專利名稱：多輸出開關電源裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有多個輸出的多輸出開關電源裝置。
背景技術：
圖1是表示相關的共振型多輸出開關電源裝置的結構的電路圖。在該多輸
出開關電源裝置中，在變壓器T1的一次側設置有對來自商用電源l的交流 電壓進行整流的全波整流電路2;連接在全波整流電路2的輸出端子間，并且 對全波整流電路2的輸出進行濾波的濾波電容器C3;串聯(lián)連接在濾波電容器 C3的兩端間，并且作為直流輸入電壓Vin而施加濾波電容器C3的兩端的電壓 的、例如由MOSFET構成的第1開關元件Ql以及第2開關元件Q2;控制第 1開關元件Q1以及第2開關元件Q2的導通/截止的控制電路10;與第2開關 元件并聯(lián)連接的電壓共振電容器Crv;在電壓共振電容器Crv的兩端連接的串 聯(lián)共振電^各。
將變壓器Tl的一次線圈Pl (匝數(shù)Nl )、電抗器Lr以及電流共振電容器 Cri串聯(lián)連接而構成串聯(lián)共振電路。此外，電抗器Lr例如由變壓器Tl的一次 -二次間的漏電感形成。
另外，在變壓器T1的二次側設置有第1整流濾波電路，其與被纏繞成 相對于變壓器Tl的一次線圏Pl的電壓產(chǎn)生反相電壓的第1 二次線圈Sl (匝 數(shù)N2)相連；第2整流濾波電路，其與被纏繞成相對于變壓器T1的一次線圏 Pl的電壓產(chǎn)生反相電壓的第2二次線圈S2 (臣數(shù)N3)相連。
第1整流濾波電路由二極管Dl和濾波電容器Cl構成，對變壓器Tl的第 1 二次線圈Sl中感生的電壓進行整流以及濾波，從第1輸出端子作為第1輸 出電壓Vol進行輸出。第2整流濾波電路由二極管D2和濾波電容器C2構成， 對變壓器Tl的第2 二次線圈S2中感生的電壓進行整流以及濾波，從第2輸 出端子作為第2輸出電壓Vo2進行輸出。
另外，該多輸出開關電源裝置具備用于將與變壓器T1的二次側產(chǎn)生的電壓相對應的信號反饋到一次側的反饋電路5。反饋電路5的輸入側與第l輸出 端子相連。該反饋電路5將濾波電容器C1的兩端電壓和預定的基準電壓進行 比較，將其誤差電壓作為電壓誤差信號，反饋到一次側的控制電路10。
控制電路10根據(jù)從反饋電路5反饋的電壓誤差信號，使第1開關元件Ql 和第2開關元件Q2交替地導通/截止來進行PWM控制，將第1輸出電壓Vol 控制為恒定。在這種情況下，在第1開關元件Ql和第2開關元件Q2的各柵 極上，作為控制信號而施加具有幾百ns左右的死區(qū)時間(dead-time)的電壓。 由此，第1開關元件Ql以及第2開關元件Q2的各導通期間不重疊地交替導 通/截止c
接著，參照圖2所示的波形圖說明如此構成的相關的多輸出開關電源裝置 的動作。
在圖2中，VQ2ds表示第2開關元件Q2的漏-源間的電壓，lQ,表示流過 第1開關元件Ql的漏;fe的電流，lQ2表示流過第2開關元件Q2的漏極的電流， Icri表示流過電流共振電容器Cri的電流，Veri表示電流共振電容器Cri的兩端 電壓，10|表示流過二才及管Dl的電流，Vn2表示第1 二次線圈Sl的兩端電壓， ID2表示流過二極管D2的電流。
取得從第1整流濾波電路經(jīng)由反饋電路5反饋到 一次側的電壓誤差信號的 控制電路10，對第1開關元件Ql進行PWM控制，由此進行第1輸出電壓 Vol的控制。在這種情況下，如上所述，第1開關元件Q1以及第2開關元件 Q2根據(jù)來自控制電路10的控制信號，具有幾百ns左右的死區(qū)時間地交替導 通/截止。
首先，在第1開關元件Q1的導通期間(例如時刻tll t12),經(jīng)由變壓器 Tl的一次線圈P1的勵;茲電感和電抗器Lr(變壓器Tl的一次-二次間的漏電 感)，在電流共振電容器Cri中積蓄能量。
然后，在第2開關元件Q2的導通期間(例如時刻tl2 U4)，通過在電流 共振電容器Cri中積蓄的能量，使電抗器Lr和電流共振電容器Cri流過共振電 流，將能量送到二次側。另外，將一次線圏Pl的勵磁電感的勵磁能量復位。
更詳細來說，在第2開關元件Q2的導通期間，在一次線圈P1上施加了 通過一次線圈Pl的勵石茲電感和電抗器Lr對電流共振電容器Cri的兩端電壓V^分壓而得到的電壓。并且，當施加在一次線圏Pl上的電壓達到(Vol + Vf)
xNl/N2時被箝位，通過電流共振電容器Cri和電抗器Lr流過共振電流，將 能量送到二次側。由此，在二極管Dl中流過電流ID1。當一次線圈Pl的電壓 未達到(Vol+Vf) xNl/N2時，不向變壓器T1的二次側傳遞能量，僅在一 次側進行由變壓器T1的一次線圈Pl的勵磁電感、電抗器Lr和電流共振電容 器Cri產(chǎn)生的共振動作。
第2開關元件Q2的導通期間， 一般被設為以固定頻率通過第1開關元件 Ql的導通期間決定的時間、或者任意的一定時間。當使第1開關元件Q1的 導通期間變化來改變第1開關元件Q1和第2開關元件Q2的占空比時，電流 共振電容器Cri的電壓變化，因此可以控制被送到二次側的能量的量。
另外，由于第1 二次線圈Sl和第2 二次線圈S2互相以相同極性耦合， 因此在第2開關元件Q2的導通期間，在從第1 二次線圏Sl得到的能量作為 第1輸出電壓Vol被輸出的期間，從第2二次線圈S2得到的能量也作為第2 輸出電壓Vo2被輸出，該第2輸出電壓Vo2大體成為Vol x N3/N2。
但是，實際上在第1 二次線圈Sl以及第2 二次線圏S2中產(chǎn)生的電壓， 比第l輸出電壓Vol以及第2輸出電壓Vo2高出二極管D1以及二極管D2的 正向的下降電壓Vf，因此，由于各輸出的負載變化所導致的Vf的變化，交叉 調(diào)節(jié)惡化。另外，在具有可以改變輸出電壓的手段的電源裝置中，當使一方的 輸出電壓變化時，另一方的輸出也與之成比例地變化，因此不可能從線圈直接 取出多個輸出。
圖3是表示相關的其它多輸出開關電源裝置的結構的電路圖。在該多輸出 開關電源裝置中，代替圖1所示的第2整流濾波電路而設置降壓器或降壓斬波 器等調(diào)節(jié)器12，使用該調(diào)節(jié)器12從第1輸出電壓Vol生成第2輸出電壓Vo2, 由此實現(xiàn)了輸出的穩(wěn)定化。根據(jù)該多輸出開關電源裝置，可以解決兩個輸出的 交叉調(diào)節(jié)的問題，但招致由調(diào)節(jié)器12導致的損失的增大、或由開關元件、扼 流線圏、控制IC等部件的追加導致的成本以及安裝面積的增大，而且無法避 免由降壓斬波器等開關調(diào)節(jié)-器導致的噪聲的發(fā)生。
另外，作為多輸出開關電源裝置，日本專利公開公報特開2003-259644號 公開了通過一個變換器對兩種電壓進行穩(wěn)定化的開關變換器電路。在該開關變換器電路中設置了基于第2開關元件的有源緩沖器，控制第1開關元件的導通
/截止來穩(wěn)定第1輸出，在第1開關元件截止的期間，控制第2開關元件的導 通/截止，穩(wěn)定第2輸出。根據(jù)該開關變換器電路，可以通過一個變換器穩(wěn)定 兩種輸出，但用于得到第1輸出的二次線圈必須和用于得到第2輸出的二次線 圏極性相反，因此需要兩個二次線圈。
如上所述，在相關的多輸出開關電源裝置中存在以下問題根據(jù)各輸出的 負載變化，交叉調(diào)節(jié)惡化；在具有可以改變輸出電壓技術規(guī)格的電源中，無法 從線圈直接取出多個輸出。另外，在為了解決交叉調(diào)節(jié)的問題而在二次側設置 了調(diào)節(jié)器的結構中，存在由調(diào)節(jié)器導致的損失增大，由部件的追加所導致的成 本以及安裝面積增大，而且由調(diào)節(jié)器導致噪音發(fā)生的問題。另外，在專利文獻 1中公開的開關變換器電路中，由于不進行電流共振，所以有時在二次側的整 流二極管中流過電流時切換比較器。因此存在發(fā)生噪聲等問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，可以提供即使有負載變化也可以實現(xiàn)多個輸出的穩(wěn)定化的多 輸出開關電源裝置。
為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的第 一 技術方面提供 一 種多輸出開關電源 裝置，其特征在于，具有在直流電源的兩極間串聯(lián)連接的第l開關元件以及 第2開關元件；第1串聯(lián)共振電路，其由與所述第1開關元件或所述第2開關 元件并聯(lián)連接的第1變壓器的一次線圏和第1電流共振電容器構成；第1整流 濾波電路，其對在所述第1開關元件的導通期間或所述第2開關元件的導通期 間在所述第1變壓器的二次線圈中產(chǎn)生的電壓進行整流濾波，取出第l輸出電 壓；第2串聯(lián)共振電路，其由與所述第1開關元件或所述第2開關元件并聯(lián)連 接的第2變壓器的一次線圈和第2電流共振電容器構成；第2整流濾波電路， 其對在所述第1開關元件的導通期間或所述第2開關元件的導通期間在所述第 2變壓器的二次線圏中產(chǎn)生的電壓進行整流濾波，取出第2輸出電壓；控制電 路，其根據(jù)所述第l輸出電壓控制所述第1開關元件的導通期間，并根據(jù)所述 第2輸出電壓控制所述第2開關元件的導通期間；以及限制電路，其當所述第 2輸出電壓超過預定電壓時，限制所述第l開關元件的導通期間。
根據(jù)本發(fā)明的第二技術方面，提供一種多輸出開關電源裝置，其特征在于，具有在直流電源的兩極間串聯(lián)連接的第1開關元件以及第2開關元件；第
串聯(lián)共振電路，其由與所述第1開關元件或所述第2開關元件并聯(lián)連接的第1 變壓器的一次線圈和第1電流共振電容器構成；第1整流濾波電路，其對在所 述第1開關元件的導通期間或所述第2開關元件的導通期間在所述第1變壓器 的二次線圈中產(chǎn)生的電壓進行整流濾波，取出第1輸出電壓；第2串聯(lián)共振電 路，其由與所述第1開關元件或所述第2開關元件并聯(lián)連接的第2變壓器的一 次線圈和第2電流共振電容器構成；第2整流濾波電路，其對在所述第1開關 元件的導通期間或所述第2開關元件的導通期間在所述第2變壓器的二次線圈 中產(chǎn)生的電壓進行整流濾波，取出第2輸出電壓；控制電路，其根據(jù)所述第1 輸出電壓控制所述第2開關元件的導通期間，并根據(jù)所述第2輸出電壓控制所 述第l開關元件的導通期間；以及限制電路，其當所述第2輸出電壓超過預定 電壓時，限制所述第1開關元件的導通期間。
根據(jù)本發(fā)明的第三技術方面，提供一種多輸出開關電源裝置，其特征在于， 具有在直流電源的兩極間串聯(lián)連接的第1開關元件以及第2開關元件；第1 串聯(lián)共振電路，其由與所述第1開關元件或所述第2開關元件并聯(lián)連接的第1 變壓器的一次線圈和第1電流共振電容器構成；第1整流濾波電路，其對在所 述第1開關元件的導通期間或所述第2開關元件的導通期間在所述第1變壓器 的二次線圈中產(chǎn)生的電壓進行整流濾波，取出第1輸出電壓；第2串聯(lián)共振電 路，其由與所述第1開關元件或所述第2開關元件并聯(lián)連接的第2變壓器的一 次線圈和第2電流共振電容器構成；第2整流濾波電路，其對在所述第1開關 元件的導通期間或所述第2開關元件的導通期間在所述第2變壓器的二次線圏 中產(chǎn)生的電壓進行整流濾波，取出第2輸出電壓；以及控制電路，取根據(jù)所述 第1輸出電壓控制所述第1開關元件的占空比(ON duty )，并根據(jù)所述第2輸 出電壓控制所述第1開關元件和所述第2開關元件交替導通/截止的開關頻率。


圖1是表示相關的多輸出開關電源裝置的結構的電路圖。
圖2是表示相關的多輸出開關電源裝置的動作的波形圖。
圖3是表示相關的另一多輸出開關電源裝置的結構的電路圖。
圖4是表示本發(fā)明的實施例1的多輸出開關電源裝置的結構的電路圖。圖5是本發(fā)明的實施例1的多輸出開關電源裝置的輸出Vo2為重負載時的
波形圖。
圖6是本發(fā)明的實施例1的多輸出開關電源裝置的輸出Vo2為輕負載時的 波形圖。
圖7是表示本發(fā)明的實施例1的多輸出開關電源裝置的控制電路的例子的 電路圖。
圖8是表示本發(fā)明的實施例1的多輸出開關電源裝置的控制電路的例子的 動作的波形圖。
圖9是表示本發(fā)明的實施例2的多輸出開關電源裝置的控制電路的例子的 電路圖。
圖IO是表示本發(fā)明的實施例2的多輸出開關電源裝置的控制電路的例子 的動作的波形圖。
圖11是表示本發(fā)明的實施例3的多輸出開關電源裝置的控制電路的例子 的電路圖。
圖12是表示本發(fā)明的實施例3的多輸出開關電源裝置的控制電路的例子 的動作的波形圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖詳細說明本發(fā)明的多輸出開關電源裝置的實施例。此外， 對于與背景技術欄中所說明的多輸出開關電源裝置相同或相當?shù)臉嫵刹糠?，?加與背景技術欄中所使用的符號相同的符號來進行說明。
實施例1
圖4是表示本發(fā)明的實施例1的多輸出開關電源裝置的結構的電路圖。在 該多輸出開關電源裝置中設置有第1變壓器Tla和第2變壓器T2a。在第1變 壓器Tla、第2變壓器T2a的一次側設置有對來自商用電源1的交流電壓進 行整流的全波整流電路2;連接在全波整流電路2的輸出端子間，對全波整流 電路2的輸出進行濾波的濾波電容器C3;串聯(lián)連接在濾波電容器C3的兩端間， 并且作為直流輸入電壓Vi而被施加了濾波電容器C3的兩端的電壓的、例如由 MOSFET構成的第1開關元件Ql以及第2開關元件Q2;控制第1開關元件 Ql以及第2開關元件Q2的導通/截止的控制電路10a;與第2開關元件Q2并聯(lián)連接的電壓共振電容器Crv;連接在電壓共振電容器Crv的兩端的第1串聯(lián) 共振電路以及第2串聯(lián)共振電路。
第1串聯(lián)共振電路，通過串聯(lián)連接第1變壓器Tla的一次線圏Pl (匝數(shù) Nla)、第l共振電抗器Lrl以及第1電流共振電容器Cri而構成。此外，第1 共振電抗器Lrl,例如由第1變壓器Tla的一次-二次間的漏電感構成。
第2串聯(lián)共振電路，通過串聯(lián)連接第2變壓器T2a的一次線圈P2 (匝數(shù) Nlb)、第2共振電抗器Lr2以及第2電流共振電容器Cri2而構成。此外，第 2共振電抗器Lr2,例如由第2變壓器T2a的一次-二次間的漏電感構成。
另外，在第1變壓器Tla的二次側設置了第1整流濾波電路，其與纏繞成 相對于第1變壓器Tla的一次線圈Pl的電壓產(chǎn)生逆相電壓的二次線圈Sl(匝 數(shù)N2a)相連，第1整流濾波電路由二極管Dl和濾波電容器Cl構成。二極 管Dl的陽極與二次線圏Sl的一端連接，陰極與第1輸出端子連接。濾波電 容器C1被連接在二極管Dl的陰極(第l輸出端子)和二次線圈Sl的另一端 (GND端子)之間。第1整流濾波電路對第1變壓器Tla的二次線圈Sl中感 生的電壓進行整流以及濾波，并作為第1輸出電壓Vol從第1輸出端子進行輸 出。
在第2變壓器T2a的二次側設置了第2整流濾波電路，其與纏繞成相對于 第2變壓器T2a的一次線圈P2的電壓產(chǎn)生逆相電壓的二次線圏S2(匝數(shù)N2b) 相連，第2整流濾波電路由二極管D2和濾波電容器C2構成。二極管D2的 陽極與二次線圈S2的一端連接，陰極與第2輸出端子連接。濾波電容量C2 被連接在二極管D2的陰極(第2輸出端子)和二次線圈S2的另 一端(GND 端子)之間。第2整流濾波電路對第2變壓器T2a的二次線圈S2中感生的電 壓進行整流以及濾波，并作為第2輸出電壓Vo2從第2輸出端子進行輸出。
另外，該多輸出開關電源裝置具備用于將在第1變壓器Tla的二次側產(chǎn) 生的電壓反饋到一次側的反饋電路5;用于將在第2變壓器T2a的二次側產(chǎn)生 的電壓反饋到一次側的反饋電路6。反饋電路5將第l輸出端子輸出的第l輸 出電壓Vol與預定的基準電壓進行比較，將其誤差電壓作為第1電壓誤差信號， 反饋到一次側的控制電路10a。反饋電路6將第2輸出端子輸出的第2輸出電 壓Vo2與預定的基準電壓進行比較，將其誤差電壓作為第2電壓誤差信號，反饋到一次側的控制電路10a。
控制電路10a根據(jù)來自反饋電路5的第1電壓誤差信號以及來自反饋電路 6的第2電壓誤差信號，使第1開關元件Ql和第2開關元件Q2交替地導通/ 截止來進行PWM控制，將第1輸出電壓Vol以及第2輸出電壓Vo2控制成恒 定電壓。在這種情況下，在第1開關元件Q1和第2開關元件Q2的各柵極上， 作為控制信號而施加具有數(shù)百ns左右的死區(qū)時間的電壓。由此，第1開關元 件Ql以及第2開關元件Q2的各導通期間不重疊地被交替地導通/截止。
具體來說，控制電路10a根據(jù)從反饋電路6輸出的第2電壓誤差信號控制 第2開關元件Q2的導通期間，根據(jù)從反饋電路5輸出的第1電壓誤差信號控 制第1開關元件Q1的導通期間。
此外，控制電^各10a也可以通過基于輸出電壓Vol的第1電壓誤差信號控 制第2開關元件Q2的導通期間，通過基于輸出電壓Vo2的第2電壓誤差信號 控制第1開關元件Ql的導通期間。
接著，參照圖5所示的輸出Vo2為重負載時的波形圖、圖6所示的輸出 Vo2為輕負載時的波形圖，說明如此構成的本發(fā)明的實施例1的多輸出開關電 源裝置的動作。
在圖5以及圖6中，VQ她表示第2開關元件Q2的漏-源間的電壓，Icri 表示流過第1電流共振電容器Cri的電流，V^表示第1電流共振電容器Cri
的兩端電壓，lD,表示流過二極管Dl的電流，U2表示流過第2電流共振電容
器Cri2的電流，Veri2表示第2電流共振電容器Cri2的兩端電壓，102表示流過 二極管D2的電流。
首先，在第1開關元件Q1的導通期間(時刻tl t2)，當在第1串聯(lián)共振 電路以及第2串聯(lián)共振電路上施加輸入電壓Vin時，第1串聯(lián)共振電路以及第 2串聯(lián)共振電^各進行共振動作，在一次線圈Pl以及一次線圈P2中流過勵磁電 流，對第1電流共振電容器Cri以及第2電流共振電容器Cri2充電。
然后，當?shù)?開關元件Q1截止、第2開關元件Q2導通時(時刻t2 t3), 將第1以及第2電流共振電容器Cri、 Cri2的電壓施加在第1以及第2變壓器 Tla、 T2a的一次線圈Pl、 P2上，由第1以及第2共振電抗器Lril、 Lri2、第 1以及第2電流共振電容器Cri、 Cri2產(chǎn)生的共振電流被傳遞到二次側。因此，在二次線圈S1、 S2中感生的電壓通過二極管Dl、 D2凈皮整流，從第1以及第 2輸出端子供給第1以及第2輸出電壓Vol、 Vo2。
這樣，根據(jù)多輸出開關電源裝置，第1以及第2串聯(lián)共振電路的動作成為 相同動作，但例如在第1串聯(lián)共振電路中減小漏電感Lri,增大第1電流共振 電容器Cri的電容，在第2串聯(lián)共振電路中增大漏電感Lri2,減小第2電流共 振電容器Cri2的電容時，可以改變向輸出電壓Vol供給的電力和向輸出電壓 Vo2供給的電力。
當?shù)?開關元件Ql的占空比(On-duty)為Donl、第1開關元件Ql和 第2開關元件Q2交替導通/截止時，第1電流共振電容器Cri和第2電流共振 電容器Cri2的電壓的平均值成為Vin x Donl。
在第1串聯(lián)共振電路中，第1電流共振電容器Cri的電容大，因此第1電 流共振電容器Cri的電壓振幅小。另外，由于漏電感Lri小，所以第l變壓器 Tla的一次-二次間的阻抗小，在第2開關元件Q2的導通期間，第1變壓器 Tla的二次線圈Sl中產(chǎn)生的電壓大致成為第1電流共振電容器Cri的電壓的 匝數(shù)比倍的電壓。因此，輸出電壓Vol的電壓，可以通過調(diào)整第1開關元件 Ql的占空比來進行控制。
另一方面，在第2串聯(lián)共振電路中，第2電流共振電容器Cri2的電容小， 因此第2電流共振電容器Cri2的電壓振幅增大。另外，由于漏電感Lri2大， 所以第2電流共振電容器Cri2的電壓受到漏電感Lri2限制，所以在第2變壓 器.T2a的二次線圈S2中產(chǎn)生的電壓未達到第2電流共振電容器Cri2的電壓的 匝數(shù)比倍。
因此，為了調(diào)整向二次側供給的電力，需要調(diào)整第2電流共振電容器Cri2 的電壓振幅。作為調(diào)整第2電流共振電容器Cri2的電壓振幅的方法，考慮調(diào) 整開關頻率、或者調(diào)整第1開關元件Q1的導通寬度等。即，通過調(diào)整第1開 關元件Q1的占空比，可以控制輸出電壓Vol,通過調(diào)整第1開關元件Q1以 及第2開關元件Q2的開關頻率，可以控制輸出電壓Vo2。
控制電路的具體例
參照圖7、圖8說明圖4所示的多輸出開關電源裝置的控制電路的具體例。 圖7是表示圖4所示的控制電路10a的例子的電路圖。圖8是表示圖7所示的控制電路的動作的波形圖。
在圖7所示的控制電路10a中，在基準電源Vref和大地間連接有串聯(lián) 連接了電阻R8和光耦合器PC1的第1串聯(lián)電路；串聯(lián)連接了電阻R12、 R13 和光耦合器PC2的第2串聯(lián)電路。光耦合器PC1是反饋電路5的內(nèi)部的光耦 合器，把來自輸出電壓Vol的反饋信號傳遞到控制電路10a。光耦合器PC2 是反饋電路6的內(nèi)部的光耦合器，把來自輸出電壓Vo2的反饋信號傳遞到控制 電^各10a。
比較器CMP1的+端子，與電阻R8和光耦合器PC1的連接點相連，比較 器CMP1的-端子，與電容器C10的一端、二極管D10的陽極和電阻RIO的 一端相連，將電容器C10的另一端接地。二極管D10的陰極和電阻RIO的另 一端，與延遲電路13的輸出端以及電平移動電路17的輸入端相連。
比較器CMP1將+端子的電壓與-端子的電壓進行比較，將比較輸出輸出 到RS觸發(fā)器電路11 (以下記為RSF/F11 )的復位端子R。
比較器CMP2的+端子，與電阻R12和電阻R13的連接點相連，比較器 CMP2的-端子，與電容器C11的一端、二極管Dll的陽極和電阻Rll的一 端相連，將電容器Cll的另一端接地。二極管Dll的陰極和電阻Rll的另一 端，與延遲電路15的輸出端以及開關元件Q2的柵極相連。
比較器CMP2將+端子的電壓和-端子的電壓進行比較，將比較輸出輸出 到RSF/F11的置位端子S。
延遲電路13使RSF/F11的輸出Q延遲預定時間，防止第1開關元件Ql 和第2開關元件Q2同時導通，經(jīng)由電平移動電路17與第1開關元件Q1的柵 極端子相連。延遲電路15使RSF/F11的反轉(zhuǎn)輸出Q,延遲預定時間，防止第1 開關元件Ql和第2開關元件Q2同時導通，其輸出端與開關元件Q2的柵極 端子相連。
接著，參照圖8的波形圖說明如此構成的圖7所示的控制電路的動作。 首先，當RSF/F11的輸出Q為高電平時(時刻t0)，經(jīng)由延遲電路13和 電平移動電路17在第1開關元件Q1的柵極上施加柵極驅(qū)動信號，由此，第1 開關元件Q1導通。另外，RSF/F11的輸出Q為高電平，經(jīng)由電阻R10慢慢對 電容器C10充電。然后，當電容器CIO的電壓達到比較器CMP1的+端子的電壓時(時刻 tl),比較器CMP1的輸出反轉(zhuǎn)，對RSF/Fll的復位端子R (在本實施例中是 負邏輯)輸入低電平的信號。
于是，RSF/Fll的輸出反轉(zhuǎn)，輸出Q成為低電平，反轉(zhuǎn)輸出Q,成為高電 平。于是，開關元件Ql的柵極電壓降低，第1開關元件Q1截止，同時電容 器C10放電，電壓降低。
另外，RSF/Fll的反轉(zhuǎn)輸出Q,為高電平，經(jīng)由延遲電路15對第2開關元 件Q2施加柵極驅(qū)動信號，第2開關元件Q2導通，同時經(jīng)由電阻R11慢慢對 電容器Cll充電(時刻tl ~t2)。
當電容器Cll的電壓達到比較器CMP2的+端子的電壓時(時刻t2)，比 較器CMP2的輸出反轉(zhuǎn)，對RSF/Fll的置位端子S (在本實施例中是負邏輯) 輸入低電平的信號。于是，RSF/Fll的輸出反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)輸出Q,成為低電平， 輸出Q成為高電平。于是，第2開關元件Q2的柵極電壓降低，第2開關元件 Q2截止，同時電容器C10也通過放電而電壓降低。
另夕卜，經(jīng)由延遲電路13和電平移動電路17對第1開關元件Ql施加柵極 驅(qū)動信號，由此第1開關元件Q1導通。通過重復以上的動作，第l開關元件 Ql和第2開關元件Q2交替地重復導通截止。
通過反饋電路5、 6改變光耦合器PC1、 PC2的電壓，控制第1開關元件 Ql和第2開關元件Q2的導通寬度，調(diào)整占空比和頻率，來進行輸出Vol、 Vo2的控制。
例如，當輸出電壓Vo2的負載變?yōu)檩p負載時，通過來自反饋電路6的反饋 信號，光耦合器PC2的電壓降低，第2開關元件Q2的導通寬度縮短。
與此相伴，第1開關元件Q1的占空比增大，輸出電壓Vol朝向上升的方 向，因此，通過來自反饋電路5的反饋信號，光耦合器PC1的電壓降低，第1 開關元件Q1的導通寬度也縮短，第1開關元件Q1的占空比受到控制。
通過這些動作，開關頻率也改變，被控制成輸出Vo2變得穩(wěn)定的頻率。如 上所述，在圖4所示的實施例1的多輸出開關電源裝置中，通過一對半橋結構 的變換器，可以將兩個輸出電壓Vol、 Vo2穩(wěn)定化。
實施例2在圖4所示的多輸出開關電源裝置中，例如在啟動時輸出電壓Vo2先上升 的情況下，輸出電壓Vo2的誤差信號通過反饋電路6傳遞到一次側的控制電路 10a,想要縮短第2開關元件Q2的導通寬度。
但是，輸出電壓Vol在設定電壓以下，因此沒有來自反饋電路5的反饋信 號，第1開關元件Q1的導通寬度成為打開最大的狀態(tài)。因此無法抑制第2電 流共振電容器Cri2的電壓振幅，即使縮短第2開關元件Q2的導通寬度也難以 控制輸出電壓Vo2。另外，由于縮短了第2開關元件Q2的導通寬度，因此， 第1開關元件Q1的占空比增大，第2電流共振電容器Cri2的平均值增大，輸 出電壓Vo2有進一步上升的趨勢。
另外，在過負載時等輸出電壓Vol的輸出降低時也發(fā)生同樣的問題。這樣， 在圖4所示的多輸出開關電源裝置中，通過負載的平衡，在啟動時或過負載時 輸出電壓Vo2急劇增大。
因此，本實施例的多輸出開關電源裝置，即使在啟動時或過負載時等也防 止兩個輸出急劇增大到設定電壓以上。
圖9是表示本發(fā)明的實施例2的多輸出開關電源裝置的控制電路的例子的 電路圖。圖9所示的實施例2的多輸出開關電源裝置，相對于圖4所示的多輸 出開關電源裝置的控制電路，還追加了運算放大器OPl、 二極管D12、電阻 R14、電阻R15,它們對應于本發(fā)明的限制電^^。
運算放大器OP1的同相端子+ ，與光耦合器PC2的集電極和電阻R13的 連接點相連，運算放大器OP1的反相端子-，與電阻R14的一端和電阻R15 的一端相連，將電阻R15的另一端接地。運算放大器OP1的輸出端，與二極 管D12的陰極以及電阻R14的另一端相連，將通過電阻R14和電阻R15對運 算放大器OPl的輸出電壓分壓而得到的電壓反饋到運算放大器OPl的-端子。 二極管D12的陽極，與比較器CMP1的+端子以及光耦合器PC1的集電極和 電阻R8的連接點相連。
圖10是表示與圖9的控制電路的光耦合器PC2的電壓對應的運算放大器 OPl的電壓波形的圖。參照圖10說明圖9的控制電路的動作。此外，在圖10 中，光耦合器PC2在從電壓電平LV1到電壓電平LV2的范圍內(nèi)是穩(wěn)定動作區(qū) 域。運算放大器OP1的輸出，通過運算放大器0P1的電源電壓限制其上限值。
預先設定了電阻R14和電阻R15的電阻值，以使在運算放大器OP1的-端子 上，通過電阻R14和電阻R15對運算放大器OPl的輸出電壓的上限值分壓而 得的電壓成為幾百mV~ 1V左右的低電壓。
在輸出電壓Vo2上升前(日于刻t21前)等，沒有來自反饋電路6的反饋信 號時，光耦合器PC2的電壓高，運算放大器OPl的+端子的電壓與-端子的 電壓相比變得足夠高。因此，運算放大器OPl的輸出達到輸出的上限值LV3。
當輸出電壓Vo2上升，傳遞了來自反饋電路6的反饋信號時，光耦合器 PC2的電壓慢慢降低。當輸出電壓Vo2變得比設定電壓高時，反饋信號進一步 增加，光耦合器PC2的電壓進一步降低。
然后，當光耦合器PC2的電壓達到運算放大器OPl的-端子電壓以下時， 運算放大器OP1的輸出電壓與光耦合器PC2的電壓成比例地降低(時刻 t21 ~ ),使運算放大器OP1進行控制以使-端子和+端子的電壓相等。
而且，當光耦合器PC2的電壓降低，運算放大器OP1的輸出電壓達到比 較器CMP1的+端子的電壓以下時(時刻t22 ), 二極管D12導通，在沿著Vref、 R8、 D12、 OPl的輸出端子、大地而延伸存在的路徑中流過電流。因此，比較 器CMP1的+端子電壓從電壓電平LV4(此時，光耦合器PC2為電壓電平LV2 ) 降低，在時刻t23達到電壓電平LV5,運算放大器OP1的-端子的電壓大致成 為0。因此，比較器CMP1進行控制，以便縮短第1開關元件Ql的導通寬度。
另外，在穩(wěn)定動作時，設定為可以將光耦合器PC2的電壓控制在圖10所 示的穩(wěn)定動作區(qū)域的范圍內(nèi)，在啟動時等輸出電壓Vo2異常上升時，不僅第2 開關元件Q2，第1開關元件Q1的導通寬度也縮短，通過控制開關頻率可以 避免輸出電壓Vo2的異常上升。
根據(jù)本實施例，限制電路根據(jù)比較第2輸出電壓和基準電壓而得到的誤差 電壓，檢測出第2輸出電壓達到預定電壓以上，因此，可以將該限制電路內(nèi)置 于控制電路中來進行小型化。
實施例3
圖11是表示本發(fā)明的實施例3的多輸出開關電源裝置的控制電路的例子 的電^各圖。在圖11中，在基準電源Vref和大地之間連接有串聯(lián)連接了電阻R8和 光耦合器PC1的第1串聯(lián)電路；串聯(lián)連接了光耦合器PC2、電阻R17和電容 器C12的第2串聯(lián)電路。在光耦合器PC2上并聯(lián)連接了電阻R16。
在電阻R17和電容器C12的連接點上連接了比較器CMP1的-端子、比 較器CMP2的-端子、和二極管Dl3的陽極。二極管Dl3的陰極與比較器CMP2 的輸出端和RSF/F11的置位端子S相連。在比較器CMP2的+端子上連接了 基準電源Vref2。
比較器CMP1的+端子與電阻R8和光耦合器PC1的連接點相連，比較器 CMP1的輸出端與RSF/F11的復位端子R相連。
此外，其它結構與圖7所示的結構相同，因此對相同部分賦予相同的符號， 省略其說明。
圖12是表示本發(fā)明的實施例3的多輸出開關電源裝置的控制電路的例子 的動作的波形圖。參照圖12說明實施例3的多輸出開關電源裝置的動作。
首先，在時刻t0，作為初始值設RSF/F11的輸出Q為高電平，電容器C12 的電壓為0V。電容器C12的電壓，經(jīng)由光耦合器PC2、電阻R16和電阻R17 由基準電源Vref進行充電而慢慢上升。
然后，在時刻tl，當電容器C12的電壓達到光耦合器PC1的電壓時，比 較器CMPI的輸出反轉(zhuǎn)，對RSF/F11的復位端子R (在本實施例中是負邏輯) 輸入低電平。因此，RSF/F11的輸出Q成為低電平，反轉(zhuǎn)輸出Q,成為高電平。
此后，當電容器C12的電壓進一步上升，在時刻t2達到基準電源的電壓 Vref2時，比較器CMP2的輸出反轉(zhuǎn)，對RSF/F11的置位端子S輸入低電平。 因此，RSF/F11的反轉(zhuǎn)輸出Q,成為低電平，輸出Q成為高電平。同時，電容 器C12的電壓，經(jīng)由二極管D13被釋放，成為OV，返回最初的狀態(tài)。通過重 復以上的動作，第1開關元件Ql和第2開關元件Q2交替地重復導通/截止。
當輸出電壓Vo2的負載減輕時，來自反饋電路6的反饋信號增加，流過光 耦合器PC2的電流增加。于是，對電容器C12充電的電壓的梯度變大，第l 開關元件Ql的導通期間以及第2開關元件Q2的導通期間縮短。
即，控制電路，根據(jù)輸出電壓Vo2控制第1開關元件Q1的導通期間以及 第2開關元件Q2的開關頻率，因此輸出電壓Vo2的電壓被穩(wěn)定化。與相關的控制電路同樣地改變光耦合器PC1的電壓，控制第1開關元件
Ql的占空比，由此進行輸出電壓Vol的控制。該控制電路，當在啟動時輸出 電壓Vo2達到預定電壓，傳遞來自反饋電路6的反饋信號時，減小第2開關元 件Q2的導通寬度和第1開關元件Ql的導通寬度，因此可以避免輸出電壓Vo2 的異常上升。
另外，在輸出電壓Vo2的負載變化中，即使頻率變化，第1開關元件Q1 和第2開關元件Q2的占空比也不變化，因此對輸出電壓Vol的影響較小，與 相關的控制電路相比還具有響應性提高的優(yōu)點。
此外，本發(fā)明不限定于所述的實施例1至實施例3。在實施例1至實施例 3中，將第2串聯(lián)共振電路與電壓共振電容器Crv并聯(lián)連接，但即使例如將第 2串聯(lián)共振電路與第1變壓器Tla的一次線圈Pl或二次線圈Sl或三次線圈并 聯(lián)連接，也等價于與第1開關元件或第2開關元件并聯(lián)連接，可得到同樣的效 果。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明的第1以及第2技術特征，設置了當?shù)?輸出電壓超過預定電 壓時，限制第1開關元件的導通期間的限制電路，因此，即使在啟動時或者過 電流保護電路動作后的復原時，在第1輸出電壓未達到預定電壓的情況下，當 第2輸出電壓超過預定電壓時也限制第1開關元件的導通寬度，抑制第1電流 共振電容器的電壓上升，因此可以避免第2輸出電壓的異常上升。
根據(jù)本發(fā)明的第3技術特征，控制電路根據(jù)第1輸出電壓控制第1開關元 件的占空比，根據(jù)第2輸出電壓控制第1開關元件和第2開關元件的開關頻率， 因此與權利要求1的發(fā)明的動作同樣地動作。另外，根據(jù)第2輸出電壓控制第 1開關元件和第2開關元件交替導通/截止的開關頻率，因此，即使在啟動時或 過電流保護電路動作后的復原時，在第1輸出電壓未達到預定電壓的情況下， 當?shù)?輸出電壓超過預定電壓時，也限制第l開關元件的導通寬度，抑制第1 電流共振電容器的電壓上升，因此可以避免第2輸出電壓的異常上升。 (美國指定)
本國際專利申請與美國指定相關，根據(jù)美國專利法第119條(a)要求在 2007年2月28日申請的日本專利申請第2007-050207號(2007年2月28曰 申請)的優(yōu)先權，通過參考而引用其全部公開內(nèi)容。
權利要求
1.一種多輸出開關電源裝置，其特征在于，具有在直流電源的兩極間串聯(lián)連接的第1開關元件以及第2開關元件；第1串聯(lián)共振電路，其由與所述第1開關元件或所述第2開關元件并聯(lián)連接的第1變壓器的一次線圈和第1電流共振電容器構成；第1整流濾波電路，其對在所述第1開關元件的導通期間或所述第2開關元件的導通期間在所述第1變壓器的二次線圈中產(chǎn)生的電壓進行整流濾波，取出第1輸出電壓；第2串聯(lián)共振電路，其由與所述第1開關元件或所述第2開關元件并聯(lián)連接的第2變壓器的一次線圈和第2電流共振電容器構成；第2整流濾波電路，其對在所述第1開關元件的導通期間或所述第2開關元件的導通期間在所述第2變壓器的二次線圈中產(chǎn)生的電壓進行整流濾波，取出第2輸出電壓；控制電路，其根據(jù)所述第1輸出電壓控制所述第1開關元件的導通期間，根據(jù)所述第2輸出電壓控制所述第2開關元件的導通期間；以及限制電路，其當所述第2輸出電壓超過預定電壓時，限制所述第1開關元件的導通期間。
2. —種多輸出開關電源裝置，其特征在于， 具有在直流電源的兩極間串聯(lián)連接的第1開關元件以及第2開關元件；第i串聯(lián)共振電路，其由與所述第1開關元件或所述第2開關元件并聯(lián)連接的第1變壓器的一次線圈和第1電流共振電容器構成；第1整流濾波電路，其對在所述第1開關元件的導通期間或所述第2開關元件的導通期間在所述第1變壓器的二次線圈中產(chǎn)生的電壓進行整流濾波，取出第1輸出電壓；第2串聯(lián)共振電路，其由與所述第1開關元件或所述第2開關元件并聯(lián)連 接的第2變壓器的一次線圈和第2電流共振電容器構成；第2整流濾波電路，其對在所述第1開關元件的導通期間或所述第2開關 元件的導通期間在所述第2變壓器的二次線圏中產(chǎn)生的電壓進行整流濾波，取 出第2輸出電壓；控制電路，其根據(jù)所述第1輸出電壓控制所述第2開關元件的導通期間， 根據(jù)所述第2輸出電壓控制所述第l開關元件的導通期間；以及限制電路，其當所述第2輸出電壓超過預定電壓時，限制所述第1開關元 件的導通期間。
3. 根據(jù)權利要求1所述的多輸出開關電源裝置，其特征在于， 所述限制電路，當所述第2輸出電壓和基準電壓的誤差電壓在預定值以上時，限制所述第1開關元件的導通期間。
4. 根據(jù)權利要求2所述的多輸出開關電源裝置，其特征在于， 所述限制電路，當所述第2輸出電壓和基準電壓的誤差電壓在預定值以上時，限制所述第1開關元件的導通期間。
5. —種多輸出開關電源裝置，其特征在于， 具有在直流電源的兩極間串聯(lián)連接的第1開關元件以及第2開關元件；第1串聯(lián)共振電路，其由與所述第1開關元件或所述第2開關元件并聯(lián)連接的第1變壓器的一次線圈和第1電流共振電容器構成；第1整流濾波電路，其對在所述第1開關元件的導通期間或所述第2開關元件的導通期間在所述第1變壓器的二次線圏中產(chǎn)生的電壓進行整流濾波，取出第1輸出電壓；第2串聯(lián)共振電路，其由與所述第1開關元件或所述第2開關元件并聯(lián)連 接的第2變壓器的一次線圈和第2電流共振電容器構成；第2整流濾波電路，其對在所述第1開關元件的導通期間或所述第2開關 元件的導通期間在所述第2變壓器的二次線圈中產(chǎn)生的電壓進行整流濾波，取 出第2輸出電壓；以及控制電路，其根據(jù)所述第l輸出電壓控制所述第l開關元件的占空比，并 根據(jù)所述第2輸出電壓控制所述第1開關元件和所述第2開關元件交替導通/ 截止的開關頻率。
6. 根據(jù)權利要求1所述的多輸出開關電源裝置，其特征在于，所述第2串聯(lián)共振電路，與所述第1變壓器的一次線圈或二次線圈或三次線圈并聯(lián)連接。
7. 根據(jù)權利要求2所述的多輸出開關電源裝置，其特征在于，所述第2串聯(lián)共振電路，與所述第1變壓器的一次線圈或二次線圏或三次線圈并^:連接。
8. 根據(jù)權利要求5所述的多輸出開關電源裝置，其特征在于，所述第2串聯(lián)共振電路，與所述第1變壓器的一次線圏或二次線圈或三次 線圈并聯(lián)連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多輸出開關電源裝置，其具有由與開關元件Q2并聯(lián)連接的一次線圈P1和電流共振電容器Cri構成的串聯(lián)共振電路；對在開關元件Q2的導通期間在二次線圈S1中產(chǎn)生的電壓進行整流濾波，取出輸出電壓Vo1的第1整流濾波電路；由與開關元件Q2并聯(lián)連接的一次線圈P2和電流共振電容器Cri2構成的串聯(lián)共振電路；對在開關元件Q2的導通期間在二次線圈S2中產(chǎn)生的電壓進行整流濾波，取出輸出電壓Vo2的第2整流濾波電路；以及控制電路10a，該控制電路根據(jù)輸出電壓Vo1控制開關元件Q1的導通期間，根據(jù)輸出電壓Vo2控制開關元件Q2的導通期間，在輸出電壓Vo2超過預定電壓時限制開關元件Q1的導通期間。
文檔編號H02M3/28GK101622776SQ20088000611
公開日2010年1月6日 申請日期2008年2月27日 優(yōu)先權日2007年2月28日
發(fā)明者京野羊一 申請人:三墾電氣株式會社