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)明涉及具有同步整流元件的回掃方式的開關(guān)電源裝置。
背景技術(shù)：
如圖5所示，具有在變壓器T51的二次側(cè)具有同步整流元件SW52的回 掃方式的開關(guān)電源裝置50。在這樣的電源裝置50中，在一次側(cè)的開關(guān)元件 SW51接通期間，當(dāng)二次側(cè)的同步整流元件SW52接通時(shí)，經(jīng)由二次線圏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,使一次側(cè)的開關(guān)元件SW51和同步整流元件SW52不同時(shí)接通。另夕卜， 為了對變壓器T51的一次側(cè)和二次側(cè)進(jìn)行絕緣，有時(shí)不能向二次側(cè)控制電路 52直接發(fā)送在一次側(cè)控制電路51中使用的控制信號。
作為現(xiàn)有的同步整流元件SW52的控制方式，例如有通過電流變壓器檢r 測流過二次側(cè)的電流的極性，根據(jù)該極性切換同步整流元件SW52接通/關(guān)斷 的方式。
另外，還提出了與同步整流元件串聯(lián)地插入電感器，由這些同步整流元 件以及電感器的兩端電壓檢測流過二次側(cè)的電流的極性，在檢測到正向電流的 特性時(shí)接通同步整流元件，在檢測到反向電流的特性時(shí)關(guān)斷同步整流元件(例 如專利文獻(xiàn)1 )。
專利文獻(xiàn)1特開平10—74936號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
夠不追加電流變壓器、電感器等部件來實(shí)現(xiàn)同步整流元件SW52的關(guān)斷定時(shí)的 檢測。
研究的結(jié)果，作為同步整流元件SW52的關(guān)斷定時(shí)的檢測方法，考慮以 下的方法測定同步整流元件SW52的漏極-源極間電壓Vds52，如圖6 (b) 所示，把該電壓Vds52超過預(yù)定的閾值Vth的狀態(tài)Ql作為關(guān)斷定時(shí)來進(jìn)行檢測。在同步整流元件SW52的接通期間，因?yàn)榱鬟^同步整流元件SW52的二次 側(cè)電流12慢慢減小，所以可以檢測同步整流元件SW52的接通電阻導(dǎo)致的電 壓降，作為關(guān)斷定時(shí)檢測該二次側(cè)電流I2低于預(yù)定值的狀態(tài)Ql。
另一方面，在采用上述那樣的關(guān)斷定時(shí)的檢測方法時(shí)，如圖6(a)、 (b) 所示，在一次側(cè)的開關(guān)元件SW51接通的瞬間，在同步整流元件SW52的漏極 電壓Vds52中產(chǎn)生減幅振蕩，如圖6 (b)的時(shí)刻Q2所示，有時(shí)由于減幅振蕩 漏極電壓Vds52—時(shí)超過上述的閾值電壓Vth。因此，在不采取任何措施時(shí)， 在使同步整流元件SW52接通后，在由于減幅振蕩漏極電壓Vds52超過閾值 電壓Vth的時(shí)刻Q2,存在錯(cuò)誤地將同步整流元件SW52關(guān)斷的問題。
一般，為了解決這樣的問題，如圖6 (c)的陰影部分所示，考慮在從接 通同步整流元件SW52的定時(shí)到減幅振蕩消失的期間，設(shè)定強(qiáng)制持續(xù)接通同步 整流元件SW52的最小接通時(shí)間TOl。
但是，當(dāng)設(shè)定上述那樣的最小接通時(shí)間T01時(shí)，如圖6 (a)的狀態(tài)Q3 所示，在開關(guān)電源裝置50的輸出負(fù)荷變輕，在最小接通時(shí)間T01的期間內(nèi)二 次側(cè)電流I2低于零電流時(shí)，在圖6(b)的時(shí)刻Qla,即^f更同步整流元件SW52 的漏極電壓Vds52沒有受到減幅振蕩的影響反映二次側(cè)電流12超過了閾值電 壓Vth，也進(jìn)行等待直到經(jīng)過最小接通時(shí)間T01的時(shí)刻Ql，才關(guān)斷同步整流 元件SW52，所以在該期間，如圖6 (a)的狀態(tài)Q3所示，判定有時(shí)在二次側(cè) 電流I2中產(chǎn)生逆流。
因此，考慮需要在變壓器T51的二次側(cè)檢測開關(guān)電源裝置50的輸出負(fù)荷 的大小，由此來避免上述的不良情況。
另外，認(rèn)為如果能夠在變壓器T51的二次側(cè)可靠地判定開關(guān)電源裝置50 的輸出負(fù)荷的大小，則可以例如改變檢測同步整流元件SW52的接通/關(guān)斷定 時(shí)的4企測方法，實(shí)現(xiàn)其他有效的處理。
可以通過在二次側(cè)電流I2的電流路徑上設(shè)置電流;險(xiǎn)測電阻、測量該電阻 的兩端電壓來判定輸出負(fù)荷的大小，但是存在以下的問題如果使電流檢測電 阻的電阻值為較小的電阻值，則難于進(jìn)行精度良好的檢測，如果使電阻值較大 則損失增大。
本發(fā)明的目的在于在回掃方式的開關(guān)電源裝置中，可以不附加復(fù)雜的電路結(jié)構(gòu)、不產(chǎn)生大的損失地在變壓器的二次側(cè)可靠地進(jìn)行輸出負(fù)荷大小的判 定。
本發(fā)明的另一目的在于在回掃方式的開關(guān)電源裝置中，通過在變壓器的 二次側(cè)可靠地檢測輸出負(fù)荷的大小，來謀求同步整流元件的動(dòng)作控制的最優(yōu) 化，實(shí)現(xiàn)高的轉(zhuǎn)換效率。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方式的發(fā)明的特征為 一種回掃方式的開關(guān)電 源裝置，具備具有一次線圈和二次線圈的變壓器、通過接通/關(guān)斷動(dòng)作對所 述一次線圏斷續(xù)地施加電壓的開關(guān)元件、以及對所述二次線圈的電流進(jìn)行整流 的同步整流元件，從所述一次線圈一側(cè)輸入電力在所述二次線圈一側(cè)進(jìn)行電壓 輸出，該回掃方式的開關(guān)電源裝置的特征為具有負(fù)荷檢測電路，附加預(yù)定的 權(quán)重來比較在所述二次線圈一側(cè)輸出的輸出電壓和所述同步整流元件以及所 述變壓器之間的節(jié)點(diǎn)的電壓，由此生成表示輸出負(fù)荷的大小的信號。
第二方式的發(fā)明的特征為在第一方式的開關(guān)電源裝置中，所述同步整
流元件是MOSFET，所述同步整流元件和所述變壓器之間的節(jié)點(diǎn)的電壓是所 述MOSFET的漏極-源極間電壓，或者是漏極端子和大地之間的電壓。
第三方式的發(fā)明的特征為在第一方式的開關(guān)電源裝置中，具有二次側(cè)
同步整流元件的接通/關(guān)斷控制，另一方面，在判別為輸出負(fù)荷小時(shí)中止所述 同步整流元件的接通/關(guān)斷控制。
第四方式的發(fā)明的特征為在第三方式的開關(guān)電源裝置中，所述同步整 流元件是具有體二極管的功率晶體管，在通過所述二次側(cè)控制電路中止了所述 同步整流元件的接通/關(guān)斷控制時(shí)，所述二次線圈的電流經(jīng)由所述同步整流元 件的體二極管被進(jìn)行整流。
第五方式的發(fā)明的特征為在第一方式的開關(guān)電源裝置中，所述負(fù)荷檢 測電路具有分壓電路，分別對所述輸出電壓和所述同步整流元件與所述變壓 器之間的節(jié)點(diǎn)的電壓進(jìn)行分壓，來附加所述預(yù)定的權(quán)重；和模擬比較器，比較 由所述分壓電^各分壓后的所述輸出電壓和所述同步整流元件的端子電壓的大 小，通過從所述才莫擬比較器輸出的脈沖信號的脈沖寬度或者輸出頻度表示輸出 負(fù)荷的大小。第六方式的發(fā)明的特征為在第一方式的開關(guān)電源裝置中，設(shè)所述變壓 器的一次線圏和二次線圈的匝數(shù)比為N: 1,設(shè)輸出電壓為Vo,設(shè)輸入電壓為 Vin，設(shè)定為Vo<Vin/N。
根據(jù)本發(fā)明，通過使用負(fù)荷檢測電路，能夠得到以下的效果可以通過 簡單的電路結(jié)構(gòu)，損失較小地并且可靠地判定輸出負(fù)荷的大小。該負(fù)荷檢測電 路通過附加預(yù)定的權(quán)重比較輸出電壓和同步整流元件的變壓器一側(cè)的端子電 壓，生成表示輸出負(fù)荷的大小的信號。
另外，通過根據(jù)上述的負(fù)荷檢測電路的檢測信號使同步整流元件的控制 方式改變，能夠謀求同步整流元件的動(dòng)作的最佳化，實(shí)現(xiàn)高的轉(zhuǎn)換效率。


圖l是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置的結(jié)構(gòu)圖。 圖2是說明圖1的開關(guān)電源裝置的動(dòng)作的時(shí)序圖。 圖3是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置的結(jié)構(gòu)圖。 圖4是說明圖3的開關(guān)電源裝置的動(dòng)作的時(shí)序圖。 圖5是表示現(xiàn)有的 一 般的回掃方式的開關(guān)電源裝置的結(jié)構(gòu)圖。 圖6是說明回掃方式的開關(guān)電源裝置的動(dòng)作的一例的時(shí)序圖。 符號說明
1、 1A開關(guān)電源裝置；SW1開關(guān)元件；SW2同步整流元件；21、 21A負(fù) 荷檢測電路；Rl、 R2分壓電阻；R3、 R4分壓電阻；211、 211b比較器；22、 22A二次側(cè)控制電路；Tl變壓器；Nl —次線圈；N2 二次線圈
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)

本發(fā)明的實(shí)施方式。 (第一實(shí)施方式)
圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置的結(jié)構(gòu)圖。 第一實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置1是回掃方式的電源裝置，具備具有一 次線圈Nl以及極性反轉(zhuǎn)的二次線圈N2的變壓器Tl、對一次線圈Nl斷續(xù)地 施加輸入電壓Vin的開關(guān)元件(例如N溝道功率MOSFET) SW1、進(jìn)行該開 關(guān)元件SW1的接通/關(guān)斷控制的一次側(cè)控制電路11、使輸入電壓Vin平滑的平 滑電容器Cl、對流過二次線圏N2的電流進(jìn)行整流的同步整流元件(例如N溝道功率MOSFET) SW2、使輸出電壓Vo平滑的平滑電容器C2、通過二次 側(cè)的電壓比較，生成并輸出表示輸出負(fù)荷的大小的信號的負(fù)荷檢測電路21、 以及進(jìn)行同步整流元件SW2的接通/關(guān)斷控制的控制電路22。
變壓器T1的一次線圈N1和二次線圈N2的匝數(shù)比為"N: 1"，另外，該 匝數(shù)比是輸入電壓Vin和輸出電壓Vo的關(guān)系，被設(shè)定為滿足下式(1 )。 Vin/N>Vo …(1)
雖然省略了圖示，但一次側(cè)控制電路11例如在經(jīng)由光電耦合器檢測輸電 壓Vo，或者在變壓器Tl中設(shè)置輔助線圈，根據(jù)輔助線圏的電壓檢測輸電壓 Vo的同時(shí)，對開關(guān)元件SW1進(jìn)行接通/關(guān)斷控制，以^使輸出電壓Vo穩(wěn)定。一 次側(cè)的控制方式?jīng)]有特別的限定，在該實(shí)施方式中，采用脈沖寬度調(diào)制(PWM) 方式的控制。無論是自激式的控制方式還是他激式的控制方式都可以。
同步整流元件SW2是把流過二次線圈N2的電流限制為一個(gè)方向的元件， 例如，在一次側(cè)的開關(guān)元件SW1被接通在變壓器Tl的鐵芯中積蓄能量的期 間同步整流元件SW2被關(guān)斷，使線圈N2的電流停止。另外，在一次側(cè)的開 關(guān)元件SW1關(guān)斷的期間，同步整流元件SW2被接通或者經(jīng)由體二極管使電流 向整流方向流動(dòng)。通過在整流時(shí)祐j妄通，能夠減少整流元件的電力損失，實(shí)現(xiàn) 開關(guān)電源裝置1進(jìn)行的電壓轉(zhuǎn)換的高效化。在該實(shí)施方式中，同步整流元件 SW2 #1設(shè)置在二次線圈N2和接地端子之間的電流路徑上。
負(fù)荷檢測電路21具有導(dǎo)入同步整流元件SW2和變壓器Tl的中間節(jié)點(diǎn)A 的電壓Vds2,以預(yù)定比率進(jìn)行分壓的第一分壓電路(Rl， R2)、導(dǎo)入輸出電 壓Vo以預(yù)定比率進(jìn)行分壓的第二分壓電路(R3, R4)、以及比較第一分壓電 路和第二分壓電路的輸出的大小的模擬比較器211。
分別設(shè)定第一分壓電路(R1， R2)和第二分壓電路(R3， R4)的電阻值， 以使各分壓比成為"(2 +a): 1" (a是余度值，為0 ~ 0.5等)的大小。即，通 過這樣的第一和第二分壓電路，在比較器211的非反轉(zhuǎn)輸入端子上施加中間節(jié) 點(diǎn)A的電壓Vds2乘以系數(shù)gl后的電壓，在比較器211的反轉(zhuǎn)輸入端子上施 加輸出電壓Vo乘以系數(shù)(2 + a) xgi后的電壓，在比較器211中比較中間節(jié) 點(diǎn)A的電壓Vds2和輸出電壓(2 + a) xVo的電壓。
在該實(shí)施方式中，在二次線圈N2的正極側(cè)的端子和大地之間的電流路徑上僅連接了同步整流元件SW2，另外，在二次線圏N2的負(fù)極側(cè)的端子和輸出 端子之間的電流路徑上沒有連接任何元件。因此，上述的中間節(jié)點(diǎn)A的電壓 與同步整流元件SW2的源極-漏極間電壓Vds2為相同值，另外，在第二分壓 電路(R3， R4)中輸入的輸出電壓Vo和二次線圈N2的負(fù)極側(cè)的端子電壓為 相同值。
此外，在二次線圈N2的一方端子和輸出端子之間，例如連接了電流4企測 電阻或者其他的檢測用元件等時(shí)，由于這些元件在負(fù)荷檢測電路21中導(dǎo)入的 電壓有微小的變化，但只要是從二次線圈N2的一方端子到輸出端子之間的節(jié) 點(diǎn)，則在負(fù)荷檢測電路21中導(dǎo)入的電壓可以采用任何位置的電壓。
另外，同樣，在二次線圈N2的另一方端子和大地之間，除了同步整流元 件SW2之外例如連接了電流檢測電阻或其他的檢測用元件時(shí)，由于這些元件 在負(fù)荷檢測電路21中導(dǎo)入的電壓有微小的變化，但只要是二次線圈N2的另 一方端子和同步整流元件SW2的中間的節(jié)點(diǎn)，則在負(fù)荷檢測電路21中導(dǎo)入的 電壓可以采用任何位置的電壓。
比較器211在第一分壓電路(R1， R2)的輸出比第二分壓電路(R3， R4) 的輸出高時(shí)輸出高電平的信號，在相反的狀態(tài)下輸出低電平的信號。在一次側(cè) 的開關(guān)元件SW1的接通期間輸出該比較器211的高電平信號，將在后面進(jìn)行 詳細(xì)地?cái)⑹?。在該?shí)施方式的開關(guān)電源裝置1中，因?yàn)橐淮蝹?cè)的控制是PWM 控制，所以根據(jù)上述比較器211的高電平信號的脈沖寬度，如果該脈沖寬度寬 則可以判別為輸出負(fù)荷大，如果該脈沖寬度窄則可以判別為輸出負(fù)荷小。
雖然省略了圖示，但二次側(cè)控制電路14從檢測同步整流元件SW2的接 通定時(shí)的電路或檢測關(guān)斷定時(shí)的電路，接收接通定時(shí)檢測信號或關(guān)斷定時(shí)檢測 信號，根據(jù)這些檢測信號對同步整流元件SW2進(jìn)行接通/關(guān)斷控制。接通定時(shí) 或關(guān)斷定時(shí)的4全測方法沒有特別的限定，例如可以才艮據(jù)同步整流元件SW2的 源才及-漏4及間電壓Vds2，；險(xiǎn)測一次側(cè)的開關(guān)元件SW1關(guān)斷，漏才及電壓Vds2 降低的狀態(tài)來作為接通定時(shí)，或者檢測二次側(cè)電流12接近零的狀態(tài)來作為關(guān) 斷定時(shí)。此外，還可以使用電流檢測電阻或者電流檢測用電路元件檢測二次側(cè) 的電流極性，根據(jù)該檢測結(jié)果檢測接通定時(shí)或關(guān)斷定時(shí)。
另夕卜，在該二次側(cè)控制電路14中，為了不會由于一次側(cè)的開關(guān)元件SW1的接通或關(guān)斷而導(dǎo)致的在二次線圈N2中產(chǎn)生的減幅振蕩，從而錯(cuò)誤地控制同 步整流元件SW2,還設(shè)定了 一旦使同步整流元件SW2接通則在經(jīng)過預(yù)先設(shè)定 的時(shí)間之前強(qiáng)制地持續(xù)接通的最小接通時(shí)間TOl。
并且，二次側(cè)控制電路14監(jiān)S見來自負(fù)荷檢測電路21的輸出，進(jìn)行輸出 負(fù)荷是否比預(yù)定值大的判定，僅在存在表示輸出負(fù)荷大于預(yù)定值的^r測輸出的 情況下，才進(jìn)行接通同步整流元件SW2的控制，另一方面，在存在表示輸出 負(fù)荷小于預(yù)定值的檢測輸出時(shí)，不進(jìn)行接通同步整流元件SW2的控制，進(jìn)行 一直使同步整流元件SW2關(guān)斷的控制。
下面說明上述結(jié)構(gòu)的開關(guān)電源裝置1的動(dòng)作。
圖2表示說明圖1的開關(guān)電源裝置1的動(dòng)作的時(shí)序圖。
一次側(cè)控制電路11為了使輸出電壓Vo穩(wěn)定，通過脈沖寬度調(diào)制使開關(guān) 元件SW1的控制電壓Vgsl成為高電平輸出或者低電平輸出，來對開關(guān)元件 SW 1進(jìn)行接通/關(guān)斷驅(qū)動(dòng)(參照圖2 (a))。另外，二次側(cè)控制電路22接收關(guān) 斷定時(shí)檢測信號，如果二次側(cè)電流12接近零則進(jìn)行控制以使控制電壓Vgs2成 為低電平，使同步整流元件SW2變?yōu)殛P(guān)斷。
因此，在圖2的一次側(cè)的開關(guān)元件SW1接通的期間，同步整流元件SW2 被關(guān)斷，如圖2(c)所示，中間節(jié)點(diǎn)A的電壓Vds2成為使輸出電壓Vo和二 次線圈N2的電壓"Vin/N" 相加后的高電壓。
另外，當(dāng)一次側(cè)的開關(guān)元件SW1關(guān)斷時(shí)，變壓器T1的二次線圈N2的電 壓反轉(zhuǎn)，在同步整流元件SW2的體二極管(寄生二極管)中流過電流，或者 通過該電流的檢測向二次側(cè)控制電路22發(fā)送接通定時(shí)檢測信號，由此使控制 電壓Vgs2成為高電平，接通同步整流元件SW2。通過這樣的動(dòng)作，如圖2(c) 所示，在流過二次側(cè)電流I2的期間，在負(fù)荷檢測電路21中導(dǎo)入的中間節(jié)點(diǎn)A 的電壓Vds2被大致箝位為零電壓。
另一方面，在為電流不連續(xù)模式時(shí)，產(chǎn)生一次側(cè)的開關(guān)元件SW1和二次 側(cè)的同步整流元件SW2兩者變?yōu)殛P(guān)斷，并且電流Il、 12都成為零的期間。另 外，在該期間Tl中，通過變壓器Tl的一次線圈Nl的電感、和一次側(cè)的開關(guān) 元件SW1具有的寄生電容量等產(chǎn)生共振。然后，該共振電壓傳遞到二次線圏 N2,如圖2 (c)所示，在同步整流元件SW2的漏極電壓Vds2中產(chǎn)生共振電壓Vr。在二次側(cè)，由于同步整流元件SW2，漏極電壓Vds2大大低于零電壓， 所以上述的共振電壓Vr為中心電壓是輸出電壓Vo，振幅為"2xVo"左右的 電壓。
這里，因?yàn)樽儔浩鱐l的匝數(shù)比為上述數(shù)學(xué)式(1)的關(guān)系，所以如圖2 (c )所示， 一次側(cè)的開關(guān)元件SW1接通的期間的漏極電壓Vds2 ( = "Vo + Vin /N")與共振期間的漏極電壓Vds2的最高電壓(=2Vo)相比，前者大。
因此，在負(fù)荷檢測電路21中，通過附加"1: (2 + a)"的權(quán)重來比較漏 極電壓Vds2和輸出電壓Vo,如圖2 ( f)所示，爿f又在開關(guān)元件SW1接通的期 間(漏極電壓Vds2成為高電壓期間)得到成為高電平的檢測輸出。
另外，在變壓器Tl的一次線圏Nl和二次線圈N2的某一個(gè)中必定流過 電流的電流連續(xù)模式時(shí)，上述的漏極電壓Vds2為被箝位在地電位的附近，或 者上升到電壓("Vo + Vin/N")中的某一種，所以通過在負(fù)荷檢測電路21中 進(jìn)行和上述同樣的電壓比較，僅在開關(guān)元件SW1接通的期間(漏極電壓Vds2 成為高電壓的期間)得到成為高電平的檢測輸出。
因此，在二次側(cè)控制電路22中，能夠根據(jù)負(fù)荷檢測電路21的檢測輸出 測量一次側(cè)的開關(guān)元件SW1的接通信號的脈沖寬度，由此能夠判別輸出負(fù)荷 的大小。
在二次側(cè)控制電路22中，例如圖2 (g)所示，與負(fù)荷檢測電路21的檢 測輸出成為高電平的定時(shí)同步地生成用于判定輕負(fù)荷的一定脈沖寬度的基準(zhǔn) 脈沖。然后，檢測該基準(zhǔn)脈沖和負(fù)荷檢測電路21的檢測輸出中哪個(gè)先成為低 電平，來比較兩者的脈沖寬度。結(jié)果，如圖2 (f)的檢測脈沖P01所示，在 檢測脈沖POl的脈沖寬度比基準(zhǔn)脈沖寬時(shí)，判別為負(fù)荷大于預(yù)定值，如果輸入 了下一個(gè)接通定時(shí)檢測信號，則使同步整流元件SW2的控制信號Vgs2成為 高電平，進(jìn)行接通同步整流元件SW2的控制。
在進(jìn)行接通控制時(shí)，進(jìn)一步為了避免減幅振蕩導(dǎo)致的誤控制，設(shè)定減幅 振蕩平息的程度的最小接通時(shí)間T01 (參照圖2 (b)),在該期間即便輸入了 關(guān)斷定時(shí)檢測信號，也進(jìn)行強(qiáng)制地使同步整流元件SW2持續(xù)接通的控制。
另一方面，如圖2 (f)的檢測脈沖P02所示，在檢測脈沖P02的脈沖寬 度比基準(zhǔn)脈沖窄時(shí)，判別為負(fù)荷小于預(yù)定值，即使輸入連續(xù)的接通定時(shí)檢測信號，也4吏控制信號Vgs2維持低電平不變，不進(jìn)行使同步整流元件SW2接通 的控制。
當(dāng)在負(fù)荷較小時(shí)使同步整流元件SW2接通時(shí)，如圖2 (b)的虛線的脈沖 信號所示，最小接通時(shí)間T01比在使同步整流元件SW2接通后到二次側(cè)電流 12成為零的期間長，在最小接通時(shí)間T01的結(jié)束的期間在二次側(cè)電流I2中產(chǎn) 生逆流。
但是，在上述的二次側(cè)控制電路22中，在檢測脈沖P02的脈沖寬度比基 準(zhǔn)脈沖窄時(shí)，中止同步整流元件SW2的接通控制，所以二次側(cè)電流I2經(jīng)由同 步整流元件SW2的體二^f及管而流動(dòng)，如果二次側(cè)電流I2降^f氐到零則通過體二 極管的整流作用電流12停止，不產(chǎn)生逆電流。另外，在輸出負(fù)荷小時(shí)，因?yàn)?二次側(cè)電流I2不會成為大電流，所以即便使二次側(cè)電流I2流過體二極管，損 失也不會變得那么大。并且，能夠減低對由功率MOSFET構(gòu)成的同步整流元 件SW2的柵極端子進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)損失。
如上所述，通過在該實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置1中設(shè)置的負(fù)荷檢測電路 21比較二次側(cè)電路的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓(輸出電壓Vo和同步整流元件SW2的 漏極電壓Vds2),能夠檢測一次側(cè)的開關(guān)元件SW1的接通期間，由此生成表 示輸出負(fù)荷大小的檢測輸出。根據(jù)這樣的負(fù)荷檢測電路21的結(jié)構(gòu)，能夠低損 失并且可靠地檢測輸出負(fù)荷的大小。
另外，根據(jù)該實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置1，因?yàn)楦鶕?jù)負(fù)荷檢測電路21的 檢測輸出，僅在輸出負(fù)荷大時(shí)進(jìn)行同步整流元件SW2的接通/關(guān)斷控制，在輸 出負(fù)荷小時(shí)中止同步整流元件SW2的接通/關(guān)斷控制，所以例如可以避免由于 設(shè)定最小接通時(shí)間，在低負(fù)荷時(shí)二次側(cè)電流12逆流。另外，削減低負(fù)荷時(shí)的 同步整流元件SW2的驅(qū)動(dòng)損失，此外，在低負(fù)荷時(shí)同步整流元件SW2接通的 情況與在體二極管中流過電流的情況相比，損失的差別不大，所以綜合來講， 得到使低負(fù)荷時(shí)的同步整流控制最優(yōu)化，能夠提高電力效率的效果。 (第二實(shí)施方式)
圖3是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置1A的結(jié)構(gòu)圖。圖4是說 明該開關(guān)電源裝置的動(dòng)作的時(shí)序圖。
第二實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置1A把一次側(cè)控制電路11A的控制方式設(shè)為PFM (脈沖頻率調(diào)制)方式。
另外，作為負(fù)荷檢測電路21A的比較器211b，采用使兩個(gè)輸入端子的極性與第一實(shí)施方式相反的結(jié)構(gòu)。其他的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)相同，并省略說明。
如圖4(a)所示，在第二實(shí)施方式的開關(guān)電源裝置1A中，通過PFM控制根據(jù)大體恒定寬度的接通信號(控制電壓Vgsl的高電平信號)使一次側(cè)的開關(guān)元件SW1接通，并且，對應(yīng)輸出負(fù)荷調(diào)制該接通信號的頻率。即，在輸出負(fù)荷大時(shí)，以短的周期輸出控制電壓Vgsl的高電平信號，在輸出負(fù)荷小時(shí)，以長的周期輸出控制電壓Vgsl的高電平信號。
第二實(shí)施方式的負(fù)荷檢測電路21A與第一實(shí)施方式相同，通過比較器211b比較輸出電壓Vo的"(2 + a)"倍的電壓和同步整流元件SW2的漏極電壓Vds2，但是如圖4(f)所示，極性與第一實(shí)施方式相反，在漏極電壓Vds2高時(shí)輸出低電平信號，在漏極電壓Vds2低時(shí)輸出高電平信號。
因此，從負(fù)荷檢測電路21A得到通過脈沖寬度PW1 ~ PW4表示輸出開關(guān)元件SW1的接通信號(控制信號Vgsl的高電平信號)的時(shí)間間隔的^f企測輸出。即，在高負(fù)荷時(shí)，因?yàn)殚_關(guān)元件SW1的接通信號的周期變短，所以負(fù)荷檢測電路21A的高電平輸出的脈沖寬度PW1、 PW2變短，在低負(fù)荷時(shí)，因?yàn)殚_關(guān)元件SW1的接通信號的周期變長，所以負(fù)荷檢測電路21A的高電平輸出的脈沖寬度PW3、 PW4變長。
二次側(cè)控制電路22A與第一實(shí)施方式相同，將負(fù)荷檢測電路21A的高電平輸出的脈沖寬度PW1 ~ PW4與基準(zhǔn)脈沖進(jìn)行比較，如果比基準(zhǔn)脈沖短則判別為負(fù)荷比預(yù)定值大，進(jìn)行同步整流元件SW2的接通/關(guān)斷控制，另一方面，如果負(fù)荷檢測電路21A的高電平輸出的脈沖寬度PW1 ~ PW4比基準(zhǔn)脈沖長則判別為負(fù)荷比預(yù)定值小，中止同步整流元件SW2的接通/關(guān)斷控制。
這樣，在PFM控制的開關(guān)電源裝置1A中，也能夠通過負(fù)荷檢測電路21A可靠并且低損失地4全測負(fù)荷的大小，由此能夠進(jìn)行與負(fù)荷相對應(yīng)的最佳的同步整流元件SW2的控制。
此外，本發(fā)明不限于上述第一以及第二實(shí)施方式，能夠進(jìn)行各種變更。例如，在上述實(shí)施方式中，表示了為了在低負(fù)荷時(shí)停止同步整流元件SW2的接通/關(guān)斷控制，使用負(fù)荷檢測電路21、 21A的例子，但是，還可以在二次側(cè)的各種控制中使用負(fù)荷檢測電路21、 21A的檢測輸出，例如輸入負(fù)荷檢測電路21、 21A的檢測輸出，判定開關(guān)電源裝置1的動(dòng)作模式是電流連續(xù)模式(高負(fù)荷)還是電流不連續(xù)模式(低負(fù)荷)的動(dòng)作狀態(tài)，由此切換同步整流元件SW2的動(dòng)作定時(shí)的4企測方法。
另外，在負(fù)荷檢測電路中為了比較輸出電壓Vo和漏極電壓Vds2，通過第一分壓電路(R1, R2)和第二分壓電路(R3， R4)以預(yù)定的比率進(jìn)行分壓來進(jìn)行比較，但是如果進(jìn)行比較的兩個(gè)電壓能夠以1: (2 + a)的比例附加權(quán)重，則也可以僅對一方的電壓進(jìn)行分壓，或者使一方或者兩方的電壓升壓來進(jìn)行比較。
此外，還可以把開關(guān)元件或同步整流元件變更為各種功率晶體管，在不脫離本發(fā)明的的宗旨的范圍內(nèi)可以應(yīng)用在實(shí)施方式中表示的細(xì)部結(jié)構(gòu)以及方式等。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)電源裝置，為回掃方式的開關(guān)電源裝置，具備具有一次線圈和二次線圈的變壓器、通過接通/關(guān)斷動(dòng)作對所述一次線圈斷續(xù)地施加電壓的開關(guān)元件、以及對所述二次線圈的電流進(jìn)行整流的同步整流元件，從所述一次線圈一側(cè)輸入電力在所述二次線圈一側(cè)進(jìn)行電壓輸出，該開關(guān)電源裝置的特征在于，具有負(fù)荷檢測電路，附加預(yù)定的權(quán)重來比較在所述二次線圈一側(cè)輸出的輸出電壓和所述同步整流元件以及所述變壓器之間的節(jié)點(diǎn)的電壓，由此生成表示輸出負(fù)荷的大小的信號。
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， 所述同步整流元件是MOSFET,所述同步整流元件和所述變壓器之間的節(jié)點(diǎn)的電壓是所述MOSFET的漏 極-源極間電壓，或者是漏極端子和大地之間的電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于， 具有二次側(cè)控制電路，在根據(jù)所述負(fù)荷檢測電路的檢測輸出判別為輸出負(fù)荷大時(shí)進(jìn)行所述同步整流元件的接通/關(guān)斷控制，另一方面，在判別為輸出 負(fù)荷小時(shí)中止所述同步整流元件的接通/關(guān)斷控制。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于， 所述同步整流元件是具有體二極管的功率晶體管，在通過所述二次側(cè)控制電路中止了所述同步整流元件的接通/關(guān)斷控制 時(shí)，所述二次線圏的電流經(jīng)由所述同步整流元件的體二極管被進(jìn)行整流。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于， 所述負(fù)荷檢測電路具有分壓電路，分別對所述輸出電壓和所述同步整流元件與所述變壓器之間 的節(jié)點(diǎn)的電壓進(jìn)行分壓，來附加所述預(yù)定的權(quán)重；和模擬比較器，比較由所述分壓電路分壓后的所述輸出電壓和所述同步整 流元件的端子電壓的大小，通過從所述模擬比較器輸出的脈沖信號的脈沖寬度或者輸出頻度表示輸出負(fù)荷的大小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源裝置，其特征在于，設(shè)所述變壓器的一次線圏和二次線圈的匝數(shù)比為N: 1， 設(shè)輸出電壓為Vo， i殳豐lr入電壓為Vin, 設(shè)定為Vo < Vin / N。
全文摘要
在回掃方式的開關(guān)電源裝置中能夠在二次側(cè)低損失并且可靠地檢測輸出負(fù)荷的大小。另外，通過二次側(cè)的輸出負(fù)荷的檢測，實(shí)現(xiàn)同步整流控制的最佳化。在回掃方式的開關(guān)電源裝置中具有負(fù)荷檢測電路(21)，通過附加“2∶1”的權(quán)重比較在二次線圈(N2)輸出的輸出電壓(Vo)和同步整流元件(SW2)的漏極電壓(Vds2)，生成表示輸出負(fù)荷的大小的信號。另外，根據(jù)負(fù)荷檢測電路(21)的檢測輸出在低負(fù)荷時(shí)維持同步整流元件(SW2)關(guān)斷。
文檔編號H02M3/315GK101582638SQ20091012816
公開日2009年11月18日 申請日期2009年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月12日
發(fā)明者日向寺拓未 申請人:三美電機(jī)株式會社