開關(guān)電源裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及在變壓器的初級(jí)側(cè)具備開關(guān)元件，在次級(jí)側(cè)具備電感器以及整流元件的開關(guān)電源裝置。
【背景技術(shù)】
以往，在開關(guān)電源裝置中，為了抑制整流元件的開/關(guān)切換時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓的峰值，因此對(duì)開關(guān)元件并聯(lián)連接緩沖(snubber)電路。例如專利文獻(xiàn)I中表示了在換流用二極管設(shè)置緩沖電路的例子。
圖11是表示專利文獻(xiàn)I所示的包含緩沖電路的開關(guān)電源裝置的次級(jí)側(cè)電路的例子的圖。在圖11所示的例子中，在變壓器T的次級(jí)側(cè)，構(gòu)成包含整流用二極管Da、換流用二極管Db、電感器Lo以及輸出電容器Co的次級(jí)側(cè)電路。并且，在換流用二極管Db的兩端，連接由電容器C以及電阻R的串聯(lián)電路形成的RC緩沖電路。
通過這樣的結(jié)構(gòu)，在換流用二極管Db的斷開時(shí)，在該換流用二極管Db的兩端之間產(chǎn)生的浪涌的能量被上述RC緩沖電路消耗，浪涌電壓的峰值被抑制。
在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開平1-202161號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

-發(fā)明要解決的課題-
在圖11所示的RC緩沖電路中，浪涌電壓能量被電阻R消耗，因此當(dāng)然在RC緩沖電路產(chǎn)生損失。因此，由于設(shè)置RC緩沖電路，導(dǎo)致開關(guān)電源裝置的效率降低。
[0007]在專利文獻(xiàn)I中，為了解決上述RC緩沖電路的問題點(diǎn)，還表示了如下的有源緩沖電路:不使用電阻R，而在整流電路產(chǎn)生浪涌電壓的定時(shí)接通晶體管，將浪涌電壓的能量?jī)?chǔ)蓄在電容器中之后進(jìn)行釋放。但是，在這種有源緩沖電路中，雖然能夠再生浪涌電壓能量，但整體的電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其結(jié)果，產(chǎn)生基板上的占有面積變大的問題。
本發(fā)明的目的在于，提供一種具有簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)，并且避免緩沖電路中的浪涌電壓能量的消耗所導(dǎo)致的損失，提高電力變換效率的開關(guān)電源裝置。
-解決課題的手段-
本發(fā)明的開關(guān)電源裝置如下構(gòu)成。另外，帶括號(hào)的符號(hào)與后面所示的實(shí)施方式的說明中使用的符號(hào)對(duì)應(yīng)。
本發(fā)明的開關(guān)電源裝置具備:變壓器，其具有初級(jí)繞組以及次級(jí)繞組；初級(jí)側(cè)電路，其與初級(jí)繞組連接，包含斷續(xù)地向初級(jí)繞組提供直流電壓的開關(guān)元件；次級(jí)側(cè)電路，其包含:與正的輸出端子或者負(fù)的輸出端子和次級(jí)繞組之間的電流路徑串聯(lián)連接的電感器、和對(duì)流過所述次級(jí)繞組以及所述電感器的電流進(jìn)行整流的第I整流元件(Ql)以及第2整流元件(Q2);第I串聯(lián)電路，其連接在正的輸出端子與負(fù)的輸出端子之間，由第3整流元件(D3)以及第4整流元件(D4)形成；和第I電容(Cl)，其第I端與所述第3整流元件(D3)以及第4整流元件(D4)的連接點(diǎn)連接，第2端與所述第I整流元件(Ql)或者所述第2整流元件(Q2)的端部之中不與所述第I串聯(lián)電路相連的一個(gè)端部連接，
由所述第I串聯(lián)電路以及所述第I電容構(gòu)成緩沖電路。
通過上述結(jié)構(gòu)，通過由電容和整流元件形成的緩沖電路，將在第1、第2整流元件(Q1、Q2)的兩端之間產(chǎn)生的浪涌電壓作為電能來蓄積，蓄積在該電容的能量在整流元件(Q1、Q2)的接通時(shí)被再生，因此能夠減少由于設(shè)置緩沖電路而導(dǎo)致的損失。
例如，所述第I整流元件(Ql)是相對(duì)于變壓器的次級(jí)繞組串聯(lián)連接的整流元件(整流側(cè)整流元件)，所述第2整流元件(Q2)是相對(duì)于次級(jí)繞組并聯(lián)連接的整流元件(換流側(cè)整流元件)，所述第I電容(Cl)的第2端與第I整流元件(Ql)和次級(jí)繞組的連接點(diǎn)連接。通過該結(jié)構(gòu)，從而在變壓器的次級(jí)側(cè)構(gòu)成正向電路，能夠再生第I整流元件(Ql)的斷開時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓能量。
例如，所述第I整流元件(Ql)是相對(duì)于變壓器的次級(jí)繞組串聯(lián)連接的整流元件，所述第2整流元件(Q2)是相對(duì)于次級(jí)繞組并聯(lián)連接的整流元件，所述第I電容(Cl)的第2端與第2整流元件(Q2)和所述電感器的連接點(diǎn)連接。通過該結(jié)構(gòu)，從而在變壓器的次級(jí)側(cè)構(gòu)成正向電路，能夠再生第2整流元件(Q2)的斷開時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓能量。
優(yōu)選上述開關(guān)元件由交替地接通/斷開的低電平側(cè)開關(guān)元件以及高電平側(cè)開關(guān)元件構(gòu)成，次級(jí)繞組包含:串聯(lián)連接的第I次級(jí)繞組以及第2次級(jí)繞組，電感器連接在第I次級(jí)繞組以及第2次級(jí)繞組的連接點(diǎn)和正的輸出端子或者負(fù)的輸出端子之間，第I整流元件(Ql)與第I次級(jí)繞組串聯(lián)連接，第2整流元件(Q2)與第2次級(jí)繞組串聯(lián)連接，具備:連接在正的輸出端子與負(fù)的輸出端子之間的、由第5整流元件(D5)以及第6整流元件(D6)形成的第2串聯(lián)電路；和第I端與第2串聯(lián)電路的第5整流元件(D5)和第6整流元件(D6)的連接點(diǎn)連接，第2端與第2整流元件(Q2)和第2次級(jí)繞組的連接點(diǎn)連接的第2電容(C2)，由第2串聯(lián)電路以及第2電容構(gòu)成又一個(gè)緩沖電路。
通過上述結(jié)構(gòu)，在變壓器的次級(jí)側(cè)構(gòu)成所謂的中心抽頭(center tap)次級(jí)側(cè)電路。該次級(jí)側(cè)電路與上述(2) (3)所述的正向電路相比，變壓器的漏電感器成分變大，因此產(chǎn)生的浪涌電壓的能量較高，基于緩沖電路中的能量再生的損失減少效果較高。
上述第I整流元件(Ql)以及第2整流元件(Q2)例如是具備體二極管的MOS-FET或者具有相當(dāng)于MOS-FET的特性的整流元件。
-發(fā)明效果_
根據(jù)本發(fā)明，在由電容和整流元件形成的緩沖電路，將在第1、第2整流元件的兩端間產(chǎn)生的浪涌電壓作為電能來蓄積，蓄積在該電容的能量在整流元件的接通時(shí)被再生，因此能夠避免浪涌電壓能量的消耗，其結(jié)果，能夠減少損失。
【附圖說明】
圖1是第I實(shí)施方式所涉及的開關(guān)電源裝置101的電路圖。
圖2是通過開關(guān)符號(hào)來表示圖1的電路內(nèi)的開關(guān)元件的電路圖。
圖3是是表示開關(guān)電源裝置101的在各狀態(tài)下流過的電流等的圖。
圖4是第2實(shí)施方式所涉及的開關(guān)電源裝置102的電路圖。 圖5是通過開關(guān)符號(hào)來表示圖4的電路內(nèi)的開關(guān)元件的電路圖。
圖6是表示開關(guān)電源裝置102的在各狀態(tài)下流過的電流等的圖。
圖7是第3實(shí)施方式所涉及的開關(guān)電源裝置103的電路圖。
圖8是通過開關(guān)符號(hào)來表示圖7的電路內(nèi)的開關(guān)元件的電路圖。
圖9是圖7、圖8所示的開關(guān)電源裝置103的各部的波形圖。
圖10是表示開關(guān)電源裝置103的在各狀態(tài)下流過的電流等的圖。
圖11是表示專利文獻(xiàn)I所示的包含緩沖電路的開關(guān)電源裝置的次級(jí)側(cè)電路的例子的圖。
【具體實(shí)施方式】
以下，舉出幾個(gè)具體的例子，來表示用于實(shí)施本發(fā)明的方式。各實(shí)施方式是示例，當(dāng)然也可以通過不同的實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)的部分置換或者組合來得到進(jìn)一步其他的實(shí)施方式。
《第I實(shí)施方式》
圖1是第I實(shí)施方式所涉及的開關(guān)電源裝置101的電路圖。圖2是通過開關(guān)符號(hào)來表示圖1的電路內(nèi)的開關(guān)元件的電路圖。該開關(guān)電源裝置101具備:具有初級(jí)繞組nl以及次級(jí)繞組n2的變壓器T ;與初級(jí)繞組nl連接，并包含斷續(xù)地向初級(jí)繞組nl提供直流電壓的開關(guān)元件Qa的初級(jí)側(cè)電路；和包含連接在次級(jí)繞組n2與輸出端子Po (+)之間的電感器(扼流線圈(choke coil))Lo、對(duì)流過次級(jí)繞組n2以及電感器Lo的電流進(jìn)行整流的第I整流元件Ql以及第2整流元件Q2的次級(jí)側(cè)電路。第I整流元件Ql是整流側(cè)的整流元件，第2整流元件Q2是換流側(cè)的整流元件。這樣構(gòu)成正向轉(zhuǎn)換器(forward converter)電路。另外，在正的輸入端子PU+)與負(fù)的輸入端子Pi (_)連接直流電源。電感器(扼流線圈)Lo與正的輸出端子Po(+)或者負(fù)的輸出端子Po(-)與次級(jí)繞組n2之間的電流路徑串聯(lián)連接即可。因此，也可以連接在第I整流元件Ql的源極與輸出端子Po (-)之間。這對(duì)之后所示的其他實(shí)施方式也是同樣的。
在初級(jí)側(cè)電路的正的輸入端子PU+)與負(fù)的輸入端子Pi (_)之間連接輸入電容器Ci。此外，在次級(jí)側(cè)電路的正的輸出端子Po (+)與負(fù)的輸出端子Po (-)之間連接輸出電容器Co。
在次級(jí)側(cè)電路的正的輸出端子Po (+)與負(fù)的輸出端子Po(-)之間連接由第3整流元件D3以及第4整流元件D4形成的第I串聯(lián)電路。在第3整流元件D3以及第4整流元件D4的連接點(diǎn)連接第I電容Cl的第I端，在第I整流元件Ql與次級(jí)繞組n2的連接點(diǎn)連接第I電容Cl的第2端。由上述第I電容Cl、第3整流元件D3以及第4整流元件D4構(gòu)成緩沖電路11 ο
開關(guān)元件Qa、第I整流元件Q1、第2整流元件Q2均為M0S-FET，分別在漏極/源極之間具備體二極管(寄生二極管)。在開關(guān)元件Qa的柵極/源極之間連接圖外的開關(guān)控制電路。第I整流元件Ql在初級(jí)側(cè)的開關(guān)元件Qa的接通時(shí)接通。此外，第2整流元件Q2在初級(jí)側(cè)的開關(guān)元件Qa的斷開時(shí)接通。為此，例如，第I整流元件Ql的柵極與次級(jí)繞組n2連接，第2整流元件Q2的柵極與次級(jí)繞組n2連接。
圖3是表示開關(guān)電源裝置101的在各狀態(tài)下流過的電流等的圖。開關(guān)電源裝置101的動(dòng)作如下。 (1)首先，若開關(guān)元件Qa以及第I整流元件Ql接通，則如圖3的狀態(tài)(I)所示，電流Ilf流過變壓器T的初級(jí)繞組nl，電流I2f流過次級(jí)繞組n2。通過該電流I2f，能量被蓄積在電感器Lo。
然后，如后面所述，由于浪涌電壓能量被蓄積在第I電容Cl，因此電流I2r按照第I電容Cl —次級(jí)繞組n2 —電感器Lo —負(fù)載一第4整流元件D4 —第I電容Cl的路徑流動(dòng)。由此，暫時(shí)蓄積在第I電容Cl的浪涌電壓能量被再生。
(2)接下來，若開關(guān)元件Qa以及第I整流元件Ql斷開，則如圖3的狀態(tài)(2)所示，產(chǎn)生由電路的寄生電感的反電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)致的浪涌。詳細(xì)來講，僅在Ql的體二極管的反向恢復(fù)時(shí)間時(shí)間(recovery時(shí)間)，電流向相反方向流動(dòng)，在該反向恢復(fù)時(shí)間時(shí)間的結(jié)束之后立刻產(chǎn)生浪涌。通過該浪涌電壓，導(dǎo)致電流I2b按照次級(jí)繞組n2—第I電容Cl—第3整流元件D3 —電感器Lo —次級(jí)繞組n2的路徑流動(dòng)。由此，浪涌電壓能量被蓄積在第I電容Cl。
此外，若第2整流元件Q2接通，則如圖3的狀態(tài)(2)所示，通過電感器Lo的蓄積能量，電流I2c經(jīng)由第2整流元件Q2流動(dòng)(被換流)。
然后，根據(jù)需要，經(jīng)過開關(guān)元件Qa、第I整流元件Ql以及第2整流元件Q2全部斷開的死區(qū)時(shí)間(dead time)之后，返回到狀態(tài)(I)。
以下，反復(fù)上述(I)、(2)的狀態(tài)。
這樣，在第I整流元件Ql的斷開時(shí)在次級(jí)繞組n2產(chǎn)生的浪涌能量被緩沖電路11吸收，其能量之后被再生。
《第2實(shí)施方式》
圖4是第2實(shí)施方式所涉及的開關(guān)電源裝置102的電路圖。圖5是通過開關(guān)符號(hào)來表示圖4的電路內(nèi)的開關(guān)元件的電路圖。該開關(guān)電源裝置102具備:具有初級(jí)繞組nl以及次級(jí)繞組n2的變壓器T ;與初級(jí)繞組nl連接，并包含斷續(xù)地向初級(jí)繞組nl提供直流電壓的開關(guān)元件Qa的初級(jí)側(cè)電路；和包含連接在次級(jí)繞組n2與輸出端子Po (+)之間的電感器(扼流線圈)Lo、對(duì)流過次級(jí)繞組n2以及電感器Lo的電流進(jìn)行整流的第I整流元件Ql以及第2整流元件Q2的次級(jí)側(cè)電路。第I整流元件Ql是整流側(cè)的整流元件，第2整流元件Q2是換流側(cè)的整流元件。