專利名稱：開關(guān)電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從直流電源獲得絕緣的直流輸出的開關(guān)電源裝 置，特別涉及一種能夠降低待機(jī)時(shí)的電耗的開關(guān)電源裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，作為全球變暖的對(duì)策，電力設(shè)備的低耗電化正在不斷進(jìn) 步。尤其是，為了降低電力設(shè)備不在使用時(shí)所消耗的電力，提出了許 多關(guān)于具有僅向裝置供給必需的最小限度的電力的待機(jī)模式的開關(guān)電
源裝置的發(fā)明。(參照專利文獻(xiàn)l、 2)
在圖10中表示具有與專利文獻(xiàn)1、 2中記載的裝置相同的結(jié)構(gòu)的 開關(guān)電源裝置的例子。參照?qǐng)D11說(shuō)明其動(dòng)作。
在待機(jī)模式中，通過(guò)比較器6h對(duì)直流輸出電壓的反饋信號(hào)VFB 和預(yù)先設(shè)定的閾值Vth (H)、 Vth (L)的大小進(jìn)行比較，向邏輯電路 6a傳送信號(hào)VCMP，使得在反饋信號(hào)VFB的電平低于閾值Vth (L) 的期間，停止開關(guān)元件的導(dǎo)通、斷開，在反饋信號(hào)VFB的電平超出閾 值Vth (H)的期間，使開關(guān)元件導(dǎo)通、斷開。其結(jié)果，通過(guò)間歇性地 產(chǎn)生開關(guān)元件2的門極電壓VGS，能夠進(jìn)行降低每單位時(shí)間的開關(guān)次 數(shù)、減少電耗的所謂短脈沖串振蕩控制(burst oscillation control)。
在圖10的電路中，控制電路6的電源通過(guò)對(duì)設(shè)置在絕緣變壓器3 上的輔助繞組3b所產(chǎn)生的電壓進(jìn)行整流平滑而獲得，但是，因?yàn)樵谕?止開關(guān)元件的導(dǎo)通、斷開的期間不向控制電路6供給電源，所以由于 控制電路6的電力消耗，控制電路6的電源電壓VCC降低。其間，如 果直流輸出電壓低于設(shè)定電壓，反饋電壓VFB超出閾值Vth (H)，則 開關(guān)元件再次開始導(dǎo)通、斷開，從而直流輸出電壓上升，并且控制電 路的電源電壓VCC也上升，繼續(xù)進(jìn)行短脈沖串振蕩動(dòng)作。
圖12是與專利文獻(xiàn)3中記載的裝置為相同的結(jié)構(gòu)的開關(guān)電源裝置 的另一個(gè)示例。
在圖12的電路中，在待機(jī)模式中，通過(guò)控制信號(hào)contl使開關(guān)17 斷開，將微型計(jì)算機(jī)15的電源切換為來(lái)自絕緣變壓器的二次繞組3c 的電源，由此，不向光電二極管8a供給電源，使光電晶體管8b斷開。 其結(jié)果，因?yàn)橥Ｖ箯慕^緣變壓器的輔助繞組3b向控制電路6的電源供 給，所以從啟動(dòng)電路6g供給控制電路6的電源。
此時(shí)，連接在控制電路6的電源上的電容器5被充電，當(dāng)電源電 壓VCC上升到規(guī)定的電壓時(shí)，定時(shí)器電路6d再次停止來(lái)自啟動(dòng)電路 6g的電源供給。于是，電容器5由于控制電路6的電力消耗而電壓降 低。當(dāng)電源電壓VCC降低到規(guī)定的電壓時(shí)，定時(shí)器電路6d再次開始 來(lái)自啟動(dòng)電路6g的電源供給。通過(guò)這樣的動(dòng)作，控制電路的電源電壓 VCC以規(guī)定的電壓振幅上升、下降，成為三角波形。定時(shí)器電路6d 對(duì)該三角波的周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，例如每?jī)蓚€(gè)周期對(duì)邏輯電路6a進(jìn)行控制， 在開關(guān)元件2上施加PWM電路6b的輸出。而且，使控制開關(guān)元件2 的周期為電容器5的放電期間，即三角波的下降期間，以此繼續(xù)短脈 沖串振蕩動(dòng)作。
在圖10中，連接靜電電容大的平滑電容器，使得在直流輸出的輸 出電力低于控制電路的電耗的條件下，例如無(wú)負(fù)載等，在反饋信號(hào)VFB 的電平低于閾值Vth (H)的期間，控制電源的電壓降低，并且不低于 控制電路的最低動(dòng)作電壓Vuv。靜電電容大的平滑電容器較為大型， 不僅妨礙開關(guān)電源的小型化，而且導(dǎo)致成本增加。
此外，在圖12的電路中，啟動(dòng)電路的電耗是直流電源1的電壓與 控制電源電壓VCC的差值電壓和流過(guò)啟動(dòng)電路的電流的乘積，導(dǎo)致待 機(jī)時(shí)電耗增加。此外，當(dāng)由開關(guān)17切換供給微型計(jì)算機(jī)15的電源時(shí)， 在切換的瞬間產(chǎn)生電壓變動(dòng)，存在在微型計(jì)算機(jī)中產(chǎn)生錯(cuò)誤動(dòng)作等問(wèn) 題。進(jìn)一步，在開關(guān)元件2開始開關(guān)動(dòng)作時(shí)，使電容器CS的電壓逐漸 上升，開關(guān)元件2的脈沖寬度逐漸變寬，進(jìn)行軟啟動(dòng)動(dòng)作，抑制流過(guò) 絕緣變壓器3的電流的急劇變化，減少絕緣變壓器3產(chǎn)生的可聽頻域 的聲音(audible sound)。但是，在開關(guān)元件2停止振蕩時(shí)，從在絕緣 變壓器3中流過(guò)電流的狀態(tài)突然變?yōu)闆]有電流流過(guò)的狀態(tài)，因此存在 減少可聽頻域的聲音的效果降低的問(wèn)題。
專利文獻(xiàn)l:日本特開2002-136125號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本特開2004-088959號(hào)公報(bào)(對(duì)應(yīng)美國(guó)專利USP 6，卯3,945，對(duì)應(yīng)中國(guó)專利CN1311618C)
專利文獻(xiàn)3:日本特開2000—270546號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述內(nèi)容，本發(fā)明的課題在于，抑制與控制電路連接的平滑 電容器的靜電電容，使得能夠使用小型且低成本的平滑電容器，在減 少電耗的同時(shí)減少變壓器產(chǎn)生的可聽頻域的聲音。
為了解決上述課題，第一方面的發(fā)明是， 一種開關(guān)電源裝置，包 括直流電源，具有一次、二次和三次繞組的絕緣變壓器，以及開關(guān)元 件，通過(guò)使上述開關(guān)元件導(dǎo)通、斷開，對(duì)在上述絕緣變壓器的二次繞 組上產(chǎn)生的高頻電壓進(jìn)行整流，從而獲得直流輸出，其特征在于，設(shè)
置有
與上述直流輸出連接的電壓穩(wěn)定單元，和將對(duì)在上述絕緣變壓器 的三次繞組上產(chǎn)生的電壓進(jìn)行整流平滑而得到的電壓作為控制電壓， 控制上述開關(guān)元件的導(dǎo)通、斷開的控制單元，
該控制單元包括對(duì)使輸出電壓恒定的反饋信號(hào)和載波信號(hào)的大 小進(jìn)行比較，控制上述開關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間的第一控制單元；控制上 述控制電源電壓的第二控制單元；以及根據(jù)上述直流輸出的負(fù)載狀態(tài) 選擇上述第一控制單元和上述第二控制單元中的任一個(gè)的動(dòng)作模式切 換單元，
而且，上述第二控制單元中設(shè)置有使上述控制電壓與第一閾值和 第二閾值進(jìn)行比較的至少一個(gè)比較單元，在控制電壓低于第一閾值時(shí)， 輸出控制上述開關(guān)元件的導(dǎo)通、斷開的允許開關(guān)信號(hào)，在控制電壓超 出第二閾值時(shí)，輸出使開關(guān)元件斷開的不允許開關(guān)信號(hào)。
第二方面的發(fā)明是， 一種開關(guān)電源裝置，包括直流電源，具有一 次、二次和三次繞組的絕緣變壓器，以及開關(guān)元件，該開關(guān)元件串聯(lián) 連接有兩個(gè)，并與上述直流電源并聯(lián)連接，通過(guò)使這兩個(gè)開關(guān)元件交 替地導(dǎo)通、斷開，對(duì)在上述絕緣變壓器的二次繞組上產(chǎn)生的高頻電壓 進(jìn)行整流，從而獲得直流輸出，其特征在于，設(shè)置有
與上述直流輸出連接的電壓穩(wěn)定單元；和將對(duì)在上述絕緣變壓器
的三次繞組上產(chǎn)生的電壓進(jìn)行整流平滑而得到的電壓作為控制電壓， 控制上述開關(guān)元件的導(dǎo)通、斷開的控制單元，
該控制單元包括對(duì)使輸出電壓恒定的反饋信號(hào)和載波信號(hào)的大 小進(jìn)行比較，控制上述幵關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間的第一控制單元；控制上
述控制電壓的第二控制單元；根據(jù)上述直流輸出的負(fù)載狀態(tài)選擇上述
第一控制單元和上述第二控制單元中的任一個(gè)的動(dòng)作模式切換單元，
而且，上述第二控制單元中設(shè)置有使上述控制電壓與第一閾值和 第二閾值進(jìn)行比較的至少一個(gè)比較單元，在控制電壓低于第一閾值時(shí)， 輸出控制上述開關(guān)元件的導(dǎo)通、斷開的允許開關(guān)信號(hào)，在控制電壓超 出第二閾值時(shí)，輸出使開關(guān)元件斷開的不允許開關(guān)信號(hào)。
在上述第一方面或第二方面的發(fā)明中，上述第一閾值能夠設(shè)定得 比上述控制單元的最小動(dòng)作電壓高(第三方面的發(fā)明)，或者，上述控 制單元能夠具有使控制電源電壓上升的充電單元，該充電單元根據(jù)規(guī) 定的充電停止電壓和再次充電開始電壓的各檢測(cè)信號(hào)控制充電期間， 上述第一閾值設(shè)定得比上述再次充電開始電壓高(第四方面的發(fā)明)。 此外，在第一方面 第四方面中的任一項(xiàng)發(fā)明中，上述第二閾值能夠 以上述直流輸出比輸出電壓設(shè)定電壓低的方式設(shè)定。(第五方面的發(fā) 明)。
在第一方面 第五方面中的任一項(xiàng)發(fā)明中，上述第二控制單元能 夠包括電容器和充放電單元，該充放電單元在輸出上述允許開關(guān)信號(hào) 的定時(shí)對(duì)該電容器進(jìn)行定電流充電、在輸出上述允許開關(guān)信號(hào)的定時(shí) 對(duì)該電容器進(jìn)行定電流放電，以上述電容器的電壓值作為上述開關(guān)元 件的導(dǎo)通脈沖寬度值(第六方面的發(fā)明)，在該第六方面的發(fā)明中，根 據(jù)上述第二控制單元的電容器的電壓值，使設(shè)定在上述第一控制單元 中的載波信號(hào)的傾斜度變化(第七方面的發(fā)明)，在第六方面或第七方 面的發(fā)明中，通過(guò)維持上述第二控制單元的電容器為滿充電狀態(tài)，使 上述第一控制單元的動(dòng)作優(yōu)先進(jìn)行(第八方面的發(fā)明)。
發(fā)明的效果-
(1) 根據(jù)第一、第二方面的發(fā)明，能夠?qū)ξ⑿陀?jì)算機(jī)供給穩(wěn)定的 電力，并且能夠降低待機(jī)時(shí)的電耗。
(2) 根據(jù)第三方面 第五方面的發(fā)明，控制電源不會(huì)低于最低動(dòng)
作電壓，能夠降低待機(jī)時(shí)的電耗。
(3) 根據(jù)第六方面或第七方面的發(fā)明，能夠減少短脈沖串振蕩所 特有的由絕緣變壓器產(chǎn)生的可聽頻域的聲音，根據(jù)第七方面的發(fā)明， 能夠簡(jiǎn)化控制電路。
(4) 根據(jù)第八方面的發(fā)明，能夠進(jìn)一步穩(wěn)定向微型計(jì)算機(jī)的電力
供給。
圖1為表示本發(fā)明的實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖2為表示圖1的控制電路具體示例的電路圖。 圖3為表示圖1的輸出電壓調(diào)整電路的具體示例的電路圖。 圖4為圖1的控制電路的動(dòng)作波形圖。 圖5為表示控制電路的另一具體示例的電路圖。 圖6為表示控制電路的又一具體示例的電路圖。 圖7為說(shuō)明圖6的動(dòng)作的波形圖。 圖8為表示控制電路的又一具體示例的電路圖。 圖9為表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式的電路圖。 圖10為表示第一現(xiàn)有例的電路結(jié)構(gòu)圖。 圖11為圖IO的動(dòng)作說(shuō)明圖。 圖12為表示第二現(xiàn)有例的電路結(jié)構(gòu)圖。 符號(hào)說(shuō)明
1……直流電源，3……絕緣變壓器，4、 10、 12……二極管， 5、 9f、 11、 21……電容器，6……控制電路，600……第一控制單 元，600a、 9a、 9b、 9c、 9d、 9e……電阻，601……第二控制單元， 601a、 601b……比較器，601c 觸發(fā)器電路，601d 充放電單
元，602……動(dòng)作模式切換單元，602a、 602d、 602e......與門，
602b、 602c......或門，604......開關(guān)電路，6a......邏輯電路，
6b……PWM比較器，6c……載波信號(hào)產(chǎn)生電路，6d……定時(shí)器電 路，6e……誤差增幅單元，6f' 軟啟動(dòng)單元，6g……啟動(dòng)電路， 6h……電壓比較單元，8a……光電二極管，8b……光電晶體管， 9……電壓調(diào)整電路，9g 并聯(lián)穩(wěn)壓器(shunt regulator), 14……
負(fù)載，15……微型計(jì)算機(jī)，16……電壓穩(wěn)定單元，20……柵極驅(qū) 動(dòng)單元
具體實(shí)施例方式
在圖1中表示基于第一方面的本發(fā)明的實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置
的電路結(jié)構(gòu)。如圖所示，其特征是將來(lái)自微型計(jì)算機(jī)15的切換信號(hào) contl導(dǎo)入控制電路6，和設(shè)置有用于使微型計(jì)算機(jī)15的輸入電壓穩(wěn)定 的電壓穩(wěn)定單元16這兩點(diǎn)，其他均與圖IO、圖12相同。其中，作為 電壓穩(wěn)定單元16，能夠利用例如斬波(chopper)控制電源、串聯(lián)穩(wěn)壓 器電源等公知的單元，因此省略其詳細(xì)說(shuō)明。
而且，對(duì)于來(lái)自微型計(jì)算機(jī)15的切換信號(hào)contl，在其與變壓器 的一次側(cè)之間，通過(guò)光耦合器等進(jìn)行絕緣。在以下各實(shí)施方式中也同 樣。
圖2為表示控制電路的具體示例的電路圖，大致包括由電阻600a、 比較器600b和載波信號(hào)產(chǎn)生單元600c構(gòu)成的第一控制單元600;由比 較器601a、 601b和觸發(fā)器601c構(gòu)成的第二控制單元601;以及由與門 602a和或門602b構(gòu)成的切換單元602。其中，6a表示邏輯電路，6g 表示啟動(dòng)電路。
進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。第一控制單元600對(duì)用于將輸出電壓控制為恒 定的反饋信號(hào)VFB和從載波產(chǎn)生單元6c輸出的載波信號(hào)的大小進(jìn)行 比較，控制開關(guān)元件2的導(dǎo)通時(shí)間。第二控制單元601對(duì)控制電源電 壓VCC進(jìn)行控制，切換單元602根據(jù)負(fù)載狀態(tài)選擇上述第一控制單元、 第二控制單元中的任一個(gè)。
圖3是表示輸出電壓調(diào)整電路9的具體示例的電路圖，由電阻9a 9e、電容器9f和并聯(lián)穩(wěn)壓器9g等構(gòu)成。其中8a是光電二極管。
并聯(lián)穩(wěn)壓器9g對(duì)內(nèi)置的基準(zhǔn)電壓(例如2.5V，未圖示)和由電阻 9a、 9b對(duì)輸出電壓進(jìn)行分壓而得到的電壓的誤差進(jìn)行增幅，調(diào)節(jié)在光 電二極管8a中流動(dòng)的電流。電阻9c是光電二極管8a的電流限制電阻， 電阻9d被設(shè)定為使得在并聯(lián)穩(wěn)壓器9g中流過(guò)必需的最小限度的電流 的值。此外，電阻9e和9f設(shè)定反饋常數(shù)(feedback constants)。
艮卩，在輸出電壓比由并聯(lián)穩(wěn)壓器的基準(zhǔn)電壓和電阻9a、 9b的分壓
比所決定的規(guī)定的電壓低的情況下，使流過(guò)光電二極管8a的電流減少。 其結(jié)果，使從連接在圖2的基準(zhǔn)電壓Vrefl上的電阻600a供給的、流 過(guò)光電晶體管8b的電流減少，反饋電壓VFB上升。在輸出電壓比由 并聯(lián)穩(wěn)壓器的基準(zhǔn)電壓和電阻9a、 9b的分壓比所決定的規(guī)定的電壓高 的情況下，使流過(guò)光電二極管8a的電流增加。其結(jié)果，從電阻600a 供給的流過(guò)光電晶體管8b的電流增加，反饋電壓VFB降低。通過(guò)這 一系列的動(dòng)作，將輸出電壓控制為恒定。
圖4為說(shuō)明圖1的動(dòng)作的波形圖。下面，參照?qǐng)D2 4對(duì)圖1的動(dòng) 作進(jìn)行說(shuō)明。其中，在向負(fù)載14供給電力的通常模式中，由微型計(jì)算 機(jī)15輸出的切換信號(hào)contl是H電平，在不向負(fù)載14供給電力的待 機(jī)模式中，切換信號(hào)contl是L電平。
首先，在待機(jī)模式中contl是L電平，輸入到控制電路6的VSTB 為L(zhǎng)電平。在這種狀態(tài)下，在輸出門脈沖(gatepulse) VGS的期間控 制電源電壓VCC上升，當(dāng)VCC超過(guò)VCH時(shí)，第二控制單元601的允 許開關(guān)信號(hào)VEN成為L(zhǎng)電平(參照?qǐng)D4)。其結(jié)果，動(dòng)作模式切換單 元602的輸出為L(zhǎng)電平，不輸出門脈沖VGS。
VCC由于控制電路6的電力消耗而逐漸降低，當(dāng)其電壓值低于 VCL時(shí)，VEN為H電平。其結(jié)果，動(dòng)作模式切換單元602的輸出是， 通過(guò)第一控制單元600，向邏輯電路6a輸入由反饋信號(hào)VFB和載波信 號(hào)產(chǎn)生單元6c的輸出的大小關(guān)系所決定的信號(hào)，因此，輸出門脈沖 VGS， VCC再次上升。即，VCC在VCH與VCL之間往復(fù)變動(dòng)，成為 在VCC的上升期間輸出門脈沖VGS，在VCC的下降期間不產(chǎn)生門脈 沖VGS的短脈沖串振蕩動(dòng)作，電路的損失降低(參照?qǐng)D4)。
接著，在通常模式中，contl是H電平，輸入到控制電路6的VSTB 為H電平?；蜷T602b的輸出是與允許開關(guān)信號(hào)VEN的電平無(wú)關(guān)的H 電平，因此，來(lái)自第一控制單元600的輸出信號(hào)(載波信號(hào))輸入邏 輯電路6a，成為通常的PWM控制。
而且，切換通常模式和待機(jī)模式時(shí)，輸出電壓V1產(chǎn)生變動(dòng)，但因 為微型計(jì)算機(jī)15的輸入電壓通過(guò)電壓穩(wěn)定單元16被穩(wěn)定，所以能夠 避免錯(cuò)誤動(dòng)作等問(wèn)題。
此處，通過(guò)將第二控制單元601的閾值VCL的值設(shè)定得比控制電路6的最低動(dòng)作電壓Vuv高，能夠在VCC下降，控制電路6停止之前 輸出門脈沖VGS。即，因?yàn)樵诳刂齐娐?停止之前VCC再次上升， 所以連接在VCC上的平滑電容器5的電容也可以較小，能夠使用小型 的電容器。
并且，通過(guò)將第二控制單元601的閾值VCL的值設(shè)定得比啟動(dòng)電 路6g的再次充電開始電壓高，能夠在VCC下降，啟動(dòng)電路動(dòng)作之前 輸出門脈沖VGS。 S卩，因?yàn)樵诳刂齐娐?停止之前，VCC再次上升， 所以不會(huì)伴隨啟動(dòng)電路的動(dòng)作而產(chǎn)生損失，能夠降低待機(jī)時(shí)的電耗。
進(jìn)一步，以在直流輸出電壓V1達(dá)到輸出電壓設(shè)定值之前，不輸出 門脈沖VGS的方式設(shè)定第二控制單元601的閾值VCH的設(shè)定值。
在通常模式中，當(dāng)直流輸出電壓V1低于輸出電壓設(shè)定值時(shí)，圖3 的輸出電壓調(diào)整電路9使流過(guò)光電二極管8a的電流降低。其結(jié)果，使 通過(guò)第一控制單元的電阻600a流過(guò)光電晶體管8b的電流降低，反饋 電壓VFB上升，門脈沖VGS的脈沖寬度增加，使得直流輸出電壓V1 上升。
另一方面，當(dāng)直流輸出電壓V1超出輸出電壓設(shè)定值時(shí)，使流過(guò)光 電二極管8a的電流增加，流過(guò)光電晶體管8b的電流增加。因此，反 饋電壓VFB下降，門脈沖VGS的脈沖寬度減少，使得直流輸出電壓 Vl降低。通過(guò)這樣的動(dòng)作，將直流輸出電壓V1控制為恒定。
在待機(jī)模式中，因?yàn)樵谶_(dá)到輸出電壓設(shè)定值之前不輸出門脈沖 VGS，幾乎沒有電流流過(guò)光電二極管8a，所以輸出電壓調(diào)整電路9的 電阻9c中的損失很少，能夠減少待機(jī)時(shí)的電力消耗。
圖5表示控制電路的另一具體示例。與圖2的不同點(diǎn)在于，在第 二控制單元601中添加了電容器CSE、電容器CSE的充放電單元601d 和比較器601e。由此，將由比較器601e對(duì)電容器CSE的電壓值和載 波信號(hào)產(chǎn)生單元6c的輸出信號(hào)的大小關(guān)系進(jìn)行比較的結(jié)果，作為待機(jī) 模式中的門脈沖VGS的脈沖寬度而輸出。
艮口，在允許開關(guān)信號(hào)VEN成為H電平的定時(shí)，通過(guò)連接在基準(zhǔn)電 壓Vrefl上的充放電單元601d對(duì)電容器CSE進(jìn)行定電流充電，由此， 在開關(guān)開始動(dòng)作時(shí)，使門脈沖VGS的脈沖寬度逐漸增加。該動(dòng)作與圖 12的軟啟動(dòng)動(dòng)作同樣，能夠抑制流過(guò)變壓器的勵(lì)磁電流的變化率，減
少變壓器產(chǎn)生的可聽頻域的噪音。
與圖12的不同點(diǎn)在于，在上述軟啟動(dòng)動(dòng)作的基礎(chǔ)上，在允許開關(guān)
信號(hào)VEN成為L(zhǎng)電平的定時(shí)對(duì)電容器CSE進(jìn)行定電流放電，由此， 使門脈沖VGS的脈沖寬度逐漸減小。并且，在電容器CSE的電壓幾乎 為零的時(shí)刻，進(jìn)行不產(chǎn)生門脈沖的軟結(jié)束(soft-end)動(dòng)作。在使開關(guān) 停止動(dòng)作時(shí)，也能夠抑制流過(guò)變壓器的勵(lì)磁電流變化率，由此，能夠 進(jìn)一步減少變壓器產(chǎn)生的可聽頻域的噪音。從而，即使不使變壓器浸 漬清漆等，也能夠減小可聽頻域的噪音，并帶來(lái)降低變壓器成本的效 果。
圖6表示控制電路的又一具體示例。與圖5的不同點(diǎn)在于，根據(jù) 電容器CSE的電壓電平(VCSE)，使載波信號(hào)的傾斜度產(chǎn)生變化。
圖7是用于說(shuō)明在載波信號(hào)的傾斜度恒定的情況下(圖7 (a))、 和產(chǎn)生變化的情況下(圖7 (b))的門脈沖VGS的脈沖寬度的差異的 波形圖。在圖7 (b)表示的示例中，隨著電容器電壓VCSE的上升， 載波信號(hào)上升直至規(guī)定振幅的傾斜度逐漸減小。
艮P，當(dāng)隨著電容器電壓VCSE的上升載波信號(hào)的傾斜度變小時(shí)， 與載波信號(hào)的傾斜度恒定的情況相比，開關(guān)開始動(dòng)作時(shí)的門脈沖寬度 較短(較窄)。其結(jié)果，能夠進(jìn)一步減少變壓器產(chǎn)生的可聽頻域的噪音， 能夠達(dá)到幾乎聽不到的程度。
圖8表示控制電路的另一具體示例。其相對(duì)于圖5、圖6所示的電 路，特征在于添加有開關(guān)電路604。
開關(guān)電路604的一端連接在與充放電單元601d和電阻600a連接 的基準(zhǔn)電壓Vrefl上。
在圖8中，在通常模式下，VSTB為H電平，開關(guān)電路604導(dǎo)通， 使電容器CSE處于直至Vrefl的滿充電狀態(tài)。另一方面，在待機(jī)模式 下，VSTB為L(zhǎng)電平，開關(guān)電路604斷開，使電容器CSE基于允許開 關(guān)信號(hào)VEN進(jìn)行充放電。
在這里，比較器600b為三輸入型，將電容器CSE的電壓和反饋電 壓VFB中的任一個(gè)較低的值與載波信號(hào)進(jìn)行大小比較。在通常模式下， 因?yàn)橥ㄟ^(guò)使開關(guān)電路604導(dǎo)通，使電容器CSE處于直至Vrefl的值的 充電狀態(tài)，所以其電壓比反饋電壓VFB高。因此，在三輸入型的比較
器600b中，進(jìn)行比較VFB和載波信號(hào)的通常的PWM動(dòng)作。此外，在 待機(jī)模式下，因?yàn)橐灾绷鬏敵鲭妷篤I不會(huì)達(dá)到輸出電壓設(shè)定值的方式 進(jìn)行設(shè)定，所以沒有電流流過(guò)光電二極管8a，反饋電壓VFB為Vrefl， 另一方面，因?yàn)殡娙萜鰿SE的電壓為根據(jù)VCC的值與作為閾值的VCL 和VCH的比較結(jié)果，通過(guò)充放電單元601d進(jìn)行充放電動(dòng)作所得的電 壓，所以比反饋電壓VFB低。從而進(jìn)行上述那樣的軟啟動(dòng)動(dòng)作和軟結(jié) 束動(dòng)作。即，在通常模式和待機(jī)模式下，不需要不同的比較器，能夠 簡(jiǎn)化動(dòng)作模式切換電路602，因此使控制電路的成本降低。 圖9為表示本發(fā)明另一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。
該電路的特征點(diǎn)是，與直流電源1并聯(lián)地連接有開關(guān)元件2a和2b 的串聯(lián)電路，是下述類型的電路(共振型電源)通過(guò)使開關(guān)元件2a 和2b交替地導(dǎo)通、斷開，使電容器21和絕緣變壓器3的勵(lì)磁電感或 漏電感進(jìn)行串聯(lián)共振動(dòng)作，向變壓器二次側(cè)供給共振能量。而且，雖 然表示了通過(guò)絕緣變壓器3的輔助繞組3d驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件2b的例子， 但也能夠通過(guò)高耐壓IC (IC:集成電路)、脈沖變壓器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
在圖9的共振型電源中，通過(guò)絕緣變壓器3被整流平滑的電壓， 例如直流輸出電壓Vl、控制電路的電源電壓VCC，與各負(fù)載狀態(tài)無(wú)關(guān)， 是與繞組3b、 3c的匝數(shù)比大致成比例的電壓。從而，不用擔(dān)心直流輸 出電壓VI異常地降低而低于電壓穩(wěn)定單元16的最低動(dòng)作電壓，由此， 能夠?qū)ξ⑿陀?jì)算機(jī)15進(jìn)行穩(wěn)定的電力供給。即，即使對(duì)于這樣的共振 型電源，也能夠通過(guò)適用上述控制電路6，進(jìn)行與上述完全相同的動(dòng)作。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)電源裝置，包括直流電源，具有一次、二次和三次繞組的絕緣變壓器，以及開關(guān)元件，通過(guò)使所述開關(guān)元件導(dǎo)通、斷開，對(duì)在所述絕緣變壓器的二次繞組上產(chǎn)生的高頻電壓進(jìn)行整流，從而獲得直流輸出，其特征在于，設(shè)置有與所述直流輸出連接的電壓穩(wěn)定單元；和將對(duì)在所述絕緣變壓器的三次繞組上產(chǎn)生的電壓進(jìn)行整流平滑而得到的電壓作為控制電壓，控制所述開關(guān)元件的導(dǎo)通、斷開的控制單元，該控制單元包括對(duì)使輸出電壓恒定的反饋信號(hào)和載波信號(hào)的大小進(jìn)行比較，控制所述開關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間的第一控制單元；控制所述控制電源電壓的第二控制單元；以及根據(jù)所述直流輸出的負(fù)載狀態(tài)選擇所述第一控制單元和所述第二控制單元中的任一個(gè)的動(dòng)作模式切換單元，而且，所述第二控制單元中設(shè)置有使所述控制電壓與第一閾值和第二閾值進(jìn)行比較的至少一個(gè)比較單元，在控制電壓低于第一閾值時(shí)，輸出控制所述開關(guān)元件的導(dǎo)通、斷開的允許開關(guān)信號(hào)，在控制電壓超出第二閾值時(shí)，輸出使開關(guān)元件斷開的不允許開關(guān)信號(hào)。
2. —種開關(guān)電源裝置，包括直流電源，具有一次、二次和三次繞 組的絕緣變壓器，以及開關(guān)元件，該開關(guān)元件串聯(lián)連接有兩個(gè)，并與 所述直流電源并聯(lián)連接，通過(guò)使這兩個(gè)開關(guān)元件交替地導(dǎo)通、斷開， 對(duì)在所述絕緣變壓器的二次繞組上產(chǎn)生的高頻電壓進(jìn)行整流，從而獲 得直流輸出，其特征在于，設(shè)置有與所述直流輸出連接的電壓穩(wěn)定單元；和將對(duì)在所述絕緣變壓器 的三次繞組上產(chǎn)生的電壓進(jìn)行整流平滑而得到的電壓作為控制電壓， 控制所述開關(guān)元件的導(dǎo)通、斷開的控制單元，該控制單元包括對(duì)使輸出電壓恒定的反饋信號(hào)和載波信號(hào)的大 小進(jìn)行比較，控制所述開關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間的第一控制單元；控制所 述控制電壓的第二控制單元；根據(jù)所述直流輸出的負(fù)載狀態(tài)選擇所述 第一控制單元和所述第二控制單元中的任一個(gè)的動(dòng)作模式切換單元， 而且，所述第二控制單元中設(shè)置有使所述控制電壓與第一閾值和 第二閾值進(jìn)行比較的至少一個(gè)比較單元，在控制電壓低于第一閾值時(shí)， 輸出控制所述開關(guān)元件的導(dǎo)通、斷開的允許開關(guān)信號(hào)，在控制電壓超 出第二閾值時(shí)，輸出使開關(guān)元件斷開的不允許開關(guān)信號(hào)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于 所述第一閾值設(shè)定得比所述控制單元的最小動(dòng)作電壓高。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于 所述控制單元具有使控制電源電壓上升的充電單元，該充電單元根據(jù)規(guī)定的充電停止電壓和再次充電開始電壓的各檢測(cè)信號(hào)控制充電 期間，所述第一閾值設(shè)定得比所述再次充電開始電壓高。
5. 如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的幵關(guān)電源裝置，其特征在于-所述第二閾值以所述直流輸出比輸出電壓設(shè)定電壓低的方式設(shè)定。
6. 如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于 所述第二控制單元包括電容器和充放電單元，該充放電單元在輸出所述允許開關(guān)信號(hào)的定時(shí)對(duì)該電容器進(jìn)行定電流充電、在輸出所述 允許開關(guān)信號(hào)的定時(shí)對(duì)該電容器進(jìn)行定電流放電，以所述電容器的電 壓值作為所述開關(guān)元件的導(dǎo)通寬度指令值。
7. 如權(quán)利要求6所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于 根據(jù)所述第二控制單元的電容器的電壓值，使設(shè)定在所述第一控制單元中的載波信號(hào)的傾斜度變化。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于-通過(guò)維持所述第二控制單元的電容器為滿充電狀態(tài)，使所述第一控制單元的動(dòng)作優(yōu)先進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種開關(guān)電源裝置，能夠抑制與開關(guān)電源裝置的控制電路連接的平滑電容器的靜電電容的增加，并且能夠使用小型且成本低的平滑電容器，能夠降低電耗并且能夠減少變壓器產(chǎn)生的可聽頻域的聲音。該開關(guān)電源裝置包括直流電源(1)，具有一次、二次和三次繞組的絕緣變壓器(3)，以及開關(guān)元件(2)，通過(guò)使開關(guān)元件(2)導(dǎo)通、斷開，對(duì)在絕緣變壓器(3)的二次繞組(3c)上產(chǎn)生的高頻電壓進(jìn)行整流，從而獲得直流輸出，其中，利用控制元件(2)的導(dǎo)通、斷開等的控制電路(6)，尤其能夠降低待機(jī)時(shí)(脈沖串模式)的電耗。
文檔編號(hào)H02M3/28GK101340150SQ20081009904
公開日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月2日
發(fā)明者西川幸廣 申請(qǐng)人:富士電機(jī)電子設(shè)備技術(shù)株式會(huì)社