電流諧振型電源裝置製造方法
2023-06-19 07:42:56
電流諧振型電源裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供電流諧振型電源裝置，其具有：由電抗器(Lr)、變壓器(T)的一次繞組(P)和電容器(C2)串聯連接而成的串聯電路，其與串聯於直流電源電壓的兩端(RC1)的開關元件(Q1)與第2開關元件(Q2)之間的連接點和直流電源的一端連接；全波整流平滑電路(D1、D2、C3)，其對產生於變壓器的二次繞組(S)的電壓進行全波整流和平滑，取出直流電壓；控制電路(FF1)等，其將第1開關元件的第1導通時間和第2開關元件的第2導通時間設定為相同的規定的時間並使它們交替地導通/截止；以及第1導通時間控制部(I1、16、C7)，其根據檢測器(11)檢測的直流電壓，在輕載時使第1導通時間和第2導通時間中的一個導通時間比規定的時間短。
【專利說明】電流諧振型電源裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及電流諧振型電源裝置，尤其涉及電流諧振型電源裝置的輕載時的輸出電壓控制。
【背景技術】
[0002]圖16是表示現有的電流諧振型電源裝置的電路圖。在圖16中，在整流交流電壓的全波整流電路RCl的輸出兩端連接平滑電容器Cl，並且連接由MOSFET構成的開關元件Ql與開關元件Q2的串聯電路。開關元件Ql和開關元件Q2交替地導通/截止。在開關元件Q2的兩端連接諧振電抗器Lr與變壓器T的一次繞組P與電流諧振電容器C2的串聯電路。
[0003]變壓器T的二次繞組SI與二次繞組S2串聯連接，在二次繞組SI的一端連接二極體Dl的陽極，在二次繞組S2的一端連接二極體D2的陽極。二極體Dl的陰極和二極體D2的陰極與平滑電容器C3的一端連接，平滑電容器C3的另一端連接於二次繞組SI的一端與二次繞組S2的一端之間的連接點。平滑電容器C3的兩端連接檢測器11。另外，作為諧振電抗器Lr可以替代使用變壓器T的漏電感。
[0004]檢測器11檢測平滑電容器C3的輸出電壓，並輸出給振蕩器13。振蕩器13生成按照平滑電容器C3的輸出電壓改變振蕩頻率的頻率信號。比較器CMl在來自振蕩器13的頻率信號為通過電阻Rl和電阻R2對電源Vcc的電壓進行分壓的分壓電壓以上的情況下輸出H電平，在來自振蕩器13的頻率信號小於通過電阻Rl和電阻R2對電源Vcc的電壓進行分壓的分壓電壓的情況下輸出L電平。
[0005]逆變器INl反轉來自比較器CMl的輸出並通過反轉輸出使開關元件Q2導通/截止。高側驅動器12通過來自比較器CMl的輸出使開關元件Ql導通/截止。
[0006]接著說明如上構成的現有的電流諧振型電源裝置的動作。首先，在開關元件Ql導通後，電流在RCl — Ql — Lr — P — C2 — RCl的路徑中流過。該電流為在變壓器T的I次側的勵磁電感Lp中流過的勵磁電流與經由一次繞組P、二次繞組S2、二極體D2、電容器C3而從輸出端子OUT提供給負載的負載電流的合成電流。前者的電流為(電抗器Lr+勵磁電感Lp)與電流諧振電容器C2的正弦波狀的諧振電流，是低於開關元件Ql的導通期間的諧振頻率，因而正弦波的一部分作為三角波狀的電流被觀測到。後者的電流為體現電抗器Lr與電流諧振電容器C2的諧振要素的正弦波狀的諧振電流。
[0007]開關元件Ql截止後，通過蓄積於變壓器T的勵磁電流的能量，產生基於(電抗器Lr+勵磁電感Lp)、電流諧振電容器C2、在開關元件Q2的兩端具有的電壓諧振電容器Crv(未圖示)的電壓準諧振。此時，基於較小的電容的電壓諧振電容器Crv的諧振頻率作為開關元件Ql和開關元件Q2的兩端電壓被觀測到。即，開關元件Ql的電流與開關元件Ql的截止同時轉移到電壓諧振電容器Crv。若電壓諧振電容器Crv放電至零伏，則電流轉移到開關元件Q2的內部二極體。此時，蓄積於變壓器T中的勵磁電流的能量經由開關元件Q2的內部二極體對電流諧振電容器C2進行充電。在該期間內導通開關元件Q2，從而能夠實現開關元件Q2的零伏切換。
[0008]開關元件Q2導通後，以電流諧振電容器C2作為電源，電流在C2 — P — Lr — Q2 — C2的路徑中流過。該電流為在變壓器T的勵磁電感Lp中流過的勵磁電流與經由一次繞組P、二次繞組S1、二極體D1、平滑電容器C3從輸出端子OUT提供給負載的負載電流的合成電流。前者的電流為(電抗器Lr+勵磁電感Lp)與電流諧振電容器C2的正弦波狀的諧振電流，是低於開關元件Q2的導通期間的諧振頻率，因而正弦波的一部分作為三角波狀的電流被觀測到。後者的電流為顯現電抗器Lr與電流諧振電容器C2的諧振要素的正弦波狀的諧振電流。
[0009]開關元件Q2截止後，通過蓄積於變壓器T的勵磁電流的能量，產生基於(電抗器Lr+勵磁電感Lp)、電流諧振電容器C2、電壓諧振電容器Crv的電壓準諧振。此時，基於較小的電容的電壓諧振電容器Crv的諧振頻率作為開關元件Ql和開關元件Q2的兩端電壓被觀測到。即，開關元件Q2的電流與開關元件Q2的截止同時轉移到電壓諧振電容器Crv。若電壓諧振電容器Crv被充電至平滑電容器Cl的輸出電壓，則電流轉移到開關元件Ql的內部二極體。此時，蓄積於變壓器T的勵磁電流的能量經由開關元件Ql的內部二極體在平滑電容器Cl再生。在該期間內導通開關元件Q1，從而能夠實現開關元件Ql的零伏切換。
[0010]圖17表示現有的電流諧振型電源裝置的輕載時的各部分的波形。在圖17中，Id(Ql)表示開關元件Ql的漏極電流，I (P)表示在一次繞組P流過的電流，V(C2)表示電流諧振電容器C2的兩端電壓，Vds (Q2)表示開關元件Q2的漏極/源極間的電壓，V(P)表示一次繞組P的兩端電壓，V(Dl)表示二極體Dl的兩端電壓，V(D2)表示二極體D2的兩端電壓。
[0011]此外，在現有的電流諧振型電源裝置中，開關元件Ql和開關元件Q2以佔空比50%交替地重複導通/截止，控制切換頻率，從而控制輸出電壓。此時，如圖17所示，電流諧振電容器C2的電壓V(C2)以平滑電容器Cl的電壓V (Cl)的兩端電壓的1/2電壓為中心重複進行上下對象的充放電。由此，在一次繞組P產生電壓V(P)，在二次繞組S1、S2產生電壓，通過二極體D1、D2對該電壓進行整流，從而可獲得輸出電壓。
[0012]另外，作為現有的技術的關聯技術，已知例如專利文獻I?專利文獻2描述的電流諧振型電源裝置。
[0013]現有技術文獻
[0014]專利文獻
[0015]專利文獻I日本特開2013-78228號公報
[0016]專利文獻2日本特開平7-135769號公報
[0017]然而，在現有的電流諧振型電源裝置中，設定了在重載時能夠向二次側進行必要的電力供給的變壓器T的勵磁電流的情況下，如圖17所示，在輕載時作為變壓器T的勵磁電流也會流過較大的電流，無法成為零電流。此外，輕載時的切換頻率變高，因此其結果是即使變壓器T的勵磁電流比重載時減少，電流諧振型電源裝置整體的損耗也不會大幅減少。因此,效率降低。
【發明內容】
[0018]本發明的目的在於提供一種電流諧振型電源裝置，其能夠在輕載時減少變壓器的勵磁電流、即電流諧振電容器的充放電電流和損耗並提升效率。
[0019]為了解決上述課題，本發明的電流諧振型電源裝置的特徵在於，具有:與直流電源的兩端串聯連接的第I開關元件和第2開關元件；串聯電路，其連接於所述第I開關元件與所述第2開關元件之間的連接點和所述直流電源的一端，且由電抗器、變壓器的一次繞組和電容器串聯連接而成；全波整流平滑電路，其對產生於所述變壓器的二次繞組的電壓進行全波整流和平滑，取出直流電壓；控制電路，其在重載時將所述第I開關元件的第I導通時間和所述第2開關元件的第2導通時間設定為相同的規定的時間而使所述第I開關元件和所述第2開關元件交替地進行導通/截止；檢測器，其檢測所述全波整流平滑電路的直流電壓；以及第I導通時間控制部，其根據由所述檢測器檢測到的直流電壓，在輕載時使所述第I開關元件的第I導通時間和所述第2開關元件的第2導通時間中的一個導通時間比所述規定的時間短。
[0020]此外，本發明的電流諧振型電源裝置的特徵在於，具有:與直流電源的兩端串聯連接的第I開關元件和第2開關元件；串聯電路，其連接於所述第I開關元件與所述第2開關元件之間的連接點和所述直流電源的一端，且由電抗器、變壓器的一次繞組和電容器串聯連接而成；全波整流平滑電路，其對產生於所述變壓器的二次繞組的電壓進行全波整流和平滑，取出直流電壓；控制電路，其將所述第I開關元件的第I導通時間和所述第2開關元件的第2導通時間設定為相同的規定的時間而使所述第I開關元件和所述第2開關元件交替地導通/截止，並且按照所述直流電壓的值控制所述第I開關元件和所述第2開關元件的切換頻率；電流檢測部，其檢測所述電容器的電流；以及第5導通時間控制部，其根據由所述電流檢測部檢測到的電流的值，在輕載時使所述第I導通時間和所述第2導通時間中的一個導通時間比所述規定的時間短，使所述第I導通時間和所述第2導通時間中的另一個導通時間比所述規定的時間長。
[0021]根據本發明，第I導通時間控制部根據檢測器檢測到的直流電壓，在輕載時使第I開關元件的第I導通時間和第2開關元件的第2導通時間中的一個導通時間比規定的時間短，因此能夠提供一種在輕載時能夠減少電流諧振電容器的充放電電流，減少損耗並提升效率的電流諧振型電源裝置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明的實施例1的電流諧振型電源裝置的電路圖。
[0023]圖2是表示本發明的實施例1的電流諧振型電源裝置的重載時、中載時和輕載時的低側的開關元件的導通時間和高側的開關元件的導通時間以及反饋量等的變化的圖。
[0024]圖3是用於說明本發明的實施例1的電流諧振型電源裝置的重載時、中載時和輕載時的各部分的動作的時序圖。
[0025]圖4是表示本發明的實施例1的電流諧振型電源裝置的重載時的各部分的波形的圖。
[0026]圖5是表示本發明的實施例1的電流諧振型電源裝置的中載時的各部分的波形的圖。
[0027]圖6是表示本發明的實施例1的電流諧振型電源裝置的輕載時的各部分的波形的圖。
[0028]圖7是本發明的實施例2的電流諧振型電源裝置的電路圖。
[0029]圖8是表示本發明的實施例2的電流諧振型電源裝置的重載時、中載時和輕載時的低側的開關元件的導通時間和高側的開關元件的導通時間以及反饋量等的變化的圖。
[0030]圖9是本發明的實施例3的電流諧振型電源裝置的電路圖。
[0031]圖10是表示本發明的實施例2的電流諧振型電源裝置的重載時、中載時和輕載時的低側的開關元件的導通時間和高側的開關元件的導通時間以及反饋量等的變化的圖。
[0032]圖11是本發明的實施例4的電流諧振型電源裝置的電路圖。
[0033]圖12是表示本發明的實施例4的電流諧振型電源裝置的重載時、中載時和輕載時的低側的開關元件的導通時間和高側的開關元件的導通時間以及反饋量等的變化的圖。
[0034]圖13是本發明的實施例5的電流諧振型電源裝置的電路圖。
[0035]圖14是表不本發明的實施例5的電流諧振型電源裝置的重載時、中載時和輕載時的低側的開關元件的導通時間和高側的開關元件的導通時間以及反饋量等的變化的圖。
[0036]圖15是表示本發明的實施例5的電流諧振型電源裝置的輕載時的各部分的波形的圖。
[0037]圖16是表示現有的電流諧振型電源裝置的電路圖。
[0038]圖17是表示現有的電流諧振型電源裝置的輕載時的各部分的波形的圖。
[0039]符號說明
[0040]RCl全波整流電路
[0041]Q1、Q2開關元件
[0042]Lr諧振電抗器
[0043]T變壓器
[0044]P 一次繞組
[0045]S1、S2 二次繞組
[0046]Dl ?D4 二極體
[0047]C1、C3平滑電容器
[0048]C2電流諧振電容器
[0049]C4、C5、C7、C8 電容器
[0050]Rl ?R4、R16 ?R20 電阻
[0051]CMl、CM2 比較器
[0052]Sffl 開關
[0053]BFUBF2 緩衝器
[0054]FFl觸發電路
[0055]I1、12 電流源
[0056]11檢測器
[0057]12高側驅動器
[0058]13振蕩器
[0059]14、14a V/I
[0060]16?20加法器
【具體實施方式】
[0061]以下，參照附圖詳細說明本發明的電流諧振型電源裝置的若干實施方式。
[0062]實施例1
[0063]圖1是本發明的實施例1的電流諧振型電源裝置的電路圖。圖1所示的實施例1的電流諧振型電源裝置具有控制電路，該控制電路將開關元件Ql的第I導通時間和開關元件Q2的第2導通時間設定為相同的規定時間並使它們交替導通/截止。即，佔空比被設定為 50%。
[0064]另外，在開關元件Ql、Q2的導通/截止時，需要兩個開關元件同時截止的期間、即所謂的死區時間，而由於這部分內容不會影響本控制方式的說明，因此將死區時間作為另外設定的內容而省略說明。
[0065]該控制電路作為用於設定開關元件Ql的第I導通時間的電路，具有電流源I1、力口法器16、電容器C7、M0SFETQ3、緩衝器BFl、觸發電路FFl。
[0066]控制電路作為用於設定開關元件Q2的第2導通時間的電路，具有電流源12、加法器17、電容器C8、M0SFETQ4、緩衝器BF2、觸發電路FFl。
[0067]此外，根據檢測器11檢測到的直流電壓，在反饋量(FB量)較大的輕載時，加法器16將電流源Il的電流與更大的反饋電流IFB相加，從而增大電流，使開關元件Ql的第I導通時間短於規定的時間。電流源Il和加法器16構成第I導通時間控制部。
[0068]另外，開關元件Ql對應於第I開關元件，開關元件Q2對應於第2開關元件。二極體D1、D2和平滑電容器C3構成全波整流平滑電路，該全波整流平滑電路對產生於變壓器T的二次繞組S1、S2的電壓進行全波整流和平滑，取出直流電壓。
[0069]接著，說明控制電路的連接結構。在電源Vcc連接了電流源Il的一端，電流源Il的另一端經由加法器16連接於電容器C7的一端、M0SFETQ3的漏極和緩衝器BFl的輸入端。電容器C7的另一端和M0SFETQ3的源極接地。M0SFETQ3的柵極連接於觸發電路FFl的反轉輸出端子Qb和低側的開關元件Q2的柵極。緩衝器BFl的輸出端子連接於觸發電路FFl的復位端子R。
[0070]加法器16將電流源Il的電流與對應於檢測器11檢測到的反饋量FB的反饋電流IFB相加，通過相加後的電流對電容器C7進行充電。
[0071]在電源Vcc連接了電流源12的一端，電流源12的另一端經由加法器17連接於電容器C8的一端、M0SFETQ4的漏極和緩衝器BF2的輸入端。電容器C8的另一端和M0SFETQ4的源極接地。M0SFETQ4的柵極連接於觸發電路FFl的輸出端子Q和高側驅動器12。緩衝器BF2的輸出端子連接於觸發電路FFl的置位端子S。
[0072]此外，電流諧振型電源裝置的特徵在於，具有第2導通時間控制部，該第2導通時間控制部具有電容器C4、C5、電阻R3、R4、開關SW1、齊納二極體ZD1、V/I (電壓電流轉換器)14。
[0073]第2導通時間控制部根據通過電容器C4檢測到的電流的平均值，在開關元件Ql的平均電流值較小時、即輕載時，使開關元件Q2的第2導通時間長於規定的時間，在開關元件Ql的平均電流值較大時、即重載時，將開關元件Q2的第2導通時間設定為規定的時間。
[0074]電容器C4的一端連接於變壓器T的一次繞組P的一端和電容器C2的一端,構成電流檢測部，該電流檢測部檢測在變壓器T的一次繞組P流過的電流。在電容器C4的另一端連接電阻R4的一端和開關SWl的一端，電阻R4的另一端接地。
[0075]開關SWl的另一端連接於電阻R3的一端，電阻R3的另一端連接於電容器C5的一端和V/I14的輸入端子，電容器C5的另一端接地。在電容器C5的兩端連接齊納二極體ZD1。設置用於對電壓進行鉗位的齊納二極體ZDl的目的在於，將開關元件Q1、Q2的佔空比作為初始值設定50%。V/I14的輸出端子連接於加法器17。
[0076]開關SWl在從觸發電路FFl的輸出端子Q輸入了 H電平時導通。加法器17將電流源12的電流與來自V/I14的電流13相加，通過相加後的電流對電容器C8進行充電。
[0077]接著，參照圖1至圖3詳細說明如上構成的實施例1的電流諧振型電源裝置的動作。圖2是表示在本發明的實施例1的電流諧振型電源裝置的重載時、中載時和輕載時的低側的開關元件Q2的導通時間和高側的開關元件Ql的導通時間、反饋(FB)量、電容器C5的電壓VC5、電容器C7的電流IC7、電容器C8的電流IC8的變化的圖。
[0078]圖3是用於說明在本發明的實施例1的電流諧振型電源裝置的重載時(圖3的(C))、中載時(圖3的(b))和輕載時(圖3的(a))的各部分的動作的時序圖。
[0079]在圖3中，16表示電流源I1+IFB的電流，17表示電流源12+13的電流，VC7表示電容器C7的電壓，QlVds表示開關元件Ql的漏極/源極間電壓，Q3Vgs表示M0SFETQ3的柵極/源極間電壓，VC8表不電容器C8的電壓，Q2Vds表不開關兀件Q2的漏極/源極間電壓，Q4Vgs表示M0SFETQ4的柵極/源極間電壓，FFlR、FFlS、FFlQ、FFlQb分別表示觸發電路FFl的復位端子R、置位端子S、輸出端子Q、反轉輸出端子Qb的信號。
[0080]首先，說明圖3的(C)所示的重載時的動作。最初，設電容器C8正在被充電。此時，例如在時刻tll，從緩衝器BF2向觸發電路FFl的置位端子S輸出H電平，因此H電平從觸發電路FFl的輸出端子Q被輸出至高側驅動器12。因此，開關元件Ql導通。
[0081]此時，H電平從觸發電路FFl的輸出端子Q被輸出至M0SFETQ4的柵極，因此M0SFETQ4導通。因此，電容器C8的電荷進行放電。此外，由於L電平從觸發電路FFl的輸出端子Qb被輸出至M0SFETQ3的柵極，因此M0SFETQ3截止。
[0082]接著，在時刻tll?tl2，若通過加法器16相加後的電流源Il的電流和反饋電流IFB流過電容器C7，則電容器C7被充電而電壓上升。
[0083]在時刻112，若電容器C7的電壓超過規定的值，則緩衝器BFl將H電平輸出給觸發電路FFl的復位端子R，因此H電平從觸發電路FFl的反轉輸出端子Qb被輸出至開關元件Q2的柵極。因此，開關元件Q2導通。此外，由於H電平從觸發電路FFl的輸出端子Q被輸出至M0SFETQ3的柵極，因此M0SFETQ3導通。因此，電容器C7放電。
[0084]此外，由於L電平從觸發電路FFl的輸出端子Q被輸出至M0SFETQ4的柵極，因此M0SFETQ4截止。因此，如後所述，在時刻tl2?tl3，電容器C8的電壓上升。
[0085]此外，在時刻tl2，L電平從觸發電路FFl的輸出端子Q被輸出至高側驅動器12，因此開關元件Ql截止。即，時刻tll?tl2的時間成為開關元件Ql的導通時間。
[0086]在重載時,如圖2所示，由於反饋量較小，因此反饋電流IFB也較小，電容器C7的電壓到達規定的值所需的充電時間(時刻tll?tl2的時間)變得更長。
[0087]另一方面,在輕載時,如圖2所示，由於反饋量較大，因此反饋電流IFB也較大，電容器C7的電壓到達規定的值所需的充電時間(時刻tl?t2的時間)變得更短。因此，如圖3所示，開關元件Ql的導通時間在重載時變長，在輕載時變短。
[0088]另一方面，在電流源12偵彳，執行以下的動作。首先，在開關元件Ql導通時(時刻tll?tl2)，電流經由開關元件Ql流過變壓器T的一次繞組P，因此電容器C4和電容器C2以電容比對流過變壓器T的一次繞組P的電流進行分流並輸出給電阻R4。
[0089]此外，在開關元件Ql導通時，從觸發電路FFl的輸出端子Q輸出H電平，因此開關SWl導通。因此，產生於電阻R4的電壓通過電阻R3與電容器C5的積分電路進行積分，在電容器C5獲得電流的平均值。如圖2所示，電容器C5的電壓VC5在輕載時變小，在重載時變大。
[0090]進而，V/114將電容器C5的電壓轉換為電流，將轉換後的電流輸入到加法器17。在時刻tl2?tl3，加法器17將來自V/I14的電流13與電流源12的電流相加，對電容器C8進行充電。於是，電容器C8的電壓上升。
[0091]在時刻tl3，若電容器C8的電壓超過規定的值，則從緩衝器BF2的輸出將H電平輸出至觸發電路FFl的置位端子S，因此H電平從觸發電路FFl的輸出端子Q被輸出至高側驅動器12，因此開關元件Ql導通。此外，由於H電平從觸發電路FFl的輸出端子Q輸出至M0SFETQ4的柵極，因此M0SFETQ4導通。因此，電容器C8進行放電。
[0092]由於L電平從觸發電路FFl的輸出端子Q輸出至M0SFETQ3的柵極，因此M0SFETQ3截止。此時，由於L電平從觸發電路FFl的輸出端子Q輸出至開關元件Q2，因此開關元件Q2截止。S卩，時刻tl2?tl3的時間成為開關元件Q2的導通時間。
[0093]在重載時，如圖2所示，由於電流13較大，因此電容器CS的電壓到達規定的值所需的充電時間(時刻tl2?tl3的時間)變得更短。
[0094]另一方面，在輕載時，如圖2所示，由於電流13較小，因此電容器CS的電壓到達規定的值所需的充電時間(時刻t2?t3的時間)變得更長。因此，如圖3的(c)所示，在重載時開關元件Q2的導通時間變短，如圖3的(a)所示，在輕載時開關元件Q2的導通時間變長。
[0095]因此，在輕載時，如圖6所示，電流諧振電容器C2的電壓V(C2)以低於1/2V(C1)的電壓上下變動。即，在輕載時改變開關元件Ql和開關元件Q2的導通/截止的時間，通過使其從佔空比50%起發生變化，從而能夠減少電流諧振電容器C2的充放電電流和損耗並提升效率。
[0096]如上，根據實施例1的電流諧振型電源裝置，如圖2所示，高側的開關元件Ql的導通時間Tho在輕載時比規定的時間(佔空比為50%時的時間)短。因此，電流諧振電容器C2以低於平滑電容器Cl的電壓為中心進行充放電，儘管充放電電流較小，也能夠對一次繞組P施加充分的電壓。
[0097]另外，圖4表示實施例1的電流諧振型電源裝置的重載時的各部分的波形。圖5表示實施例1的電流諧振型電源裝置的中載時的各部分的波形。圖6表示實施例1的電流諧振型電源裝置的輕載時的各部分的波形。在圖4?圖6中,Vb表不電阻R4的電壓,Vc表示電阻R3的電壓。
[0098]實施例2
[0099]圖7是本發明的實施例2的電流諧振型電源裝置的電路圖。圖7所示的本發明的實施例2的電流諧振型電源裝置的特徵在於，在圖1所示的實施例1的電流諧振型電源裝置的結構的基礎上，還具有V/I14a和加法器18。電容器C4、C5、電阻R3、R4、開關SW1、齊納二極體ZD1、V/I14a、加法器18構成第3導通時間控制部。
[0100]V/I14a將電容器C5的電壓轉換為電流，將所轉換的電流14輸出給加法器18。力口法器18從來自檢測器11的FB量中減去來自V/I14a的電流14，並將相減後的反饋電流IFB輸出給加法器16。加法器16將來自加法器18的相減後的反饋電流IFB與電流源Il的電流相加，通過相加的電流對電容器C7進行充電。
[0101]在重載時，如圖8所示，由於FB量為零，因此流過電容器C7的電流成為從電流Il中減去電流14後的值。隨著從中載時變為輕載時，FB量逐漸變大，而且來自V/I 14a的電流14變小，因此反饋電流IFB的變化逐漸變大。
[0102]因此，圖8所示的電流16的變化大於圖2所示的電流16的變化。因此，在輕載時通過更大的電流對電容器C7進行充電，因此如圖8所示，開關元件Ql的導通時間相比於實施例I的開關元件Ql的導通時間變得更短。因此，實施例2的電流諧振型電源裝置的效果大於實施例1的電流諧振型電源裝置的效果。
[0103]實施例3
[0104]圖9是本發明的實施例3的電流諧振型電源裝置的電路圖。圖9所示的本發明的實施例3的電流諧振型電源裝置的特徵在於，在圖7所示的實施例2的電流諧振型電源裝置的結構的基礎上，還具有基準電源Vl和加法器19、20。
[0105]基準電源V1、電容器C5的電壓VC5、加法器20、V/I14、14a構成設定負載狀態的負載狀態設定部，該負載狀態用於將開關元件Ql的第I導通時間與開關元件Q2的第2導通時間的佔空比從50 %切換至50 %以外。
[0106]電流諧振型電源裝置的特徵在於，隨著從負載狀態設定部設定的負載狀態變為輕載，使開關元件Q2的第2導通時間逐漸比規定的時間長。所述第3導通時間控制部具有第4導通時間控制部，該第4導通時間控制部隨著從負載狀態設定部設定的負載狀態變為輕載，使開關元件Ql的第I導通時間逐漸比規定的時間短。
[0107]加法器20從基準電源Vl的電壓中減去電容器C5的電壓，向V/I14、14a輸出減法輸出。V/I14、14a在基準電源Vl的電壓超過電容器C5的電壓時、即減法輸出為正電壓時，將電壓轉換為電流並輸出。
[0108]加法器19從FB量中減去V/I14，將相減後的電流作為電流119輸出給加法器17。加法器17將來自加法器19的電流119與電流源12的電流相加，通過相加後的電流對電容器C8進行充電。
[0109]加法器18將來自V/I14a的電流與FB量相加，將相加後的電流作為118輸出給加法器16。加法器16將來自加法器18的電流118與電流源Il的電流相加，通過相加後的電流對電容器C7進行充電。
[0110]接著，說明如上構成的實施例3的電流諧振型電源裝置的動作。圖10表示在本發明的實施例2的電流諧振型電源裝置的重載時、中載時和輕載時的低側的開關元件的導通時間和高側的開關元件的導通時間、FB量、電流118?119、電壓V20、電容器C7、C8的充電電流16、17的變化。
[0111]首先，如圖10所示，基準電源Vl的電壓被設定為中載位的負載狀態。在電容器C5的電壓VC5為基準電源Vl的電壓以上的情況下，V/I14、14a不進行動作。因此，從重載到中載位為止，不從V/I14、14a向加法器18、19輸出電流。因此，通過僅基於通常的FB量的控制，確定開關兀件Ql的導通時間、開關兀件Q2的導通時間。此時，以50 %佔空比進彳丁動作。
[0112]另一方面，隨著從中載位變為輕載時，電壓VC5降低，因而電壓V20的相減結果為正，因此電流從V/I14、14a被輸出至加法器18、19，所以對通常的FB量加上來自V/I14、14a的電流。因此，在電容器C7、C8流過如圖8所示的電流16、17。因此，從中載位到輕載為止時，執行與實施例2同樣的動作。
[0113]如上，根據實施例3的電流諧振型電源裝置，通過基準電源V1、電容器C5的電壓VC5、V/I14、14a設定負載狀態，該負載狀態用於將開關元件Ql的第I導通時間與開關元件Q2的第2導通時間的佔空比從50%切換至50%以外。在該例子中，將基準電源Vl的電壓設定為中載位的負載狀態，在基準電源Vl的電壓超過電容器C5的電壓VC5時，使V/I14、14a進行動作，從而能夠將佔空比從50 %切換至50 %以外。
[0114]S卩，能夠將用於把佔空比從50%切換至50%以外的負載狀態設定為重載、中載、輕載中的任意一個最佳的負載，因此能夠使得電流諧振型電源裝置的效率良好。
[0115]另外，設定將佔空比從50 %以外切換至50 %的負載狀態的情況與設定將佔空比從50%切換至50%以外的負載狀態的情況相同。
[0116]實施例4
[0117]圖11是本發明的實施例4的電流諧振型電源裝置的電路圖。圖11所示的本發明的實施例4的電流諧振型電源裝置的特徵在於，在圖16所示的現有的電流諧振型電源裝置的結構的基礎上，具有第5導通時間控制部，該第5導通時間控制部具有電容器C4、C5、電阻R3、R4、開關SWl、二極體D3。
[0118]該第5導通時間控制部根據通過電容器C4檢測到的電流的值，在輕載時，使開關元件Ql的第I導通時間和開關元件Q2的第2導通時間中的一個導通時間比規定的時間短，並且使第I導通時間和第2導通時間中的另一個導通時間比規定的時間長。
[0119]電容器C4、C5、電阻R3、R4、開關SWl的連接結構與圖1所示的這些部件的連接結構相同，因此省略其說明。
[0120]在電容器C5的一端連接了二極體D3的陰極，二極體D3的陽極連接於電阻R2的一端、電阻Rl的一端和比較器CMl的反轉輸入端子。在比較器CMl的輸出端子連接了逆變器IN2的輸入端子，並且連接了開關元件Q2的柵極。逆變器IN2的輸出端子連接於高側驅動器12，連接於開關元件Ql的柵極。
[0121]接著，參照圖11和圖12詳細說明如上構成的實施例4的電流諧振型電源裝置的動作。
[0122]首先，在開關元件Ql導通時，電流經由開關元件Ql流過變壓器T的一次繞組P，因此電容器C4以電容器C2與C4的電容比對流過變壓器T的一次繞組P的電流進行分流並輸出給電阻R4。
[0123]此外，在開關元件Ql導通時，從逆變器IN2輸出H電平，因此開關SWl導通。因此，產生於電阻R4的電壓通過電阻R3和電容器C5的積分電路進行積分，在電容器C5的兩端獲得電流的平均值。電流的平均值在輕載時變小，在重載時變大。
[0124]因此，在輕載時，電阻Rl與電阻R2之間的連接點處的基準電壓小於重載時的基準電壓。比較器CMl在來自振蕩器13的三角波信號為基準電壓以上時將H電平輸出給開關元件Q2並使其導通，在三角波信號小於基準電壓時將L電平輸出給開關元件Q2並使其截止。在輕載時，基準電壓變得小於重載時的基準電壓，因此H電平期間變長，開關元件Q2的導通時間Tlo變長。
[0125]另一方面，逆變器IN2反轉比較器CMl的輸出，在來自振蕩器13的三角波信號小於基準電壓時將H電平輸出給開關元件Ql並使其導通，在三角波信號為基準電壓以上時將L電平輸出給開關元件Ql並使其截止。因此，在輕載時，基準電壓變得小於重載時的基準電壓，因此H電平期間變短，如圖12所示，開關元件Ql的導通時間Tho變短。
[0126]因此，實施例4的電流諧振型電源裝置能夠獲得與實施例1的電流諧振型電源裝置效果的效果同樣的效果。
[0127]實施例5
[0128]圖13是本發明的實施例5的電流諧振型電源裝置的電路圖。圖13所示的實施例5的電流諧振型電源裝置的特徵在於，在圖16所示的現有的電流諧振型電源裝置的結構的基礎上，具有第6導通時間控制部，該第6導通時間控制部具有電容器C5、電阻R3、R16?R20、二極體D3、D4、比較器CM2。
[0129]該第6導通時間控制部根據對電容器C2電壓進行電阻分割而檢測到的電壓的值，在輕載時，使開關元件Ql的第I導通時間和開關元件Q2的第2導通時間中的一個導通時間比規定的時間短，使第I導通時間和第2導通時間中的另一個導通時間比規定的時間長。
[0130]在電容器C2的一端和一次繞組P的一端連接了電阻R17的一端，電阻R17的另一端連接了電阻R20的一端和比較器CM2的非反轉輸入端子。在比較器CM2的反轉輸入端子連接了電阻R16的一端和電阻R19的一端，電阻R16的另一端連接於電源Vcc，電阻R19的另一端接地。
[0131]在比較器CM2的反轉輸入端子與輸出端子之間，連接了電阻R18與二極體D4的串聯電路。在比較器CM2的輸出端子連接了電阻R3的一端和二極體D4的陽極。在電阻R3的另一端連接了電容器C5的一端和二極體D3的陽極。二極體D3的陰極連接於電阻Rl的一端和電阻R2的一端。
[0132]接著，參照圖13和圖14詳細說明如上構成的實施例5的電流諧振型電源裝置的動作。
[0133]首先，在開關元件Ql導通時，電流經由開關元件Ql流過變壓器T的一次繞組P，因此電容器C2被充電，經由電阻R17在電阻R20產生電壓Ve。比較器CM2對分壓電壓Vd與電阻R20的兩端電壓進行比較，該分壓電壓Vd是通過電阻R16和電阻R19對電源Vcc的電壓進行分壓而得到的。
[0134]在輕載時，產生於電阻R20的電壓變得大於重載時的電壓，因此輕載時的比較器CM2的輸出變得大於重載時的輸出。因此，輕載時的電容器C5的電壓也變大，因此電阻Rl與電阻R2之間的連接點處的基準電壓變大。
[0135]比較器CMl在來自振蕩器13的三角波信號為基準電壓以上時將H電平輸出給開關元件Ql。在輕載時，基準電壓高於重載時，因此H電平的時間變短，開關元件Ql的導通時間變短。
[0136]另一方面，逆變器INl使比較器CMl的輸出反轉，因此在來自振蕩器13的三角波信號小於基準電壓時將H電平輸出給開關兀件Q2。即，在輕載時,基準電壓高於重載時，因此開關元件Q2的導通時間變長。
[0137]因此，實施例5的電流諧振型電源裝置可獲得與實施例1的電流諧振型電源裝置效果的效果同樣的效果。圖15示出輕載時的各部分的波形。
[0138]另外，本發明並不限於實施例1至5的電流諧振型電源裝置。在實施例5的電流諧振型電源裝置中，是從電源Vcc提供電阻R16的電源，而例如也可以將電阻R16的一端連接於平滑電容器Cl的一端和全波整流電路RCl的輸出端，從平滑電容器Cl向電阻R16提供電源。這樣構成也能獲得與實施例5的效果同樣的效果。此外，本發明還可以組合使用實施例1至5的電流諧振型電源裝置。
[0139]本發明能夠利用於切換電源裝置。
【權利要求】
1.一種電流諧振型電源裝置，其特徵在於，具有: 與直流電源的兩端串聯連接的第I開關元件和第2開關元件； 串聯電路，其連接於所述第I開關元件與所述第2開關元件之間的連接點和所述直流電源的一端，且由電抗器、變壓器的一次繞組和電容器串聯連接而成； 全波整流平滑電路，其對產生於所述變壓器的二次繞組的電壓進行全波整流和平滑，取出直流電壓； 控制電路，其在重載時將所述第I開關元件的第I導通時間和所述第2開關元件的第2導通時間設定為相同的規定的時間而使所述第I開關元件和所述第2開關元件交替地進行導通/截止； 檢測器，其檢測所述全波整流平滑電路的直流電壓；以及 第I導通時間控制部，其根據由所述檢測器檢測到的直流電壓，在輕載時，使所述第I開關元件的第I導通時間和所述第2開關元件的第2導通時間中的一個導通時間比所述規定的時間短。
2.根據權利要求1所述的電流諧振型電源裝置，其特徵在於，具有: 電流檢測部，其檢測流過所述變壓器的一次繞組的電流；以及 第2導通時間控制部，其根據由所述電流檢測部檢測到的電流的值，在輕載時，使所述第I導通時間和所述第2導通時間中的另一個導通時間比所述規定的時間長。
3.根據權利要求1或2所述的電流諧振型電源裝置，其特徵在於， 該電流諧振型電源裝置具有第3導通時間控制部，該第3導通時間控制部根據由所述電流檢測部檢測到的電流的值，在輕載時，使所述第I導通時間和所述第2導通時間中的一個導通時間比所述規定的時間短。
4.根據權利要求2所述的電流諧振型電源裝置，其特徵在於，具有: 負載狀態設定部，其設定負載狀態，該負載狀態用於將所述第I開關元件的第I導通時間與所述第2開關元件的第2導通時間的佔空比從50%切換至50%以外；以及 第4導通時間控制部，其隨著由所述負載狀態設定部設定的負載狀態變為輕載，使所述第I導通時間和所述第2導通時間中的另一個導通時間逐漸變得比所述規定的時間長。
5.根據權利要求3所述的電流諧振型電源裝置，其特徵在於， 該電流諧振型電源裝置具有負載狀態設定部，該負載狀態設定部設定負載狀態，該負載狀態用於將所述第I開關元件的第I導通時間與所述第2開關元件的第2導通時間的佔空比從50%切換至50%以外， 所述第3導通時間控制部隨著由所述負載狀態設定部設定的負載狀態變為輕載，使所述第I導通時間和所述第2導通時間中的一個導通時間逐漸變得比所述規定的時間短。
6.一種電流諧振型電源裝置，其特徵在於，具有: 與直流電源的兩端串聯連接的第I開關元件和第2開關元件； 串聯電路，其連接於所述第I開關元件與所述第2開關元件之間的連接點和所述直流電源的一端，且由電抗器、變壓器的一次繞組和電容器串聯連接而成； 全波整流平滑電路，其對產生於所述變壓器的二次繞組的電壓進行全波整流和平滑，取出直流電壓； 控制電路，其將所述第I開關元件的第I導通時間和所述第2開關元件的第2導通時間設定為相同的規定的時間而使所述第I開關元件和所述第2開關元件交替地導通/截止，並且按照所述直流電壓的值控制所述第I開關元件和所述第2開關元件的切換頻率； 電流檢測部，其檢測所述電容器的電流；以及 第5導通時間控制部，其根據由所述電流檢測部檢測到的電流的值，在輕載時，使所述第I導通時間和所述第2導通時間中的一個導通時間比所述規定的時間短，使所述第I導通時間和所述第2導通時間中的另一個導通時間比所述規定的時間長。
7.一種電流諧振型電源裝置，其特徵在於，具有: 與直流電源的兩端串聯連接的第I開關元件和第2開關元件； 串聯電路，其連接於所述第I開關元件與所述第2開關元件之間的連接點和所述直流電源的一端，且由電抗器、變壓器的一次繞組和電容器串聯連接而成； 全波整流平滑電路，其對產生於所述變壓器的二次繞組的電壓進行全波整流和平滑，取出直流電壓； 控制電路，其將所述第I開關元件的第I導通時間和所述第2開關元件的第2導通時間設定為相同的規定的時間而使所述第I開關元件和所述第2開關元件交替地導通/截止，並且按照所述直流電壓的值控制所述第I開關元件和所述第2開關元件的切換頻率； 電壓檢測部，其檢測所述電容器的電壓；以及 第6導通時間控制部，其根據由所述電壓檢測部檢測到的電壓的值，在輕載時，使所述第I導通時間和所述第2導通時間中的一個導通時間比所述規定的時間短，使所述第I導通時間和所述第2導通時間中的另一個導通時間比所述規定的時間長。
8.根據權利要求1至7中的任意一項所述的電流諧振型電源裝置，其特徵在於， 所述電抗器由變壓器的漏電感構成。
【文檔編號】H02M7/217GK104518693SQ201410482531
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月19日 優先權日:2013年9月30日
【發明者】大竹修, 古越隆一 申請人:三墾電氣株式會社