自激式开关电源电路制造技术

本发明专利技术提供一种迅速响应一次线圈电流的上升，容易进行恒压控制，而且在无负载或连接轻负载时进行间歇振荡动作，抑制电力损失的自激式开关电源电路。在流过一次线圈电流的分流电阻和驱动元件的控制端子间，与放电电阻并联地连接以从分流电阻到控制端子方向为正方向的开关二极管，在振荡用场效应晶体管的导通动作期间中，通过一次线圈电流的上升，驱动元件快速地对振荡用场效应晶体管进行截止控制，并且在无负载或连接轻负载时，使用高电阻值的放电电阻，减慢从连接在驱动元件的控制端子上的控制用电容器的放电速度，延长截止动作期间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对输出电压进行恒压控制的反激型自激式开关电源电路，更详细来 说，涉及在输出上无负载或连接了轻负载时转移到间歇振荡动作的自激式开关电源电路。
技术介绍
开关电源电路作为稳定化电源被应用于电池充电器或AC适配器等中。若大致区 分开关元件的驱动方式(开关方式)，则分为自激振荡方式和他激振荡方式，自激振荡方 式，是将变压器等的电感部件的反馈线圈中表现的电压作为驱动信号，正反馈到开关元件 的控制端子来进行振荡动作的方式。作为稳定化电源，为与在输出侧上连接的负载的大小无关使输出电压稳定在预定 的设定电压，以往比较变压器的二次侧输出线间的输出电压和设定电压，为使其差电压消 失而控制在一次侧一次振荡动作中的变压器中流过励磁电流的时间(导通动作期间)，来 进行输出电压的恒压控制(例如专利文献1)。以下，使用图8至图11说明这种现有的自激式开关电源电路100。图中，1是电压 有可能变化的不稳定的直流电源，Ia是其高压侧端子，Ib是低压侧端子。另外，加是变压器 2的一次线圈，2c是变压器2的二次输出线圈，2b、2d是在变压器2的一次侧设置的第一反 馈线圈和第二反馈线圈，第一反馈线圈2b以与一次线圈加相同的方向缠绕，第二反馈线圈 2d以与一次线圈加相反的方向缠绕。3是振荡用场效应晶体管(以下记为FET)。21是在电路启动时为了对该FET3的 栅极提供正向偏置(换言之，阈值电压Vth以上的栅极电压)所使用的启动用电阻，与启动 用电阻21串联连接的电阻25，是相对于启动用电阻21较小的电阻值，由此，在两者的连接 点Jl对直流电源1的电压进行分压，并输出较低的直流电压的情况下，电路不启动。12是与反馈电阻23 —起构成导通驱动电路，在反馈线圈2b和FET3的栅极之间串 联连接的反馈电容器，对是用于阻止向栅极的过大输入的电阻，5是将集电极与FET3的栅 极连接、将发射极与低压侧端子Ib连接的截止控制晶体管。第二反馈线圈2d的一侧，经由串联连接的整流二极管M和驱动用电容器55与直 流电源1的低压侧端子Ib连接，另外，另一侧直接与直流电源1的低压侧端子Ib连接，由 此形成了闭环。以驱动用电容器阳的充电方向作为正方向来配置整流二极管M，由此，通 过在第二反馈线圈2d中产生的反激电压对驱动用电容器55充电。整流二极管M和驱动用电容器55的连接点J2，经由光耦合器受光元件39与截止 控制晶体管5的基极J3连接，在基极J3和低压侧端子Ib之间连接了控制用电容器53。截止控制晶体管5的基极J3，经由充放电电阻50也连接到FET3和分流电阻51的 连接点，通过一次线圈电流流过分流电阻51而引起的分流电阻51中的电压对截止控制晶 体管5充电，当基极J3的基极电压达到截止控制晶体管5的动作电压时，截止控制晶体管 5的集电极、发射极间导通。光耦合器受光元件39与变压器2的二次侧的光耦合器发光元件35光耦合来工作，当接收到来自光耦合器发光元件35的光时，从连接点J2向J3流过与其受光量成比例 的电流。在二次输出线圈2c侧表示的4和13分别是构成整流滤波电路的整流用二极管以 及滤波电容器，对二次输出线圈2c的输出进行整流滤波，然后在高压侧输出线20a和低压 侧输出线20b之间输出。在高压侧输出线20a和低压侧输出线20b之间串联连接了分压电阻30、31，将其中 间抽头32与误差放大器33的反相输入端子连接，在反相输入端子上输入了成为输出电压 的分压的输出检测电压。在误差放大器33的同相输入端子和低压侧输出线20b之间连接 基准电源34，在同相输入端子上输入了用于与输出检测电压比较的基准电压。基准电压是 通过分压电阻30、31对高压侧输出线20a和低压侧输出线20b之间的进行恒压控制的预定 的设定电压分压而得的电压，因此误差放大器33的输出值表示输出电压相对于设定电压 的差电压。在误差放大器33的输出侧连接了光耦合器发光元件35，其经由电阻36与高压侧 输出线20a连接，根据误差放大器33的输出值而闪烁。因此，光耦合器发光元件35以与上 述差电压对应的发光量发光，与光耦合器发光元件35光耦合的一次侧的光耦合器受光元 件39，从连接点J2向J3流过与差电压对应的电流。如此构成的自激式开关电源电路100，当初次在电源1的高压侧端子Ia和低压侧 端子Ib上施加直流电压时，经由启动用电阻21对反馈电容器12充电(图中下方的电极为 +，上方极性为-)，反馈电容器12的充电电压慢慢上升。当反馈电容器12的充电电压达到 阈值电压Vth时，对 Τ3的栅极施加正向偏置电压，FET3导通(漏-源极间导通)。(现有的连接了额定消耗功率的负载的动作)以下，参照图9、图10说明在输出线20a、20b间连接了额定消耗功率的负载的情况 下的自激振荡动作。图9和图10表示在图8所示的现有的自激式开关电源电路100中，施 加电源电压为200V的直流电源1、将启动用电阻21和电阻25的各自的电阻值设为1. 5ΜΩ 和IOOkQ、将反馈电容器12的电容和反馈电阻23的电阻值设为0.01 μ F、100 Ω来使其自 激振荡的状态下，图8的(1)至(6)所示的各部的动作波形。当FET3导通，开始从直流电源1向串联连接的一次线圈加流过励磁电流时，在变 压器2的各线圈中产生感应电动势(参照图10的t2到、间的(5)所示的第一反馈线圈 2b的电压波形)，在变压器2中积蓄励磁能量。此时，通过在一次线圈加中流过的电流，在 分流电阻51的FET3侧、连接点J4中产生的电压经由充放电电阻50对控制用电容器53充 电。流过一次线圈加的电流随着导通后的时间大体直线上升，由此，当控制用电容器53的 充电电压达到截止控制晶体管5的动作电压(图9(a)的、)时，集电极-发射极间成为导 通状态，FET3的栅极通过截止控制晶体管5实质上成为短路状态，FET3截止。当FET3截止，流过变压器的电流实质上被切断时，在各线圈中产生所谓的反激电 压(感应逆电动势)(图9(d)的、到、)。此时，二次输出线圈2c中产生的反激电压通过 由整流用二极管4和电容器13形成的整流滤波电路被整流滤波，作为提供给在输出线20a、 20b间连接的负载的电力而被输出。另一方面，在第一反馈线圈2b中产生的反激电压，与通过在输出侧连接的负载而 在二次线圈2c中产生的反激电压存在比例关系，通过在该反馈线圈2b中产生的反激电压(图10的、到、间的(5))对反馈电容器12充电(图10的、到、间的(6)，图8中，下 方的电极为+，上方极性为_)。当连接额定消耗功率的负载，对二次线圈2c中产生的反激电压进行整流滤波后 的高压侧输出线20a和低压侧输出线20b间的输出电压未达到由基准电源；34的基准电源 决定的设定电压的状态下(以下称为过渡状态)，光耦合器发光元件35不发光，因此，从控 制用电容器53在充放电电阻50和分流电阻51中流过放电电流，其充电电压、即截止控制 晶体管5的基极电压降低，成为动作电压以下。但是，截止控制晶体管5的基极、集电极间 作为等价二极管而起作用，把从一次电流检测电阻51到充放电电阻50、从截止控制晶体管 5的基极到集电极、反馈电阻23作为充电电流的路径，从第一反馈线圈2b对反馈电容器12 充电。当通过感应逆电动势本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自激式开关电源电路，其具备：变压器，其具有一次线圈、二次输出线圈和至少一个以上的反馈线圈；振荡用场效应晶体管，其与一次线圈串联地连接在直流电源上，在栅极电压在阈值电压ＶＴＨ以上的期间进行导通动作；启动用电阻，其连接在直流电源的高压侧端子和振荡用场效应晶体管的栅极间；导通驱动电路，其由在反馈线圈和振荡用场效应晶体管的栅极间串联连接的反馈电容器以及反馈电阻构成；驱动元件，其连接在振荡用场效应晶体管的栅极和直流电源的低压侧端子间，在控制端子电压在动作电压以上的期间栅极和低压侧端子间导通，使振荡用场效应晶体管进行截止动作；分流电阻，其连接在振荡用场效应晶体管和低压侧端子间；放电电阻，其连接在振荡用场效应晶体管和分流电阻的连接点与驱动元件的控制端子间；控制用电容器，其连接在驱动元件的控制端子和低压侧端子间，在导通动作期间中由一次线圈的励磁电流所流过的分流电阻的电压充电，将控制端子电压拉升到动作电压以上，在截止动作期间中经由放电电阻和分流电阻被放电，使控制端子电压降低到不足动作电压；以及恒压控制电路，其对在变压器的二次输出线圈中产生的反激电压进行整流滤波后的输出电压与预定的设定电压进行比较，根据输出电压超过设定电压时的输出电压与设定电压的差电压，使从产生反激电压的变压器的某个线圈或由反激电压充电的驱动用电容器对控制用电容器充电的充电电流流过，在振荡用场效应晶体管导通后输出电压超过设定电压的期间，在施加了一次线圈的励磁电流所流过的分流电阻的电压的控制端子上，施加驱动用电容器的充电电压，对驱动元件使振荡用场效应晶体管截止前的导通动作期间进行缩短控制，在振荡用场效应晶体管截止后输出电压超过设定电压的期间，从产生反激电压的变压器的某个线圈或驱动用电容器对控制用电容器充电，将控制端子电压维持在动作电压以上，并阻止振荡用场效应晶体管的导通，由此对截止动作期间进行延长控制，该自激式开关电源电路，在振荡用场效应晶体管和分流电阻的连接点与驱动元件的控制端子间，与放电电阻并联地连接了以从所述连接点到控制端子方向作为正方向的开关二极管。...

【技术特征摘要】
JP 2009-10-14 2009-2370641.一种自激式开关电源电路，其具备变压器，其具有一次线圈、二次输出线圈和至少一个以上的反馈线圈； 振荡用场效应晶体管，其与一次线圈串联地连接在直流电源上，在栅极电压在阈值电 压Vth以上的期间进行导通动作；启动用电阻，其连接在直流电源的高压侧端子和振荡用场效应晶体管的栅极间； 导通驱动电路，其由在反馈线圈和振荡用场效应晶体管的栅极间串联连接的反馈电容 器以及反馈电阻构成；驱动元件，其连接在振荡用场效应晶体管的栅极和直流电源的低压侧端子间，在控制 端子电压在动作电压以上的期间栅极和低压侧端子间导通，使振荡用场效应晶体管进行截 止动作；分流电阻，其连接在振荡用场效应晶体管和低压侧端子间；放电电阻，其连接在振荡用场效应晶体管和分流电阻的连接点与驱动元件的控制端子间；控制用电容器，其连接在驱动元件的控制端子和低压侧端子间，在导通动作期间中由 一次线圈的励磁电流所流过的分流电阻的电压充电，将控制端子电压拉升到动作电压以 上，在截止动作期间中经由放电电阻和分流电阻被放电，使控制端子电压降低到不足动作 电压；以及恒压控制电路，其对在变压器的二次输出线圈中产生的反激电压进行整流滤波后的输 出电压与预定的设定电压进行比较，根据输出电压超过设定电压时的输出电压与设定电压 的差电压，使从产生反激电压的变压器的某个线圈或由反激电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：饴井俊裕，
申请(专利权)人：SMK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]