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)明涉及在電子設(shè)備等中使用的開關(guān)電源，尤其涉及能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的電源的啟 動(dòng)動(dòng)作的開關(guān)電源裝置。
背景技術(shù)：
以往，在OA設(shè)備和民用設(shè)備等中采用開關(guān)電源裝置，該開關(guān)電源裝置通過控制開 關(guān)元件導(dǎo)通/截止來進(jìn)行輸出電壓控制。近年來，基于對(duì)環(huán)境保護(hù)及節(jié)能的考慮，要求開關(guān) 電源裝置的高效率化。為了抑制開關(guān)電源裝置中的開關(guān)元件的損耗，有采用電壓諧振或電 流諧振的裝置，控制其諧振動(dòng)作的控制電路通常利用單片的集成電路構(gòu)成。圖6是表示以往的開關(guān)電源裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。該開關(guān)電源裝置是模擬諧振型 開關(guān)電源裝置，如圖6所示，具有交流電源1、電橋整流器DB、平滑用電容器Cl、變壓器T、 開關(guān)元件Q1、電流檢測(cè)電阻R1、整流用二極管D1、輸出電容器C2、誤差放大器4、光耦合器 PCa、PCb、電容器C9、輔助電源用電容器C10、二極管D10、和用于控制開關(guān)元件Ql的控制部 3b ο控制部3b具有作為外部輸入端子與開關(guān)元件Ql的漏極端子連接的啟動(dòng)器端子、 電源的輸入端子(Vcc端子)、反饋信號(hào)輸入端子(FB端子)、過電流保護(hù)端子(0C端子)、 變壓器T的輔助繞組D的電壓檢測(cè)端子(ZC端子)、用于向開關(guān)元件Ql輸出控制信號(hào)的DR 端子、以及控制部3b的接地端子(GND端子)。變壓器T具有一次繞組P和二次繞組S和輔助繞組D，向二次側(cè)電路傳遞能量。并 且，開關(guān)元件Ql與變壓器T的一次繞組P連接。誤差放大器4連接在Vout-SG之間，根據(jù)輸出電壓Vout與內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓之差， 控制流過光耦合器PCa的電流。光耦合器PCa利用發(fā)光二極管構(gòu)成，將針對(duì)基準(zhǔn)電壓的誤 差反饋到一次側(cè)。并且，光耦合器PCb是根據(jù)光耦合器PCa的發(fā)光二極管的光而動(dòng)作的光 電晶體管，其集電極與控制部3b的FB端子連接，同時(shí)發(fā)射極與GND連接?？刂撇?b用的輔助電源構(gòu)成為使二極管DlO和電容器ClO與輔助繞組D連接，對(duì) 在變壓器T的輔助繞組D感應(yīng)出的電壓進(jìn)行整流平滑，同時(shí)對(duì)自身具有的電容器ClO充電， 向控制部3b的Vcc端子供給電力。在開關(guān)元件Ql截止的期間中，在二次繞組S感應(yīng)的電 壓通過整流用的二極管Dl和輸出電容器C2被整流平滑，并作為二次側(cè)輸出電壓從Vout輸 出給負(fù)載。并且，控制部3b如圖6所示，由啟動(dòng)器StartUp、內(nèi)部電源Reg、邏輯電路NORl、 ORl、比較器BD、F、OCP、觸發(fā)器FFl、電阻R4、R5、R6、二極管D3、基準(zhǔn)電壓Vz、Voc、驅(qū)動(dòng)電路 BF構(gòu)成。內(nèi)部電源Reg根據(jù)由Vcc端子供給的電力使控制部3b啟動(dòng)，同時(shí)向控制部3b整 體供給其進(jìn)行動(dòng)作所需要的電力。并且，啟動(dòng)器StartUp在電源接通時(shí)向內(nèi)部電源Vcc端 子供給預(yù)定的電壓，在控制部3b的振蕩開始后停止供給，由此被切換為從變壓器T的輔助 繞組D進(jìn)行整流得到的輔助電源。
內(nèi)部電源Reg的電壓Vreg通過在外部與FB端子連接的光耦合器PCb和電容器 C9，在FB端子生成來自二次側(cè)的反饋電壓。內(nèi)部電源Reg的電壓Vreg通過電阻R4和二極管D3和電阻R5和電阻R6與GND 連接，F(xiàn)B端子與電阻R4和二極管D3的陽極連接。并且，電阻R5和電阻R6與比較器F的 反轉(zhuǎn)端子連接，并被提供與FB端子電壓成正比的電壓。OC端子與開關(guān)元件Ql的源極端子和電阻Rl連接，并被施加與流過開關(guān)元件Ql的 電流量對(duì)應(yīng)的電壓，向比較器F的非反轉(zhuǎn)端子及比較器OCP的非反轉(zhuǎn)端子輸出電壓信號(hào)。在從控制電路3的OC端子輸出的與流過開關(guān)元件Ql的電流量對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)， 超過反轉(zhuǎn)輸入端子的電壓Vfb的情況下，比較器F輸出H信號(hào)。由此，在OC端子電壓信號(hào) 的電壓值超過FB端子示出的與來自二次側(cè)的反饋量對(duì)應(yīng)的電壓值vfb時(shí)，比較器F將H電 平的信號(hào)通過OR電路ORl輸入觸發(fā)器FFl的S端子，通過邏輯電路NORl和驅(qū)動(dòng)電路BF使 開關(guān)元件Ql截止，并能夠?qū)⒍蝹?cè)的輸出電壓值控制為一定值。在從OC端子輸出的電壓信號(hào)超過基準(zhǔn)電壓值VOC的情況下，比較器OCP把流過開 關(guān)元件Ql的電流量視為過電流，并輸出H信號(hào)。在通過比較器0CP、比較器F中的任一個(gè)比較器輸入了 H信號(hào)的情況下，邏輯電路 ORl將H信號(hào)輸出給觸發(fā)器FFl的S端子。比較器BD的非反轉(zhuǎn)端子與ZC端子連接，ZC端子通過電阻R3與變壓器T的輔助繞 組D連接。比較器BD的反轉(zhuǎn)端子與基準(zhǔn)電壓Vz連接，比較器BD的輸出端子與觸發(fā)器FFl 的R端子及邏輯電路NORl的一個(gè)輸入端子連接。比較器BD將輔助繞組D的反饋電壓與基準(zhǔn)電壓Vz進(jìn)行比較，將變壓器T的儲(chǔ)存 能量通過二次繞組S向二次側(cè)釋放能量后，檢測(cè)出繞組電壓的極性已反轉(zhuǎn)。在輔助繞組D 的繞組電壓低于基準(zhǔn)電壓Vz的時(shí)間點(diǎn)，比較器BD的輸出端子向觸發(fā)器FFl的R端子和邏 輯電路NORl輸出L信號(hào)，并通過反饋電路BF使開關(guān)元件Ql從截止變?yōu)閷?dǎo)通。觸發(fā)器FFl根據(jù)輸入S端子的信號(hào)和輸入R端子的信號(hào)，從Q端子輸出控制信號(hào)。 觸發(fā)器FFl的Q端子與邏輯電路NORl的另一個(gè)輸入端子連接。并且，邏輯電路NORl的輸 出與驅(qū)動(dòng)電路BF連接。開關(guān)元件Ql根據(jù)邏輯電路NORl的輸出被控制導(dǎo)通/截止。下面，說明以往的開關(guān)電源裝置的動(dòng)作。首先，通過交流電源1輸出的正弦波電壓 在電橋整流器DB被實(shí)施整流，通過平滑電容器Cl、再通過變壓器T的一次繞組P輸出給開 關(guān)元件Ql的漏極端子。開關(guān)元件Ql由控制部3b控制導(dǎo)通/截止，使電流流過二次繞組S 及輔助繞組D，以便向變壓器T的各個(gè)繞組供給能量。流過二次繞組S的電流通過二極管Dl和輸出電容器C2被實(shí)施整流平滑，成為直 流電力，并從Vout輸出給外部的負(fù)載。通過反復(fù)進(jìn)行開關(guān)元件Ql的導(dǎo)通/截止動(dòng)作，Vout的輸出電壓緩慢上升，在達(dá)到 利用誤差放大器4設(shè)定的基準(zhǔn)電壓時(shí)，流過光耦合器PCa的光電二極管的電流增加。此時(shí)， 由于流過光耦合器PCb的光電二極管的電流增加，所以電容器C9放電，F(xiàn)B端子的電壓下降。 由此，控制部3b按照上面所述通過比較器F、邏輯電路0R1、觸發(fā)器FF1、邏輯電路NORlJl 存電路BF，控制開關(guān)元件Ql，使Vout的輸出電壓變穩(wěn)定。 流過輔助繞組D的電流通過二極管DlO和電容器ClO被實(shí)施整流平滑，并被用作 控制部3b的輔助電源，向Vcc端子供給電力。如上面所述，在Vcc端子一次達(dá)到啟動(dòng)電壓時(shí)，來自啟動(dòng)器Startup的電力供給停止，所以針對(duì)啟動(dòng)后的Vcc端子的電力供給由包括輔 助繞組D和二極管DlO和電容器ClO的輔助電源電路進(jìn)行。輔助繞組D的極性與二次繞組 S相同，所以Vcc的電壓與Vout的輸出電壓成正比。這里，開關(guān)元件Ql由截止變?yōu)閷?dǎo)通的動(dòng)作，利用了在變壓器T的二次繞組S釋放 電力后產(chǎn)生的變壓器的振蕩波形。即，對(duì)應(yīng)于變壓器的輔助繞組D的振蕩波形的波谷，使開 關(guān)元件Ql導(dǎo)通。并且，為了防止錯(cuò)誤動(dòng)作，使具有由于剛剛截止后的振蕩而不能再導(dǎo)通的時(shí)間，另 外為了降低較小負(fù)載時(shí)的開關(guān)損耗，延長(zhǎng)截止時(shí)間并形成低開關(guān)頻率，采取這種手段等的 技術(shù)例如已在日本特開2002-315330號(hào)公報(bào)中公開。先行技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1日本特開2002-315330號(hào)公報(bào)前面敘述的模擬諧振型振蕩扼流轉(zhuǎn)換器是自激式振蕩，所以根據(jù)輸入電壓及負(fù)載 條件而變動(dòng)，但是考慮到效率提高和可聽頻率提高，往往在所述條件的范圍內(nèi)將振蕩頻率 設(shè)定為20 [kHz]附近。圖7表示現(xiàn)有技術(shù)的疑似諧振型振蕩扼流轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作波形的一部分。圖7(a)表示流過開關(guān)元件Ql的電流波形，圖7(b)表示流過二次側(cè)二極管Dl的 電流波形，圖7(c)表示開關(guān)元件Ql的漏極一源極間電壓波形。時(shí)刻tl t2表示開關(guān)元件Ql導(dǎo)通的狀態(tài)，時(shí)刻t2 t4表示開關(guān)元件Ql截止 的狀態(tài)，其中，時(shí)刻t2 t3是從二次繞組S釋放變壓器T的儲(chǔ)存能量的期間，是電流流過 二次側(cè)二極管Dl的期間，時(shí)刻t3 t4是變壓器T振蕩的1/2周期。這里，疑似諧振型振蕩扼流轉(zhuǎn)換器的自激式振蕩的周期利用下式(4)表示。Ton=開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間Toff=開關(guān)截止時(shí)間Lp = 一次繞組P的電感值Vin=輸入電壓Vo=輸出電壓Ippk = 一次繞組電流的峰值Ispk = 二次繞組電流的峰值Vf = 二次側(cè)整流二極管的順時(shí)針電壓
Cqr =電壓諧振電容器電容Cmos =開關(guān)元件的主端子間電容Ton = (Lp/Vin) X Ippk- (1)Toff = (Ls X Ispk) / (Vo X Vf)... (2)7Yc = 2 χ Π χ (Lp χ (Cqr + Cmos))."(3)振蕩扼流轉(zhuǎn)換器的周期=Ton+Toff+TlC//2…(4)根據(jù)式⑴得知輸入電壓越低Ton時(shí)間越長(zhǎng)的趨勢(shì)，根據(jù)式(2)得知輸出電壓越 低Toff時(shí)間越長(zhǎng)的趨勢(shì)。因此，在電源啟動(dòng)時(shí)是從輸入電壓較低的狀態(tài)開始，而且輸出電壓是從OV開始，所以周期是較長(zhǎng)的時(shí)間，存在自激式振蕩的模擬諧振型振蕩扼流轉(zhuǎn)換器的電源啟動(dòng)時(shí)的開 關(guān)頻率降低到可聽頻帶的問題。這個(gè)問題是如先行技術(shù)文獻(xiàn)那樣利用設(shè)定截止時(shí)間、延長(zhǎng) 截止時(shí)間的方法不能解決的本質(zhì)內(nèi)容。并且，在民用設(shè)備中，存在在電源啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生刺耳聲音的不良問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的電源啟動(dòng)動(dòng)作的開 關(guān)電源裝置。為了解決上述問題，本發(fā)明的開關(guān)電源裝置具有與變壓器的一次繞組連接的開關(guān) 元件，當(dāng)在所述變壓器的一次側(cè)輸入了電壓時(shí)，控制電路對(duì)所述開關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通/截止 控制，由此對(duì)在所述變壓器的二次繞組感應(yīng)的電壓進(jìn)行整流平滑而輸出給負(fù)載，所述開關(guān) 電源裝置的特征在于，在啟動(dòng)時(shí)的期間，進(jìn)行基于PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度 調(diào)制)控制的導(dǎo)通/截止控制，在啟動(dòng)后切換為頻率控制，穩(wěn)定地控制輸出給負(fù)載的電壓。并且，本發(fā)明的特征在于，從PWM控制到頻率控制的切換兼作軟啟動(dòng)期間。并且，本發(fā)明的特征在于，在所述PWM控制中，將導(dǎo)通時(shí)間固定或者將截止時(shí)間固 定。并且，本發(fā)明的特征在于，在所述軟啟動(dòng)期間，階段地增加流過開關(guān)元件的電流來 進(jìn)行限制。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電源啟動(dòng)動(dòng)作的開關(guān)電源裝置，而不會(huì)降 低電源效率。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置的結(jié)構(gòu)概況。圖2是說明本發(fā)明的第1實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置的啟動(dòng)時(shí)的動(dòng)作的圖。圖3是說明本發(fā)明的第1實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置的一次側(cè)控制電路的圖。圖4是說明本發(fā)明的第1實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置的動(dòng)作的時(shí)序圖。圖5是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置的一次側(cè)控制電路的結(jié)構(gòu)圖。圖6是現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)電源裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。圖7是表示現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)電源裝置的動(dòng)作波形的一部分的圖。標(biāo)號(hào)說明1交流電源；2開關(guān)電源裝置；DB電橋整流器；3、3a、3b —次側(cè)控制電路；4誤差放大器；T變壓器；P變壓器T的一次繞組；S變壓器T的二次繞組；D變壓器T的輔助繞組； Rl R6、R6a電阻；Cl C3、C9、C10電容器；D1、D3、D10 二極管；Ql開關(guān)元件；PCa、PCb光 耦合器；0CP, F, BD比較器；FFl觸發(fā)器；BF緩存電路；N0R1、0R1、0R2、NOTl邏輯電路；Voc, Vz基準(zhǔn)電壓。
具體實(shí)施例方式下面，參照

用于實(shí)施本發(fā)明的方式。實(shí)施例1
圖1是本發(fā)明的開關(guān)電源裝置的結(jié)構(gòu)圖的概況。圖1所示的開關(guān)電源裝置2的電力轉(zhuǎn)換電路是模擬諧振型振蕩扼流轉(zhuǎn)換器。交流電源1的交流電壓通過電橋整流器DB和電容器Cl被整流平滑成為直流電壓，直流電壓經(jīng)由變壓器T的一次繞組P，并通過開關(guān)元件Ql的導(dǎo)通動(dòng)作來儲(chǔ)存電磁能量， 在開關(guān)元件Ql截止時(shí)，通過二極管Dl和電容器C2對(duì)在變壓器T的二次繞組S感應(yīng)的電壓 進(jìn)行整流平滑，向輸出Vout供給電力。這里，本發(fā)明的控制電路3由啟動(dòng)器10、控制部16、轉(zhuǎn)換來自二次側(cè)輸出電壓的誤 差信號(hào)的反饋11、進(jìn)行電源啟動(dòng)時(shí)的軟啟動(dòng)的軟啟動(dòng)器14、開關(guān)SW、頻率控制12、PWM控制 13、負(fù)載短路檢測(cè)15構(gòu)成。圖2是說明本發(fā)明的開關(guān)電源裝置的啟動(dòng)時(shí)的動(dòng)作的圖。在電源啟動(dòng)時(shí)，從啟動(dòng)器10向控制電路3供給電源電壓，然后在時(shí)刻t0 tl，利 用軟啟動(dòng)功能，通過PWM控制來控制開關(guān)電源裝置(振蕩扼流轉(zhuǎn)換器)，開始向負(fù)載供給電 力。在時(shí)刻tl之后，在控制電路的軟啟動(dòng)期間結(jié)束后，通過開關(guān)SW快速切換為頻率控制。并且，具有負(fù)載短路檢測(cè)15，流過開關(guān)元件Ql的漏極電流作為信號(hào)通過電阻R3輸 入負(fù)載短路檢測(cè)15，負(fù)載短路檢測(cè)15根據(jù)漏極電流的值檢測(cè)是否是過負(fù)載，在檢測(cè)到過負(fù) 載時(shí)，在檢測(cè)到的時(shí)間點(diǎn)，開關(guān)元件Ql從導(dǎo)通變?yōu)榻刂埂Ｏ旅?，參?br>
用于實(shí)施本發(fā)明的方式。圖3是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置的一次側(cè)控制電路的結(jié)構(gòu)的 圖。另外，本發(fā)明的開關(guān)電源裝置的整體結(jié)構(gòu)與使用圖6說明的現(xiàn)有的開關(guān)電源裝置相同， 只是把圖6中的控制電路3b替換為圖2中記述的控制電路3。另外，在表示圖3和圖5的各個(gè)實(shí)施方式的圖中，對(duì)于和圖6中的構(gòu)成要素相同及 等同的部分，利用與前述要素相同的標(biāo)號(hào)進(jìn)行表示，并省略重復(fù)的說明。該開關(guān)電源裝置2如圖3所示，具有交流電源1、電橋整流器DB、平滑電容器Cl、變 壓器T、開關(guān)元件Ql、開關(guān)元件Ql的漏極電流檢測(cè)用電阻Rl、電壓諧振電容器C3、二次側(cè)整 流用二極管D1、輸出平滑電容器C2、誤差放大器4、光耦合器PCa、PCb、電容器C9、構(gòu)成輔助 電源的二極管DlO和電解電容器C10、用于控制開關(guān)元件Ql的控制部3。交流電源1與電橋整流器DB連接，交流電源1的交流電壓通過電橋整流器DB被 轉(zhuǎn)換為直流電壓。電橋整流器DB的直流輸出電壓中包含的脈動(dòng)電流成分，通過連接在電橋 整流器DB的正極和負(fù)極兩個(gè)輸出端子之間的電容器Cl變平滑，成為脈動(dòng)電流少的直流電 壓。在開關(guān)電源裝置2設(shè)置具有一次繞組P、二次繞組S、輔助繞組D的變壓器T。電橋 整流器DB的正極輸出端子與變壓器T的一次繞組P的一個(gè)端子連接，一次繞組P的另一個(gè) 端子與開關(guān)元件即MOSFET Ql的漏極端子連接。并且，MOSFET Ql的源極端子通過電阻Rl 與電橋整流器DB的負(fù)極輸出端子(以下，把與電橋整流器DB的負(fù)極輸出端子連接的線設(shè) 為接地電位GND1)連接。電容器ClO將二極管DlO的陰極端子和控制電路3的Vcc端子連接，二極管DlO 的陽極端子與變壓器τ的輔助繞組D的一個(gè)端子及電阻R3的一個(gè)端子連接，電阻R3的另 一個(gè)端子與控制電路3的ZC端子連接。電容器C9的一個(gè)端子和光耦合器PCb的光電晶體 管的集電極及控制電路3的FB端子被連接，電容器C9的另一個(gè)端子、光耦合器PCb的光電晶體管的發(fā)射極端子、輔助繞組D的另一個(gè)端子、控制電路3的GND端子及接地電位GND被 連接。并且，在開關(guān)元件即MOSFET Ql的漏極端子上連接有電壓諧振電容器C3的一個(gè)端子 和控制電路3的DV端子，在MOSFET Ql的源極端子上連接有電壓諧振電容器C3的另一個(gè) 端子，再連接由控制電路3的OC端子。二極管Dl的陽極端子與變壓器T的二次繞組S的一個(gè)端子連接，二極管Dl的陰 極端子、電容器C2的正極端子、光耦合器PCa的光電二極管的陽極端子、誤差放大器4的電 壓檢測(cè)端子及對(duì)負(fù)載的輸出端子Vout被連接，光耦合器PCa的光電二極管的陰極端子和誤 差放大器4的控制端子被連接，變壓器T的二次繞組S的另一個(gè)端子、電容器C2的負(fù)極端 子、誤差放大器4的負(fù)極端子及對(duì)負(fù)載的輸出的SG端子被連接。下面，具體說明控制電路3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖3中的控制電路3由啟動(dòng)器Startup、內(nèi)部電源Reg、邏輯電路NORl、ORl、0R2、 N0T1、比較器BD、F、0CP、觸發(fā)器FF1、電阻R4、R5、R6、二極管D3、基準(zhǔn)電壓Vz、Voc、驅(qū)動(dòng)電 路BF、軟啟動(dòng)器SoftStart、振蕩器MaxON、開關(guān)SW構(gòu)成。振蕩器MaxON與邏輯電路NORl的第2輸入端子及邏輯電路ORl的第1輸入端子 連接。邏輯電路NORl的第1輸入端子、邏輯電路ORl的第2輸入端子及開關(guān)SWl的一個(gè) 端子被連接。邏 輯電路NORl的第3輸入端子和觸發(fā)器FFl的輸出Q相連接，觸發(fā)器FFl的 重設(shè)端子R與邏輯電路0R2的輸出連接，觸發(fā)器FFl的設(shè)定端子S與邏輯電路ORl的輸出 連接。邏輯電路NORl的輸出與緩存電路BF的輸入端子及軟啟動(dòng)SoftStart的輸入端子連 接，軟啟動(dòng)SoftStart的輸出與邏輯電路NOTl的輸入端子及振蕩器MaxON的導(dǎo)通截止端子 連接。邏輯電路NOTl的輸出與開關(guān)SWl的導(dǎo)通截止控制端子連接。在邏輯電路ORl的第1輸入端子上連接有比較器F的輸出，在第2輸入端子上連 接有比較器OCP的輸出。比較器OCP和F的非反轉(zhuǎn)端子彼此連接，通過控制電路端子OC與 開關(guān)元件Ql的源極端子、電阻Rl的一個(gè)端子及電壓諧振電容器C3的另一個(gè)端子連接。在 比較器OCP的反轉(zhuǎn)端子上連接有基準(zhǔn)電壓Voc，在比較器F的反轉(zhuǎn)端子上連接有電阻R5的 另一端及電阻R6的一個(gè)端子。在電阻R5的一個(gè)端子上連接有二極管D3的陰極，在二極管D3的陽極連接有電阻 R4的另一個(gè)端子及控制電路3的FB端子。內(nèi)部電源Reg的電源電壓Vreg與電阻R4的一 個(gè)端子連接。與現(xiàn)有技術(shù)相同，光耦合器PCb的集電極端子及電容器C9的一個(gè)端子與控制 電路3的FB端子連接。比較器BD的輸出與開關(guān)SW的另一個(gè)端子連接，在比較器BD的反轉(zhuǎn)輸入端子上連 接有基準(zhǔn)電壓Vz，在非反轉(zhuǎn)輸入端子上通過控制電路3的ZC端子連接有電阻R3的另一個(gè) 端子。電阻R3的一個(gè)端子與變壓器T的輔助繞組D的點(diǎn)極性的端子連接。這里，輔助繞組 D的點(diǎn)極性與變壓器T的二次繞組S的電力供給側(cè)的極性為同極。各個(gè)基準(zhǔn)電壓Voc、Vz的負(fù)極端子及電阻R6的另一個(gè)端子與控制電路3的GND端 子連接，電阻Rl的另一個(gè)端子及電容器C9、光耦合器PCb的晶體管的發(fā)射極端子、平滑電容 器Cl的負(fù)極端子及電橋整流器DB的負(fù)極端子被連接。緩存電路BF的輸出通過控制電路3的DR端子，與開關(guān)元件Ql的柵極端子連接。這里，說明圖3中的一次側(cè)控制電路3的新的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
軟啟動(dòng)電路SoftStart從電源啟動(dòng)時(shí)起計(jì)測(cè)時(shí)間，在到達(dá)預(yù)定的時(shí)間時(shí)，發(fā)送L電 平的輸出信號(hào)，通過邏輯電路NOTl使開關(guān)SW導(dǎo)通，而且使振蕩器MaxOn的振蕩停止。例如， 軟啟動(dòng)電路SoftStart的結(jié)構(gòu)由定時(shí)器電路、或者在對(duì)邏輯電路NORl的輸出信號(hào)脈沖計(jì)數(shù) 預(yù)定次數(shù)后輸出的計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成。振蕩 器MaxOn確定PWM控制時(shí)的振蕩頻率，而且限制開關(guān)元件的最大導(dǎo)通幅度。振 蕩器MaxOn的輸出通過所述軟啟動(dòng)電路SoftStart進(jìn)行導(dǎo)通截止控制，在截止?fàn)顟B(tài)下保持 L電平。開關(guān)SW是選擇基于振蕩器MaxOn的PWM控制、或者基于比較器BD輸出信號(hào)的頻 率控制中的任一種控制來控制電路3的控制的開關(guān)，通過所述軟啟動(dòng)電路SoftStart進(jìn)行 導(dǎo)通截止控制。圖4是說明本發(fā)明的第1實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置的動(dòng)作的時(shí)序圖。下面，參照?qǐng)D3所示的控制電路3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、圖4所示的時(shí)序圖，說明從啟動(dòng)時(shí) 的PWM控制向頻率控制切換的動(dòng)作。在截止到圖4的時(shí)刻t6的軟啟動(dòng)期間中，軟啟動(dòng)電路SoftStart的輸出信號(hào)vso 為H電平，在該期間，開關(guān)SW是截止?fàn)顟B(tài)，且是PWM控制，所以邏輯電路NORl的第1輸入端 子電壓rl成為L(zhǎng)電平。并且，振蕩器MaxOn的輸出信號(hào)輸出如時(shí)刻tl t3那樣的周期 tmax的脈沖波形。這里，在時(shí)刻tl，振蕩器MaxOn的H電平的輸出信號(hào)被輸入邏輯電路0R2的一個(gè)輸 入端子，邏輯電路0R2的輸出為H電平，并輸入觸發(fā)電路的重設(shè)端子，觸發(fā)電路成為重設(shè)狀 態(tài)。信號(hào)rl r3全部為L(zhǎng)電平，所以邏輯電路NORl的輸出信號(hào)Vd反轉(zhuǎn)成為H電平。信 號(hào)vd通過緩存電路BF使開關(guān)元件Ql成為導(dǎo)通狀態(tài)，使變壓器T的一次繞組P的激勵(lì)電流 流過電阻Rl，在電阻Rl產(chǎn)生電壓vr。電壓Vr在時(shí)刻t2達(dá)到基準(zhǔn)電壓Voc的電平時(shí)，比較 器OCP的輸出信號(hào)從L電平反轉(zhuǎn)為H電平，通過邏輯電路ORl將觸發(fā)電路FFl設(shè)定為設(shè)定 狀態(tài)。通過使觸發(fā)電路FFl成為設(shè)定狀態(tài)，Q輸出反轉(zhuǎn)，信號(hào)r3成為H電平，通過邏輯電路 NORl及緩存電路BF使開關(guān)元件Ql成為截止?fàn)顟B(tài)。然后，在時(shí)刻t3，振蕩器MaxOn的H電平的輸出信號(hào)被輸入邏輯電路0R2的一個(gè)輸 入端子，并反復(fù)與上述相同的動(dòng)作。這里，通過反復(fù)上述動(dòng)作，從變壓器T向未圖示的二次側(cè)負(fù)載供給電力，輸出電壓 Vout上升并接近額定電壓時(shí)，在時(shí)刻t3 t8，從二次側(cè)的誤差放大器4通過光耦合器PCa、 PCb流過電流，使FB端子電壓fb緩慢下降。因此，比較器F的反轉(zhuǎn)端子電壓vfb也成正比 地下降，在時(shí)刻t4，在比電阻Rl的電壓vr低的時(shí)間點(diǎn)，比較器F的輸出反轉(zhuǎn)成為H電平， 通過邏輯電路ORl將觸發(fā)電路FFl設(shè)定為設(shè)定狀態(tài)。通過使觸發(fā)電路FFl成為設(shè)定狀態(tài)， Q輸出反轉(zhuǎn)，信號(hào)r3成為H電平，通過邏輯電路NORl及緩存電路BF使開關(guān)元件Ql成為截 止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)，由于電壓vr沒有達(dá)到基準(zhǔn)電壓Voc的電平，所以比較器OCP的輸出信號(hào)vcp 保持L電平的狀態(tài)。在時(shí)刻t5，振蕩器MaxOn的H電平的輸出信號(hào)被輸入邏輯電路0R2的一個(gè)輸入端 子，并反復(fù)與上述相同的動(dòng)作。當(dāng)軟啟動(dòng)期間在時(shí)刻t6結(jié)束時(shí)，軟啟動(dòng)SoftStart的輸出信號(hào)vso成為L(zhǎng)電平， 通過邏輯電路NOTl使開關(guān)SW成為導(dǎo)通狀態(tài)，而且振蕩器MaxOn切換為截止?fàn)顟B(tài)，信號(hào)r2保持L電平狀態(tài)。信號(hào)rl上連接比較器BD的輸出信號(hào)，比較器BD的非反轉(zhuǎn)輸入端子被輸 入比基準(zhǔn)電壓Vz低的電壓，所以比較器BD的輸出是L電平，信號(hào)rl保持L電平不變，信號(hào) r4及信號(hào)r3也同樣不變。因此，在時(shí)刻t7的開關(guān)元件Ql的導(dǎo)通狀態(tài)不會(huì)變化。然后，在比較器F的反轉(zhuǎn)端子電壓vfb低于電阻Rl的電壓vr的時(shí)刻t8，比較器F 的輸出反轉(zhuǎn)成為H電平，通過邏輯電路ORl將觸發(fā)電路FFl設(shè)定為設(shè)定狀態(tài)。通過使觸發(fā) 電路FFl成為設(shè)定狀態(tài)，Q輸出反轉(zhuǎn)，信號(hào)r3成為H電平，通過邏輯電路NORl及緩存電路 BF使開關(guān)元件Ql成為截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)，由于電壓vr沒有達(dá)到基準(zhǔn)電壓Voc的電平，所以比 較器OCP的輸出信號(hào)vcp保持L電平的狀態(tài)。并且，在時(shí)刻t8，比較器BD的非反轉(zhuǎn)輸入端子被輸入比基準(zhǔn)電壓Vz高的電壓，所 以信號(hào)rl反轉(zhuǎn)成為H電平，使邏輯電路NORl的輸出信號(hào)vd保持L電平，而且通過邏輯電 路0R2向觸發(fā)電路FFl的重設(shè)端子輸入H電平，使之成為重設(shè)狀態(tài)。這里，觸發(fā)電路FFl的 Q輸出反轉(zhuǎn)成為L(zhǎng)電平，但由于邏輯電路NORl的第1輸入信號(hào)rl是H電平，所以邏輯電路 NORl的輸出信號(hào)vd保持L電平。在時(shí)刻t5 t8，激勵(lì)電流流過變壓器T的一次繞組P，由此儲(chǔ)存的電力在時(shí)刻 t8 t9結(jié)束對(duì)二次側(cè)負(fù)載的電力釋放，在時(shí)刻t9，變壓器T的各個(gè)繞組電壓產(chǎn)生振蕩，輔 助繞組D的電壓的極性瞬時(shí)反轉(zhuǎn)，成為比基準(zhǔn)電壓vz低的電壓。這里，比較器BD的輸出反 轉(zhuǎn)成為L(zhǎng)電平，所以信號(hào)rl成為L(zhǎng)電平，通過邏輯電路NORl、緩存電路BF使開關(guān)元件Ql從 截止?fàn)顟B(tài)成為導(dǎo)通狀態(tài)。在時(shí)刻tlO，比較器F的反轉(zhuǎn)端子電壓vfb比電阻Rl的電壓vr低，所以與時(shí)刻t8 相同，開關(guān)元件Ql從導(dǎo)通狀態(tài)切換為截止?fàn)顟B(tài)，并反復(fù)與從上述時(shí)刻t8起相同的動(dòng)作。實(shí)施例2圖5表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式。圖5所示的本發(fā)明的第2實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)， 相對(duì)于圖3所示的本發(fā)明的第1實(shí)施方式，將一次側(cè)控制電路3的軟啟動(dòng)SoftStart及電 阻R6替換為輸出兩輸出信號(hào)的軟啟動(dòng)SoftStartl及電阻R6a，從軟啟動(dòng)SoftStartl的輸 出端子vsr連接到可以改變電阻R6a的電阻值的端子，除此之外的結(jié)構(gòu)完全相同。在二次側(cè)的輸出電壓達(dá)到恒定電壓的期間、而且是在軟啟動(dòng)期間中，通過將電阻 R6a的電阻值從較小的值緩慢改變?yōu)檩^大的值，限制流過開關(guān)元件Ql的電流并使其進(jìn)行開 關(guān)，能夠防止在電源啟動(dòng)時(shí)過大的電流流過開關(guān)元件Q1。本發(fā)明的實(shí)施方式不限于前述實(shí)施例，能夠?qū)崿F(xiàn)各種變更。雖然控制方式被設(shè)為 PWM控制，但也可以使截止期間固定、導(dǎo)通期間固定、或者階段地改變實(shí)施例2的電阻R6a的 電阻值，并階段地改變流過開關(guān)元件的電流值來進(jìn)行控制。關(guān)于軟啟動(dòng)期間的預(yù)定的時(shí)間 設(shè)定，除了計(jì)數(shù)開關(guān)元件Ql的柵極信號(hào)vd的計(jì)數(shù)電路之外，也可以采用基于電容器的充電 電壓和基于預(yù)定的基準(zhǔn)電壓的時(shí)間常數(shù)電路。以上，根據(jù)本實(shí)施方式能夠提供一種開關(guān)電源裝置，與現(xiàn)行的頻率控制的啟動(dòng)動(dòng) 作不同，通過在啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行PWM控制，能夠抑制開關(guān)元件的應(yīng)力并消除可聽振蕩頻率，而且 電力轉(zhuǎn)換效率良好。以上通過具體的實(shí)施方式說明了本發(fā)明，但這些實(shí)施方式只是示例，本發(fā)明當(dāng)然 不能限定于這些實(shí)施方式。 產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明能夠用作實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電源啟動(dòng)動(dòng)作的控制方式， 而不會(huì)降低電源效率。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)電源裝置，其具有與變壓器的一次繞組連接的開關(guān)元件，當(dāng)在所述變壓器 的一次側(cè)輸入了電壓時(shí)，控制電路對(duì)所述開關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通/截止控制，由此對(duì)在所述變 壓器的二次繞組中感應(yīng)的電壓進(jìn)行整流平滑而輸出給負(fù)載，所述開關(guān)電源裝置的特征在于，在啟動(dòng)時(shí)的期間，進(jìn)行基于PWM控制的導(dǎo)通/截止控制，在啟動(dòng)后切換為頻率控制，穩(wěn) 定地控制輸出給負(fù)載的電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，從PWM控制到頻率控制的切換兼 作軟啟動(dòng)期間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，在所述PWM控制中，將導(dǎo)通 時(shí)間固定或者將截止時(shí)間固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，在所述軟啟動(dòng)期間，階段地增加 流過開關(guān)元件的電流來進(jìn)行限制。
全文摘要
本發(fā)明提供開關(guān)電源裝置?，F(xiàn)有的頻率控制方式的模擬諧振型開關(guān)電源裝置存在下述問題，在電源啟動(dòng)時(shí)從二次側(cè)繞組釋放變壓器的儲(chǔ)存能量的期間較長(zhǎng)，所以開關(guān)頻率降低到可聽頻帶。本發(fā)明的開關(guān)電源裝置，在啟動(dòng)時(shí)的軟啟動(dòng)期間中進(jìn)行PWM控制，在軟啟動(dòng)期間結(jié)束后切換為頻率控制，由此抑制開關(guān)元件的應(yīng)力并消除可聽振蕩頻率，并且電力轉(zhuǎn)換效率良好。
文檔編號(hào)H02M3/338GK102035395SQ20101026851
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者嶋田雅章 申請(qǐng)人:三墾電氣株式會(huì)社