为“断”时流过二极管的电流的减小速度，可有效地抑制恢复电流。但是，在WO98/35432号公报中记载的升压型开关电源装置中，由于是在用来对主要的第一磁性线圈进行励磁的第一闭合电路中插入了第二磁性线圈，第一磁性线圈的励磁电流一直流过第二磁性线圈。因此而产生升压型开关电源装置效率下降的新问题。不过，由于流过第二磁性线圈的电流很大，其形状必须很大，妨碍装置整体的小型化。作为解决上述第2512670专利公报中记载的升压型开关电源装置上述问题的另一种办法，是记载于美国专利公报第5418704号中的升压型开关电源装置。美国专利公报第5418704号中记载的升压型开关电源装置是通过将第二磁性线圈及第二开关单元的串联体与开关单元(第一开关单元)并联，构成由平滑用电容器、第二磁性线圈及第二开关单元组成的第三闭合电路。在第一开关单元从“断”变为“通”之前，第二开关单元从“断”变为“通”。这样，在同一公报中记载的升压型开关电源装置中，由于在主要的第一开关单元从“断”变为“通”之前，辅助的第二开关单元从“断”变为“通”，在第一开关单元中实质上没有电流流入，因此，在第一开关单元中产生的切换损耗可减小。此外，因为在第三闭合电路中包含第二磁性线圈，在第二开关单元从“断”变为“通”时产生的切换损耗可减小。但是，在美国专利公报第5418704号中记载的升压型开关电源装置中，在第二开关单元从“通”变为“断”的场合，是在有电流流过的同时实行关断的硬性切换。因此，在第二开关单元中会产生切换损耗。如上所述，过去一直尝试各种可以减小由恢复电流引起的切换损耗的方法，但利用这些方法的升压型开关电源装置存在上述的问题。因此，希望能有一种切换损耗更小的升压型开关电源装置。所以，本专利技术的目的是提供一种切换损耗更小的升压型开关电源装置。专利技术概述本专利技术的目的可利用如下的升压型开关电源装置实现，其构成包括在电源的一端和平滑用第一电容器的一端之间串联的第一磁性元件和第一二极管；在作为上述第一磁性元件和上述第一二极管的节点的第一节点和上述电源的另一端之间连接的第一开关元件；在上述第一节点和上述电源的上述另一端之间串联的第二磁性元件及第二开关元件；以及在作为上述第二磁性元件和上述第二开关元件的节点的第二节点和上述第一节点之间串联的第二二极管及第二电容器。根据本专利技术，因为在第二开关单元处于“通”的状态时，第二磁性元件可抑制流过第二开关单元的电流的增加，另一方面，在第二开关单元处于“通”的状态时，第二电容器的充电可抑制第二开关单元两端的电压的增加，所以可以大幅度减小因第二开关单元的通断所产生的切换损耗。此外，在第二开关单元变为“通”的状态之后通过使第一开关单元变为处于“通”的状态，可大幅度减小第一开关单元变为“通”的状态时的切换损耗，另外，在第一开关单元处于“断”的状态时，第二电容器的放电可抑制第一开关单元的两端的电压的增加。因此，也可以大幅度减小由于第一开关单元的通断所产生的切换损耗。在本专利技术的优选实施方式中，还包括在作为上述第二二极管和上述第二电容器的节点的第三节点和上述第一电容器的一端之间连接的第三二极管。根据本专利技术的优选实施方式，由于包括在第三节点和第一电容器的一端之间连接的第三二极管，在第二开关单元处于“断”的状态，第二电容器充电结束之后，电流流经第三二极管输出，并且，在第一开关单元处于“断”的状态，第二电容器放电时，由于有电流流经第三二极管输出，能量可有效地再生输出。在本专利技术的另一优选实施方式中，还包括在上述第一节点和上述第二磁性元件之间插入的第三磁性元件，上述第一磁性元件和上述第三磁性元件是由绕在同一磁心上的线圈构成的具有相反极性的磁性元件。根据本专利技术的另一优选实施方式，可使由第二二极管的恢复电流在反方向上励磁的第二磁性元件迅速复位，并且，可以使其能量经第一磁性元件再生输入。在本专利技术的另一优选实施方式中，上述第一磁性元件具有比上述第三磁性元件更大的电感。根据本专利技术的另一优选实施方式，可使第三磁性元件小型化。在本专利技术的另一优选实施方式中，还包括在上述第二节点和上述第二二极管之间插入的第四二极管，以及在作为上述第二二极管和上述第四二极管的节点的第四节点和上述电源的上述另一端之间连接的第三电容器。根据本专利技术的另一优选实施方式，由于在第二开关元件处于“断”的状态时，施加于第二开关元件的两端之间的电压的上升更加受到限制，可进一步减小在第二开关元件处于“断”的状态时的切换损耗。在本专利技术的另一优选实施方式中，还包括控制上述第一及第二开关单元的导通状态的控制电路，上述控制电路，在使上述第一开关单元处于“通”本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种升压型开关电源装置，包括：在电源的一端和平滑用第一电容器的一端之间串联的第一磁性元件及第一二极管；在上述第一磁性元件和上述第一二极管的节点即第一节点和上述电源的另一端之间连接的第一开关元件；在上述第一节点和上述电源的上述另一端之间串联的第二磁性元件及第二开关元件；以及在上述第二磁性元件和上述第二开关元件的节点即第二节点和上述第一节点之间串联的第二二极管及第二电容器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤一行，田中克明，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]