專(zhuān)利名稱(chēng)：電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該發(fā)明涉及在變壓器的二次側(cè)具有同步整流元件的回掃方式的電源裝置。
背景技術(shù)：
在變壓器T51的二次側(cè)設(shè)置有同步整流元件SW52的回掃方式的電源裝 置50—般有如圖4所示的結(jié)構(gòu)。在回掃方式的電源裝置50中，在一次側(cè)的開(kāi) 關(guān)元件SW51的接通期間，當(dāng)二次側(cè)的同步整流元件SW52接通時(shí)，或通過(guò)二 次線圈N52和同步整流元件SW52使輸出端子之間短路，所以需要控制同步 整流元件SW52,以使一次側(cè)的開(kāi)關(guān)元件SW51和同步整流元件SW52不同時(shí) 接通。此外，為了使變壓器T51的一次側(cè)和二次側(cè)絕緣，有時(shí)無(wú)法將一次側(cè) 的控制信號(hào)直接提供給二次側(cè)。
作為現(xiàn)有的同步整流元件的控制方式，例如具有通過(guò)變流器檢測(cè)在二次側(cè) 流過(guò)的電流的極性，才艮據(jù)該檢測(cè)切換同步整流元件的開(kāi) 關(guān)的方式。
此外，如圖5所示，還提出了與同步整流元件SW52串聯(lián)地插入電感器 L51,檢測(cè)從這些同步整流元件SW52以及電感器L51向二次側(cè)流動(dòng)的電流的 極性，在檢測(cè)到正向電流的特性時(shí)關(guān)斷同步整流元件SW52，在檢測(cè)到逆向電 流的特性時(shí)接通同步整流元件SW52的方式。專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)平10-74936號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，在上述使用變流器的方式中，存在以下的問(wèn)題用于控制同步整流 元件的電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，此外，部件數(shù)量也多電路的安裝面積變大的問(wèn)題。
此外，在與同步整流元件串聯(lián)地插入電感器的方式中，還存在需要追加電 感器，部件數(shù)量增加的問(wèn)題。
此外，還考慮了這樣的方式，亦即，使用在同步整流元件SW52或布線中 產(chǎn)生的寄生電感來(lái)代替與同步整流元件SW52串聯(lián)地插入的電感器L51，根據(jù) 該電感成分的兩端電壓檢測(cè)電流極性的方式，但是此時(shí)，因?yàn)榧纳姼械闹底兊梅浅Ｐ。哉J(rèn)為難以根據(jù)在寄生電感中產(chǎn)生的電壓檢測(cè)電流極性。
該發(fā)明的目的在于要做成在二次側(cè)使用了同步整流元件的回掃方式的電 源裝置中，可以^:某求部件數(shù)量的削減和安裝面積的降低，并且可以與一次側(cè)的
動(dòng)作的切換同步地，切實(shí)進(jìn)行同步整流元件的動(dòng)作控制。
本發(fā)明為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種回掃方式的電源裝置，其具備 變壓器、對(duì)該變壓器的二次線圈的電流進(jìn)行整流的同步整流元件，通過(guò)在所述 變壓器的一側(cè)線圈上間歇地施加電壓，在所述二次線圈一側(cè)進(jìn)行電力輸出，其 特征為，具備同步整流控制電路，該同步整流控制電路檢測(cè)在所述二次線圈的 端子電壓中產(chǎn)生的電壓振動(dòng)，根據(jù)該檢測(cè)進(jìn)行所述同步整流元件的動(dòng)作控制。
具體地說(shuō)，所述同步整流控制電路，具備DC消除電路，其從所述二次 線圈的端子電壓中除去直流成分；以及比較電路，其比較通過(guò)該CD消除電路 的信號(hào)和閾值電壓，使所述比較電路的輸出成為關(guān)斷所述同步整流元件的觸發(fā) 信號(hào)。
此外，具體地說(shuō)，所述同步整流控制電路可以做成這樣的結(jié)構(gòu)，亦即，在 所述變壓器的二次線圏中出現(xiàn)的漏感與連接在輸出端子一側(cè)的平滑電容器的 耦合電路中，檢測(cè)由于所述變壓器的一次側(cè)的動(dòng)作的切換而產(chǎn)生的電壓振動(dòng)。
理想的是，所述同步整流控制電路可構(gòu)成為在所述變壓器中流過(guò)的電流 變?yōu)檫B續(xù)的電流連續(xù)模式時(shí)，進(jìn)行基于所述電壓振動(dòng)檢測(cè)的所述同步整流元件 的動(dòng)作控制。
根據(jù)本發(fā)明，在變壓器的一次側(cè)的開(kāi)關(guān)元件接通時(shí)等情況下二次線圈的電 流急劇變化時(shí)，在變壓器的二次線圈所具有的漏感(由漏-茲通產(chǎn)生的電感成分) 中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在變壓器的二次線圈的端子間產(chǎn)生電壓振動(dòng)。此外，漏感 與晶體管或布線的寄生電感相比其電感值大，所以上述的電壓振動(dòng)比較大。因 此，根據(jù)該電壓振動(dòng)的檢測(cè)，可以與一次側(cè)的動(dòng)作的切換定時(shí)同步地切實(shí)控制 同步整流元件。
此夕卜，根據(jù)上述單元的結(jié)構(gòu)，不需要為了檢測(cè)二次側(cè)的電流極性的變流器、 與同步整流元件串聯(lián)連接的電感器等，所以可以謀求部件數(shù)量的削減和安裝面 積的降低。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式的回掃方式的電源裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示圖1的電路的寄生成分的等價(jià)電路圖。
圖3是說(shuō)明圖1的電路的動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖4是表示現(xiàn)有的回掃方式的電源電路的基本結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖5是說(shuō)明現(xiàn)有的同步整流元件的關(guān)斷定時(shí)的檢測(cè)方式的一例的電路圖。
符號(hào)說(shuō)明
IO電源裝置、Tll變壓器、Nll—側(cè)線圏、N12二次線圈、SW11開(kāi)關(guān)元 件、SW12同步整流元件、C12平滑電容器、20二次側(cè)控制電路、21關(guān)斷定 時(shí)抬r測(cè)電路、C21DC消除電容器、211比較器、212邏輯門(mén)、213基準(zhǔn)電壓生 成電路、23控制電路、25驅(qū)動(dòng)器、L12漏感、ESL12串聯(lián)等價(jià)電感、ESR12 串聯(lián)等價(jià)電阻
具體實(shí)施例方式
圖l是表示本發(fā)明實(shí)施方式的回掃方式的電源裝置的結(jié)構(gòu)圖。
該實(shí)施方式的回掃方式的電源裝置IO具有被構(gòu)成為使一側(cè)線圈Nll和 二次線圈N12的極性翻轉(zhuǎn)、在鐵心中存儲(chǔ)磁能的回掃變壓器T11;對(duì)一側(cè)線圈 Nil施加或者切斷輸入電壓Vi的開(kāi)關(guān)元件(例如N溝道功率M0SFET)SW11; 控制該開(kāi)關(guān)元件SW11的動(dòng)作的一次側(cè)控制電路11;使輸入側(cè)的電壓平滑的 平滑電容器C11;將二次線圈N12中流過(guò)的電流整流為一個(gè)方向的同步整流元 件(例如N溝道功率MOSFET) SW12;控制該同步整流元件的二次側(cè)控制電 路20;以及在輸出端子間連接的平滑電容器C12等。
一次側(cè)控制電路11省略詳細(xì)的說(shuō)明，例如經(jīng)由光電耦合器檢測(cè)輸出電壓， 或者在變壓器Tll中設(shè)置輔助線圈檢測(cè)輸出側(cè)的電壓，同時(shí)對(duì)開(kāi)關(guān)元件SW1 進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制以便進(jìn)行預(yù)定的電壓輸出。作為一次側(cè)控制電路11，可以應(yīng)用 自激式的控制電路，或者可以應(yīng)用他激式的控制電路。
二次側(cè)控制電路20由以下部分構(gòu)成檢測(cè)同步整流元件SW12的關(guān)斷定 時(shí)的關(guān)斷定時(shí)^r測(cè)電^各21; 4企測(cè)同步整流元件SW12的4妄通定時(shí)的接通定時(shí) 檢測(cè)電路22;根據(jù)從兩個(gè)檢測(cè)電路21、 22輸出的觸發(fā)信號(hào)對(duì)同步整流元件 SW12進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制的控制電路23;以及根據(jù)控制電路23的輸出驅(qū)動(dòng)同步整 流元件SW12的柵極端子的驅(qū)動(dòng)器25等。接通定時(shí)檢測(cè)電路22省略詳細(xì)的說(shuō)明，例如，可以檢測(cè)同步整流元件 SW12的兩端電壓，在同步整流元件SW12的體二極管(寄生二極管)中流過(guò) 電流時(shí)輸出接通觸發(fā)信號(hào)。當(dāng)把一次側(cè)的開(kāi)關(guān)元件SW11從接通切換為關(guān)斷 時(shí)，同步整流元件SW12的兩端電壓從;波施加了逆電壓的狀態(tài)變化為正向流過(guò) 電流產(chǎn)生體二極管的正向電壓的狀態(tài)，所以檢測(cè)該變化來(lái)輸出接通觸發(fā)信號(hào)。 此外，還可以應(yīng)用通過(guò)各種公知技術(shù)，4全測(cè)接通定時(shí)的結(jié)構(gòu)。
關(guān)斷定時(shí)檢測(cè)電路21具備從變壓器Tll的二次線圈N21的端子電壓中 除去DC成分的DC除去電容器C21;生成預(yù)定的閾值電壓Vth的基準(zhǔn)電壓生 成電路213;比較通過(guò)DC除去電容器C21的信號(hào)和閾值電壓Vth的模擬比較 器211;以及僅在預(yù)定的檢測(cè)期間將比較器211的輸出作為關(guān)斷觸發(fā)信號(hào)輸出 給控制電路23的邏輯門(mén)(例如AND電路)212等。
控制電路23根據(jù)來(lái)自接通定時(shí)檢測(cè)電路22的接通觸發(fā)信號(hào)的輸入，使驅(qū) 動(dòng)器25進(jìn)行高電平輸出，另一方面，根據(jù)來(lái)自關(guān)斷定時(shí)檢測(cè)電路21的關(guān)斷觸 發(fā)信號(hào)的輸入使驅(qū)動(dòng)器25進(jìn)行低電平輸出。此外，控制電路23在同步整流元 件SW12被接通的期間(使驅(qū)動(dòng)器25進(jìn)行高電平輸出的期間)，并且在從把同 步整流元件SW12切換為接通的定時(shí)開(kāi)始除去了預(yù)定的最小接通時(shí)間T01 (參 照?qǐng)D3 (c))的期間，輸出檢測(cè)允許信號(hào)，作為關(guān)斷觸發(fā)信號(hào)取入比較器211
的專(zhuān)lr出。
然后，對(duì)上述那樣構(gòu)成的電源裝置10的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
圖2表示通過(guò)等價(jià)電路表示圖1的電路的寄生成分的電路圖，在圖3中表 示說(shuō)明電源裝置IO的動(dòng)作的時(shí)序圖。
在圖3中，(a)表示一次側(cè)的開(kāi)關(guān)元件SW11的控制信號(hào)Vgsl (例如柵 極.源極間電壓)，(b)表示在一次線圈Nil中流過(guò)的電流II和在二次線圈 Ni2中流過(guò)的電流12， ( c )表示二次側(cè)的同步整流元件SW12的控制信號(hào)Vgs2 (例如柵極.源極間電壓)，(d)表示通過(guò)了關(guān)斷定時(shí)檢測(cè)電路21的DC消除 電容器的電壓Vt2， (e)表示從邏輯門(mén)212輸出的關(guān)斷觸發(fā)信號(hào)。
根據(jù)如上構(gòu)成的電源裝置10，首先在一次側(cè)的開(kāi)關(guān)元件SW11的控制信 號(hào)Vgsl被拒絕、開(kāi)關(guān)元件SW11斷開(kāi)的定時(shí)A，和開(kāi)關(guān)元件SW11的控制信 號(hào)Vgsl ^皮4妄納、開(kāi)關(guān)元件SW11接通的定時(shí)B, 二次線圈N12中流過(guò)的電流12從零開(kāi)始急劇地增加(定時(shí)A)，或者電流I2急劇地減少(定時(shí)B)， 二次 線圈N12中流過(guò)的電流I2的對(duì)時(shí)間的變化(d (12) /d (t): t為時(shí)間)的斜率 變化。并且，由于該電流變化(d (12) /d (t): t為時(shí)間)的斜率的變化，在 二次線圈N12的端子間產(chǎn)生電壓振動(dòng)S1、 S2。
該振動(dòng)電壓是由于圖2所示的變壓器Tll和平滑電容器C12的寄生成分 而產(chǎn)生的，即，在變壓器Tll的二次線圏N12上由于漏,茲通具有與一次線圏 Nil沒(méi)有耦合的漏感L12。此外，在平滑電容器C12中形成了串聯(lián)等價(jià)電阻 ESR12、串聯(lián)等價(jià)電感ESL12。因此，通過(guò)產(chǎn)生上述的電流12的對(duì)時(shí)間變化 的斜率的變化，在漏感L12中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)被施加給漏感 L12和平滑電容器C12的耦合電路，使二次線圈N12的端子電壓上下振動(dòng)。
更具體地說(shuō)，在一次側(cè)的開(kāi)關(guān)元件SW11切換為關(guān)斷的定時(shí)A時(shí)，二次 線圈N12的端子間電壓向一端上升的方向較大地進(jìn)行變動(dòng)，然后進(jìn)行衰減振 動(dòng)。此外，在一次側(cè)的開(kāi)關(guān)元件SW11切換為^^通的定時(shí)B， 二次線圈N12 的端子間電壓向一端下降的方向較大地進(jìn)行變動(dòng)，然后進(jìn)行衰減振動(dòng)。
在二次側(cè)控制電路20的關(guān)斷定時(shí)檢測(cè)電路21中，首先，在定時(shí)A在上 述的二次線圈N12中產(chǎn)生的電壓振動(dòng)Sl通過(guò)DC消除電容器C21輸入給比較 器211的一方的輸入端子。然后，在比較器211中，與設(shè)定為負(fù)電壓的閱值電 壓Vth進(jìn)行比較，在電壓振動(dòng)Sl的電壓低于閾值電壓Vth時(shí)，從比較器211 輸出檢測(cè)信號(hào)。但是，輸出該檢測(cè)信號(hào)的定時(shí)包含在同步整流元件SW12關(guān)斷 的期間或同步整流元件SW12剛接通后的最小接通時(shí)間T01的期間中，所以 從控制電路23輸出的檢測(cè)許可信號(hào)變?yōu)榫芙^，因此不輸出關(guān)斷觸發(fā)信號(hào)。
另一方面，在該定時(shí)A，通過(guò)關(guān)斷一次側(cè)的開(kāi)關(guān)元件SWll, 二次側(cè)控制 電路20的接通定時(shí)檢測(cè)電路22檢測(cè)到該情況，根據(jù)該檢測(cè)，接納同步整流元 件SW12的控制信號(hào)Vgs2，接通同步整流元件SW12。通過(guò)這樣的控制，使 同步整流元件SW12的耗電少于在二極管中流過(guò)電流時(shí)的耗電，可實(shí)現(xiàn)高效的
電壓ilr出。
然后，當(dāng)在定時(shí)B接通了一次側(cè)的開(kāi)關(guān)元件SWll時(shí)，在從定時(shí)B稍孩i 延遲的定時(shí)C，由于開(kāi)關(guān)元件SW11的接通動(dòng)作產(chǎn)生的電壓振動(dòng)S2通過(guò)DC 消除電容器C21輸入給比較器211的另一方的輸入端子。然后，在比較器211中，與設(shè)定為負(fù)電壓的閾值電壓Vth進(jìn)行比較，在電壓振動(dòng)S2的電壓低于閾 值電壓Vth時(shí)，從比較器211輸出檢測(cè)信號(hào)。并且，在該定時(shí)C,因?yàn)槭鞘?同步整流元件SW12成為接通狀態(tài)并且經(jīng)過(guò)了最小接通時(shí)間T01的定時(shí)，所 以接納從控制電路23輸出的檢測(cè)允許信號(hào)。因此，比較器211的檢測(cè)信號(hào)通 過(guò)邏輯門(mén)212作為關(guān)斷觸發(fā)信號(hào)輸出給控制電路23。
當(dāng)對(duì)控制電路23輸出了關(guān)斷觸發(fā)信號(hào)時(shí)，根據(jù)該關(guān)斷觸發(fā)信號(hào)從控制電 路23輸出使同步整流元件SW12關(guān)斷的信號(hào)，經(jīng)由驅(qū)動(dòng)器25將同步整流元件 SW12關(guān)斷。由此，可以防止一次側(cè)的開(kāi)關(guān)元件SW11和同步整流元件SW12 同時(shí)接通，而在二次線圈N12中流過(guò)短路電流。此外，直到在同步整流元件 SW12中不流過(guò)電流的最低的定時(shí)D為止，使同步整流元件SW12為接通狀態(tài)， 所以與在比其更早的定時(shí)關(guān)斷同步整流元件SW12，經(jīng)由體二極管流過(guò)二次側(cè) 的電流12的情況相比，同步整流元件SW12的耗電為最小可實(shí)現(xiàn)更高效的電 壓輸出。
此外，圖3的例子表示不發(fā)生變壓器Tll中流過(guò)的電流Il、 12成為零的 期間的電流連續(xù)模式時(shí)的動(dòng)作，在產(chǎn)生電流Il、 12都成為零的期間的電流不 連續(xù)模式時(shí)，在接通一次側(cè)的開(kāi)關(guān)元件SW11時(shí)，在二次線圈N12的端子上 產(chǎn)生的電壓振動(dòng)比較小。
因此，可以在二次側(cè)控制電路20中設(shè)置例如在使同步整流元件SWl2成 為接通狀態(tài)的期間，檢測(cè)二次線圈N12或同步整流元件SW12中流過(guò)的電流 12變?yōu)榱愕臋z測(cè)電路，在電流不連續(xù)模式時(shí)，進(jìn)行根據(jù)該檢測(cè)電路的檢測(cè)使同 步整流元件SW12關(guān)斷的控制。在這樣的結(jié)構(gòu)中，僅在電流連續(xù)模式時(shí)進(jìn)行根 據(jù)電壓振動(dòng)S2使同步整流元件SW12關(guān)斷的控制。
如此，根據(jù)該實(shí)施方式的回掃方式的電源裝置10，通過(guò)檢測(cè)由于一次側(cè) 的開(kāi)關(guān)元件SW11的開(kāi)啟而產(chǎn)生的二次線圈N12的電壓振動(dòng)，來(lái)進(jìn)行使同步 整流元件SW12關(guān)斷的控制，所以無(wú)需增加部件數(shù)量增大安裝面積，就可以在 適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)切實(shí)地關(guān)斷同步整流元件SW12。即，由于變壓器Tll的二次線圈 N12中產(chǎn)生的漏感L12的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而產(chǎn)生上述的振動(dòng)電壓，并且漏感Ll2 的電感值比較大，所以會(huì)產(chǎn)生比較大的電壓振動(dòng)，可以切實(shí)地進(jìn)行該檢測(cè)。并 且，因?yàn)槭褂迷诙尉€圈N12中寄生的漏感L12，所以無(wú)需為了檢測(cè)二次側(cè)的電流極性新插入變流器或電感器，可以謀求部件數(shù)量的削減和安裝面積的降 低。
此外，作為關(guān)斷定時(shí)檢測(cè)電路具備從二次線圏N12的端子電壓除去DC 成分的DC消除電容器C21、比較通過(guò)該電容器C21的電壓和閾值電壓Vth的
的二次線圏N12的端子電壓中產(chǎn)生的電壓振動(dòng)。
此外，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，可以進(jìn)行各種變更。例如，在上述 的實(shí)施方式中，表示了把在二次線圈N12的端子電壓中產(chǎn)生的電壓振動(dòng)用于 生成關(guān)斷同步整流元件SW12的定時(shí)的例子，但也可以用于生成開(kāi)啟同步整流 元件SW12的定時(shí)。
此外，在上述的實(shí)施方式中，作為一次側(cè)的開(kāi)關(guān)元件SW11和二次側(cè)的同 步整流元件SW12,表示了使用N溝道功率MOSFET的例子，但也可以變更 為各種的功率晶體管。此外，本發(fā)明的電源裝置只要是回掃方式的電源裝置， 無(wú)論是自激方式還是他激方式都可以同樣地應(yīng)用。此外，在實(shí)施方式中具體表 示的電路結(jié)構(gòu)等在不超過(guò)本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)，可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行變更。
權(quán)利要求
1.一種電源裝置，其為回掃方式的電源裝置，具備變壓器以及對(duì)該變壓器的二次線圈的電流進(jìn)行整流的同步整流元件，通過(guò)在所述變壓器的一次線圈上間歇地施加電壓，在所述二次線圈一側(cè)進(jìn)行電力輸出，其特征在于，具備同步整流控制電路，該同步整流控制電路檢測(cè)在所述二次線圈的端子電壓中產(chǎn)生的電壓振動(dòng)，根據(jù)該檢測(cè)進(jìn)行所述同步整流元件的動(dòng)作控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于， 所述同步整流控制電路，具備DC消除電路，其從所述二次線圈的端子電壓中除去直流成分；以及 比較電路，其比4交通過(guò)該CD消除電路的信號(hào)和閾值電壓， 使所述比較電路的輸出成為關(guān)斷所述同步整流元件的觸發(fā)信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于，所述同步整流控制電路是如下的結(jié)構(gòu)檢測(cè)由于所述變壓器的一次側(cè)的動(dòng) 作的切換而在所述變壓器的二次線圈中出現(xiàn)的漏感與連接在輸出端子一側(cè)的 平滑電容器的耦合電路中產(chǎn)生的電壓振動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其特征在于，所述同步整流控制電路，在所述變壓器中流過(guò)的電流變?yōu)檫B續(xù)的電流連續(xù) 模式時(shí)，進(jìn)行基于所述電壓振動(dòng)檢測(cè)的所述同步整流元件的動(dòng)作控制。
全文摘要
提供一種可以與一次側(cè)的動(dòng)作的切換同步地，切實(shí)進(jìn)行同步整流元件的動(dòng)作控制，并且可以謀求部件數(shù)量的削減和安裝面積的降低的回掃方式的電源裝置。在具有同步整流元件(SW12)的回掃方式的電源裝置(10)中具有關(guān)斷定時(shí)檢測(cè)電路(21)，該關(guān)斷定時(shí)檢測(cè)電路(21)通過(guò)在變壓器(T11)的二次線圈(N12)中產(chǎn)生的漏感的作用，檢測(cè)在一次側(cè)的開(kāi)關(guān)元件(SW11)接通時(shí)在變壓器(T11)的二次線圈(N12)中產(chǎn)生的電壓振動(dòng)，來(lái)輸出關(guān)斷觸發(fā)信號(hào)。然后，根據(jù)關(guān)斷觸發(fā)信號(hào)使同步整流元件(SW12)關(guān)斷。
文檔編號(hào)H02M3/28GK101582637SQ20091012648
公開(kāi)日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月13日
發(fā)明者佐藤武史 申請(qǐng)人:三美電機(jī)株式會(huì)社