開(kāi)關(guān)電源裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種開(kāi)關(guān)電源裝置，能夠與負(fù)載的輕重?zé)o關(guān)地高效率且降低損耗來(lái)進(jìn)行電力變換。半橋式轉(zhuǎn)換器電路（20）通過(guò)FET（21、22）的切換，根據(jù)輸入電壓（Vi）產(chǎn)生輸出電壓（Vo），后級(jí)SW控制電路（40）以固定導(dǎo)通占空比、并且以與負(fù)載輕重相應(yīng)的開(kāi)關(guān)頻率，夾著空載時(shí)間交替地對(duì)半橋式轉(zhuǎn)換器電路（20）的FET（21、22）進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制。升壓轉(zhuǎn)換器電路（10）具有電感器（L1）以及平滑電容器（C1）、和切換對(duì)電感器（L1）的通電的FET（11）。前級(jí)SW控制電路（30）以控制的導(dǎo)通占空比，對(duì)升壓轉(zhuǎn)換器電路（10）的FET（11）進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制，來(lái)調(diào)整半橋式轉(zhuǎn)換器電路（20）的輸出電壓。
【專(zhuān)利說(shuō)明】開(kāi)關(guān)電源裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及將轉(zhuǎn)換器形成為二級(jí)結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)電源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]專(zhuān)利文獻(xiàn)I中公開(kāi)了在前級(jí)具備電流輸入波形轉(zhuǎn)換器且在后級(jí)具備串聯(lián)共振型轉(zhuǎn)換器這樣的結(jié)構(gòu)的DC-DC轉(zhuǎn)換器。前級(jí)的電流輸入波形轉(zhuǎn)換器例如是升壓轉(zhuǎn)換器，檢測(cè)輸出電壓，從而進(jìn)行控制使得對(duì)后級(jí)的串聯(lián)共振型轉(zhuǎn)換器輸入的輸入電壓為一定。后級(jí)的串聯(lián)共振型轉(zhuǎn)換器以固定頻率進(jìn)行動(dòng)作，使得輸入電壓直接成為負(fù)載電壓。
[0003]【在先技術(shù)文獻(xiàn)】
[0004]【專(zhuān)利文獻(xiàn)】
[0005]【專(zhuān)利文獻(xiàn)I】JP特開(kāi)昭64-43062號(hào)公報(bào)
[0006]【發(fā)明的概要】
[0007]【發(fā)明要解決的課題】
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的DC-DC轉(zhuǎn)換器與負(fù)載的輕重?zé)o關(guān)地將串聯(lián)共振型轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)頻率設(shè)為固定共振頻率，控制開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通占空比。具體而言，在輕負(fù)載的情況下，使脈沖寬度變窄，在重負(fù)載的情況下，使脈沖寬度展寬。但是，在開(kāi)關(guān)頻率固定而使得脈沖寬度變窄的情況下、即減小導(dǎo)通占空比的情況下，存在開(kāi)關(guān)元件的截止期間較長(zhǎng)、開(kāi)關(guān)損耗變大的這種問(wèn)題。此外，在重負(fù)載時(shí)使脈沖寬度展寬，從而增大開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通占空比的情況下，各元件中流過(guò)的電流的振幅變大，存在導(dǎo)通損耗(RI2)增加的這種問(wèn)題。這樣一來(lái)，專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的DC-DC轉(zhuǎn)換器因負(fù)載的輕重而存在效率下降或者損耗增加的問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]為此，本發(fā)明的目的在于提供一種與負(fù)載的輕重?zé)o關(guān)地能夠高效率且降低損耗來(lái)進(jìn)行電力變換的開(kāi)關(guān)電源裝置。
[0010]【用于解決課題的技術(shù)方案】
[0011]本發(fā)明涉及的開(kāi)關(guān)電源裝置具備:非絕緣型轉(zhuǎn)換器，其對(duì)輸入的輸入電源電壓進(jìn)行升壓從而輸出直流電壓；和絕緣型橋式轉(zhuǎn)換器，其被輸入從所述非絕緣型轉(zhuǎn)換器輸出的直流電壓，向負(fù)載輸出直流電壓，所述絕緣型橋式轉(zhuǎn)換器具有:變壓器，其具備初級(jí)繞組以及次級(jí)繞組；交流電壓發(fā)生電路，其與所述初級(jí)繞組連接，具有第I開(kāi)關(guān)元件和第2開(kāi)關(guān)元件，通過(guò)所述第I開(kāi)關(guān)元件以及所述第2開(kāi)關(guān)元件的切換，從所輸入的直流電壓產(chǎn)生交流電壓，并施加于所述初級(jí)繞組；和整流電路，其與所述次級(jí)繞組連接，對(duì)通過(guò)與所述初級(jí)繞組之間的磁耦合而在所述次級(jí)繞組中感應(yīng)出的電壓進(jìn)行整流，并輸出至負(fù)載，所述非絕緣型轉(zhuǎn)換器具有:電感器以及電容器；第3開(kāi)關(guān)元件，其切換對(duì)所述電感器的通電，所述開(kāi)關(guān)電源裝置還具備:開(kāi)關(guān)頻率控制電路，其以固定導(dǎo)通占空比、并且以與所述負(fù)載的輕重相應(yīng)的開(kāi)關(guān)頻率，針對(duì)所述第I開(kāi)關(guān)元件以及所述第2開(kāi)關(guān)元件，夾著空載時(shí)間交替地進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制；和PWM控制電路，其對(duì)所述第3開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制，并且控制所述第3開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通占空比來(lái)調(diào)整所述絕緣型橋式轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。
[0012]在該結(jié)構(gòu)中，由于諸如以大致50%的導(dǎo)通占空比對(duì)第I開(kāi)關(guān)元件以及第2開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制，因此能夠降低第I開(kāi)關(guān)元件以及第2開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)損耗，從而可有效地進(jìn)行電力變換。此外，導(dǎo)通占空比為固定，并且根據(jù)負(fù)載的輕重來(lái)控制第I開(kāi)關(guān)元件以及第2開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)頻率，從而能夠減少因開(kāi)關(guān)頻率而變化的損耗。例如，在重負(fù)載時(shí)通過(guò)將開(kāi)關(guān)頻率設(shè)定得較高從而脈沖寬度變窄，能夠減少電流波紋，降低導(dǎo)通損耗。此外，在輕負(fù)載時(shí)通過(guò)將開(kāi)關(guān)頻率設(shè)定得較低，從而能夠降低鐵損。
[0013]優(yōu)選所述開(kāi)關(guān)頻率控制電路的構(gòu)成為:將所述負(fù)載為輕負(fù)載時(shí)的所述第I開(kāi)關(guān)元件以及所述第2開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)頻率設(shè)定得比所述負(fù)載為重負(fù)載時(shí)的開(kāi)關(guān)頻率低。
[0014]在該結(jié)構(gòu)中，在重負(fù)載時(shí)通過(guò)將開(kāi)關(guān)頻率設(shè)定得較高，從而脈沖寬度變窄，由此能夠減少電流波紋，降低導(dǎo)通損耗。此外，在輕負(fù)載時(shí)通過(guò)將開(kāi)關(guān)頻率設(shè)定得較低，從而能夠降低鐵損。
[0015]也可以構(gòu)成為:所述開(kāi)關(guān)頻率控制電路檢測(cè)向所述負(fù)載的輸出電流并根據(jù)所述輸出電流來(lái)控制所述開(kāi)關(guān)頻率。
[0016]在該結(jié)構(gòu)中，通過(guò)根據(jù)負(fù)載的輕重來(lái)控制開(kāi)關(guān)頻率，從而能夠與負(fù)載的輕重?zé)o關(guān)地進(jìn)行高效率的電力變換。
[0017]也可以構(gòu)成為:所述開(kāi)關(guān)頻率控制電路對(duì)所述變壓器的初級(jí)側(cè)設(shè)置的元件中流過(guò)的初級(jí)側(cè)電流進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)所述初級(jí)側(cè)電流來(lái)控制所述開(kāi)關(guān)頻率。
[0018]在該結(jié)構(gòu)中，在變壓器的次級(jí)側(cè)檢測(cè)到電流的情況下，為了從次級(jí)側(cè)向初級(jí)側(cè)傳送檢測(cè)信號(hào)而需要絕緣結(jié)構(gòu)(光耦合器等)，但是在初級(jí)側(cè)進(jìn)行電流檢測(cè)的情況下則不需要絕緣結(jié)構(gòu)。
[0019]也可以構(gòu)成為:所述開(kāi)關(guān)頻率控制電路對(duì)所述變壓器的初級(jí)側(cè)或者次級(jí)側(cè)所設(shè)置的元件的溫度進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)所述溫度來(lái)控制所述開(kāi)關(guān)頻率。
[0020]在該結(jié)構(gòu)中，通過(guò)伴隨著溫度變化的開(kāi)關(guān)控制，能夠有效地進(jìn)行電力變換。
[0021]【發(fā)明的效果】
[0022]根據(jù)本發(fā)明，由于例如能夠以大致50%的導(dǎo)通占空比，對(duì)第I開(kāi)關(guān)元件以及第2開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制，因此能夠降低第I開(kāi)關(guān)元件以及第2開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)損耗，可有效地進(jìn)行電力變換。此外，通過(guò)導(dǎo)通占空比固定、且根據(jù)負(fù)載的輕重來(lái)控制第I開(kāi)關(guān)元件以及第2開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)頻率，從而能夠降低因開(kāi)關(guān)頻率而變化的損耗。例如，在重負(fù)載時(shí)，通過(guò)將開(kāi)關(guān)頻率設(shè)定得較高從而脈沖寬度變窄，能夠減少電流波紋，進(jìn)而能夠降低導(dǎo)通損耗。此外，在輕負(fù)載時(shí)，通過(guò)將開(kāi)關(guān)頻率設(shè)定得較低，從而能夠減少鐵損。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】[0023]圖1是實(shí)施方式I涉及的開(kāi)關(guān)電源裝置的電路圖。[0024]圖2是實(shí)施方式2涉及的開(kāi)關(guān)電源裝置的電路圖。[0025]圖3是實(shí)施方式3涉及的開(kāi)關(guān)電源裝置的電路圖。[0026]【符號(hào)說(shuō)明】[0027]10-升壓轉(zhuǎn)換器電路[0028]20-半橋式轉(zhuǎn)換器電路[0029]30-前級(jí)SW控制電路(PWM控制電路)
[0030]40-后級(jí)SW控制電路(開(kāi)關(guān)頻率控制電路)
[0031 ]50-全橋式轉(zhuǎn)換器電路
[0032]Il-FET (第3開(kāi)關(guān)元件)
[0033]21-FET (第I開(kāi)關(guān)元件)
[0034]22-FET (第2開(kāi)關(guān)元件)
[0035]C1、Cl、Co-平滑電容器
[0036]C21-電容器
[0037]D21、D22-二極管
[0038]T-變壓器
[0039]np-初級(jí)繞組
[0040]ns-次級(jí)繞組
【具體實(shí)施方式】
[0041](實(shí)施方式I)
[0042]圖1是實(shí)施方式I涉及的開(kāi)關(guān)電源裝置的電路圖。開(kāi)關(guān)電源裝置101構(gòu)成為前級(jí)具備非絕緣型轉(zhuǎn)換器，后級(jí)具備絕緣型橋式轉(zhuǎn)換器。本實(shí)施方式中，非絕緣型轉(zhuǎn)換器是升壓轉(zhuǎn)換器電路10，絕緣型橋式轉(zhuǎn)換器是半橋式轉(zhuǎn)換器電路20。開(kāi)關(guān)電源裝置101將從輸入端子Pi ( + )、Pi (_)輸入的直流輸入電壓Vi變換為輸出電壓Vo，提供給與輸出端子Po ( + )、Po (-)連接的負(fù)載(未圖示)。在輸入端子Pi (+)、Pi (-)連接平滑電容器Ci以及升壓轉(zhuǎn)換器電路10。
[0043]升壓轉(zhuǎn)換器電路10由電感器L1、η型MOSFET (以下稱(chēng)為FET) 11、二極管Dl以及平滑電容器Cl構(gòu)成。電感器LI的第I端與升壓轉(zhuǎn)換器電路10的輸入部連接，第2端經(jīng)由二極管Dl而與升壓轉(zhuǎn)換器電路10的輸出部連接。二極管Dl的正極端子與電感器LI連接，負(fù)極端子與升壓轉(zhuǎn)換器電路10的輸出部連接。二極管Dl的負(fù)極端子連接著平滑電容器Cl。FET (本發(fā)明的第3開(kāi)關(guān)元件)11的漏極端子連接于電感器LI與二極管Dl之間的連接點(diǎn)，源極端子連接于地線(xiàn)。此外，F(xiàn)ETll的柵極端子與前級(jí)開(kāi)關(guān)控制電路(以下稱(chēng)為前級(jí)SW控制電路。)30連接，由前級(jí)SW控制電路30進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制。該前級(jí)SW控制電路30相當(dāng)于本發(fā)明的PWM控制電路。
[0044]升壓轉(zhuǎn)換器電路10通過(guò)由前級(jí)SW控制電路30進(jìn)行FETll的導(dǎo)通/截止，從而將輸入電壓Vi升壓至輸出電壓Va。具體而言，在FETll導(dǎo)通時(shí)電感器LI中蓄積能量。并且，在FETll截止時(shí)，對(duì)輸入電壓Vi相加電感器LI的感應(yīng)電壓，從而輸出電壓Va被輸出。
[0045]前級(jí)SW控制電路30中輸入與在后述的變壓器的次級(jí)側(cè)檢測(cè)出的輸出電壓Vo相應(yīng)的反饋電壓Vfbl。再者，圖1中為了方便，僅以一根線(xiàn)表示反饋的路徑。例如，能夠使用光耦合器、脈沖變壓器等的絕緣單元進(jìn)行反饋。具體而言，在輸出端子Po ( + )-Po (-)間連接反饋電路，反饋電路通過(guò)比較輸出端子Po ( + )-Po (-)的電壓的分壓值與基準(zhǔn)電壓從而產(chǎn)生反饋信號(hào)，以絕緣狀態(tài)向前級(jí)SW控制電路30輸出反饋電壓VfbI。
[0046]前級(jí)SW控制電路30具備振蕩器31、比較器32以及驅(qū)動(dòng)器(Drv) 33，以基于反饋電壓Vfbl所決定的導(dǎo)通占空比來(lái)對(duì)FETll進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制。振蕩器31與比較器32的非反轉(zhuǎn)輸入端子(+ )連接，將基準(zhǔn)三角波電壓(斜坡波電壓)向比較器32輸出。比較器32的反轉(zhuǎn)輸入端(_)中被輸入反饋電壓Vfbl。比較器32對(duì)輸入的三角波電壓和反饋電壓Vfbl進(jìn)行比較，生成與比較結(jié)果相應(yīng)的占空(duty)的PWM信號(hào)。驅(qū)動(dòng)器33基于來(lái)自比較器32的PWM信號(hào)，進(jìn)行FETll的導(dǎo)通/截止控制。
[0047]這樣，在本實(shí)施方式涉及的開(kāi)關(guān)電源裝置101的前級(jí)SW控制電路30中，F(xiàn)ETll的導(dǎo)通占空比是通過(guò)反饋電壓Vfb I進(jìn)行控制的。換言之，通過(guò)前級(jí)SW控制電路30控制FET11的導(dǎo)通占空比，來(lái)控制開(kāi)關(guān)電源裝置101的輸出電壓No。
[0048]在升壓轉(zhuǎn)換器電路10的后級(jí)連接具備變壓器的半橋式轉(zhuǎn)換器電路20。半橋式轉(zhuǎn)換器電路20在變壓器的初級(jí)側(cè)具備FET (本發(fā)明的第I開(kāi)關(guān)元件)21、FET (本發(fā)明的第2開(kāi)關(guān)元件)22以及電容器C21。由FET21、22以及電容器C21形成本發(fā)明涉及的交流電壓發(fā)生電路。
[0049]FET21的漏極端子與升壓轉(zhuǎn)換器電路10的輸出部連接，源極端子與變壓器的初級(jí)繞組np的第I端連接。初級(jí)繞組np的第2端與電容器21連接，由FET21、初級(jí)繞組np以及電容器C21形成串聯(lián)電路。
[0050]FET22的漏極端子與初級(jí)繞組np的第I端連接，源極端子經(jīng)由電容器C21而與初級(jí)繞組np的第2端連接。由這些的FET22、電容器C21以及初級(jí)繞組np形成閉環(huán)的電路。
[0051]FET2U22各自的柵極端子與后級(jí)開(kāi)關(guān)控制電路(以下稱(chēng)為后級(jí)SW控制電路)40連接，由后級(jí)SW控制電路40進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制。詳細(xì)而言，F(xiàn)ET21、22夾著空載時(shí)間以大致50%的占空比交替被導(dǎo)通。該后級(jí)SW控制電路40相當(dāng)于本發(fā)明的開(kāi)關(guān)頻率控制電路。
[0052]半橋式轉(zhuǎn)換器電路20在變壓器的次級(jí)側(cè)具備二極管D21、D22、扼流圈L2以及平滑電容器Co。由二極管D21、D22、扼流圈L2以及平滑電容器Co構(gòu)成本發(fā)明的整流電路。變壓器的次級(jí)繞組ns的第I端與二極管D21的正極端子連接，第2端與二極管D22的正極端子連接。二極管D21、D22各自的負(fù)極端子經(jīng)由扼流圈L2以及平滑電容器Co而與輸出端子Po ( + )連接。此外，變壓器的次級(jí)繞組ns具有中間抽頭，中間抽頭與輸出端子Po (-)連接。以下，為了說(shuō)明方便，將第I端與中間抽頭之間的次級(jí)繞組ns稱(chēng)為第I次級(jí)繞組nsl，將第2端與中間抽頭之間的次級(jí)繞組ns稱(chēng)為第2次級(jí)繞組ns2。
[0053]在半橋式轉(zhuǎn)換器電路20中，通過(guò)后級(jí)SW控制電路40，夾著空載時(shí)間以50%的導(dǎo)通占空比交替使FET21、22導(dǎo)通。在FET21導(dǎo)通、FET22截止時(shí)，在FET21、變壓器的初級(jí)繞組np以及電容器C21的路徑中流過(guò)電流IA。在該電流流過(guò)初級(jí)繞組np時(shí)，電容器C21被充電，并且通過(guò)磁耦合在變壓器的次級(jí)繞組ns感應(yīng)出電壓。并且，在變壓器的次級(jí)側(cè)，在第I次級(jí)繞組nsl、二極管D21以及電感器L2的路徑中流過(guò)電流Ic。
[0054]在夾著空載時(shí)間使FET21截止、FET22導(dǎo)通時(shí)，被充電之后的電容器C21進(jìn)行放電，在初級(jí)繞組np以及FET22的路徑中流過(guò)電流IB。在該電流流過(guò)初級(jí)繞組np時(shí),通過(guò)磁率禹合在變壓器的次級(jí)繞組ns感應(yīng)出FET21導(dǎo)通的情況下的逆電壓。并且，在變壓器的次級(jí)側(cè)在第2次級(jí)繞組ns2、二極管D22以及電感器L2的路徑中流過(guò)電流ID。
[0055]后級(jí)SW控制電路40中輸入與檢測(cè)流向負(fù)載的電流而得到的檢測(cè)結(jié)果相應(yīng)的反饋電壓Vfb2。例如，經(jīng)由在輸出端子Po (_)的連接線(xiàn)上所設(shè)置的電流檢測(cè)變壓器以及電阻等來(lái)檢測(cè)出反饋電壓Vfb2。由電流檢測(cè)變壓器對(duì)流向負(fù)載的電流進(jìn)行電壓變換，被變換之后的電壓經(jīng)由電阻進(jìn)行反饋，輸入至后級(jí)SW控制電路40。而且，與反饋電壓Vfbl同樣，反饋電壓Vfb2例如能夠利用光耦合器或脈沖變壓器等的絕緣單元進(jìn)行反饋。
[0056]后級(jí)SW控制電路40由振蕩器(0SC)41、驅(qū)動(dòng)器(Drv)42構(gòu)成。振蕩器41生成導(dǎo)通占空比大致為50%、且與輸入的反饋電壓Vfb2相應(yīng)的頻率的脈沖波，并輸出至驅(qū)動(dòng)器42。具體而言，振蕩器41在負(fù)載為輕負(fù)載、且所輸入的反饋電壓Vfb2較大的情況下，生成頻率比負(fù)載為重負(fù)載時(shí)低的脈沖波。驅(qū)動(dòng)器42基于脈沖波來(lái)夾著空載時(shí)間地使FET21、22交替地進(jìn)行導(dǎo)通/截止。因此，F(xiàn)ET21、22在負(fù)載為輕負(fù)載時(shí)以低的開(kāi)關(guān)頻率、且?jiàn)A著空載時(shí)間的大致50%的導(dǎo)通占空比，交替進(jìn)行導(dǎo)通。此外，F(xiàn)ET21、22在負(fù)載為重負(fù)載時(shí)以高的開(kāi)關(guān)頻率、且?jiàn)A著空載時(shí)間的大致50%的導(dǎo)通占空比，交替進(jìn)行導(dǎo)通。
[0057]由于導(dǎo)通占空比大致為50%，因此能夠使FET21、22高效率地進(jìn)行動(dòng)作，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的電力變換。此外，在重負(fù)載時(shí)通過(guò)提高FET21、22的開(kāi)關(guān)頻率，從而能夠降低各元件中流過(guò)的電流的振幅，能夠降低各元件中的導(dǎo)通損耗。此外，在輕負(fù)載時(shí)通過(guò)降低FET21、22的開(kāi)關(guān)頻率，從而能夠降低鐵損。
[0058]如以上所述，本實(shí)施方式涉及的開(kāi)關(guān)電源裝置101將半橋式轉(zhuǎn)換器電路20的FET2U22的導(dǎo)通占空比固定為大致50%，從而通過(guò)升壓轉(zhuǎn)換器電路10的FETll的導(dǎo)通占空比Da的調(diào)整來(lái)進(jìn)行輸出電壓No的控制。由此，開(kāi)關(guān)電源裝置101可進(jìn)行高效率的電力變換。
[0059]以下，說(shuō)明通過(guò)FETll的導(dǎo)通占空比Da的調(diào)整來(lái)控制輸出電壓Vo的情況。
[0060]在升壓轉(zhuǎn)換器電路10中，在將FETll的導(dǎo)通占空比設(shè)為Da時(shí)，輸入電壓Vi與輸出電壓Va的關(guān)系滿(mǎn)足以下的(I)式。
[0061]Va/Vi=Da/ (l_Da)...(I)
[0062]升壓轉(zhuǎn)換器電路10的輸出電壓Va是與升壓轉(zhuǎn)換器電路10的后級(jí)連接的半橋式轉(zhuǎn)換器電路20的輸入電壓。關(guān)于電壓Va，如以所述(I)式表示電壓Va時(shí)，成為:
[0063]Va=Vi.Da/ (1-Da)...(2)。
[0064]在半橋式轉(zhuǎn)換器電路20中，在設(shè)變壓器的繞組比為η、設(shè)FET21、22的導(dǎo)通占空比為Db時(shí)，成為:
[0065]Vo/Va=Db/ (2η)..*(3)。
[0066]在此，在將初級(jí)繞組np的繞組設(shè)為nl、將次級(jí)繞組np的繞組設(shè)為n2的情況下，n=nl/n2。再者，由于次級(jí)繞組np的繞組n2包含第I次級(jí)繞組nsl和第2次級(jí)繞組ns2，因此(3)式中設(shè)定為1/2倍。因此，在次級(jí)繞組ns不具有中間抽頭的情況下，在(3)式的右邊不設(shè)定1/2倍。在(3)式中代入(2)式時(shí)，滿(mǎn)足以下的(4)式的輸出電壓Vo成為:
[0067]Vo= {Vi.Da/ (l_Da)}.{Db/ (2n) }...(4)。
[0068]FET21、22的導(dǎo)通占空比Db大致固定為50%。S卩、由于上述(4)式中導(dǎo)通占空比Db是固定的，因此輸出電壓Vo能夠通過(guò)FETll的導(dǎo)通占空比Da進(jìn)行控制。
[0069](實(shí)施方式2)
[0070]圖2是實(shí)施方式2涉及的開(kāi)關(guān)電源裝置102的電路圖。實(shí)施方式I中，在變壓器的次級(jí)側(cè)，檢測(cè)負(fù)載中流過(guò)的電流，向后級(jí)SW控制電路40輸入反饋電壓Vfb2，相對(duì)于此，實(shí)施方式2中的不同點(diǎn)在于:對(duì)變壓器的初級(jí)側(cè)流過(guò)的電流進(jìn)行檢測(cè)。另外，也可適當(dāng)變更變壓器的初級(jí)側(cè)檢測(cè)電流的場(chǎng)所。例如，既可以檢測(cè)FET21或者FET22中流過(guò)的電流，也可以檢測(cè)初級(jí)繞組np中流過(guò)的電流。此外，既可以檢測(cè)FETll中流過(guò)的電流，還可以檢測(cè)電感器LI中流過(guò)的電流。
[0071]本實(shí)施方式中，由于在變壓器的初級(jí)側(cè)檢測(cè)電流，因此不需要光耦合器或脈沖變壓器等的絕緣單元。
[0072](實(shí)施方式3)
[0073]圖3是實(shí)施方式3涉及的開(kāi)關(guān)電源裝置103的電路圖。開(kāi)關(guān)電源裝置103取代實(shí)施方式1、2的半橋式轉(zhuǎn)換器電路20而具備全橋式轉(zhuǎn)換器電路50。
[0074]全橋式轉(zhuǎn)換器電路50具備FET51、52、53、54。FET51、52、53、54進(jìn)行橋式配置，在FET5U52的連接點(diǎn)、以及FET53、54的連接點(diǎn)連接初級(jí)繞組np。詳細(xì)而言，由FET51、初級(jí)繞組np以及FET54形成串聯(lián)電路，連接于全橋式轉(zhuǎn)換器電路50的輸入部。此外，由FET53、初級(jí)繞組np以及FET52形成串聯(lián)電路，連接于全橋式轉(zhuǎn)換器電路50的輸入部。
[0075]在全橋式轉(zhuǎn)換器電路50中，后級(jí)SW控制電路40使FET51、54同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)通/截止，使FET52、53同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)通/截止。此外，后級(jí)SW控制電路40以大致50%的固定導(dǎo)通占空比、且根據(jù)反饋電壓Vfb2所控制的開(kāi)關(guān)頻率，使FET51、54、和FET52、53交替導(dǎo)通。
[0076]再者，與實(shí)施方式I同樣，通過(guò)調(diào)整升壓轉(zhuǎn)換器電路10的FETll的導(dǎo)通占空比來(lái)控制輸出電壓Vo。
[0077]如上述結(jié)構(gòu)那樣，即便形成全橋型的DC-DC轉(zhuǎn)換器，也能夠與實(shí)施方式I同樣地進(jìn)行高效率的電力變換。
[0078]以上，說(shuō)明了本發(fā)明的開(kāi)關(guān)電源裝置，但是該具體結(jié)構(gòu)能可適當(dāng)進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，上述實(shí)施方式中記載的作用以及效果只不過(guò)列舉了根據(jù)本發(fā)明所產(chǎn)生的最佳的作用以及效果，基于本發(fā)明所得到的作用以及效果并不限定于上述實(shí)施方式所記載的內(nèi)容。
[0079]例如，各實(shí)施方式中，開(kāi)關(guān)電源裝置也可以構(gòu)成為:通過(guò)熱敏電阻等來(lái)檢測(cè)在變壓器的初級(jí)側(cè)或者次級(jí)側(cè)設(shè)置的元件、例如電感器L1、FET21、22、或二極管D21、22等的元件溫度，并檢測(cè)后級(jí)SW控制電路40中所輸入的反饋電流Vfb2。
【權(quán)利要求】
1.一種開(kāi)關(guān)電源裝置，具備:非絕緣型轉(zhuǎn)換器，其對(duì)輸入的輸入電源電壓進(jìn)行升壓從而輸出直流電壓；和絕緣型橋式轉(zhuǎn)換器，其被輸入從所述非絕緣型轉(zhuǎn)換器輸出的直流電壓，向負(fù)載輸出直流電壓，所述絕緣型橋式轉(zhuǎn)換器具有:變壓器，其具備初級(jí)繞組以及次級(jí)繞組；交流電壓發(fā)生電路，其與所述初級(jí)繞組相連接，具有第I開(kāi)關(guān)元件和第2開(kāi)關(guān)元件，通過(guò)所述第I開(kāi)關(guān)元件以及所述第2開(kāi)關(guān)元件的切換，由所輸入的直流電壓產(chǎn)生交流電壓，并施加至所述初級(jí)繞組；和整流電路，其與所述次級(jí)繞組連接，對(duì)通過(guò)與所述初級(jí)繞組之間的磁耦合而在所述次級(jí)繞組中感應(yīng)出的電壓進(jìn)行整流，并向負(fù)載輸出，所述非絕緣型轉(zhuǎn)換器具有:電感器以及電容器；第3開(kāi)關(guān)元件，其切換對(duì)所述電感器的通電，所述開(kāi)關(guān)電源裝置還具備:開(kāi)關(guān)頻率控制電路，其以固定導(dǎo)通占空比且以與所述負(fù)載的輕重相應(yīng)的開(kāi)關(guān)頻率，夾著空載時(shí)間交替地對(duì)所述第I開(kāi)關(guān)元件以及所述第2開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制；和PWM控制電路，其對(duì)所述第3開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制，并且控制所述第3開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通占空比來(lái)調(diào)整所述絕緣型橋式轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)電源裝置，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)頻率控制電路的構(gòu)成是將所述負(fù)載為輕負(fù)載時(shí)的所述第I開(kāi)關(guān)元件以及所述第2開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)頻率設(shè)定得比所述負(fù)載為重負(fù)載時(shí)的開(kāi)關(guān)頻率低。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開(kāi)關(guān)電源裝置，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)頻率控制電路檢測(cè)向所述負(fù)載輸出的輸出電流，根據(jù)所述輸出電流來(lái)控制所述開(kāi)關(guān)頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開(kāi)關(guān)電源裝置，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)頻率控制電路對(duì)所述變壓器的初級(jí)側(cè)所設(shè)置的元件中流過(guò)的初級(jí)側(cè)電流進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)所述初級(jí)側(cè)電流來(lái)控制所述開(kāi)關(guān)頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開(kāi)關(guān)電源裝置，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)頻率控制電路對(duì)所述變壓器的初級(jí)側(cè)或者次級(jí)側(cè)所設(shè)置的元件的溫度進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)所述溫度來(lái)控制所述開(kāi)關(guān)頻率。
【文檔編號(hào)】H02M1/08GK103516197SQ201310230891
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月14日
【發(fā)明者】志治肇 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所