反饋電路、dc/dc轉(zhuǎn)換器、控制器、電源適配器及電子設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及DC/DC轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]以電視機(jī)、冰箱為代表的各種各樣的家電產(chǎn)品接受來自外部的商用交流電進(jìn)行工作。以筆記本電腦、手機(jī)終端、平板終端為代表的電子設(shè)備也能基于商用交流電進(jìn)行工作，或者能通過商用交流電對內(nèi)置于設(shè)備的電池進(jìn)行充電。這樣的家電產(chǎn)品、電子設(shè)備(以下總稱作電子設(shè)備)中內(nèi)置了對商用交流電壓進(jìn)行AC/DC(交流/直流)轉(zhuǎn)換的電源裝置(AC/DC轉(zhuǎn)換器)?；蛘?，也有在電子設(shè)備外部的電源適配器(AC適配器)中內(nèi)置AC/DC轉(zhuǎn)換器的情況。
[0003]圖1是表示本發(fā)明人研究的AC/DC轉(zhuǎn)換器100r的基本構(gòu)成的功能塊圖。AC/DC轉(zhuǎn)換器100r主要包括濾波器102、整流電路104、平滑電容器106及DC/DC轉(zhuǎn)換器200r。
[0004]商用交流電壓VAC被介由保險(xiǎn)絲及輸入電容器(未圖示)輸入濾波器102。濾波器102除去商用交流電壓VAe的噪聲。整流電路104是對商用交流電壓VAe進(jìn)行全波整流的二極管橋電路。整流電路104的輸出電壓被平滑電容器106平滑化，并被轉(zhuǎn)換成直流電壓VlN。
[0005]絕緣型的DC/DC轉(zhuǎn)換器200r在輸入端子P1接受直流電壓VIN，將其降壓后，將被穩(wěn)定為目標(biāo)值的輸出電壓V-提供給輸出端子P2上所連接的負(fù)載(未圖示)。
[0006]DC/DC轉(zhuǎn)換器200r包括初級側(cè)控制器202、光電耦合器204、并聯(lián)穩(wěn)壓器(Shuntregulator) 206、輸出電路210及其它電路部件。輸出電路210包括變壓器T1、二極管D1、輸出電容器C1、開關(guān)晶體管Ml。輸出電路210的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一般的反馳式(flyback)轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)，故省略說明。
[0007]通過開關(guān)晶體管Ml的開關(guān)，輸入電壓VIN被降壓，生成輸出電壓V.。并且，控制器202通過調(diào)節(jié)開關(guān)晶體管Ml的開關(guān)的占空比，使輸出電壓V.穩(wěn)定在目標(biāo)值。
[0008]DC/DC轉(zhuǎn)換器200r的輸出電壓V.被電阻R1、R2分壓。并聯(lián)穩(wěn)壓器206將分壓后的電壓(電壓檢測信號)VS與預(yù)定的基準(zhǔn)電壓VREF(未圖示)的誤差放大，并從光電耦合器204的輸入側(cè)的發(fā)光元件(發(fā)光二極管)吸引(灌)與誤差相應(yīng)的誤差電流IERR。
[0009]光電耦合器204的輸出側(cè)的受光元件(光電晶體管)中流過與次級側(cè)的誤差電流IERR相應(yīng)的反饋電流IFB。該反饋電流。被電阻及電容器平滑化，被輸入到控制器202的反饋(FB)端子?？刂破?02基于FB端子的電壓(反饋電壓)VFB調(diào)節(jié)開關(guān)晶體管Ml的占空比。
[0010][在先技術(shù)文獻(xiàn)]
[0011][專利文獻(xiàn)]
[0012][專利文獻(xiàn)1]日本特開2010-074959號公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]〔發(fā)明所要解決的課題〕
[0014]在絕緣型DC/DC轉(zhuǎn)換器中，不僅在初級側(cè)，在次級側(cè)也可能發(fā)生過電壓狀態(tài)、溫度異常、過電流狀態(tài)等異常，但圖1的構(gòu)成卻無法檢測它，且在次級側(cè)也沒有電路保護(hù)功能。
[0015]本發(fā)明是鑒于這樣的課題研發(fā)的，其一個(gè)方案的例示性目的之一在于提供一種能檢測次級側(cè)的異常，并能在異常發(fā)生時(shí)保護(hù)電路的DC/DC轉(zhuǎn)換器。
[0016]〔用于解決課題的手段〕
[0017]本發(fā)明的一個(gè)方案涉及被配置在絕緣同步整流型DC/DC轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)的反饋電路。絕緣同步整流型DC/DC轉(zhuǎn)換器包括:一種被配置在絕緣同步整流型DC/DC轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)的反饋電路，其特征在于，
[0018]所述絕緣同步整流型DC/DC轉(zhuǎn)換器包括:具有初級繞組及次級繞組的變壓器；與變壓器的初級繞組連接的開關(guān)晶體管；與變壓器的次級繞組連接的同步整流晶體管；反饋用光電耦合器；與反饋用光電耦合器的輸出側(cè)連接、根據(jù)來自反饋用光電耦合器的反饋信號使開關(guān)晶體管開關(guān)的初級側(cè)控制器；控制同步整流晶體管的同步整流控制器；以及與反饋用光電耦合器的輸入側(cè)連接的反饋電路。反饋電路包括:所述反饋電路包括:與光電耦合器的輸入側(cè)連接的光電親合器連接端子；將與DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓相應(yīng)的電壓檢測信號同其目標(biāo)電壓的誤差進(jìn)行放大，介由光電耦合器連接端子從光電耦合器的輸入側(cè)吸引與誤差相應(yīng)的電流的誤差放大器；在檢測到DC/DC轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)的異常時(shí)使異常檢測信號置于有效的異常檢測電路；以及保護(hù)電路，與光電耦合器連接端子連接，在異常檢測信號被置于有效時(shí)，介由光電耦合器連接端子對反饋用光電耦合器進(jìn)行作用，使得基于誤差放大器的反饋?zhàn)兂蔁o效、開關(guān)晶體管的導(dǎo)通時(shí)間減少。本反饋電路被封裝于一個(gè)模塊。
[0019]根據(jù)該方案，通過在具有誤差放大器的反饋電路中一并集成異常檢測電路，能夠檢測DC/DC轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)的異常狀態(tài)。并且當(dāng)檢測到異常時(shí)，通過保護(hù)電路使基于誤差放大器的電壓反饋無效化，使開關(guān)晶體管的占空比下降，從而能使提供給次級側(cè)的功率下降、能夠保護(hù)電路。此外，不采用由分立式元件構(gòu)成的并聯(lián)穩(wěn)壓器，而是采用被集成于半導(dǎo)體基板的誤差放大器，由此能夠降低耗電。
[0020]誤差放大器可以包括:將電壓檢測信號與其目標(biāo)電壓的誤差放大的差動放大器；以及輸出晶體管，其基極/柵極被輸入差動放大器的輸出信號，其發(fā)射極/源極接地，其集電極/漏極與光電耦合器連接端子連接。保護(hù)電路可以包括輸出晶體管，其基極/柵極被輸入異常檢測信號，其發(fā)射極/源極接地，其集電極/漏極與光電耦合器連接端子連接。
[0021]—個(gè)方案的反饋電路可以還包括過電流保護(hù)電路，將與流過DC/DC轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)的電流相應(yīng)的電流檢測信號同其上限電平的誤差進(jìn)行放大，并介由光電耦合器連接端子從光電親合器的輸入側(cè)吸引與誤差相應(yīng)的電流。
[0022]由此，能夠利用電壓反饋路徑實(shí)現(xiàn)過電流保護(hù)。
[0023]過電流保護(hù)電路可以具有與誤差放大器同樣的構(gòu)成。由此能實(shí)現(xiàn)下垂特性。
[0024]異常檢測電路可以被構(gòu)成得能檢測DC/DC轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)的過電壓狀態(tài)和過熱狀態(tài)的至少一者。
[0025]—個(gè)方案的反饋電路可以還包括:被設(shè)在輸出晶體管的集電極/漏極與光電耦合器連接端子之間的二極管；接受光電耦合器連接端子的電壓，使其穩(wěn)定而生成內(nèi)部電源電壓的內(nèi)部穩(wěn)壓器。
[0026]由此，不論反饋的狀態(tài)或有無檢測到異常，都能將光電耦合器連接端子的電壓箝位得比二極管的齊納電壓高，故能使內(nèi)部電源電壓穩(wěn)定。
[0027]本發(fā)明的另一方案涉及絕緣同步整流DC/DC轉(zhuǎn)換器。絕緣同步整流DC/DC轉(zhuǎn)換器可以包括:具有初級繞組及次級繞組的變壓器；與變壓器的初級繞組連接的開關(guān)晶體管；與變壓器的次級繞組連接的同步整流晶體管；反饋用光電耦合器；與反饋用光電耦合器的輸出側(cè)連接、根據(jù)來自反饋用光電耦合器的反饋信號使開關(guān)晶體管開關(guān)的初級側(cè)控制器；控制同步整流晶體管的同步整流控制器；以及與反饋用光電耦合器的輸入側(cè)連接的上述任一種反饋電路。
[0028]本發(fā)明的另一方案涉及一種被配置在絕緣同步整流型DC/DC轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)、控制DC/DC轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)的同步整流晶體管的同步整流控制器。絕緣同步整流型DC/DC轉(zhuǎn)換器包括:具有初級繞組及次級繞組的變壓器；與變壓器的初級繞組連接的開關(guān)晶體管；與變壓器的次級繞組連接的同步整流晶體管；光電耦合器；與光電耦合器的輸出側(cè)連接、根據(jù)來自光電耦合器的反饋信號使開關(guān)晶體管開關(guān)的初級側(cè)控制器。同步整流控制器包括:使同步整流晶體管開關(guān)的驅(qū)動電路；與光電耦合器的輸入側(cè)連接的光電耦合器連接端子；將與DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓相應(yīng)的電壓檢測信號同其目標(biāo)電壓的誤差放大，并介由光電耦合器連接端子從光電耦合器的輸入側(cè)吸引與誤差相應(yīng)的電流的誤差放大器；當(dāng)檢測到DC/DC轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)的異常時(shí)，將異常檢測信號置于有效的異常檢測電路；與光電耦合器連接端子連接，在異常檢測信號被置于有效時(shí)，介由光電耦合器連接端子對反饋用光電耦合器進(jìn)行作用，使得基于誤差放大器的反饋?zhàn)兂蔁o效、開關(guān)晶體管的導(dǎo)通時(shí)間減少的保護(hù)電路。本同步整流控制器被封裝于一個(gè)模塊。
[0029]根據(jù)該方案，在同步整流控制器中一并集成了誤差放大器及異常檢測電路，由此能檢測DC/DC轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)的異常狀態(tài)。并且在檢測到異常時(shí)，能通過保護(hù)電路使基于誤差放大器的電壓反饋無效化，使開關(guān)晶體管的占空比下降，從而能使提供給次級側(cè)的功率下降，能保護(hù)電路。另外，通過取代由分立式元件構(gòu)成的并聯(lián)穩(wěn)壓器地采用被集成于半導(dǎo)體基板的誤差放大器，能降低耗電。
[0030]可以是:異常檢測電路及誤差放大器的集合與驅(qū)動電路的電源層是獨(dú)立的，且它們的地層是獨(dú)立的。
[0031]由此，能將同步整流晶體管配置在變壓器的次級繞組的高電位側(cè)(輸出端子側(cè))。
[0032]同步整流晶體管可以被插入次級繞組的高電位側(cè)，變壓器可以還具有設(shè)在其次級側(cè)的輔助繞組。DC/DC轉(zhuǎn)換器可以被構(gòu)成為利用輔助繞組生成以同步整流晶體管和次級繞組之間的線的電位為基準(zhǔn)的外部電源電壓，可以是驅(qū)動電路的地層被供給線的電位，驅(qū)動電路的電源層被供給外部電源電壓。
[0033]可以是誤差放大器及異常檢測電路的共通的電源層被供給基于光電耦合器連接端子的電壓而生成的內(nèi)部電源電壓，誤差放大器及異常檢測電路的共通的地層被供給DC/DC轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)的接地電位。
[0034]本發(fā)明的另一方案涉及絕緣同步整流DC/DC轉(zhuǎn)換器。絕緣同步整流DC/DC轉(zhuǎn)換器可以包括:具有初級繞組及次級繞組的變壓器；與變壓器的初級繞組連接的開關(guān)晶體管；與變壓器的次級繞組連接的同步整流晶體管；輸出電容器；光電耦合器；使同步整流晶體管開關(guān)，并將與輸出電容器的輸出電壓同其目標(biāo)電平的誤差相應(yīng)的電流提供給光電親合器的輸入側(cè)的上述任一種同步整流控制器；以及與光電耦合器的輸出側(cè)連接、根據(jù)與同步整流控制器生成的電流相應(yīng)的反饋信號驅(qū)動開關(guān)晶體管的初級側(cè)控制器。
[0035]本發(fā)明的再一個(gè)方案也是一種絕緣同步整流型DC/DC轉(zhuǎn)換器。該絕緣同步整流型DC/DC轉(zhuǎn)換器包括:具有初級繞組及次級繞組的變壓器；與變壓器的初級繞組連接的開關(guān)晶體管；與變壓器的次級繞組連接的同步整流晶體管；光電耦合器；與光電耦合器的輸出側(cè)連接、根據(jù)來自光電耦合器的反饋信號使開關(guān)晶體管開關(guān)的初級側(cè)控制器；使同步整流晶體管開關(guān)的驅(qū)動電路；將與DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓相應(yīng)的電壓檢測信號同其目標(biāo)電壓的誤差放大，從光電耦合器的輸入側(cè)吸引與誤差相應(yīng)的電流的誤差放大器；在檢測到DC/DC轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)的異常時(shí)，將異常檢測信號置于有效的異常檢測電路；當(dāng)異常檢測信號被置于有效時(shí)，介由光電耦合器連接端子對反饋用光電耦合器進(jìn)行作用，使得基于誤差放大器的反饋?zhàn)兂蔁o效、開關(guān)晶體管的導(dǎo)通時(shí)間減少的保護(hù)電路。
[0036]DC/DC轉(zhuǎn)換器可以是反馳式，也可以是正向式。
[0037]本發(fā)明的另一方案涉及電源裝置(AC/DC轉(zhuǎn)換器)。電源裝置包括:對商用交流電壓進(jìn)行濾波的濾波器；對濾波器的輸出電壓進(jìn)行全波整流的二極管整流電路；使二極管整流電路的輸出電壓平滑化，生成直流輸入電壓的平滑電容器；使直流輸入電壓降壓提供給負(fù)載的上述DC/DC轉(zhuǎn)換器。