緩沖電路的制作方法
【專利摘要】開關(guān)電源裝置的緩沖電路具備：串聯(lián)連接在二極管(8)的陰極以及陽極間的晶體管(9)以及電容器(10)、和變壓器(16)的次級繞組(18)。在二極管(8)中產(chǎn)生浪涌電壓的時(shí)刻，在次級繞組(18)產(chǎn)生振蕩電壓。緩沖電路還具備：微分電路(12、14、15)，對次級繞組(18)的端子間電壓進(jìn)行微分；和峰值充電電路(11、13)，生成將微分電路(12、14、15)的輸出電壓的多個峰值連結(jié)而成的波形的控制電壓并提供給晶體管(9)的柵極，以使晶體管(9)導(dǎo)通。
【專利說明】緩沖電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及緩沖電路，尤其涉及對在開關(guān)電源裝置的整流電路中產(chǎn)生的浪涌電壓進(jìn)行抑制的緩沖電路。
【背景技術(shù)】
[0002]通常情況下，開關(guān)電源裝置具備:變壓器，包括初級繞組以及次級繞組；第I開關(guān)元件，向初級繞組斷續(xù)地供給直流電源電壓；整流電路，與次級繞組連接；和平滑電路，包括連接在整流電路后級的第I線圈。在這樣的開關(guān)電源裝置中，因?yàn)楫?dāng)次級繞組的電壓上升時(shí)在整流電路產(chǎn)生浪涌電壓，所以對浪涌電壓進(jìn)行抑制的緩沖電路與整流電路連接。
[0003]作為緩沖電路，存在包括下述部件的緩沖電路，即:第2開關(guān)元件以及電容器，串聯(lián)連接在整流電路的輸出節(jié)點(diǎn)間；第2線圈，與第I線圈電磁耦合；和微分電路，對第2線圈的輸出電壓進(jìn)行微分并提供給第2開關(guān)元件的控制端子。在該緩沖電路中，在整流電路中產(chǎn)生浪涌電壓的時(shí)刻，第2開關(guān)元件接通，在浪涌電壓的能量被蓄積到電容器中之后被放出(例如參照日本特開平1-202161號公報(bào)(專利文獻(xiàn)I))。
[0004]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開平1-202161號公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明所要解決的課題
[0008]但是，在現(xiàn)有技術(shù)的緩沖電路中，如圖5所示，通過第I線圈以及第2線圈的結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)?線圈的端子間電壓上升到正電壓時(shí)(時(shí)刻t0)，在第2線圈的端子間產(chǎn)生振蕩電壓，與該振蕩電壓相同的波形的控制電壓Vgs被施加到第2開關(guān)元件的控制端子?？刂齐妷篤gs伴隨著時(shí)間流逝而振蕩并且衰減。
[0009]如果設(shè)第2開關(guān)元件的閾值電壓為VTH，則在Vgs > VTH的期間第2開關(guān)元件接通，在Vgs < VTH的期間第2開關(guān)元件斷開。因此，第2開關(guān)元件反復(fù)接通/斷開，無法使第2開關(guān)元件以規(guī)定的時(shí)刻接通，無法充分地抑制浪涌電壓。
[0010]因而，本發(fā)明的主要目的在于提供一種能夠充分地抑制浪涌電壓的緩沖電路。
[0011]用于解決課題的手段
[0012]本發(fā)明所涉及的緩沖電路，在開關(guān)電源裝置中對在整流電路中產(chǎn)生的浪涌電壓進(jìn)行抑制，該開關(guān)電源裝置具備:變壓器，包括初級繞組以及次級繞組；第I開關(guān)元件，向初級繞組斷續(xù)地提供直流電源電壓；整流電路，與次級繞組連接；平滑電路，包括連接在整流電路的后級的第I線圈，上述緩沖電路具備:第2開關(guān)元件以及第I電容器，串聯(lián)連接在整流電路的輸出節(jié)點(diǎn)間；和第2線圈，與第I線圈電磁耦合。在整流電路中產(chǎn)生浪涌電壓的時(shí)亥IJ，在第2線圈的端子間產(chǎn)生振蕩電壓。緩沖電路還具備:微分電路，對第2線圈的端子間電壓進(jìn)行微分；和電壓產(chǎn)生電路，生成對微分電路的輸出電壓進(jìn)行了平滑的控制電壓并提供給第2開關(guān)元件的控制端子，以使第2開關(guān)元件導(dǎo)通。
[0013]優(yōu)選，電壓產(chǎn)生電路包括:第I 二極管，正向地插入到微分電路之中的第2線圈與第2開關(guān)元件的控制端子之間的電流路徑上；和第2電容器，連接在第2開關(guān)元件的控制端子與整流電路的正側(cè)輸出節(jié)點(diǎn)之間。
[0014]此外優(yōu)選，還具備:第2 二極管，正向地連接在整流電路的正側(cè)輸出節(jié)點(diǎn)與第I 二極管的陽極之間。
[0015]發(fā)明效果
[0016]在本發(fā)明所涉及的緩沖電路中設(shè)置有電壓產(chǎn)生電路，該電壓產(chǎn)生電路生成對微分電路的輸出電壓進(jìn)行了平滑的控制電壓并提供給第2開關(guān)元件的控制端子，以使第2開關(guān)元件導(dǎo)通。因此，即便在第2線圈的端子間產(chǎn)生了振蕩電壓的情況下，也能使第2開關(guān)元件在規(guī)定的時(shí)刻接通，能夠充分地抑制浪涌電壓。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置的結(jié)構(gòu)的電路框圖。
[0018]圖2是表示圖1所示的緩沖電路的效果的時(shí)間圖。
[0019]圖3是表示圖1所示的緩沖電路的效果的其他的時(shí)間圖。
[0020]圖4是表示實(shí)施方式的變更例的電路框圖。
[0021]圖5是用于說明現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)電源裝置的問題點(diǎn)的時(shí)間圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1所示，本發(fā)明的一實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置具備:正側(cè)輸入端子TI1、負(fù)側(cè)輸入端子TI2、正側(cè)輸出端子T01、負(fù)側(cè)輸出端子T02、變壓器2、16、作為開關(guān)元件的N溝道MOS晶體管5、9、控制電路6、二極管7、8、9a、13、電容器10、11、14、19、以及電阻元件12、15。
[0023]正側(cè)輸入端子TIl以及負(fù)側(cè)輸入端子TI2分別與直流電源I的正極以及負(fù)極連接，接收來自直流電源I的直流電源電壓VI。變壓器2包括初級繞組3以及次級繞組4。繞組3、4分別具有漏電感3a、4a。
[0024]初級繞組3的第I端子(帶有黑圓點(diǎn)標(biāo)記的端子)與正側(cè)輸入端子TIl連接。N溝道MOS晶體管5 (開關(guān)元件)的漏極與初級繞組3的第2端子連接，其源極與負(fù)側(cè)輸入端子TI2連接，其柵極接收控制電路6的輸出電壓。
[0025]控制電路6以規(guī)定的周期使N溝道MOS晶體管5導(dǎo)通/截止以便正側(cè)輸出端子TOl的電壓VO成為規(guī)定的目標(biāo)電壓?？刂齐娐?在輸出電壓VO低于目標(biāo)電壓的情況下增長晶體管5的每一周期的導(dǎo)通時(shí)間，在輸出電壓VO高于目標(biāo)電壓的情況下縮短晶體管5的每一周期的導(dǎo)通時(shí)間。
[0026]作為整流側(cè)二極管的二極管7的陰極與變壓器2的次級繞組4的第2端子連接，其陽極與負(fù)側(cè)輸出端子T02連接。作為換流側(cè)二極管的二極管8的陰極與變壓器2的次級繞組4的第I端子(帶黑圓點(diǎn)標(biāo)記的端子)連接，其陽極與負(fù)側(cè)輸出端子T02連接。二極管7、8構(gòu)成整流電路。
[0027]N溝道MOS晶體管9的源極與二極管8的陰極連接，其漏極經(jīng)由電容器10而與二極管8的陽極連接。二極管9a被連接在N溝道MOS晶體管9的源極一漏極間。S卩，二極管9a的陽極與N溝道MOS晶體管9的源極連接，其陰極與N溝道MOS晶體管9的漏極連接。二極管9a既可以是N溝道MOS晶體管9的寄生二極管(體二極管)，也可以是與N溝道MOS晶體管9不同的部件。電容器11以及電阻元件12被并聯(lián)連接在N溝道MOS晶體管9的柵極以及源極間。
[0028]變壓器16包括初級繞組17(第I線圈)以及次級繞組18(第2線圈)。變壓器16的初級繞組17的第I端子(帶黑圓點(diǎn)標(biāo)記的端子)與變壓器2的次級繞組4的第I端子連接，初級繞組17的第2端子與正側(cè)輸出端子TOl連接。二極管13的陰極與N溝道MOS晶體管9的柵極連接，其陽極經(jīng)由電容器14以及電阻元件15而與次級繞組18的第I端子(帶黑圓點(diǎn)標(biāo)記的端子)連接，次級繞組18的第2端子與初級繞組17的第I端子連接。電容器19被連接在輸出端子T01、T02間。
[0029]變壓器16的初級繞組17以及電容器19構(gòu)成平滑電路。N溝道MOS晶體管9、電容器10、11、14、電阻元件12、15、二極管13以及變壓器16的次級繞組18構(gòu)成緩沖電路。電阻元件12、15以及電容器14構(gòu)成微分電路。電容器11以及二極管13構(gòu)成峰值充電電路(電壓產(chǎn)生電路)。
[0030]接下來，對該開關(guān)電源裝置的動作進(jìn)行說明。如果通過控制電路6使N溝道MOS晶體管5以規(guī)定的周期導(dǎo)通/截止，則向變壓器2的初級繞組3斷續(xù)地施加直流電源電壓VI，在次級繞組4的端子間產(chǎn)生交流電壓。在次級繞組4的第I端子產(chǎn)生正電壓的期間，電流在次級繞組4的第I端子、變壓器16的初級繞組17、電容器19、二極管7以及次級繞組4的第2端子的路徑上流動，電容器19被充電，并且在變壓器16的初級繞組17上蓄積電磁倉泛。
[0031]當(dāng)在次級繞組4的第I端子產(chǎn)生負(fù)電壓時(shí)，二極管7截止，電流在變壓器16的初級繞組17、電容器19以及二極管8的路徑上流動，電容器19被充電，但如果通過與輸出端子T01、T02連接的負(fù)載(未圖示)而消耗電力，則輸出電壓VO下降?？刂齐娐?對N溝道MOS晶體管5進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制以使輸出電壓VO成為目標(biāo)電壓。
[0032]在此，對在二極管8的陰極以及陽極間產(chǎn)生的浪涌電壓進(jìn)行說明。如上所述，當(dāng)在變壓器2的次級繞組4的第I端子產(chǎn)生負(fù)電壓時(shí)，由于在變壓器16的初級繞組17中蓄積的電磁能而在二極管8中流動正向偏置方向的電流。接下來，當(dāng)在變壓器2的次級繞組4的第I端子產(chǎn)生正電壓時(shí)，由于二極管8的反向恢復(fù)特性而在二極管8中瞬間流動反向偏置方向的電流。當(dāng)二極管8截止而切斷了反向偏置電流時(shí)，在二極管8的陰極以及陽極間產(chǎn)生浪涌電壓。緩沖電路對該浪涌電壓進(jìn)行抑制。
[0033]S卩，緩沖電路在產(chǎn)生浪涌電壓的時(shí)刻使N溝道MOS晶體管9導(dǎo)通，并使電容器10吸收浪涌電壓的能量。此外，在產(chǎn)生浪涌電壓之后，使被電容器10吸收的浪涌電壓的能量經(jīng)由N溝道MOS晶體管9被放出。N溝道MOS晶體管9的導(dǎo)通/截止控制是通過將變壓器16的次級繞組18的端子間電壓經(jīng)由微分電路(電阻元件12、15以及電容器14)施加在N溝道MOS晶體管9的柵極以及源極間來進(jìn)行的。
[0034]此外，只是在變壓器16的次級繞組18與N溝道MOS晶體管9的柵極之間設(shè)置了微分電路，會存在著在變壓器2的次級繞組4的端子間電壓上升為正電壓的時(shí)刻，在變壓器16的次級繞組18的端子間產(chǎn)生振蕩電壓之類的問題。振蕩電壓的產(chǎn)生是由于變壓器16的繞組17、18的寄生電容或寄生電感而引起的。[0035]圖2是表示N溝道MOS晶體管9的柵極以及源極間電壓Vgs的時(shí)間圖。在圖2中，當(dāng)變壓器2的次級繞組4的端子間電壓上升為正電壓時(shí)(時(shí)刻t0)，在變壓器16的次級繞組18的端子間產(chǎn)生振蕩電壓。該振蕩電壓伴隨著時(shí)間流逝而振蕩并且衰減。在現(xiàn)有技術(shù)的緩沖電路中，如圖5中所說明的那樣，與該振蕩電壓相同的波形的電壓被施加在N溝道MOS晶體管9的柵極以及源極間。因此，N溝道MOS晶體管9反復(fù)導(dǎo)通/截止，無法使N溝道MOS晶體管9在規(guī)定的時(shí)刻導(dǎo)通，無法充分地抑制在二極管8中產(chǎn)生的浪涌電壓。
[0036]與此相對，在本申請發(fā)明中，追加了由二極管13以及電容器11構(gòu)成的峰值充電電路。即便在變壓器16的次級繞組18的端子間產(chǎn)生振蕩電壓，也只在二極管13的正向上流動電流，且通過了二極管13的電流被充電到電容器11中。因此，如圖2所示，Vgs的波形成為連結(jié)振蕩電壓的正側(cè)的多個峰值的波形、即成為對微分電路的輸出電壓即振蕩電壓進(jìn)行了平滑的波形。由此，在本申請發(fā)明中，N溝道MOS晶體管9能夠在規(guī)定的時(shí)刻導(dǎo)通，能夠充分地抑制在二極管8中產(chǎn)生的浪涌電壓。
[0037]此外，圖3(a)是表示開關(guān)電源裝置的輸出電流小的情況下的Vgs的波形的時(shí)間圖，圖3(b)是表示開關(guān)電源裝置的輸出電流大的情況下的Vgs的波形的時(shí)間圖。根據(jù)圖3(a)、(b)可知，輸出電流越大則振蕩電壓的振幅越大，N溝道MOS晶體管9導(dǎo)通的時(shí)間tON越長。因此，即便在輸出電流變大而浪涌電壓的能量變大的情況下，由于N溝道MOS晶體管9的導(dǎo)通時(shí)間tON變長，因此也能夠充分地抑制浪涌電壓。
[0038]此外，圖4是表示該實(shí)施方式的變更例的電路框圖，是與圖1進(jìn)行對比的圖。參照圖4，該開關(guān)電源裝置是在圖1的開關(guān)電源裝置中追加了二極管20的裝置。二極管20的陽極與N溝道MOS晶體管9的源極連接，其陰極與二極管13的陽極連接。通過二極管20能夠防止N溝道MOS晶體管9的柵極電壓變?yōu)樵礃O電壓以下。由此，能夠增長N溝道MOS晶體管9的導(dǎo)通時(shí)間，能夠在較寬的范圍中調(diào)整浪涌電壓的能量被電容器10吸收以及放出的時(shí)刻。
[0039]應(yīng)當(dāng)認(rèn)為本次公開的實(shí)施方式在所有方面均為例示，并非限制。本發(fā)明的范圍并不是由上述的說明而是通過權(quán)利要求的范圍來表示，意味著包括與權(quán)利要求的范圍均等的意義以及范圍內(nèi)的所有變更。
[0040]符號說明
[0041]I直流電源，2、16變壓器，3、17初級繞組，3a、4a漏電感，4、18次級繞組，5、9 N溝道MOS晶體管，6控制電路，7、8、13、20 二極管，10、11、14、19電容器，12、15電阻元件，TIl正側(cè)輸入端子，TI2負(fù)側(cè)輸入端子，TOl正側(cè)輸出端子，T02負(fù)側(cè)輸出端子。
【權(quán)利要求】
1.一種緩沖電路，在開關(guān)電源裝置中對在整流電路(7、8)中產(chǎn)生的浪涌電壓進(jìn)行抑制，該開關(guān)電源裝置具備:變壓器(2)，包括初級繞組(3)以及次級繞組(4);第I開關(guān)元件(5)，向上述初級繞組(3)斷續(xù)地提供直流電源電壓；上述整流電路(7、8)，與上述次級繞組(4)連接；和平滑電路(17、19)，包括連接在上述整流電路(7、8)的后級的第I線圈(17)， 上述緩沖電路具備: 第2開關(guān)元件(9)以及第I電容器(10)，串聯(lián)連接在上述整流電路(7、8)的輸出節(jié)點(diǎn)間；和 第2線圈(18)，與上述第I線圈(17)電磁耦合， 在上述整流電路(7、8)中產(chǎn)生上述浪涌電壓的時(shí)刻，在上述第2線圈(18)的端子間產(chǎn)生振蕩電壓， 上述緩沖電路還具備: 微分電路(12、14、15)，對上述第2線圈(18)的端子間電壓進(jìn)行微分；和 電壓產(chǎn)生電路(11、13)，生成對上述微分電路(12、14、15)的輸出電壓進(jìn)行了平滑的控制電壓并提供給上述第2開關(guān)元件(9)的控制端子，以使上述第2開關(guān)元件(9)導(dǎo)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩沖電路，其中， 上述電壓產(chǎn)生電路(11、13)包括: 第I 二極管(13)，正向地插入到上述微分電路(12、14、15)之中的上述第2線圈(18)與上述第2開關(guān)元件(9)的控制端子之間的電流路徑上；和 第2電容器(11)，連接在上述第2開關(guān)元件(9)的控制端子與上述整流電路(7、8)的正側(cè)輸出節(jié)點(diǎn)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的緩沖電路,其中， 還具備:第2 二極管(20)，正向地連接在上述整流電路(7、8)的正側(cè)輸出節(jié)點(diǎn)與上述第I 二極管(13)的陽極之間。
【文檔編號】H02M3/28GK103703662SQ201280036103
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月5日
【發(fā)明者】西山隆芳 申請人:株式會社村田制作所