專利名稱：開關電源裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種開關電源裝置，特別涉及輕負載時具有高效率、高性能的開關電源裝置。


圖1是表示特願平9-352696號(特開平11-187664號公報)所提案的開關電源裝置的構成圖。
該開關電源裝置，將具有初級線圈T1和次級線圈T2的變壓器T、第1開關電路S1和輸入電源E串聯連接，第2開關電路S2與電容C組成的串聯電路與變壓器T的初級線圈T1并聯連接。又，在變壓器T的次級線圈T2上連接包含整流元件Ds的整流平滑濾波電路，在整流元件Ds上并聯連接電容Cs。進一步，在變壓器T上設置第1驅動線圈T3和第2驅動線圈T4，第1驅動線圈T3與第1控制電路11連接，第2驅動線圈T4與第2控制電路12連接。構成開關控制電路的第1、第2控制電路11、12分別控制第1、第2開關元件Q1、Q2的開通和關斷。
又，第1開關電路S1由第1開關元件Q1、第1二極管D1以及第1電容C1組成的并聯電路所構成，第2開關電路S2由第2開關元件Q2、第2二極管D2以及第2電容C2組成的并聯電路所構成。此外，L表示初級線圈T1的漏電感或者另外連接的電感器。
在以上的構成中，構成開關控制電路的第1、第2控制電路11、12控制第1開關電路S1和第2開關電路S2，在夾持兩開關電路均關斷的期間下交互開通和關斷，在第1開關電路導通期間在變壓器T的初級線圈T1上積蓄能量，在第1開關電路S1關斷期間從該變壓器T的次級線圈T2釋放能量。以該動作為1個周期，通過反復進行，從次級線圈T2取出能量，向負載供給電力。此外，第1、第2控制電路11、12，包含分別與開關元件Q1、Q2的控制端子連接的三極管、以及與該三極管的控制端連接的時間常數電路，并由該電路控制開關元件Q1、Q2的打開時刻以及關斷時刻。
圖2是表示上述開關電源裝置的動作波形圖。在該圖中，Q1、Q2表示開關元件Q1、Q2的開通/關斷時序，Vds1、Id1表示開關元件Q1的兩端電壓、電流，Vds2、Id2表示開關元件Q2的兩端電壓、電流。又，Vs、Is表示整流元件Ds的兩端電壓、次級線圈電流。
在以上的構成中，如果將第1開關元件Q1轉為關斷，在第2開關元件Q2的驅動線圈T4上產生電壓，將第2開關元件Q2轉為導通，然后經過時間常數電路所定的時間，讓第2控制電路12內的三極管導通，使得該第2開關元件Q2轉為關斷。這時，次級側的整流元件Ds如果處于導通狀態，則成為讓該整流元件Ds關斷的時刻，或者，如果處于關斷狀態，則成為第2開關元件Q2轉為關斷的時刻，即，第2開關元件Q2和整流元件Ds均轉為關斷的時刻，并在第1開關元件Q1的驅動線圈T3上產生電壓，通過該電壓將第1開關元件Q1轉為導通。通過這樣的動作，第1開關元件Q1和第2開關元件Q2在夾持均關斷的期間下交互開通和關斷，在第1開關元件Q1導通期間在變壓器T的初級線圈T1上積蓄能量，在第1開關元件Q1關斷期間從該變壓器T的次級線圈T2釋放能量。
然后，在這樣構成開關電源裝置中，通過第1以及第2開關元件Q1、Q2從開關元件的兩端的施加電壓變為零開始導通的所謂零電壓開關動作，可以降低開關損失、開關浪涌、提高效率和性能。
為此，在特願平10-308490號所示的開關電源裝置中，在輕負載時縮短第2開關元件Q2的導通時間，以降低上述循環電流，提高效率。但是，如果降低循環電流，開關頻率上升，將會增大包含開關元件的驅動電路損失的開關損失，整體上講，改善的效果小。
即，循環電流大時，雖然開關頻率低，開關損失小，但循環電流增加了導通損失。反過來，當循環電流小時，雖然可以降低導通損失，但開關頻率提高，帶來增加了開關損失這一問題。
本發明的目的在于提供一種在輕負載時降低循環電流、降低導通損失、并且可以降低開關損失和開關浪涌、能高效率化和小型輕量化的開關電源裝置。
本發明為了解決上述課題，具有以下的構成。
(1)在，具有初級線圈和次級線圈的變壓器T與第1開關電路、輸入電源串聯連接、第2開關電路與電容C構成的串聯電路與上述第1開關電路的一端連接、在上述變壓器T的次級線圈上連接包含整流元件Ds的整流平滑濾波電路；上述第1開關電路由第1開關元件Q1、第1二極管D1以及第1電容C1構成的并聯電路所構成；上述第2開關電路由第2開關元件Q2、第2二極管D2以及第2電容C2構成的并聯電路所構成；包括讓上述第1、第2開關元件Q1、Q2在夾持兩開關元件均關斷的期間的情況下交互導通/關斷的開關控制電路、在上述第1開關元件導通期間向上述變壓器T的初級線圈積蓄能量、在上述第1開關元件關斷期間從該變壓器T的次級線圈釋放能量的開關電源裝置中，其特征是，上述開關控制電路包括在從上述次級線圈釋放能量之后、仍然讓上述第1開關元件Q1的關斷期間持續給定時間的關斷期間延時裝置。
在現有技術中，在從次級線圈釋放能量時，在整流平滑濾波電路的整流元件Ds為非導通的時刻，或者第2開關元件Q2轉為關斷的時刻，即第2開關元件Q2以及整流元件Ds均為非導通的時刻，在第1開關元件Q1的驅動線圈上產生電壓，然后，通過第1控制電路讓第1開關元件轉為導通，而在本發明中，在第1控制電路中設置讓該第1開關元件Q1的關斷期間進一步持續給定時間的關斷期間延時裝置。這樣，延遲第1開關元件Q1轉為導通的時間，降低開關頻率，從而可以降低開關損失。此外，由于第2開關元件Q2和電容C的串聯電路構成電壓箝位電路，在第1、第2開關元件Q1、Q2的兩端不會產生電壓浪涌。為此，可以采用低耐壓開關元件。一般由于低耐壓開關元件在導通時的電阻值小并且便宜，通過采用低耐壓開關元件，可以降低損失、達到高效率化和低成本化。
(2)上述開關控制電路的特征是，包括使上述第2開關元件Q2的導通時間比從上述次級線圈釋放能量的時間要短的裝置。
在本發明中，通過設置讓第2開關元件Q2的導通時間比從次級線圈釋放能量的時間要短的裝置，即減少回流電流的裝置，在輕負載時，可以縮短與第2開關電路串聯連接的電容C的放電時間，由此降低循環電流，從而可以降低伴隨循環電流的導通損失。
(3)上述關斷期間延時裝置的特征是，其構成是在上述第1開關元件Q1的控制端子上串聯連接三極管、在從次級線圈釋放能量之后仍然使該三極管保持關斷、使上述第1開關元件Q1的關斷期間延長給定的時間。
在本發明中，在變壓器T的次級線圈上設置檢測負載輕重的裝置，當檢測出輕負載時在從次級線圈釋放能量之后仍然控制該三極管保持關斷，依據這樣的構成，作為驅動開關元件的開關元件采用1個三極管即可，可以減少部件種類，實現電源裝置的小型輕量化、低成本化。
(4)上述關斷期間延時裝置的特征是，其構成是在上述第1開關元件Q1的控制端子上并聯連接三極管、在從次級線圈釋放能量之后仍然讓該三極管保持導通、使上述第1開關元件Q1的關斷期間延長給定的時間。
上述(3)是將三極管與第1開關元件Q1的控制端串聯連接，而在本發明中，將該三極管與第1開關元件Q1的控制端并聯連接。這樣的構成也可以達到相同的目的。
(5)上述開關控制電路的特征是，包括由在上述第1開關元件Q1的控制端上連接的三極管、以及在該三極管的控制端上連接的電容和阻抗電路所構成時間常數電路，通過控制上述第1開關元件Q1的導通時間控制輸出電壓。
時間常數電路，是通過從在驅動線圈的電壓上升沿經過給定時間使三極管導通而急速讓第1開關元件Q1轉為關斷的裝置，通過調整該時間常數電路的時間常數，可以簡單控制輸出電壓。
(6)上述開關控制電路的特征是，包括由在上述第2開關元件Q2的控制端上連接的三極管、以及在該三極管的控制端上連接的電容和阻抗電路所構成時間常數電路，通過控制上述第2開關元件Q2的導通時間，控制與第2開關電路串聯連接的電容的放電電流。
在上述構成中，也和(5)相同，通過調整與連接在第2開關元件Q2的控制端子上的三極管相連接的時間常數電路的時間常數，可以簡單控制電容的放電電流，可以實現小型輕量化、低成本化。
(7)上述關斷期間延時裝置的特征是，在表示輕負載時由信號啟動動作，而至少在重負載時被停止動作。
上述(1)的關斷期間延時裝置只是在輕負載時使其動作，而至少在重負載的情況下不讓其動作，這樣根據負載采用最適合的動作。因此，在無負載、輕負載到重負載都可以高效率動作。
(8)的特征是，上述第1開關元件Q1以及上述第2開關元件Q2由場效應晶體管構成。
第1、第2開關元件Q1、Q2由場效應晶體管構成，場效應晶體管的寄生電容可以作為第1電容C1、第2電容C2使用，場效應晶體管的寄生二極管可以作為第1二極管D1、第2二極管D2使用，這樣，作為部件，不需要另外準備二極管和電容，可以實現電源裝置的小型輕量化、低成本化。
(9)上述變壓器T包括產生讓第1及第2開關元件Q1、Q2轉為導通的電壓的第1以及第2驅動線圈，并使其自激振蕩。
通過在變壓器T2上設置驅動線圈使其自激振蕩，不需要作為振蕩電路和控制電路等的IC，可以實現電源裝置的小型輕量化、低成本化。
(10)開關電源裝置的特征是，包括上述變壓器在初級線圈和次級線圈中具有的漏電感或者與上述變壓器串聯連接的電感，該電感與串聯連接在上述第2開關電路上的電容C構成共振電路。
通過變壓器具有的漏電感或者另外連接的電感與電容C構成共振電路，讓其共振動作，繼續在漏電感中的能量不會損失，而被輸出，可以實現高效率化。并且，可以使第2開關元件Q2在零電流下轉為導通，從而降低開關損失。
(11)上述整流平滑濾波電路的特征是，由二極管構成，在該二極管上并聯連接容性阻抗。
通過在整流元件上并聯連接容性阻抗，可以降低整流元件的反向恢復損耗，實現高效率化。又，傳遞到次級線圈上的能量，不通過整流元件，而通過該容性阻抗向負載提供，可以降低整流損失。進一步，可以降低構成第1開關電路和第2開關電路的第1電容C1和第2電容C2的容量。
圖2是表示該開關電源裝置的動作波形圖。
圖3是表示有循環電流時的波形圖。
圖4是表示本發明的實施方式的開關電源裝置的電路圖。
圖5是表示現有的開關電源裝置在輕負載時的波形圖，(A)是沒有降低循環電流時的情況，(B)是降低了循環電流時的情況。
圖6(A)、(B)分別是表示上述實施方式的開關電源裝置在輕負載、定額負載時的波形圖。
圖7是表示關斷期間延時電路的另一實施例，(A)、(B)分別是表示光電晶體管PC4的位置不同的實施例。
圖8是表示關斷期間延時電路的又一實施例。
圖9是表示關斷期間延時電路的又一實施例。
圖10是表示關斷期間延時電路的又一實施例。
圖11是表示開關電路S1、S2的另一連接例。
圖12是表示開關電路S1、S2的又一連接例。符號說明S1-第1開關電路、S2-第2開關電路、11-第1控制電路、12-第2控制電路、14-檢測電路、15-關斷期間延時電路。
變壓器T包括初級線圈T1、次級線圈T2、第1驅動線圈T3以及第2驅動線圈T4。該變壓器T的初級線圈T1和第1開關電路S1、輸入電壓為Vin的輸入電源E串聯連接，第2開關電路S2與電容C的串聯電路并聯連接漏感L與初級線圈T1的串聯電路。
變壓器T的次級線圈T2連接整流元件Ds及包括濾波用電容Co的整流平滑濾波電路。
連接所述整流平滑濾波電路輸出側的檢測電路14檢測輸出電壓。光電晶體管PC1串聯連接分流穩壓器ZD，控制流過光電晶體管PC1電流，讓分流穩壓器ZD的基準電壓端Vr的輸入電壓(將輸出電壓Vo分壓后的電壓)為一定。與光電晶體管PC1光偶合的光電晶體管PC1與后面說明的第1控制電路11連接。檢測電路14包括三極管Tr4和光電晶體管PC2、PC3的串聯電路。在輕負載時在三極管Tr4的控制端子P1輸入外部信號，通過輸入該外部信號使得該三極管Tr4導通。與光電晶體管PC2光偶合的光電晶體管PC2與后面說明的包括第1控制電路11的關斷期間延時裝置的關斷期間延時電路15連接。與光電晶體管PC3光偶合的光電晶體管PC3與后面說明的第2控制電路12連接。
上述第1開關電路S1由第1開關元件Q1、第1二極管D1以及第1電容C1組成的并聯連接電路所構成，在本實施方式中，第1開關元件Q1由FET(場效應晶體管)構成(以下第1開關元件Q1簡稱為FET Q1)。又，第2開關電路S2由第2開關元件Q2、第2二極管D2以及第2電容C2組成的并聯連接電路所構成，在本實施方式中，第2開關元件Q2由FET(場效應晶體管)構成(以下第2開關元件Q2簡稱為FET Q2)。
在變壓器T的驅動線圈T3和FET Q1之間連接包含開關控制電路的第1控制電路11。該第1控制電路11包括三極管Tr1、由與該控制端(基極)連接的電阻R4、電阻R3、光電晶體管PC1以及電容器C2構成的時間常數電路、電容器C1與電阻R2的串聯電路構成的延時電路，并且在三極管Tr1的控制端與上述光電晶體管PC1連接。因此，如果在第1驅動線圈T3產生電壓，經過電容器C1與電阻R2構成的延時電路所定時間的延時后讓FET Q1導通，并從該時刻開始，經過電阻R3、光電晶體管PC1所確定的阻抗以及電容器C2構成的時間常數電路所定的時間，讓三極管Tr1導通，這樣，讓第1開關元件Q1迅速關斷。這時，如果次級線圈T2的輸出電壓上升，三極管Tr1導通的時間提早，可以縮短FET Q1的導通時間，降低其輸出，使得輸出電壓穩定。
在上述變壓器T的第2驅動線圈T4和FET Q2之間連接的第2控制電路12包含開關控制電路，包括電阻R5與電容器C3構成的延時電路、與FET Q2的控制端連接的三極管Tr2、由與該三極管Tr2的控制端連接的電阻R6以及電容器C4構成的時間常數電路、與三極管Tr2的控制端子連接的光電晶體管PC3。因此，如果在驅動線圈T4產生電壓，通過電阻R5與電容器C3構成的延時電路，將電壓施加到FET Q2的控制端上，讓該FET Q2導通，同時從該時刻開始，經過電阻R6以及電容器C4構成的時間常數電路所定的時間讓三極管Tr2導通，使得FET Q2急速關斷。
這樣，在構成開關控制電路的第1、第2控制電路11、12中，FETQ1和Q2變為導通的時刻和變為關斷的時刻可以由延時電路和時間常數電路任意確定，并且，通過光電晶體管PC1的動作，讓輸出電壓穩定。此外，在FET Q1的控制端和輸入電源E之間連接的電阻R1為啟動電阻。
在該開關電源裝置中，進一步在構成開關控制電路的上述第1控制電路11中設置關斷期間延時電路15，又，在上述第2控制電路12上連接光電晶體管PC3。以下說明其構成。
關斷期間延時電路15包括與FET Q1的控制端并聯連接的三極管Tr3、與該三極管Tr3的控制端連接的電阻R7～R10以及光電晶體管PC2、電容器C5。在電容器C5上在FET Q1關斷期間積蓄電荷，這樣即使在次級側的能量釋放后也能繼續讓三極管Tr3導通。由于三極管Tr3繼續導通，即使在驅動線圈T3產生電壓，FET Q1也不會導通。當積蓄在電容器C5上電荷放電完畢之后，三極管Tr3關斷，這時驅動線圈T3的電壓通過第1控制電路11施加到FET Q1的控制端上，或者通過啟動電阻R1施加到FET Q1的控制端上，讓該FET Q1導通。這樣，通過延遲讓FETQ1導通，降低開關頻率，可以降低開關損失。此外，只有在光電晶體管PC2導通后，三極管Tr3的動作才會有效。因此，當在檢測電路14的三極管Tr4的控制端子P1上輸入外部信號時通過關斷期間延時電路15控制讓FET Q1延遲導通。即，至少在輕負載時，通過在控制端子P1上輸入外部信號，讓關斷期間延時電路15動作，延遲讓FET Q1導通，降低開關頻率。
又，通過讓設置在第2控制電路12的三極管Tr2上的PC3導通，可以提早三極管Tr2的PC3導通時間，即縮短FET Q2的導通時間。當縮短FET Q2的導通時間，則縮短電容C的放電時間，降低循環電流，從而可以降低伴隨循環電流的導通損失。此外，縮短FET Q2的導通時間到什么程度，由與光電晶體管PC3連接的電阻R10的大小或者光電晶體管PC3的阻抗確定。
這樣，如果在輕負載時在控制端子P1上輸入外部信號，讓關斷期間延時電路15動作，并且通過讓光電晶體管PC3導通，降低開關頻率和循環電流，從而降低開關損失和導通損失，可以大大改善輕負載時的電力變換效率。
以下說明上述開關電源裝置的動作。
首先說明在檢測電路14的三極管Tr4的控制端子P1上沒有輸入外部信號時的動作。該狀態為定額負載狀態。
當投入電源時，通過啟動電阻R1，將輸入電壓Vin施加到FET Q1的控制端上，這樣讓FET Q1導通。當FET Q1導通時，在變壓器T的初級線圈T1中流過電流，在驅動線圈T3上產生電壓。這樣，FET Q1為導通狀態，在初級線圈T1上積蓄能量，然后，經過電阻R3、電阻R4、光電晶體管PC1所確定的阻抗以及電容器C2構成的時間常數電路所設定的時間之后，三極管Tr1導通，FET Q1關斷。當FET Q1關斷時，在變壓器T的初級側、電感L和電容C開始共振。在共振時，通過與FETQ2并聯連接的第2二極管D2給電容C充電，其間通過在驅動線圈T4上產生的電壓讓FET Q2導通。這樣，電感L和電容C共振，通過向電容C充電，可以消去電壓浪涌，所以在開關元件Q1的兩端不會發生電壓浪涌。向電容C充電之后，電容C放電。又，在FET Q1關斷時，從次級線圈T2通過整流元件Ds放出電能。在FET Q2導通之后，經過電阻R6以及電容器C4構成的時間常數電路所設定的時間讓三極管Tr2導通，使得FET Q2關斷。這時，變壓器T的次級側的整流元件Ds如果處于導通狀態，則成為讓其關斷的時刻，如果處于關斷狀態，則成為FET Q2轉為關斷的時刻，即，在FET Q2和整流元件Ds均轉為關斷的時刻，在驅動線圈T3上產生電壓，讓FET Q1轉為導通。這樣，FET Q1和FET Q2在夾持均關斷的期間下交互開通和關斷，在FET Q1導通期間在變壓器T的初級線圈T1上積蓄的能量，在FET Q1關斷期間從次級線圈T2釋放電能。
此外，在該定額負載狀態下，由于在三極管Tr4的控制端子P1上沒有輸入外部信號，第1控制電路11中的關斷期間延時電路15不動作，并且，第2控制電路12中的光電晶體管PC3也處于關斷狀態。
以下說明在輕負載時的動作。
在輕負載時，在構成開關控制電路的第1、第2控制電路11、12中，關斷期間延時電路15開始動作，同時第2控制電路12中的光電晶體管PC3也處于導通狀態。
在關斷期間延時電路15中，在FET Q1關斷期間在電容C5上積蓄電荷，該電荷在從次級線圈T2放出能量之后維持三極管Tr3的導通，這樣，即使在驅動線圈T3上產生電壓也會延遲FET Q1轉為導通。當積蓄在電容C5上的電荷放電完畢之后，三極管Tr3關斷，這時開始驅動線圈T3的電壓、和通過啟動電阻R1的電壓施加到FETQ1的控制端上，讓FETQ1轉為導通。之后的動作和定額負載時相同。這樣，在輕負載時，通過延遲FET Q1轉為導通，降低開關頻率，降低開關損失。
又，在第2控制電路12中，通過光電晶體管PC3的導通，可以提早電容器C4的充電時間。這樣，提早從在驅動線圈T4上產生電壓到三極管Tr2導通的時間，其結果，縮短FET Q2的導通時間，降低循環電流，從而降低伴隨循環電流的導通損失。又，在FET Q1轉為關斷時，通過二極管D2或者FET Q2向電容C充電，電容C和開關電路S2構成箝位電路，因此在開關Q1的兩端不會產生電壓浪涌。
圖5、圖6是表示為比較現有開關電源裝置和上述實施方式的開關電源裝置的動作的波形圖。圖5(A)是表示在現有的開關電源裝置中沒有降低循環電流時的情況，即，FET Q2的導通時間為一定時的輕負載時的波形圖，圖5(B)是表示在現有的開關電源裝置中降低了循環電流時的情況，即，FET Q2的導通時間隨負載變化、讓循環電流最小的情況下輕負載時的波形圖，圖6(A)是表示本實施方式的開關電源裝置在輕負載時的波形圖，圖6(B)是表示本實施方式的開關電源裝置在定額負載時的波形圖。此外，該波形圖中的符號，和圖2中所示符號相同。
將圖5(A)和圖6(A)進行比較容易發現，在現有開關電源裝置中，在輕負載時循環電流增加了，伴隨該循環電流的導通損失也增加了，而在本發明實施方式的開關電源裝置中，沒有循環電流，減少了導通損失。又，對圖5(B)和圖6(B)進行比較容易發現，在現有開關電源裝置中，在輕負載時降低了循環電流，但增加了開關頻率，因而包含開關元件的驅動損失的開關損失也增加了，而在本發明實施方式的開關電源裝置中，由關斷期間延時電路15，將FET Q1的關斷期間只延長了時間T1。這樣，在本實施方式的開關電源裝置中的開關周期T，比現有開關電源裝置的周期T要長，所以降低了開關頻率，從而降低了開關損失。
圖7是表示關斷期間延時電路15的另一實施例。在圖4所示的構成中，關斷期間延時電路15的三極管Tr3與FET Q1并聯連接，而在圖7所示實施例的構成中，三極管Tr3與FET Q1的控制端串聯連接。這樣，三極管Tr3在電容Cbe充電到閥值電壓之前保持關斷，在達到閥值電壓(約0.6V)之后導通，這樣可以設定關斷期間延時時間。此外，光電晶體管PC4的動作希望在輕負載時關斷，而在定額負載時導通，所以與之光偶合的光電二極管(圖中未畫出)應連接成，當在檢測電路14的控制端子P1上輸入表示輕負載的信號時關斷，而在定額負載時導通。光電晶體管PC4的位置在圖7(A)、(B)中的任一位置均可。在該圖(A)中，光電晶體管PC4處于斷開狀態下，FETQ1的柵極、源極之間的阻抗變小，啟動條件變得嚴格，而在該圖(B)中，沒有光電晶體管PC4的影響，可以改善啟動條件。
圖8是又一實施例。在圖7所示實施例中，三極管Tr3使用了pnp型三極管，而在圖8所示實施例中，使用npn型三極管。在該電路構成中，在輕負載時光電晶體管PC4關斷，在電容Cbe充電到閥值電壓之前的時間為延長的FET Q1的關斷時間。
圖9、圖10是表示又一實施例。在這些實施例中，在三極管Tr3上再縱向連接一個三極管，以確保動作。在這些實施例中，在電容Cbe充電到三極管Tr4的閥值電壓(約0.6V)之前時間，通過保持三極管Tr3導通，為延長的FET Q1的關斷時間。當電容Cbe達到閥值電壓時，三極管Tr4導通，三極管Tr3截止，FET Q1才可能轉為導通。此外，光電晶體管PC2和圖4所示光電晶體管PC2具有相同的動作。
圖11、圖12是表示變壓器T的初級側的主要部位連接例。圖11是表示將第2開關電路S2與電容C的并聯電路與開關電路S1并聯連接。又，在圖12中，將第1開關電路S1和第2開關電路S2的串聯電路與輸入電源E并聯連接，將第2開關電路S2與由電容C、初級線圈T1、電感L組成的串聯電路并聯連接。
上述圖11、圖12所示的開關電源裝置也和上述實施方式的開關電源裝置同樣動作。
依據本發明，在輕負載時讓關斷期間延時電路動作，由該關斷期間延時電路，延遲第1開關元件Q1轉為導通的時間，降低開關頻率。這樣，可以大幅度降低開關損失。又，在輕負載時，通過縮短第2開關元件Q2的導通時間，可以縮短電容C的放電時間，降低循環電流，從而可以降低伴隨循環電流的導通損失。又，開關電路S2和電容C構成電壓箝位電路，在開關元件Q1轉為關斷時，在開關電路S1、S2的兩端不會產生電壓浪涌，可以采用低耐壓的開關元件。
這樣，由于可以在輕負載時降低開關損失以及伴隨循環電流的導通損失，并且，可以抑制電壓浪涌的發生，可以實現開關電源裝置的高效率化、小型輕量化。
權利要求
1.一種開關電源裝置，是包括具有初級線圈和次級線圈的變壓器T與第1開關電路、輸入電源串聯連接、第2開關電路與電容C構成的串聯電路與所述第1開關電路的一端連接、在所述變壓器T的次級線圈上連接包含整流元件Ds的整流平滑濾波電路，所述第1開關電路由第1開關元件Q1、第1二極管D1以及第1電容C1構成的并聯電路所構成，所述第2開關電路由第2開關元件Q2、第2二極管D2以及第2電容C2構成的并聯電路所構成，讓所述第1、第2開關元件Q1、Q2在夾持兩開關元件均關斷的期間的情況下交互導通/關斷的開關控制電路，在所述第1開關元件導通期間向所述變壓器T的初級線圈積蓄能量、在所述第1開關元件關斷期間從該變壓器T的次級線圈釋放能量的開關電源裝置，其特征在于所述開關控制電路包括在從所述次級線圈釋放能量之后、仍然使所述第1開關元件Q1的關斷期間持續給定時間以降低開關頻率的關斷期間延時裝置。
2.根據權利要求1所述的開關電源裝置，其特征在于所述開關控制電路包括讓所述第2開關元件Q2的導通時間比從所述次級線圈釋放能量的時間要短的裝置。
3.根據權利要求1或2所述的開關電源裝置，其特征在于所述關斷期間延時裝置構成為在所述第1開關元件Q1的控制端子上串聯連接三極管、在從次級線圈釋放能量之后仍然使該三極管保持關斷、讓所述第1開關元件Q1的關斷期間延長給定的時間。
4.根據權利要求1或2所述的開關電源裝置，其特征在于所述關斷期間延時裝置構成為在所述第1開關元件Q1的控制端子上并聯連接三極管、在從次級線圈釋放能量之后仍然使該三極管保持導通、使所述第1開關元件Q1的關斷期間延長給定的時間。
5.根據權利要求1～4中任一權利要求所述的開關電源裝置，其特征在于所述開關控制電路包括由在所述第1開關元件Q1的控制端子上連接的三極管、以及在該三極管的控制端子上連接的電容和阻抗電路所構成時間常數電路，通過控制所述第1開關元件Q1的導通時間控制輸出電壓。
6.根據權利要求1～5中任一權利要求所述的開關電源裝置，其特征在于所述開關控制電路包括由在所述第2開關元件Q2的控制端子上連接的三極管、以及在該三極管的控制端子上連接的電容和阻抗電路所構成時間常數電路，通過控制所述第2開關元件Q2的導通時間，控制與第2開關電路串聯連接的電容C的放電電流。
7.根據權利要求1～6中任一權利要求所述的開關電源裝置，其特征在于所述關斷期間延時裝置在輕負載時動作，至少在重負載時被停止動作。
8.根據權利要求1～7中任一權利要求所述的開關電源裝置，其特征在于所述第1開關元件Q1以及所述第2開關元件Q2由場效應晶體管構成。
9.根據權利要求1～8中任一權利要求所述的開關電源裝置，其特征在于所述變壓器T包括產生使第1及第2開關元件Q1、Q2轉為導通的電壓的第1以及第2驅動線圈，并使其自激振蕩。
10.根據權利要求1～9中任一權利要求所述的開關電源裝置，其特征在于包括所述變壓器在初級線圈和次級線圈中具有的漏電感或者與所述變壓器串聯連接的電感，該電感與串聯連接在所述第2開關電路上的電容C構成共振電路。
11.根據權利要求1～9中任一權利要求所述的開關電源裝置，其特征在于所述整流平滑濾波電路由二極管構成，在該二極管上并聯連接容性阻抗。
全文摘要
在第1開關元件Q1導通期間向變壓器T的初級線圈T1積蓄能量、在第1開關元件Q1關斷期間從變壓器T的次級線圈T2釋放能量的開關電源裝置中,在第1開關元件Q1的控制端上連接關斷期間延時電路15構成第1控制電路11,在從次級線圈T2釋放能量之后,仍然按給定時間讓三極管Tr3持續導通,讓第1開關元件Q1的關斷期間延長給定時間。并且,在輕負載時通過讓第2控制電路12內的光電晶體管PC3導通,讓第2開關元件Q2的導通時間比從次級線圈T2釋放能量的時間要短。在輕負載、無負載時通過降低循環電流降低導通損失、并且可以實現開關電源的高效率化和小型輕量化。
文檔編號H02M3/28GK1362778SQ0113169
公開日2002年8月7日 申請日期2001年12月27日 優先權日2000年12月28日
發明者細谷達也, 竹村博 申請人:株式會社村田制作所