本发明专利技术提供一种消除了臂短路以及损耗增大的问题且不会大型化的开关电源装置。低侧开关控制部(81)具备低侧关断电路，该低侧关断电路在向低侧开关元件(Q1)输出驱动电压信号的期间内检测到变压器的绕组电压的极性反转之时，在延迟时间(td1)之后使低侧开关元件(Q1)关断，高侧开关控制部(61)使其延迟从变压器的绕组电压的极性反转起到使高侧开关元件(Q2)开启为止的时间(td2)。并且，低侧关断延迟电路的延迟时间(td1)设定得比高侧开启延迟电路的延迟时间(td2)还短。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是涉及开关电源装置，尤其涉及在电力转换动作中利用谐振现象的谐振型开关电源装置的专利技术。
技术介绍
在专利文献1、2中公开了一种在电力转换动作中利用谐振现象的谐振型开关电源装置。在电力转换动作中利用谐振现象的、电流谐振型转换器方式的开关电源装置之中，为了对输出电压进行控制，例如使开关频率发生变化。另外，在这种开关电源装置中，由谐振电感器Lr和谐振电容器Cr构成了第ILC谐振电路，由初级绕组的励磁电感器Lm、谐振电感器Lr以及谐振电容器Cr构成了第2LC谐振电路。若将开关频率用fs进行表示、将第ILC谐振电路的谐振频率用fr进行表示、将第2LC谐振电路的谐振频率用fm进行表示，则在通常的动作下保持fm < fr < fs这一关系。并且，在轻负载时，开关频率fs上升从而输出电力变小，在重负载时，开关频率fs下降从而输出电力变大。如果是上述频率的大小关系，则在变压器的初级绕组中流过的电流以与施加给初级绕组的电压相比相位滞后的“电流滞后相位”来进行动作。但是，随着负载的加重而开关频率fs下降，若达到fs < fm < fr,则处于偏离了谐振条件的状态(“谐振偏离”)。即、这样一来，开关频率fs低于谐振频率的关系是从初级侧电路看去变压器可看成电容性的阻抗的状态，与向变压器的初级绕组施加的电压波形的相位相比，电流波形的相位超前。在该情况下，存在下述问题:产生了低侧的开关元件和高侧的开关元件同时接通的(处于所谓的臂短路状态)期间，在这两个开关元件中会流过过大的电流，从而产生较大损耗。 具体而言，若处于电流波形的相位比电压波形的相位超前的、前述状态，则在低侧的开关元件关断之后隔了空载时间，高侧的开关元件才开启，但是若在低侧的开关元件中流过的电流的极性已经反转了(流经低侧的开关元件的体二极管的)状态下高侧的开关元件开启，则由于体二极管的反向恢复特性所引起的切断的滞后，使得在低侧的开关元件的体二极管正导通的状态下高侧的开关元件导通，从而产生所述臂短路。另外，因为在电流波形的相位比电压波形的相位超前的状态下无法进行ZVS(零电压开关、软开关)，所以还会产生开关损耗增大这一问题。防止了所述“谐振偏离”的开关电源装置已经示出在专利文献1、2中。在专利文献1、2的开关电源装置中，检测在变压器中流过的电流或者在开关元件中流过的电流，并通过该电流值与规定值的比较来控制开关元件，由此防止了所述“谐振偏离”。在先技术文献专利文献专利文献1:日本特开平9-308243号公报专利文献2:日本特开平11-332232号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题在专利文献1、2示出的开关电源装置中，因为需要始终监视在变压器中流过的电流或者在开关元件中流过的电流，所以在电路构成上存在着不仅损耗增加、电源装置也大型化的应解决的问题。此外，为避免fs < fm,虽然也存在着预先将开关频率fs设定得较高的应对方法，但是在输入电压低且输出电力大的情况、或者变压器或电子元件的个体差异等较大的情况下却无法应对。本专利技术是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种不会大型化、且消除了臂短路以及损耗增大的问题的开关电源装置。为解决技术问题所采用的技术方案(I)本专利技术的开关电源装置的特征在于具备:电源电压输入部，其输入了输入电源电压；直流电压输出部，其输出了直流电压；变压器(T)，其具备初级绕组(np)以及次级绕组(ns)；低侧开关元件(Ql)，其与所述初级绕组(np)串联连接、通过该低侧开关元件(Ql)的接通来向所述初级绕组(np)施加所述电源电压输入部的电压；高侧开关元件(Q2)，其接地电平与所述低侧开关元件不同；和开关控制电路，其具有对所述低侧开关元件(Ql)进行控制的低侧开关控制部、和对所述高侧开关元件(Q2)进行控制的高侧开关控制部，所述低侧开关控制部具备:绕组电压极性反转检测电路，其对所述变压器⑴的绕组电压极性的反转进行检测；低侧关断电路，其在向所述低侧开关元件(Q2)输出驱动电压信号的期间内由所述绕组电压极性反转检测电路检测到所述变压器T的绕组电压极性的反转之时，使所述低侧开关元件Ql关断；和低侧关断延迟电路，其决定从所述绕组电压极性的反转到使所述低侧开关元件关断为止的延迟时间，所述高侧开关控制部具备:高侧开启延迟电路，其延迟从所述变压器T的绕组电压极性的反转到使所述高侧开关元件Q2开启为止的时间td2，所述低侧关断延迟电路的延迟时间tdl设定得比所述高侧开启延迟电路的延迟时间td2还短。(2)优选，所述变压器⑴具备低侧驱动绕组(nbl)，所述绕组电压极性反转检测电路对所述低侧驱动绕组(nbl)的电压进行检测，以对所述变压器(T)的绕组电压极性的反转进行检测。(3)优选，所述绕组电压极性反转检测电路是通过所述低侧驱动绕组(nbl)的电压和规定的基准电压的比较，来对所述变压器(T)的绕组电压极性的反转进行检测的电路。(4)优选，所述低侧开关控制部具备设定消隐时间的消隐控制单元，该消隐时间是在从产生对所述低侧开关元件(Ql)进行驱动的脉冲起的规定的期间内不进行绕组电压极性的反转的检测的时间。(5)优选，所述变压器(T)具备高侧驱动绕组(nb2)，所述高侧开关控制部向所述高侧开关元件(Q2)的控制端子供给在所述高侧驱动绕组(nb2)所产生的电压。(6)优选，所述高侧开启延迟电路由与所述高侧开关元件(Q2)的控制端子串联连接的阻抗电路、和在所述高侧开关元件(Q2)的控制端子所存在的输入电容而构成。(7)优选，所述阻抗电路是阻抗根据电流的方向而不同的电路。(8)优选，所述开关控制电路由集成电路(IC)构成，该集成电路(IC)具备产生对所述低侧开关元件(Ql)进行驱动的信号的控制部、和产生对所述高侧开关元件(Q2)进行驱动的信号的控制部。专利技术效果根据本专利技术，根据变压器的绕组电压的极性的反转，使得高侧的开关元件Q2在经过延迟时间td2之后便开启，但直到关断开关元件Ql的延迟时间tdl设定得比td2还短。因此，在变压器的绕组电压的极性发生了反转之时，低侧开关元件被强制性关断，从而fm< fs。即、能够防止fs < fm，谐振电路的阻抗成为感应性，由于谐振条件相一致，从而处于可以进行ZVS (零电压开关动作)的状态。由此，能够防止高侧和低侧的两个开关元件进行臂短路，能够防止这两个开关元件同时导通从而产生过大损耗。附图说明图1是第I实施方式涉及的开关电源装置101的电路图。图2是表示存在负载变动之时的、高侧驱动绕组的电压Vnb2以及晶体管Q3的基极.发射极间电压Vbe的变化的波形图。图3是表示低侧开关元件Ql的栅极.源极间电压Vgsl、高侧开关元件Q2的栅极.源极间电压Vgs2、低侧开关元件Ql的漏极.源极间电压Vdsl、晶体管Q3的基极.发射极间电压Vbe、开关控制用IC84的IS端子的电压Vis以及ZT端子的电压Vzt的关系的波形图。图4(A)是谐振偏离防止状态下的变压器T的初级绕组np的电压以及低侧开关元件Ql的漏极电流的波形图。图4(B)是产生了 “谐振偏离”的状态下的变压器T的初级绕组np的电压以及低侧开关元件Ql的漏极电流的波形图。图5是第2实施方式涉及的开关电源装置102的电路图。图6是第3实施方式涉及本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种开关电源装置，具备：电源电压输入部，其输入了输入电源电压；直流电压输出部，其输出了直流电压；变压器，其具备初级绕组以及次级绕组；低侧开关元件，其与所述初级绕组串联连接、且通过该低侧开关元件的接通来向所述初级绕组施加所述电源电压输入部的电压；高侧开关元件，其接地电平与所述低侧开关元件不同；和开关控制电路，其具有对所述低侧开关元件进行控制的低侧开关控制部、和对所述高侧开关元件进行控制的高侧开关控制部，所述低侧开关控制部具备：绕组电压极性反转检测电路，其对所述变压器的绕组电压极性的反转进行检测；低侧关断电路，其在向所述低侧开关元件输出驱动电压信号的期间内由所述绕组电压极性反转检测电路检测到所述变压器的绕组电压极性的反转之时，使所述低侧开关元件关断；和低侧关断延迟电路，其决定从所述绕组电压极性的反转到使所述低侧开关元件关断为止的延迟时间，所述高侧开关控制部具备高侧开启延迟电路，该高侧开启延迟电路使从所述变压器的绕组电压极性的反转到使所述高侧开关元件开启为止的时间延迟，所述低侧关断延迟电路的延迟时间设定得比所述高侧开启延迟电路的延迟时间还短。
【技术特征摘要】
2011.10.28 JP 2011-2376781.一种开关电源装置，具备: 电源电压输入部，其输入了输入电源电压； 直流电压输出部，其输出了直流电压； 变压器，其具备初级绕组以及次级绕组； 低侧开关元件，其与 所述初级绕组串联连接、且通过该低侧开关元件的接通来向所述初级绕组施加所述电源电压输入部的电压； 高侧开关元件，其接地电平与所述低侧开关元件不同；和 开关控制电路，其具有对所述低侧开关元件进行控制的低侧开关控制部、和对所述高侧开关元件进行控制的高侧开关控制部， 所述低侧开关控制部具备: 绕组电压极性反转检测电路，其对所述变压器的绕组电压极性的反转进行检测；低侧关断电路，其在向所述低侧开关元件输出驱动电压信号的期间内由所述绕组电压极性反转检测电路检测到所述变压器的绕组电压极性的反转之时，使所述低侧开关元件关断；和 低侧关断延迟电路，其决定从所述绕组电压极性的反转到使所述低侧开关元件关断为止的延迟时间， 所述高侧开关控制部具备高侧开启延迟电路，该高侧开启延迟电路使从所述变压器的绕组电压极性的反转到使所述高侧开关元件开启为止的时间延迟， 所述低侧关断延迟电路的延迟时间设定得比所述高侧开启延迟电路的延迟时间还短。2.根据权利要求1所述的开关电源装置，其中， 所述变压...
【专利技术属性】
技术研发人员：细谷达也，山口直毅，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：
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